Преобразователь напряжения в ток

(5) 4 Н 02 И 3/31 ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУД ПО ДЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛВСТВУ рор те сопротивления наг ального, возможность ния при рсверх номи вня стабилизированно лировки уро выходного т ес а с сохранением к ой электроэнергии ва потреб 3 з.п. ф 3(71) Уральский политехнический инсттут им.С.И.Кирова и Институт электдинамики АН УССР(56) Авторское свидетельство СССРФ 1208996, кл. Н 02 И 3/315, 1983.Авторское свидетельство СССРР 535695, кл, Н 02 11 7/523, 1973,Авторское свидетельство СССРМф 657549, кл. Н 02 И 7/523, 1976.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ТОК (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и м,б. использовано в качестве вторичного источника питания технологических установок.постоянного тока для сварки и резки металлов,установок для нанесе 1398044 А ния упрочняющих покрытий и пр.,а также автоматических установокпостоянного стабилизированного тока. 1 елью изобретения являетсяповьппение КПД и улучшение массо"габаритных показателей. Преобра"зователь содержит инвертор на тиристорах 5, 6 с конденсатором 13,обратными вентилями 7, 8, диодами15, 16. Нагрузка 17 подключена к конденсатору 3 через выходной дроссель14. По нагрузке 17 протекает ток вентилей инвертора в одну сторону приотсутствии выпрямителя, Преобразователь позволяет получить параметрическую стабиЛизацию выходного стабилизированого тока в диапазоне рабочих напряжений, ограничение напряжеИзобретение относится к преобразовательной технике и машиностроению иможет быть использовано как источникэлектропитания ряда технологическихустановок постоянного тока для сварки и резки металлов, установок длянанесения упрочняющих покрытий и т,д.,предъявляющих к источнику особые требования.10Цель изобретения - повышение КПДи улучшение массогабаритных пока.зателей.На фиг. 1-3 представлены вариантысхемы преобразователя. 15Преобразователь (фиг.1) содержитдроссели фильтра 1 и 2, соединенныес разделительными конденсаторами 3 и4, тиристоры 5 и 6 полумостового инвертора с обратными вентилями (диодами) 7 и 8, коммутирующий 1 С-контур,который образован конденсатором 9 икоммутирующими дросселями 10, дополнительные дроссели 11 и 12, соединенные с тиристорами 5 и 6, конденсаторный блок, выполненный в виде конденсатора 13, параллельно которому через выходной дроссель 14 подключенанагрузка, дополнительные диоды 1516, согласно-последовательная цепькоторых также включена параллельноуказанному конденсатору 13, а их общая точка подключена к конденсатору9, и нагрузку 17,Конденсаторный блок (фиг.2 и 3)состоит из двух конденсаторов 13 и18 и в установившемся режиме работает следующим образом. При включении тиристора 5 по контуру 3 - 11 - 5 - 13 - 16 - 9 - 10 -40 3 протекает высокочастотный синусоидальныи импульс тока. После перехода тока через нуль тиристор 5 выклю- чается, и через встречно-параллельный вентильпо контуру 9 - 1513 - 7 - 11 - 3 - 10 - 9 протекает следуЮщая полуволна высокочастотного тока. Через время паузы в токе (пау.за может быть равна нулю) включается тиристор би очередной импульс тока 50 протекает по контуру 4 - 10 - 915 - 13 - 6 - 12 - 4, после перехода тока через нуль по контуру 9 - 10 - 4 - 12 - 8 - 13 - 16 - 9 протекает следующий импульс тока встречно-па раллельных вентилей Далее все процессы в интверторе преобразователя повторяются. Таким образом, при протекании тока как тиристоров, так и встречнопараллельйых вентилей конденсатор 13доэаряжается, а его разряд осуществляется постоянным током через выходной дроссель 14 на нагрузку по контуру 13 - 14 - 17 - 13, Обратное напряжение на тиристорах формируется вовремя протекания тока через обратныевентили, равно напряжению на конденсаторе 13 и зависит от нагрузки. Так,например, при протекании тока черезвентиль 8 обратное напряжение прикладывается к тиристору 6 по контуру6 - 8 - 13 - 6.Преобразователь (фиг,2) работаетследующим образом,При отпирании тиристора 5 за счетразряда разделительного конденсатора3 и переэаряда коммутирующего конденсатора 9 по контуру 3 - 11 - 5 - 139 - 10 в . 3 протекает импульс тока,близкий к синусоидальному, После перехода тока через нуль тиристор 5выключается, и за счет разряда коммутирующего конденсатора 9 через вентиль 7 по контуру 9 - 18 - 7 - 113 . - 10 - 9 протекает следующий импульс тока. Через какое-либо времяпаузы в токе инвертора включаетсятиристор 6, по контуру 4 - 10 - 9 - 18 -6 - 12 - 4 протекает очередной импульс тока. После перехода тока через нуль через вентиль 8 ток протекает по контуру 9 - 10 - 4 - 12 - 813 - 9. Далее все процессы в инверторе повторяются.Таким образом, при протекании тока как тиристоров, так и вентилей 7и 8 конденсаторы 13 и 18 поочереднозаряжаются, а разряд их осуществляется выходным постоянным током черездроссель 14 на нагрузку 17 по контуру 18 - 13 - 14 - 17 - 18. Обратноенапряжение на тиристорах формируетсяво время протекания тока через вентили 7 и 8, равно напряжению на конденсаторах 13 и 18 и зависит от сопротивления нагрузки, Так, например,при протекании тока через вентиль 8обратное напряжение прикладываетсяк тиристору б по контуру б - 8 - 1318 - 6,В преобразователе (фиг.З) при отпирании тиристора 5 за счет разрядаразделительного конденсатора 3 и пе,1резаряда коммутирующего конденсатора9 по контуру 3 - 11 - 5 - 13 - 998044 510 15 25 30 20 35 40 45 з13 10 - 3 протекает импульс тока, близкий к синусоидальному. После перехода тока через нуль тиристор 5 выключается, включается вентиль 7, и по контуру 9 - 7 - 11 - 3 - 10 - 9 протекает следующий импульс тока.Через время паузы (время может быть равно нулю) включается тиристор 6, и по контуру 4 - 10 - 9 - 18 - 6 - 12 - 4 протекает импульс тока тиристора. После перехода тока через нуль при включении вентиля 8 ток протекает по контуру 9 - 10 - 4 - 12 - 8 - 9,Таким образом, при протекании тока тиристоров конденсаторы 13 и 18 поочередно заряжаются, а разряд их осуществляется выходным посточнным ,током на нагрузку по контуру 18 13 - 14 - 17 - 18. Обратное напряжение на тиристорах формируется во время протекания тока через вентили 7 и 8 и равно напряжению на одном из.конденсаторов 13 и 18, т,е. зависит от сопротивления нагрузки. Так, например, при протекании тока через вентиль 8 обратное напряжение, равное напряжению на конденсаторе 18, прикладывается к тиристору 6 по контуру 6 - 8 - 18 - 6.Величина обратного напряжения. на тиристорах при увеличении сопротивления нагрузки, т.е. при увеличении отдаваемой преобразователем мощности, растет, При использовании в качестве источника питания трехфазного выпрямителя, питаемого линейным напряжением 380 В, наибольшее возможное напряжение на нагрузке, равное обратному напряжению на тиристорах, составляет 450-480 В, что позволяет значительно повысить коммутационную устойчивость преобразователя в целом . за счет надежного восстановления управляемости тиристоров. Следствием этого является возможность работы инвертора преобразователя на более высокой частоте, что позволяет уменьшить массогабаритные показатели коммутирующего, контура и преобразователя в целом.Жесткость внешней характеристики, или высокая стабилизация выходного постоянного тока, обеспечивается за счет параметрических свойств схемы инвертора с обратными вентилями и сохраняется в широком диапазоне частот инвертирования преобразователя. Это позволяет осуществлять глубокое регулирование выходного стабилизированного тока путем изменения частотыинвертирования преобразователя. Таккак для регулировки выходного токане требуется изменять угол управления входного трехфазного выпрямителя,то это позволяет эксплуатироватьпредлагаемый преобразователь с относительно высокими качественными пока-,зателями потребляемой электроэнергии,Напряжение на нагрузке при увеличении сопротивления последней растет лишь до величины, равной напряжению источника питания преобразователя. Дальнейшее увеличение напряжения на нагрузке невозможно, так как тиристоры инвертора прекращают коммутацию электроэнергии. Это происходит вследствие того, что прямое напряжение на тиристоре, необходимое для отпирания последнего, с ростом сопротивления нагрузки уменьшается и становится равным нулю при напряжении на нагрузке, равном напряжению источника питания преобразователя. При уменьшении сопротивления нагрузки процесс коммутации тиристоров восстанавливается. Формула изобретения 1. Преобразователь напряжения в ток, содержащий последовательный резонансный инвертор, выполненный в виде тиристорного полумоста с коммутирующим ЬС-контуром, подключенным к общей точке двух последовательно соединенных разделительных конденсаторов, подключенных к входным выводам через фильтровые дроссели, а к тиристорам полумоста - через дополнительные дроссели, а также обратные вентили, соединенные одними разноименными электродами с точками соединения тиристоров с дополнительными дросселями, и цепь нагрузки, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД, улучшения массогабаритных показателей, он снабжен выходным дросселем и стабилизирующим конденсаторным блоком, включенным междутиристорами полумоста и соединенным 55с другими разноименными элекродами обратных вентилей и ЬС-контуром, а .цепь нагрузки через входной дроссель подключена параллельно указанному конденсаторному блоку.2. Преобразователь по и.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что стабилизирующий конденсаторный блок выпол-. нен в виде одного конденсатора, зашунтированного совместно с каждым из тиристоров соответствующим обратным вентилем, причем параллельно конденсатору подключены два согласно- последовательно соединенных введенных дополнительных диода, общая точка которых подключена к ЕС-контуру,3. Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что стабилизирующий конденсаторный блок выполнен в виде двух последовательно сое" диненных конденсаторов, зашунтированных совместно с каждым из тиристоров соответствующим обратным вентилем и подключенных общей точкой к ЬС-конту" ру.4. Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что стабилизирующий конденсаторный блок выполнен в виде двух последовательно соединенных конденсаторов, общая точка которых соединена с 1.С-контуром и упомянутыми другими электродами об" ратных вентилей.1398044 Составитель И.ЖеребиТехред М,Дидык едактор о ректо л раж 665 Государственно елам изобретений сква, 3-35Раувоектная, 4 оизводст но-по Заказ 2275/54 ВНИИПИ по 113035, ическое Подписноекомитета СССРоткрытийкая наб., д, 4/5 иятие, г. Ужгород,