Преобразователь переменного напряжения в постоянное

) 5 Н 02 М 7/162 ЕТЕН ЕТЕЛЬСТВ скии, про- ехнологичес- электропри 83О реобрать исавтодвигах анаГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕН АВТОРСКОМУ СВИ(71) Научно-исследовательектно-конструкторский и ткий институт комплектноговода(56) Авторское свидетельство СИ 1091288, кл. Н 02 М 7/162, 19Авторское свидетельство СССй 1112506, кл. Н 02 М 7/162, 1(57) Изобретение относится к изовательной технике и может бьпользовано для электропитанияномных инверторов напряжения,телей постоянного тока и други логичных устройств. Цель изобретенияупрощение и снижение потерь энергиипри коммутации, Эффект обусловленсокращением количества элементов узлаискусственной коммутации, который содержит два тиристора 10, 11, дроссель 13, конденсатор 12 и включен вдиагональ переменного тока силовогомоста на тиристорах 14-17. Наличиеиндуктивного реактора 2 в цепи соединения:источника 1 переменного токаи силового тиристорного моста позволяет совместно с буферным узлом, выполненным на тиристорах 4, 7 диодах5, 8 и конденсаторах 6, 9, улучшитьзащиту от внешних перенапряжений иперекрестных помех, связанных с коммутационными процессами, при групповой работе преобразователей. 1 з.пф-лы, 3 ил.1536493Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для электропитания автономных инверторов напряжения, двигателей постоянного тока и других аналогичных устройств.Цель изобретения - упрощение и сни. жение потерь энергии при коммутации.На Фиг.1 показана принципиальная схема преобразователя переменного напряжения в постоянное; на фиг,2- временные диаграммы токов и напряжений в преобразователе, поясняющие принцип его работы в выпрямительном режиме на фиг.3 - то же в инверторном режиме.Преобразователь содержит входные выводы для подключения к источнику 1 переменного напряжения, который через 20 индуктивный реактор 2 соединен с входом переменного тока силового тиристорного моста, управляемого от узла 3 управления, Параллельно входу пе ременного тока указанного моста вклю. чены узел искусственной коммутации и буферный узел. Последний выполнен в виде двух параллельно соединенных цепей, одна из которых содержит последовательно включенные встречно-па-. раллельно соединенные тиристор 4 и диод 5 с конденсатором 6, Аналогичным образом включены тиристор 7, диод 8 и конденсатор 9, Узел искусственной коммутации выполнен в виде последовательно соединенных между собой 35 встречно включенных тиристоров 10 иконденсатора 12 и дросселя 13. Выводы постоянного тока силового тиристорного моста на тиристорах 14-7 образуют выходные выводы для подклю- ф чения нагрузки 18,В выпрямительном режиме преобразователь работает следующим обоазом.При вклюцении источника 1 переменного напряжения происходит заряд демпфирующих конденсаторов 6 и 9 через диоды 5 и 8, Предположим, цто они зарядились до величины напряжения, несколько превышающего амплитуду напряжения источника питания50за счет колебательного характера процесса их заряда; напряжением противоположного знака. Включением тиристора 10 коммутирующий конденсатор 12 заряжается до амплитуды напряжения 55 источника питания отрицательным знаком относительно нижнего вывода источника питания. Для обеспечения секторного регулирования выходного напряжения, в соответствии с требуемойвеличиной напряжения в нагрузке, вмомент времени , (фиг.2) включаютсятиристоры 14 и 17,При включении указанных тиристоровв нагрузке 18 начинает протекать токисточника 1 переменного напряженияВ момент времени е включается тиристор 4 и производится частичный раз-.ряд демпфирующего конденсатора 6. Приэтом конденсатор разряжается токомдо напряжения источника питания,отдавая энергию в нагрузку 18 и в источник переменного напряжения. Далеетиристор 4 выключается, и с моментавремениконденсатор дозаряжаетсядо амплитуды напряжения источника питания через диод 5, В момент временипроисходит формирование заднегоФронта сектора напряжения в нагрузке.Для этого вклюцается тиристор 11,подклюцая при этом к входу тиристорного моста напряжение коммутирующегоконденсатора Бполярностью, противоположной полярности полуволны напряжения источника переменного напря-жения, В этот же момент времени исключается тиристор 15 (или 16) длязамыкания тока нагрузки при ее индуктивном характере.Конденсатор 12 начинает перезаряжаться по цепи: конденсатор 12 дроссель 13 - источник 1 - реактор 2 "тиристор 11 - конденсатор 12 и по цепи; конденсатор 12 - дроссель 13тиристор 17 " тиристор 15 " тиристор 11 - конденсатор 12, выключая при.этом тиристор 17, Напряжение на конденсаторе 2 изменяет знак на противоположный и в момент времени с напряжение на нем достигает велицйнынапряжения на демпфирующем конденсаторе 6 и основная часть тока перезаряда конденсатора 12 хотводитсяв демпфирующую емкость 6. При этомдемпфирующая емкость 6 и коммутирующий конденсатор 12 заряжаются до напряжения, незначительно большего амплитуды напряжения источника 1 переменного напряжения, зэ, счет того, чтоемкость демпфирующего конденсатора 6выбирается много большей, чем емкостькоммутирующего конденсатора 12, чтопозволяет исключить перенапряжениев преобразователе. После окончаниякоммутационного процесса. тиристор 11выключается и напряжение на емкости 61(Б,) не изменяется до прихода следующей поЛожительной полуволны напряжения. При этом остаются включеннымитиристоры 14 и 15При отрицательной полуволне питаю 5щего напряжения в момент временивключаются тиристоры 16 и 15, формируяпри этом передний фронт напряжения внагрузке. Происходит выключение тиристора 14, через который замыкаетсяток нагрузки 18, обусловленный наличием в ней индуктивности по цепи: нагрузка 18 - тиристор 15 - тиристор14 - нагрузка 18, напряжением источника 1 питания, подключенным по цепи:источник 1 - тиристор 1 б - тиристор14 - реактор 2 - истоцник 1,В момент времени ст производитсячастичный разряд конденсатора 9 включением тиристора 7. В момент временисв конденсатор 9 разряжается до напрянения источника питания токоми далее дозаряжается до амплитуды напряжения источника питания. В момент 25временивключается тиристор 10,подключая при этом коммутирующий конденсатор 12 к входу тиристорного моста по цепям: конденсатор 12 - тиристор 10 - тиристор 15 и конденсатор12 - дроссель 13 - тиристор 16. Вэтот же момент времени включаются тиристоры 16 и 17, замыкая ток нагрузки 18 по цепи: нагрузка 18 - тиристор 17 - тиристор 16 - нагрузка 18,Тиристор. 15 выключается током перезаряда коммутирующего конденсатора 12 по цепи: конденсатор 12 - тиристоры 10-15-17 - дроссель 13 - конденсатор 12 в момент времени с/,напрянение на коммутирующем конденсаторе 12, изменив знак, достигаетвеличины напряжения на демпфирующемконденсаторе 9, и происходит дозаряд.После оконцания коммутационного процесса тиристор 10 запирается, Присмене знака питающего напряжения процесс происходит аналогичным образом.При включении тиристоров 14 и 17выклюцается тиристор 16, Далее процессповторяется. На диаграммах напряжениеи ток на входе силового тиристорного моста обозначены символами Бм исоответственно.В инверторном режиме преобразователь работает следующим образом. 55/ 3Оамплитуды питающего напряжения (конденсатор б - положительной полярностью, а конденсаторы 9 и 12 - отрицательной полярностью) и включены тиристоры 14 и 15, по которым протекает ток нагрузки 18. В момент времени с включают тиристоры 11 и 16. При этом ток нагрузки 18 замыкается по цепи: нагрузка 18 - тиристоры 15 и 11 - конденсатор 12 - дроссель 13 - тиристор 16, перезаряжая коммутирующий конденсатор 12. В момент временинапряжение на коммутирующем конденсаторе /2 достигает величины напряжения источника 1 питания, начинает протекать ток нагрузки 18 встречно напряжению источника питания, т.е, происходит рекуперация энергии иэ нагрузки в питающую сеть.В процессе нарастания этого тока он частично заряжает демпфирующий конденсатор 6 через диод 5. В момент вре 1мени еэ напряжение на индуктивном реакторе 2 снижается до нуля и прекращаются процессы перезаряда коммутирующего конденсатора 12 и доэаряда демпфирующей емкости 6, Тиристор 11 выключается. В момент времени е вклю/ цается тиристор 4 и конденсатор 6 на интервале времени /:,- разряжается до величины напряжения источника питания, В момент временивключается тиристор 17. Ток нагрузки 18 в источнике напряжения 1 начинает спадать и в момент времени С спадает до нуля. При этом Формируется задний Фронт сектора тока в источникеВ отрицательный полупериод напряжения источника переменного напряжения преобразователь работает аналогично. При этом работают демпфирующий конденсатор 9, коммутирующий тиристор 1 О и тиристоры 17 и 14. После прохождения тока нагрузки в источник переменного напряжения ток нагрузки замыкается через включенные тиристоры 14 и 15. Далее процесс повторяется. Первоначальный заряд демпфирующих конденсаторов и коммутирующей емкости обеспечивается подключением источника переменного напряжения к преобразователю в момент времени, когда на" пряжение на его выводах равно нулю, чтобы исключить возможность заряда емкостей до напряжения, значительно большего, чем напряжение истоцника питания за счет колебательного харак 7 1536493тера заряда демпфирующих и коммутирующего конденсаторов. Формула и з о б р е т е н и я51. Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий силовой тиристорный мост, вход переменного тока которого связан с вход ными выводами, а выход постоянного тока соединен с выходными выводами узел искусственной коммутации, выполненный в виде цепи последовательно соединенных между собой дросселя, конденсатора и основного тИристора о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и снижения потерь энергии при коммутации, дополнительно введены тиристор индуктивный реактор и буферный узел, при этом дополнительный тиристор включен встречно- параллельно основному в узле искусственной коммутации, включенном также как и буферный узел, параллельно входу переменного тока силового тиристорного моста, а индуктивный реактор включен между одним из входных выводов и входом переменного тока указанного моста .2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что буферный узел выполнен в виде двух параллельно соединенных цепей, каждая из которых содержит последовательно включенные конденсатор и встречно-параллельно соединенные диод и тиристор.1536493 Редактор И ро ектор сард НТ ССС о-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагари оизводсСоставитель Е.МельниковаТехред И.Дидык Ко Тираж 485 По го комитета по изобретениям 5, Москва, Ж, Раушская н исноеоткрытиям ид. 4/5