Регулируемый преобразователь электроэнергии

.И.е ый частотод промьпп Ч Всесоехническим етики,о- о 1 я регу кн,: Пр ехники,7) Изо ние относится электро ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОВРЕтаКИНМ И ОткрцтИПРИ ГИНТ СССР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) РЕГУЛИРУЕМИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ технике и может быть использованов регулируемых электроприводах, Цельюизобретения является упрощение. Входное трехФазное напряжение выпрямляется диодным выпрямителем 2 и поступаетна вход ключевого коммутатора, выполненного в виде мостовой схемы из четырех управляемьгл ключей 12-15 с обратньщн диодами 16-19. Вход диодноговыпрямителя 2 через ведомый сетьюинвертор 7 связан с общей точкой андов обратных диодов 18 и 19. формирванне тока нагрузки осуществляетсяв режиме потребления энергии или генераторном режиме соответствующим алгоритмом переключения управляемых ключей 12-15. Поставленная цель достигается за счет выполнения диодного выпрямителя 2 и ведомого сетью инвертора7 по нулевой схеме и соединения общейточки катодов обратных диодов 16 и17, в качестве которых могут быть использованы стабилитроны ключевого коммутатора, с выходом диодного выпрямителя 2. 1 з,п. А-лы, 3 ил.Изобретение относится к электротехнике и .Может быть использованов регулируемом электроприводе.Целью изобретения является упроще 5ние,На Фиг.1 представлена принципиальная схема регулируемого преобразователя электроэнергии на Фиг.2 - схемауправления управляемыми ключами клю рчевого коммутатора; на Фиг.3 - временные диаграммы напряжений, работыпреобразователя,Регулируемый преобразователь электроэнергии содержит входные выводыАВ,С,О для подключения трехазнойсети с нулевым проводом, в качествекоторой использован трехфазный трансФорматор 1. Диодный выпрямитель 2 выполнен по нулевой схеме на диодах 35. Выходные выводы для подключениянагрузки 6 присоединены к диодномувыпрямителю 2 через ключевой коммутатор, Вход ведомого сетью инвертора 7на тиристорах соединен с входом диодного выпрямителя 2. Ведомый сетьюинвертор 7 выполнен по нулевой схемеи содержит три тиристора 8-10 и блок11 управления. Ключевой коммутатор,вход которого соединен с выходом диодного выпрямителя 2, выполнен помостовой схеме и содержит четыре управляемых ключа 12-15 и четыре обратных диода 16-19, причем выход ключевого коммутатора соединен с выходнымивыводами для подключения нагрузки 6.Общая точка анодов двух обратных диодов 18 и 19 соединена с выходом ведомого сетью инвертора 7. Общая точкакатодов двух других обратных диодов16 и 17 соединена с выходом диодноговыпрямителя 2. Вместо обратных диодов 16 и 17 могут быть использованыстабилитроны 20 и 21., В цепи нагрузкивключен измеритель 22 тока нагрузки,Схема управления управляемыми ключами содержит сумматор 23, релейныеэлементы 24 и 25, пороговый элемент26, логические элементы НЕ 27-29,логические элементы И 30-35 и логические элементы ИЛИ 36-38. Выходные50сигналы У -Улогических элементовИ 32-35 являются управляющими сигналами управляемых ключей 12-15 ключевого коммутатора. Первый вход сумматора 23 связан с измерителем 22 токанагрузки, контролирующим ток нагрузки х . Второи вход сумматора 23 связан с устройством задания требуемого тока нагрузки 1 , Выходной сигналсумматора 23 является входным сигналом релейных элементов 24 и 25. Одновременно сигнал требуемого тока нагрузки х является входным сигналомпорогового элемента 26, Сигналы . -являются порогами срабатываниярелейных элементов 24 и 25, причемзначенияи 1 по абсолютной величине больше значений , и Ъ , На диаграмме 39 представлен ток черезуправляемые ключи 12-15 ключевогокоммутатора, а на диаграммах 40-43 -сигналы управления управляемыми юпочами 12-15.Регулируемый преобразователь электроэнергии работает следующим образом,С выхсда трехфазного трансФорматора 1 снимается трехАазная системасинусоидальных напряжений Б О 6, Пчастоты Я. График ЭДС диодного выпрямителя 2 Е представляет собой положительную огибающую системы напряжений ПА, П, П. Отпирающие сигналыподаются на каждый из тиристоров 810 в течение трети периода напряженийпитающей сети в интервалы времени,соответствующие инверторному режимуработы тиристоров, т,е, на тиристор10 отпирающий импульс подается в интервале в/2 - 7 ц/6, на тиристор 8 -в интервале 7 и/6 - 11/6, на тиристор9 - в интервалах 0 - /2 и 11 п/6 - 2 ипериода напряжения питающей сети,Регулируемый преобразователь электроэнергии обеспечивает Аормированиетока нагрузки как в режиме потребления энергии, так и в генераторном режиме. В режиме потребления энергиинапряжение ЭДС нагрузки противоположно направлению тока, В генераторномрежиме направления тока и ЭДС нагрузки совпадают,1Рассмотрим алгоритм коммугации управляемых ключей 12-15 ключевого коммутатора при Аормировании тока нагрузки 1 в положительном направлении(на данг.1 показано стрелкой). В этомслучае управляемые ключи 13 н 14 заперты (разомкнуты). В режиме потребления энергии управляемый ключ 12отперт (замкнут), а управляемый ключ14 коммутируется. При отпирании управляемого ключа 15 ток нагрузки (д)нарастает под действием ЭДС диодноговыпрямителя 2 (Е ), протекаячерезоткрытый управляемьп ключ. 12, измеритель 22 тока нагрузки, нагрузку 6 и5 1571735 6Управляемый ключ 15. При запирании тока нагрузки, ндгрузку 6 и управлиеуправляемого ключа 15 ток нагрузки мый ключ 15,(д) спадает под действием ЭДС Сигнал , равный Разности сигналовнагрузки, замыкаясь по контуру: уп и 1 уменьщается и в момент сравляемый ключ 12, измеритель 22 тока достигает порога срабатывания 1, ренагрузки и обратный диод 17. В гене- лейного элемента 24. На выходе релейраторном режиме управляемые ключи 12 ного элемента 24 появляется сигнали 15 коммутируются в противофазе. "О", следовательно, сигнал "О" - наПри отпертом управляемом ключе 12 выходе логического элемента И 33 иуправляемый ключ 15 заперт и ток управляемый ключ 15 запирается. Принагрузки (1) под действием ЭДС на- этом ток нагрузки д спадает под воэгруэки нарастает, замыкаясь по конту- действием ЭдС нагрузки, замыкаясь пору:.Управляемый ключ 12, измеритель контуру, состоящему, из управляемого22 тока нагрузки, нагрузка 6, обрат ключа 12, измерителя 22 тока нагруэный диод 17. При запертом управляемом ки, нагрузки 6 и обратного диода 17.ключе 12 управляемый ключ 15 отперт При уменьшении тока нагрузкии ток нагрузки (1) спадает под дей- сигналувеличивается и в момент 1ствием ЭДС ведомого сетью инвертора достигает величиныНа выходе ре 7, протекая через обратный диод 18, 20 лейного элемента 24 появляется сигнализмеритель 22 тока нагрузки, нагруз- "1", управляемый ключ 15 отпирается,ку 6 и управляемый ключ 15. При фор- ток нагрузки начинает нарастать имировании тока отрицательного направ- т.д.ления управляемые ключи 12 и 15 запер- Таким образом, в режиме пстреблеты, В режиме потребления энергии от ния энергии формируется ток нагрузкиперт управляемый ключ 13, а управляе, среднее значение которого пропормый ключ 14 коммутируется. В генера- ционально сигналу задания 1 , В моторном режиме управляемые ключи 13 мент С происходит изменение знакаи 14 коммутируютсг в противофазе, ЗДС нагрузки, т,е. осуществляетсяпереход в генераторный режим. ПриАлгоРитм коммутации управляемых этом ток нагрузки 1 , начиная с мсключей 12-15 обеспечивает схема уп- мента С, не спадает, а нарастаетравления, изображенная на фиг;2, 1"ра- под действием ЭДС нагрузки, протекаяфики на Фиг.З иллюстрируют процесс - по контуру из управляемого ключа 12,формирования тока нагрузки при поло- измерителя 22 тока нагрузки, нагруэжительном сигнале задания 1 , При 35 ки 6 и обратного диода 17.гзэтом на выходе порогового элемента 26 В момент времени с сигналдосимеется сигнал "1", на выходе логи- тигает значения , на выходе релейческого элемента НЕ 29 - сигнал "0",ного элемента 25 йоявляется сигналсоответственно сигнал "0 присутству- "0", а формирование тока нагрузки нает на выходах логических элементов И40чинает осуществляться путем коммута 34 и 35 и управляемые ключи 13 и 14 ции в противофазе управляемых ключейзаперты. В интервале времени 1 д - С712 и 15.нагрузка генерирует энергию, в остальных интервалах времени потребляет,45В интервале времени Т -управбВ режиме потребления энергии на ляемый ключ 12 заперт, управляемьщвыходе релейного элемента 25 - сигнал ключ 15 отперт и ток нагрузки под"1", следовательно, сигнал "1" - на действием ЗДС Ег спадает, протекая .выходах логических элементов 36 и 32 через ведомый сетью инвертор 7 наи упРавляемый ключ 12 отперт. Винтер тиристорах и обратный диод 18, измевале времени , -на выходе релей- ритель 22 тока нагрузки, нагрузку 6ного элемента 24 - сигнал "1", следа- и управляемый ключ 15. В интервалевательно, сигнал "1" - на выходах времени 1 - Сг управляемый ключ 15логических элементов 30, 33 и 38 и заперт, управляемый ключ 12 отпертуправляемый ключ 15 отперт. При этом .и ток нагрузки нарастает под действиток нагрузки г рарастаетпод дейст- ем ЭДС нагрузки, замыкаясь по конту 55вием ЭДС диодного выпрямителя (Е ), ру из управляемого ключа 12, измери -протекая через диодный выпрямитель 2 теля 22 тока нагрузки, нагрузки 6,и Управляемый ключ 12, измеритель 22 обратного диода 17 и т,д. Таким обра 1571735зом Формируется ток нагрузки при работе в генераторном режиме.31Для управления управляемыми ключа,5 ми ключевого коммутатора могут быть использованы и другие алгоритмы в частности алгоритмы, при которых в некоторые моменты запираются все управляемые ключи ключевого коммутато, ра. В этом случае, если ток нагрузки , до запирания всех управляемых ключей 1не был равен нулю, после запирания , управляемых ключей в схеме при ис пользовании обратных диодов 16 и 17 возникают перенапряжения, так как нет контуров для протекания тока. Исполь ,зование вместо обратных ключей 16и 17 стабилитронов 20 и 21 позволяет устранить перенапряжения, так как возникают замкнутые контуры для спада тока иэ стабилитронов 20 и 21,измерителя 22 тока нагрузки и нагрузки б,В регулируемом преобразователе 25 электроэнергии из контура спада или иэ контура нарастания тока исключается ЭДС источника питания и при этом спад или нарастание происходит под действием только ЭДС нагрузки, что позволяет снизить частоту коммутации и тем самым уменьшить потери формула изобретения1. Регулируемый преобразователь,электроэнергии, содержащий входныевыводы для подключения,к трехфазнойсети с нулевым проводом, соединенныйс ними входом диодный выпрямитель,ключевой коммутатор, выполненный ввиде мостовой схемы из четырех управляемых ключей с четырьмя обратнымидиодами, вход которого соединен свыходом диодного выпрямителя, а выход - с выходными выводами для подключения нагрузки, ведомый сетьюинвертор на тиристорах вход которогосоединен с входом диодного выпрямителя, а выход - с общей точкой анодов,двух обратных диодов ключевого коммутатора и схему управления, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью упрощения, диодный выпрямительи ведомый сетью инвертор на тиристорах выполнены по нулевой схеме, аобщая точка катодов двух других обратных диодов ключевогокоммутаторасоединена с выходом диодного выпрямителя.2, Преобразователь по п 1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве обратных диодов, соединенныхс выходом диодногс выпрямителя, использованы стабилитроны,1571735 Составитель А.ЗенченкоРедактор А.Лежнина Техред М.Ходанич Коррект Лончакова ГКНТ ССС Производственно-и тел Заказ 1520ВНИИПИ Госу Тираж 499 Подписноетвенного комитета по изобретениям и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/ й комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1