Преобразователь переменного напряжения в постоянное

(51)4 Н 02 М 7/155 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР В 548930, кл. Н 02 М 7/155, 1975.Булатов О.Г., фраткина М.Л. и Царенко А,И. Исследование режимов рабо.ты преобразователя с емкостным компенсирующим устройством на входе. ВсбТруды Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской .Революции энергетического института, вып. 461, 1980, с, 6-13.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ(57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразова,ЯО, 1283913 А 1 тельной технике, и предназначено для использования в системах электропитания для электротехнологии. Цель изобретения - обеспечение регулирования выходного напряжения при постоянстве частоты работы. В преобразователе среднее значение выходного напряжения можно регулировать с по" мощью регулирования интервала времени подачи импульсов управления на дополнительные тиристоры 8, 9 относи тельно включения основных тиристоров 5, 6 и тиристоров в группах 2, З.Коммутирующий конденсатор 4 ускоренно перезаряжается, скорость его перезаряда зависит от величины индукФ тивности коммутирующего дросселя Е 12. Преобразователь позволяет наряду с частотно-импульсным регулированием напряжения на нагрузке реали- С эовать широтно-импульсное регулирование либо осуществлять крмбинацию указанных способов. 1 з,п. ф-лы, 6 ил.ввЙИзобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике и предназначено дляиспользования в системах электропитания с характеристиками источникатока, и может быть использовано вэлектротехнологии,Цель изобретения - обеспечениерегулирования выходного напряженияпри постоянстве частоты работы.На фиг. 1 представлена принципиальная схема первой модификации преобразователя; на фиг. 2 - принципиальная схема второй модификации преобразователя; на фиг, 3,4 - эквивалентная схема и временные диаграммы,.оясняющие работу преобразователя;на фиг. 5 - регулировочные характеристики преобразователя первой модификации; на фиг. 6 - блок-схема системы управления преобразователем.Преобразователь (фиг. 1) включаетв себя мостовой выпрямитель с двумягруппами вентилей - управляемой,1 ине управляемой 2, а также третью управляемую вентильную группу 3. Всевентильные группы подключены к входным выводам А,В,С (Фазы сети),Коммутирующий конденсатор 4 включен между общими точками групп 2 и 3.Общая точка группы 1 образует первыйвыходной вывод, второй выходной вывод образован объединенными одноименными выводами основных коммутирующихтиристоров 5 и 6, другие выводы которых подключены к разкоименным выводам групп 2 и 3. Обратный диод 7 включен между выходными выводамй. Анодыдополнительных тиристоров 8 и 9 объединены, а их катоды присоединены кразным обкладкам конденсатора 4. Катоды дополнительных диодов 10 и 11объединены, а их аноды подключены кобщим точкам групп 2 и 3.Коммутирующий дроссель 12 включенмежду катодами диодов 10 и 11 анодами тиристоров 8 и 9. Преобразовательсодержит также блок управления (фиг,6) .Группа 1 содержит диоды 13, 14 и 15;группа 2 содержит тиристоры 16, 17и 18, группа 3 содержит тиристоры19, 20 и 21.Преобразователь (фиг. 2) дополнительно содержит анодную группу 22 икатодную группу 23. Группа 22 выполнена на тиристорах 24, 25 и 26; группа 23 - на тиристорах 27, 28. и 29.Разобщенные электроды групп 22 и 23 подключены к входным выводам А,В,С,общая точка группы 22 подключена канодам тиристоров 8 и 9, общая точкагруппы 23 подключена к катодам диодов10,На фиг. 1-6 введены обозначения:0 - напряжение на коммутирующем конденсаторе 4;- ток в коммутирующем дросселе 12; Б - выходное на 10 пряжение преобразователя; Б, - среднее значение выходного напряжения;1, - сглаженный ток нагрузки; 0линейное напряжение сети;- коэффициент регулирования выходного напряжения;- относительная проводимость ЬС контура; 0 - угол задержкимежду моментами подачи импульса управления на основные и дополнительныетиристоры в преобразователе первоймодификации,Блок-схема системы управления,представленная на Фиг. 6, содержитзадающий генератор (ЗГ) 30, выход25которого подключен ко входу распределителя 31 импульсов и входу блока32 задержки, выходы которых подключены ко входам формирователей (Ф 1-Ф 4)33-36, с влхода которых подаются им-,пульсы управления на тиристоры 5,6,30 8 и 9 и тиристоры групп 2 и 3. ВходыФормирователей 37, 38 соединены свыходом схемы 39 сравнения и выхо. дом распределителя 31. С выхода формирователей 37 и 38 импульсы управ 35 ления подаются на тиристоры вентильных групп 22 и 23.Работа преобразователя по фиг, 1осуществляется следующим образом.Пусть к моментунапряжение фа 40 зы А наиболее положительное, а напряжение фазы С наиболее отрицательное, начальное напряжение на конденсаторе таково, что /П / = Пдс = П(полярность на фиг. 3 показана без45 скобок). В момент(см. Фиг. 4,сплош. линиями) подаются одновременно импульсы управления на тиристорыанодной группы 3, тиристор 21 и 5.До момента С ток нагрузки 1 замы 50 кался по нулевому контуру через обратный диод 7, Отпирается диод 13катодной группы 1, тиристор 21 анодной группы 3 и коммутирующий тиристор 5, Ток нагрузки с момента55 мгновенно переходит с нулевого контура на контур: фаза А - диод 13 - тиристор 5 - конденсатор 4 - тиристор21 - фаза С. При этом конденсатор 43 1283913 4 начинает перезаряжаться полным током электромагнитные процессы в преобнагрузки 1. В момент времени С (см. разователе повторяются аналогично фиг. 4), пока полярность на коммути- описанным полупериодам, рующем конденсаторе не сменилась, Как видно из фиг. 4 среднее энаподаются импульсы управления на до- чение выходного напряжения Б можполнительный тиристор 8, вследствие но регулировать с помощью регулирочего отпирается тиристор 8 и допол- вания интервалов времени Т -С, - нительный диод 11, и по образованно- т.е. с помощью регулирования интерму контуру (см. фиг. 3): конденсатор вала времени подачи импульсов управ - диод 11 - коммутирующий дроссель 0 ления на дополнительные тиристоры 12 - тиристор 8 - конденсатор 4, ком, 9 относительно включения основмутирующий конденсатор 4 ускоренно ных тиристоров 5, 6 и тиристоров в перезаряжается со значения Бдо группах 2, 3. значения 13,(1) = -И(г ), причем Работа преобразователя по фиг. 2 скорость перезаряда зависит от вели несколько отличается от работы преобчины индуктивности дросселя 12 Ь,. разователя по фиг. 1, Временные диа- В момент времени С ток в коммутирую- граммы, поясняющие принцип работы щем дросселе становится равным нулю преобразователя второй модификации, (см. фиг. 4), вследствие чего тирис- показаны на фиг, 4 пунктиром. тор 8 и диод 11 запираются, ток кон Допустим, до моментаток наденсатора 4 снова становится равным грузки замыкался в нулевом контуре току нагрузки 1 и конденсатор 4 ли- через обратный диод 7, коммутируюнейно дозаряжается до величины ли- щий конденсатор 4 заряжен до линейиейного напряжения Б = Б . В момент ного напряжения сети полярностью,с, тиристоры 5, 21 и диод 13 запира укаэанной на фиг. 3 без скобок. В ются и ток нагрузки переходит в ну- моментподаются импульсы управ- левой контур через обратный диод 7. ления на дополнительный тиристор 8, В момент , подаются очередные им- вследствие чего этот тиристор отпипульсы управления на тиристор 18 рается и образуется контур перезаанодной группы 2 и на тиристор 6.0 т ряда коммутирующего конденсатора: пирается диод 13 катодной группы 1, конденсатор 4 - диод 11 - коммутирутиристор 18 анодной группы 2 и ти- ющий дроссель 12 - тиристор 8 - конристор 6. Ток нагрузки мгновенно денсатор 4. По указанному контуру переходит с нулевого контура на кон- коммутирующий конденсатор начинает тур: фаза А - диод 13 - тиристор 6 - колебательно перезаряжаться, ток конденсатор 4 - тиристор 18 - фаза С. нагрузки пока находится в нулевом С момента й конденсатор 4 по ука- контуре. В момент , пока напряжезанному контуру линейно перезаряжает- ние на конденсаторе не сменило пося полным током нагрузки. В момент лярность, подаются импульсы управлепока на конденсаторе не смени ния на тиристор 5 и на тиристор 21. ,лась полярность напряжения, подается анодной группы 3. В результате эти импульс управления на тиристор 9.0 б- тиристоры отпираются и ток нагрузки разуется дополнительный контур пе- с нулевого контура мгновенно перерезаряда конденсатора 4: конденса- ходит на контур: фаза А - диод 13 тор А - диод 10 - коммутирующий дрос- тиристор 5 - конденсатор 4 - тиристор сель 12 - тиристор 9 - конденсатор 4. 21 - фаза С, т.е. помимо вышеукаэанПо указанному контуру конденсатор 4 ного контура, образуется основной форсированно перезаряжается со зна- контур перезаряда конденсатора,причения Бдо значения Б(Г ),при- чем ток через коммутирующий конденчем У 4 (г. ) = -П ( ). В момент0 сатор больше, чем ток нагрузки. Этим6ток дросселя становится равным нулю, и объясняется более крутой фронт пеи с этого момента тиристор 9 и диод резаряда конденсатора (см.фиг, 4 10 запираются. С моментакондея- напряж. У пунктиром) на интервале сатор 4 продолжает линейно дозаря- времени С - С . В момент , как жаться полным током нагрузки до иа-только койденсаторперезаряжается пряжения П . В момент г. ток нагруэ- до линейного напряжения сети, подают" ки переходит в нулевой контур через ся импульсы управления на тиристоры обратный диод 7, а тиристоры 6, 18 24 и 29, в результате эти тиристоры и диод 13 запираютсяВ дальнейшем отпираются, а тиристоры 5, 8, 21 и20 25 30 где Й,/с ол я проводио носителсть ЬСол эаднтами ра; коммут катои и между модополни- полнитель ачи импульния на дополиристоры и на ов управл ительные вления 45 50 55 е задер оры преобиристо лировочные при разныхапряжение в гулироватьпостоянстве ателя еобразо астотно бразо наряд ел ким импулься на нампульсно ять ком- егулироозволяеным регч рованием напряжен ть широтно-ибо осуществл х способов р рузке реализов ние л азанн регулиров бинацию у тельных диодо 5 128 диоды 11, 13 запираются, Ток нагрузки переходит в нулевой контур, а ток дросселя переходит в контур: фаза С - тиристор 29 - коммутирующий дроссель 12 - тиристор 24 - фаза А. По образовавшемуся контуру ток дросселя уменьшается до нуля, протекая навстречу ЭДС сети, т.е. с моментав преобразователе осуществляется режим рекуперации, что является расширением функциональных возможностей преобразователя. Выходное напряжение можно регулировать, регулируя интервал времени между моментами подачи импульсов управления на тиристор 8 или 9 в зависимости от полярности напряжения на конденсаторе, на основных тиристорах 5, б и тиристорах групп 2, 3 (см. фиг, 4 пунктиром). С моментапроцессы в преобразователе повторяются аналогично предыдущему полупериоду.Для управления преобразователем используется система управления,приведенная на фиг. б.Допустим, что ток нагрузки идеально сглажен, вентили - идеальные ключи, линейное напряжение стали в интервалах коммутаций остается постоянным, можно получить следующее выражение для преобразователя по фиг. 1; 3 = - =( 0+агссоз ци ср Пл- коэффициент регулирования выходного напряжения; основные тирразователя.На фиг. 5 приведены р характеристики М = Е(О ) значениях. Выходное н преобразователе можно ре в диапазоне (0-807) при частоты работы преобразо 3913 6вания, что позволяет расширить диапазон регулирования напряжения на нагрузке, уменьшить габариты выходногофильтра. Формула изобретения 1. Преобразователь переменного напряжения в постоянное содержащий мостовой выпрямитель с двумя группами вентилей - управляемой и неуправляемой, а также третью управляемую вентильную группу, при этом всеуказанные группы подключены к входным выводам, общая точка неуправляемой вентильной группы образует первый выходной вывод, коммутирующий конденсатор, включенный между общими точками управляемых вентильных групп,два основных коммутирующих тиристора, одноименные выводы которыхобъединены и образуют второй выходной вывод, а каждый из свободных выводов подключен к разноименному выводу соответствующей управляемой вентильной группы, обратный диод, включенный между выходными выводами,иблок управления, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью обеспечениярегулирования выходного напряженияпри постоянстве частоты работы, внего введены два дополнительных тиристора, два дополнительньгх диода икоммутирующий дроссель, причем анодыдополнительных тиристоров объединены, а катоды присоединены к разнымобкладкам коммутирующего конденсатора, катоды дополнительных диодов ъединены, аноды подключены к общимчкам соответствующих управляемых вентильных групп, ирующи дрос сель включен между дамительных диодов и анодами доных тиристоров, а в блок упра введены средства для жки включ ния дополнительных т ров относительно основных.2. Преобразователь по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей, в него дополнительно введены анодная и катодная группы венти лей, при этом разобщенные электроды этих групп подключены к входным выводам, общая точка анодной группы подключена к катодам дополнительных тиристоров, а общая точка катодной группы подключена к катодам дополни 12839131283913 фие. Я фи Составитель Е,МельниковаТехред В.Кадар Редактор А, Долинич кторЛ. Пилипен аказ 7455/55В писное 113035,Производственно-полиграфическое предприятие, гужгород, ул. Проектная, 4 тираж 66 Государственного елам иэобретений Москва, Ж, Рау митета СССРткрытийая наб., д. 4/