Преобразователь

-исследовательеханики ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научский институт элект(57) Изобретение относится к преобразовательной технике. Целью является повышение надежности преобразователяУстройство содержит мост основных вентилей 1-6 и групповые коммутирующие вентили 7-10. Индивидуальныекоммутирующие вентили 11-1 б соединены по схеме моста. Для ограничениятока внутреннего короткого замыканиямежду разноименными электродами вентилей 7-10 включены дроссели 17, 8,1 э.п,ф-лы, 5 ил,1 13Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, в частности к преобразователям со звеном постоянного тока и искусственной коммутацией вентилей, используемым н качеетве источников гарантированного питания потребителей переменного тока от источников питания постоянного тока, например аккумуляторной батареи, и, наоборот, для заряда этой батареи от сети переменного токаВ первом случае преобразователь работает в инверторном, во втором - в выпрями- тельном режиме. Кроме того, преобразователь целесообразно использоватьадля питания регулируемых электродвигателей переменного тока, а также для компенсации реактивной мощности потребителей энергии сети переменного тока, источником питания которой является синхронный генератор.Целью изобретения является повышение надежности преобразователя.На фиг.1 приведена силовая схема преобразователя; на Фиг.2, 3 - то же, ее модификации; на Фиг.4 - кривые напряжений; на фиг.5 - пример выполнения системы управления вентилями,Преобразователь (Фиг,1) содержит мост основных вентилей 1-6, групповые коммутирующие вентили 7-10, причем первая пара последовательно включенных вентилей 7, 8 подключена между входными силовыми выводами преобразователя, а вторая пара аналогично соединенных вентилей 9-10 - между шинами моста вентилей 1 - 6. Индивидуальные коммутирующие вентили 11-16 соединены по схеме моста, выводами переменного тока подключенного к выходным выводам моста основных вентилей 1-6.Для ограничения тока внутреннего короткого замыкания между разноименными электродами вентилей 8, 9 и 7, 10 включены дроссели 17, 18 соответственно. Коммутирующий конденсатор 19 включен между точкой соединения вентилей 8, 9 и 7, 10 и точкой объединения выводов постоянного тока моста коммутирующих вентилей 11 - 16. Управление вентилями 1-16 осуществляют с помощью блока 20 управления.В модификации преобразователя (Фиг,2) введены дополнительные групповые коммутирующие вентили 21-24, причем вентили 21, 22 соединяют в соответствующей полярности одну правую обкладку коммутирующего конденсато 598732ра 18 с соответствующим ныводом постоянного тока моста индивидуальныхкоммутирующих нентилей 11 - 16. Иеж 5ду выводами постоянного тока вентилей 11 - 16 и шинами питания мостаосновных вентилей 1-6 могут включаться обратные вентили 23, 24,В другой модификации (фиг,3) источник питания преобразователя должен выполняться со средней точкой,которая через групповые коммутирующие вентили 25, 26 н проводящем и непроводящем направлениях соответственно подключена к одной (левой) обкладке коммутйрующего конденсатора 19и через аналогично включенные вентили 27, 28 (служащие для улучшенияформы кривой напряжения преобразователя) - к другой (правой) обкладкеконденсатора 19. Дроссели 29-34,включенные последовательно в цепи каждого вентиля 1-6 (так же, как и дроссели 17, 18 на фиг,1), служат для25 ограничения тока внутреннего короткого замыкания и переэаряда коммутирующего конденсатора при малом токенагрузки,Система управления (фиг.5) вклю 30 чает в себя последовательно включенные задающий генератор 35 и распреде-,литель 36 импульсов, выполненный попересчетной схеме. К выходам распределителя 36 импульсов подключены Формирователи 37 импульсов, выполненные, например, в виде однонибраторов,и одновибраторы 38 с управляющимивходами, выходы которых связаны с управляющими входами соответствующих40 вентилей через формирователи 39 импульсов, Управляющие входы одновибраторон 38 через последовательно включенные нуль-орган 40 и выпрямитель41 подключены к обкладкам коммутирующего конденсатора 19В нуль-органе40 вырабатывается сигнал, равный разности напряжения П 1 (с конденсатора1119) и напряжения задания БПринятые на Фиг,4 обозначения:В 0 Г , 1 - потенциал точки А относиАфтельно потенциала условной среднейточки источника питания при.номинальной нагрузке и при перегрузке;напряжение на коммутирующем конденсаб 5 торе 19; П - напряжение на вентиле,обратном запираемому,Рассмотрим работу преобразователяпоказанного на фиг.1, в инверторном(Фиг.4), ток нагрузки проводят вентили 1, 2, 3, конденсатор 19 заряжендо напряжения П с = Ыс (при этом20 Б ) 11 с,) Ып, где У - налряжениена шинах звена (батареи) постоянноготока, положительнозаряжена праваяобкладка конденсатора, В момент г.,с помощью системы 20 управления подают отпираощие импульсы на вентили 15и 11. Вследствие этого нентиль 1оказывается под напряжением конденсатора. 19 за вычетам напряжения П ь ипадения напряжения на дросселе 17,. авентиль 4 - только под напряжением 20конденсатооа. Вентиль 1 обесточивается и начинается носстановление еговентильных свойств, Конденсатор 19разряжается и перезаряжается токомнагрузки - таком Фазь А. 25Величина емкости конденсатора инапряжение на нем выбирают такими,что к моменту снижения напряжения наконденсаторе да П = П + Ы при данС ьной величине тока нагрузки вентильные 10свойства запираемого вентиля 1 восстанавливаются, где И - напряжениезапаса (11 р 10-50 В).При перезаряде конденсатора токомнагрузки до напряжения (Ы ) = 11 паьдают отпирающий импульс на вентиль12, а вентиль 7 запирается па цепи12-19-7-18-2-12, Потенциал точки Астановится равным по абсолютной величине, но противафазным по знаку патенциалу этой же тачки в момент, непосре ственна предшествующий моментуТок Фазы А нагрузки, ранее протекавший по цепи конденсатора 19 и вентиля 11, начинает протекать по цепи 45вентилей 1-12, разгружая тем самымвентиль 2. На вентиль 4 может бытьподан отпирающии импульс. Вентиль 4начинает работать в "дежурном" режиме, 50Вентиль 4 начинает проводить токФазы А после того, как будет израсходована. энергия магнитного поля, накопленная нагрузкой этой фазы. Процесс запирания вентиля 2 начинаетсяс подачи отпирающих импульсов на вентили 8 и 12. Дальнейшая работа преобразователя происходит аналогично, рассмотренному вьппе. При питании потребителей, требующих большой перегрузочной способности, целесообразна,цаполнять схему (фиг.1) еще двумя групповыми коммутирующими вентилями - 9 и 10, В этом случае энергия, накопленная н конденсаторе 19, при коммутации полностью используется для восстановления вентильных свойств запираемого вентиля. Для этого после начала коммутации и снижения У до П, - П + П падают отпирающий импульс на тат из группоных каммутируюпих вентилей, который пративофазен ранее включенному групповому вентипо. Например, при запирании вентиля 1 в момент соответствующий названной величине Пс, подают отпирающич импульс на вентиль 9, Благодаря этому на запираемом вентиле снова увеличивается обратное напряжение (на величин П, + П,), Одновременно запирается вентиль 7. Задержка подачи отпирающега им.ульса на вентиль 9 относительно вентиля 7 определяется однанибратором 38, на управляемый ьхад которого подается сигнал от нуль- органа 40, производящего сравнение заданного напряжения Пс конденсатора 19 с Фактическим ега напряжением Пс, предварительно выпрямленным с помощью выпрямителя 41 (фиг.5).Коммутационная способность преобразователя значительна увеличивается.Дальнейшая работа преобразователя происходит аналогична рассмотренному. гГа фиг.2 приведена модификация преобразователя, который благодаря наличию вентилей 21 - 24 мажет работать при выбранной Форме кривой напряжения и при нагрузке с саэ0,55, поскольку кривая его напряжения становится инвариантнай к характеру нагрузки. Благодаря наличию управляемых вентилей 21, 22 вентили 7, 8 могут быть неуправляемымиПреобразователь по фиг,2 работает аналогично преобразователю па фиг.1 с тай лишь разницей, чта в моменты запирания основных вентилей отпираюшие импульсы подают на вентили 21 (22), а не 7(8). Кроме того, нри подаче отпирающих импульсов на вентиль 12 (при запирании вентиля 1) одновременно или с некоторым запаздыванием, равным или большим времени перезаряда конденсатора 19, подают отпирающий юпульс на вентиль 24, а при запирании венти 5 13598 ля четной группы подают отпирающий импульс на вентиль 23.В другой модификации преобразователя (Фиг.З) используется отвод от средней точки источника питания шин постоянного тока. В качестве этого отвода может быть использована средняя точка, образованная делителем напряжения на конденсаторах, что поз О воляет еще больше снизить напряжение на вентиле, противофаэном запираемому, в наиболее ответственном режиме - режиме перегрузки. Для этого после снижения напряжения на конденсаторе 19, последовавшего за включением вентиля 7 (при запирании вентиля 1) сначала отпирающий импульс подают на вентиль 27 и лишь потом на вентиль 9. Тем самым импульс обратного напряже О ния на запираемом вентиле и, соответственно, на противофаэном ему вентиле в ходе одной коммутации возникает не один (кривая 1), не два (кривая П), а три раза.25Дроссели 29 - 34, включенные в ветви мостовой. схемы (Фиг.З),могут быть включены аналогично и на схемах фиг. и 2. И, наоборот, вместо дросселей 29 - 34 илив дополнение к ним 30 в схему фиг.З могут быть включены дроссели 17, 18,В предлагаемом устройстве повышение надежности достигается подключением цепи из двух групповых коммутирующих вентилей между шинами постоянного тока в обратном направлении по отношению к напряжению на упомянутых шинах; подключением второй цепи иэ двух последовательно соединенных 4 О вентилей между шинами постоянного тока преобразователя согласно с напряжением на упомянутых шинах; дополнением системы управления преобразователя блоком управления этими вентиля В ми, включающим в себя узел задержки подачи управляющих импульсов, к входу которого подключен выход введенного датчика напряжения коммутирующего конденсатора или датчика тока нагрузки.Выполнение перечисленных мероприятий позволяет снизить максимальное напряжение на основных вентилях, крутизну спада тока в запираемом вентиле и, как следствие, время, требуемое для восстановления вентильной прочности запираемого вентиля, а также уменьшить содержание высших гар 73 6монических в кривой напряжения коммутирующего конденсатора. Снижение до нуля времени между очередными коммутациями (отпадает необходимость предоставлять время для восстановления вентильной прочности упомянутых групповых коммутирующих вентилей) расширяет возможности по Формированию кривых напряжения. Кроме того, снижена крутизна нарастания анодного напряжения на вентилях. Повьппение коммутационной (перегрузочной) способности преобразователя также повыша"ет его надежность,Снижение максимального напряженияна вентилях позволяет выполнять преобраэователь на вентилях более низкого класса по напряжению, что создаетпредпосылки для применения вентилей с меньшей величиной времени восстановления вентильной прочности, которое Функционально связано с их классом по напряжению.Формула изобретения1. Преобразователь, содержащий основные вентили, соединенные по мостовой схеме, индивидуальные коммутирующие вентили, подсоединенные к ветвям мостовой схемы и объединенные в анодную и катодную группы, общие точ" ки которых соединены с первой обкладкой коммутирующего конденсатора, вторая обкладка которого подключена к средней точке первой цепи из двух соединенных последовательно груйповых коммутирующих вентилей, подключенной между шинами постоянного токапреобразователя, а также систему управления, обеспечивающую одновременную подачу отпирающих импульсов наочередной индивидуальный и соответствующий групповой коммутирующие вен.тили, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения надежностипутем снижения напряжения на основных вентилях, цепь групповых коммутирующих вентилей подключена в обратном направлении по отношению к напряжению на шинах.2. Преобразователь по п1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен второй цепью из двух последовательно соединенных групповых вентилей, включенной между шинами постоянного тока преобразователя сог 7 13598738ласно с напряжением на этих шинах, а равляющих импульсов, к входу которого система управления дополнена. блоком . подключен выход введенного датчика управления этими вентилями, включаю- напряжения коммутирующего конденсащим в себя узел задержки подачи уп- тора или тока нагрузки.(от оставитель Г.Мыцыкехред М,Дидык Корректор А. Тяск едактор А.Маковс з 6161/54 кое предпр зводственно-полигр Тираж ВНИИПИ Государ по делам из 113035, Москва59 Подписноеенного комитета СССРетений и открытий