RU2115994C1 - Converter of direct voltage to alternating voltage using smooth regulation of output characteristics - Google Patents
Converter of direct voltage to alternating voltage using smooth regulation of output characteristics Download PDFInfo
- Publication number
- RU2115994C1 RU2115994C1 RU95116014A RU95116014A RU2115994C1 RU 2115994 C1 RU2115994 C1 RU 2115994C1 RU 95116014 A RU95116014 A RU 95116014A RU 95116014 A RU95116014 A RU 95116014A RU 2115994 C1 RU2115994 C1 RU 2115994C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thyristors
- thyristor
- transformer
- control
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области полупроводниковых преобразователей и предназначено для использования на транспорте и для питания различных технологических устройств. The invention relates to the field of semiconductor converters and is intended for use in transport and for powering various technological devices.
Известны преобразователи, содержащие автономные инверторы с искусственной коммутацией тока, в которых импульс коммутации подается к тиристорам через импульсный трансформатор и разделительные диоды [1] (прототип). Known converters containing autonomous inverters with artificial switching current, in which the switching pulse is supplied to the thyristors through a pulse transformer and diode isolation [1] (prototype).
Недостатком таких инверторов является необходимость выполнения элементов искусственной коммутации на полное напряжение источника питания и импульсного трансформатора на полную мощность нагрузки, что увеличивает массу преобразователя и стоимость его оборудования. Кроме того, с целью обеспечения устойчивой работы инвертора отпирание следующей группы тиристоров инверторного моста необходимо осуществлять с задержкой относительно момента окончания импульса коммутации на время, большее время выключения управляемых вентилей. Это обстоятельство ограничивает выходную мощность преобразователя, снижает его КПД и уменьшает диапазон регулирования напряжения на выходе. The disadvantage of such inverters is the need to perform artificial switching elements at the full voltage of the power source and the pulse transformer at full load power, which increases the mass of the converter and the cost of its equipment. In addition, in order to ensure stable operation of the inverter, the unlocking of the next group of thyristors of the inverter bridge must be carried out with a delay relative to the moment of the end of the switching pulse for a time longer than the turn-off time of the controlled valves. This circumstance limits the output power of the converter, reduces its efficiency and reduces the range of regulation of the output voltage.
Целью изобретения является устранение указанных недостатков. The aim of the invention is to remedy these disadvantages.
Поставленная цель достигается тем, что преобразователь содержит входной фильтр, блок управления и инверторную ячейку, включающую два силовых тиристорных ключа, первый из которых содержит встречные диоды, трансформатор и генератор импульсов напряжения коммутации, подключенный входом к плюсовому и минусовому входным выводам и состоящий из тиристорного ключа со встречными диодами, между выходом которого и выходом первого силового тиристорного ключа указанной ячейки подключена первичная обмотка коммутирующего трансформатора и колебательный контур, а указанная инверторная ячейка снабжена двумя дополнительными тиристорами, через которые к входу второго тиристорного ключа подключен вывод вторичной обмотки трансформатора указанного генератора импульсов. При этом блок управления выполнен обеспечивающим синхронную подачу импульсов тока в цепи управляющих переходов соответствующих основных тиристоров и вентилей тиристорного ключа генератора импульсов напряжения коммутации, а также подачу импульсов тока в цепи управляющих переходов дополнительных тиристоров с регулируемой задержкой относительно момента подачи импульсов тока для отпирания вентилей тиристорного места. This goal is achieved by the fact that the converter contains an input filter, a control unit and an inverter cell, including two power thyristor switches, the first of which contains counter diodes, a transformer and a switching voltage pulse generator connected to the plus and minus input terminals by the input and consisting of a thyristor key with counter diodes, between the output of which and the output of the first power thyristor switch of the indicated cell, the primary winding of the switching transformer is connected and vibrate flax circuit, and said inverter cell is provided with two additional thyristors through which to input of the second thyristor switch is connected with the secondary winding of said transformer pulse generator. The control unit is designed to provide a synchronous supply of current pulses to the control transition circuits of the corresponding main thyristors and thyristor switch gates of the switching voltage pulse generator, as well as to supply current pulses to the control transition circuits of additional thyristors with an adjustable delay relative to the moment of supply of current pulses for unlocking the thyristor valves .
Указанная цель в части расширения диапазона регулирования напряжения на выходе обеспечивается подачей импульсов тока в цепь управляющих переходов дополнительных тиристоров с регулируемой задержкой относительно момента отпирания вентилей тиристорного ключа, а в части уменьшения установленной мощности оборудования и повышения КПД преобразователь снабжен дополнительными тиристорами и коммутирующий трансформатор выполнен с низковольтной вторичной обмоткой, подключенной к выводам тиристорного ключа генератора импульсов коммутации и выходом тиристорного ключа через указанные дополнительные тиристоры. This goal in terms of expanding the range of regulation of the output voltage is provided by supplying current pulses to the control transition circuit of additional thyristors with an adjustable delay relative to the moment the thyristor key valves are unlocked, and in terms of reducing the installed power of the equipment and increasing the efficiency, the converter is equipped with additional thyristors and the switching transformer is made with low voltage a secondary winding connected to the terminals of the thyristor key of the switching pulse generator and the output of the thyristor key through these additional thyristors.
На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу при разных значениях длительности импульсов напряжения на выходе. In FIG. 1 shows a schematic diagram of the proposed Converter; in FIG. 2 and 3 are timing diagrams illustrating its operation at different values of the output voltage pulse durations.
Предлагаемый преобразователь содержит первый и второй ключи инвертора, включающие тиристоры 1-4, встречные диоды 5,6, трансформатор 7, генератор импульсов напряжения коммутации, включающий ключ на тиристорах 8,9 со встречными диодами 10,11, колебательный контур, содержащий реактор 12 и конденсатор 13, импульсный трансформатор 14 со вторичной обмоткой 15, выводы первичной обмотки которого соединены с выходными клеммами первого ключа инвертора и ключа указанного генератора, а вторичная обмотка 15 подключена последовательно в цепь между выходами указанных ключей через дополнительные тиристоры 16, 17. Кроме этого, в преобразователь входит Г-образный фильтр, содержащий реактор 18 и конденсатор 19, и блок управления 20, формирующий импульсы тока управления в заданной временной последовательности. The proposed Converter contains the first and second keys of the inverter, including thyristors 1-4, counter diodes 5.6, transformer 7, a switching voltage pulse generator, including a key on thyristors 8.9 with counter diodes 10.11, an oscillating circuit containing a reactor 12 and a capacitor 13, a pulse transformer 14 with a secondary winding 15, the terminals of the primary winding of which are connected to the output terminals of the first key of the inverter and the key of the specified generator, and the secondary winding 15 is connected in series to the circuit between the outputs of the pointer keys through additional thyristors 16, 17. In addition, the converter includes an L-shaped filter containing a reactor 18 and a capacitor 19, and a control unit 20, which generates control current pulses in a given time sequence.
Нагрузка 21 подключена ко вторичной обмотке трансформатора 7. The load 21 is connected to the secondary winding of the transformer 7.
Выходы блока управления 20 связаны через блок гальванической развязки 22 с управляющими переходами тиристоров 1-4, блок 23 - тиристоров 8, 9, блок 24 - тиристоров 16, 17. The outputs of the control unit 20 are connected through a galvanic isolation unit 22 with control transitions of thyristors 1-4, block 23 - thyristors 8, 9, block 24 - thyristors 16, 17.
В начальном интервале времени работы преобразователя при пониженном напряжении на выходе импульсы тока с выходов блока управления поступают только в цепи управляющих переходов последовательных тиристоров 1,2 и 8,9 и с некоторой задержкой относительно импульсов напряжения коммутации - в цепи управляющих переходов дополнительных тиристоров 16, 17. In the initial time interval of the converter operation at a low voltage at the output, current pulses from the outputs of the control unit arrive only in the control transition circuits of the
При дальнейшем повышении напряжения на выходе блок управления 20 обеспечивает одновременное отпирание соответственно тиристоров 8, 16 и 9, 17. При этом с некоторым опережением по отношению к импульсам напряжения коммутации, определяемым величиной напряжения на выходе, с выходов блока управления поступают импульсы тока в цепи управляющих переходов тиристоров 1,4 и 2, 3. With a further increase in the voltage at the output, the control unit 20 provides the simultaneous unlocking of the thyristors 8, 16, and 9, 17, respectively. In this case, with some advance with respect to the switching voltage pulses, determined by the voltage value at the output, current pulses from the control unit outputs in the control circuit thyristor transitions 1.4 and 2, 3.
Действие преобразователя заключается в следующем. В начальном интервале регулирования тиристоры 3, 4 заперты и преобразование постоянного напряжения осуществляется тиристорами 1, 2 первого ключа, 8, 9 генератора импульсов напряжения коммутации и дополнительными тиристорами 16, 17. The action of the converter is as follows. In the initial control interval,
В момент времени t1 импульс тока iy1 поступает в цепи управляющих переходов тиристоров 1, 9. При этом на выходе генератора импульсов напряжения коммутации и на первичной обмотке трансформатора 14 формируется прямоугольный импульс напряжения Uk отрицательной полярности (фиг.2). Амплитуда этого импульса трансформатором 14 увеличивается на 10-15%. Длительность этого импульса определяется параметрами реактора 12 и конденсатора 13 колебательного контура.At time t 1, a current pulse i y1 enters the control transition circuits of thyristors 1, 9. At the same time, a rectangular voltage pulse U k of negative polarity is formed at the output of the switching voltage pulse generator and on the primary winding of transformer 14 (Fig. 2). The amplitude of this pulse by the transformer 14 increases by 10-15%. The duration of this pulse is determined by the parameters of the reactor 12 and the capacitor 13 of the oscillatory circuit.
В момент времени t2 импульс тока iy3 поступает в цепь управляющего перехода тиристора 17, отпирание которого обеспечивает появление импульса напряжения на первичной обмотке трансформатора 7. Через тиристоры 1, 9 протекает результирующий ток нагрузки и контура коммутации. Поскольку амплитуда импульса тока ik превышает максимальное значение тока нагрузки более чем в 2 раза, то в момент времени t3 ток через вентили 1,9 меняет свое направление и его обратная полуволна протекает через диоды 5, 11. С этого момента времени начинается процесс восстановления запирающих свойств тиристоров 1,9. Для обеспечения устойчивой работы преобразователей необходимо выполнение условия, при котором длительность импульса обратной полуволны тока через диоды 5,11 была больше времени выключения тиристоров 1,2 и 8,9, а амплитуда тока через колебательный контур превышала максимальное значение тока нагрузки в 2 раза.At time t 2, the current pulse i y3 enters the control transition circuit of the thyristor 17, the unlocking of which provides the appearance of a voltage pulse on the primary winding of the transformer 7. The resulting load current and the switching circuit flows through the thyristors 1, 9. Since the amplitude of the current pulse i k exceeds the maximum value of the load current by more than 2 times, then at time t 3 the current through the valves 1.9 changes its direction and its inverse half-wave flows through the diodes 5, 11. From this moment in time, the recovery process begins locking properties of thyristors 1.9. To ensure the stable operation of the converters, it is necessary to fulfill the condition under which the duration of the reverse half-wave current through the 5.11 diodes was longer than the turn-off times of the thyristors 1.2 and 8.9, and the amplitude of the current through the oscillating circuit exceeded the maximum value of the load current by 2 times.
В момент времени t4 ток через диоды 5, 11 становится равным 0 и на вентилях 1, 5 и 9, 11 восстанавливается напряжение UV. При этом тиристоры 1,9 остаются в запертом состоянии. После выключения диодов 5,11 ток нагрузки протекает по контуру, в который входят первичная обмотка трансформатора 7, тиристор 17, обмотка 15 импульсного трансформатора, реактор 12 и конденсатор 13.At time t 4, the current through the diodes 5, 11 becomes equal to 0 and the voltage U V is restored on the valves 1, 5 and 9, 11. At the same time, thyristors 1.9 remain in a locked state. After turning off the diodes 5.11, the load current flows along the circuit, which includes the primary winding of the transformer 7, thyristor 17, the winding 15 of the pulse transformer, reactor 12 and capacitor 13.
В момент времени t5 импульс тока iy2 поступает в цепи управляющих переходов тиристоров 2, 8, отпирание которых приводит к появлению импульса напряжения Uk положительной полярности на выходе генератора импульсов коммутации. Далее при появлении импульса тока iy4 в цепи управляющего перехода тиристора 16 и на первичной обмотке трансформатора 7 формируется импульс положительной полярности.At time t 5, the current pulse i y2 enters the control transition circuits of
После уменьшения времени задержки отпирания тиристоров 16, 17 до нуля вводятся в работу последовательные тиристоры 3, 4, которые отпираются поочередно импульсами тока iy5, iy6 одновременно с тиристорами 1, 2.After reducing the delay time for unlocking thyristors 16, 17 to zero,
В момент времени t1 импульс тока iy1 (фиг.3) поступает в цепи управляющих переходов тиристоров 1, 4, отпирание которых вызывает появление напряжения на первичной обмотке трансформатора 7. С этого момента времени напряжение на первичной обмотке трансформатора 7 равно напряжению на входе инвертора.At time t 1, a current pulse i y1 (Fig. 3) enters the control transition circuits of
В момент времени t2 импульс тока поступает в цепь управляющих переходов тиристоров 9, 17, отпирание которых приводит к увеличению напряжения UT1 на первичной обмотке трансформатора 7 на величину напряжения на вторичной обмотке 15 трансформатора 14. В результате этого напряжение на аноде тиристора 4 становится отрицательным относительно потенциала его катода и он выключается. С этого момента начинается процесс восстановления его запирающих свойств, а ток нагрузки протекает по контуру, образованному конденсатором 19, тиристором 1, первичной обмоткой трансформатора 7, тиристором 17, вторичной обмоткой трансформатора 14, и тиристором 9. В момент времени t3 ток iV1 через вентили 1, 9 меняет свое направление и переходит в цепь диодов 5, 11. При этом процесс коммутации тока тиристоров происходит аналогично описанному выше. В момент t4 ток через диоды 5, 11 становится равным 0. С этого момента напряжение на первичной обмотке трансформатора UT1 резко снижается до величины, близкой 0.At time t 2, the current pulse enters the control transition circuit of the thyristors 9, 17, the unlocking of which leads to an increase in voltage U T1 on the primary winding of the transformer 7 by the voltage on the secondary winding 15 of the transformer 14. As a result, the voltage at the anode of the
В момент времени t5 импульс тока iy2 поступает в цепь управляющих переходов тиристоров 2, 3. Их отпирание обеспечивает протекание тока нагрузки it1 по контуру: конденсатор 19, тиристор 2, первичная обмотка трансформатора 7 и тиристор 3. С этого момента напряжение на первичной обмотке снова становится равным напряжению на конденсаторе 19, изменив знак на обратный.At time t 5, a current pulse i y2 enters the control transition circuit of
В момент времени t6 импульс тока поступает в цепь управляющих переходов тиристоров 8, 16, отпирание которых приводит к увеличению напряжения UT1 первичной обмотки трансформатора 7 на величину напряжения вторичной обмотки трансформатора 14 и происходит запирание тиристора 3. С этого момента ток нагрузки протекает по контуру: конденсатор 19, тиристор 2, первичная обмотка трансформатора 7, тиристор 16, вторичная обмотка трансформатора 14 и тиристор 8. В момент времени t7 ток через вентили 2,8 становится равным 0 и переходит в цепь диодов 6, 10. С этого момента начинается процесс восстановления запирающих свойств тиристоров 2, 8. В момент времени t8 ток через диоды 6, 8 уменьшается до 0, происходит их выключение и напряжение на первичной обмотке трансформатора UT1 резко снижается до 0. В дальнейшем электромагнитные процессы в преобразователе периодически повторяются.At time t 6, the current pulse enters the control transition circuit of the thyristors 8, 16, unlocking which leads to an increase in the voltage U T1 of the primary winding of the transformer 7 by the voltage of the secondary winding of the transformer 14 and locking the thyristor 3. From this moment, the load current flows along the circuit: capacitor 19,
Напряжение на первичной обмотке трансформатора 7 и нагрузке имеет прямоугольную форму со ступеньками, обусловленными импульсами напряжения коммутации на вторичной обмотке трансформатора. The voltage on the primary winding of the transformer 7 and the load has a rectangular shape with steps caused by switching voltage pulses on the secondary winding of the transformer.
Наличие в преобразователе трансформатора 7 ограничивает возможность его работы в диапазоне низких частот. С целью устранения такого недостатка нагрузку следует подключить непосредственно к выходным клеммам преобразователя. The presence of the transformer 7 in the converter limits the possibility of its operation in the low frequency range. In order to eliminate this drawback, the load should be connected directly to the output terminals of the converter.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95116014A RU2115994C1 (en) | 1995-09-15 | 1995-09-15 | Converter of direct voltage to alternating voltage using smooth regulation of output characteristics |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95116014A RU2115994C1 (en) | 1995-09-15 | 1995-09-15 | Converter of direct voltage to alternating voltage using smooth regulation of output characteristics |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95116014A RU95116014A (en) | 1997-11-10 |
RU2115994C1 true RU2115994C1 (en) | 1998-07-20 |
Family
ID=20172064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95116014A RU2115994C1 (en) | 1995-09-15 | 1995-09-15 | Converter of direct voltage to alternating voltage using smooth regulation of output characteristics |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2115994C1 (en) |
-
1995
- 1995-09-15 RU RU95116014A patent/RU2115994C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bhagwat et al. | Generalized structure of a multilevel PWM inverter | |
US4965709A (en) | Switching converter with pseudo-resonant DC link | |
US5481447A (en) | Switched capacitance voltage multiplier with commutation | |
EP0609349A1 (en) | Power supply | |
RU2216094C2 (en) | Resonance-tuned power converter for coil excitation | |
RU2115994C1 (en) | Converter of direct voltage to alternating voltage using smooth regulation of output characteristics | |
JP3488705B2 (en) | AC voltage regulator | |
EP0055684B1 (en) | Inverter with individual commutation circuit | |
RU2040105C1 (en) | A c converter for power supply of inductor | |
RU2147785C1 (en) | Semiconductor dc-to-ac voltage converter with predetermined functional time dependence | |
SU1005252A1 (en) | Gate-type converter, driven by mains | |
RU2159497C1 (en) | Frequency converter control process | |
RU1778895C (en) | Frequency converter | |
SU603074A1 (en) | Direct frequency converter with artificial switching of thyristors | |
RU1802765C (en) | Dc converter for arc welding | |
SU1229931A1 (en) | Device for controlling self-excited inverter with tracking | |
SU1636956A1 (en) | Variable-ratio constant-voltage transformer | |
SU1734178A1 (en) | Transformer of dc voltage into ac voltage | |
Shireen et al. | A soft switching scheme for a PWM inverter using a fuzzy logic controller | |
SU1555788A1 (en) | Voltage inverter | |
SU995235A1 (en) | Three-phase inverter | |
SU1179499A1 (en) | Single-phase reversible converter with artificial switching | |
SU964921A1 (en) | Self-sustained inverter | |
RU1820987C (en) | Frequency-controlled electric drive | |
KR840001388B1 (en) | Potential method |