SU1026254A1 - Преобразователь посто нного напр жени в посто нное - Google Patents

Abstract

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий силовой тиристор и коммутирующее .устройсдво, состо щее из зар дного тиристора, анод которого соединен с анодом силового тиристора и с входным выводом дл  подключени  плюса источника 1итани , а катод - с одним выводом зар дного дроссел , коммутирукйцего тиристора, катод которого соединен с катодом силового тиристора, 3 анод- с другим выводом зар дного дроесел  и одной обкладкой коммутирующего конденсатора, втора  обкладка которого соединена с входным выводом ДГ1Я подключени  минуса источника |Тани , о т л и ч а Ю щ и и с .  тем, что, с целью расширени  диапазона регулировани  выходного напр жени  при максимальной частоте переключени  тиристоров и увеличени  частоты коммутаций выходного напр жени , в него дополнительно введены второй силовой тиристор, анодом подключенный к аноду первого силового тиристора, второе коммутирующее , устройство, выполненное и подключенное аналогично первому к второму силрво 1у тиристору, . и устройство форсированного зар да ком;мутирующих конденсаторов, состо щее из двух разр дных тиристоров, анод каждого из которых соединен с катодом соответствующего силового тиристора , а катод соединен содним изконцЬв обмотки дроссел  форсированного зар - (Л да, второй конец которого соединен с входным выводом дл  подключени  минуса источника питани , и двух разв зывающих диодов, анод каждого из которых соединен с катодом соответствующего силового тиристора, их катоды объединены, а обща  точка соер р динени  подключена к одному выходному выводу дл  подключени  нагруз о D1 ки, а через обратный диод - к второму выходному выводу и второму концу дроссел  форсированного зар да. 4

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной , полупроводниковой технике , а более конкретно к регул торам напр жени  посто нного тока на основе широтио-импульсного преобразовани  напр жени  с помощью по лупроводниковых .элементов, и может быть использовано в электроприводе и системах электроснабжени  различного назначени . Известны преобразователи посто н ного напр жени  в посто нное,соде|эжащее силовой тиристор, коммутирующее устройство, состо щее из ком мутирующего или гас щего тиристора, зар дного тиристора и коммутирущего конденсатора 1), 2. Однако преобразователи характеризуютс  ограниченными пределами регулировани  и относительно невысокой частотой коммутаций. Эти недостатки вызваны тем, что процесс восстановлени  коммутирующего устройства по длительности соизмерим с периодом коммутаций, так как разр д коммутирующего конденсатора про исходит через нагрузку. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  преобразователь посто нного напр жени  в посто нное, содержащий силовой тиристор и коммути рующее устройство, состо щее из зар дного тиристора, анод которого соединен с анодом силового тиристор и с входным выводом дл  подключени  плюса источника питани , а катод одним выводом зар дного дроссел , коммутирующего тиристора, катод которого соединен с катодом силового тиристора , а анод - с другим выводом зар д ного дроссел  и одной обкладкой ком мутирующего конденсатора, втора  обкладка которого соединена с входным выводом дл  подключени  минуса источника питани . Такой преобразователь работает следующим образом. Открываетс  зар дный тиристор, происходит зар д коммутирующего конденсатора до напр жени  несколько большего напр жени  источника питани  вследствие наличи  дроссел  в цепи зар да конденсатора . При уменьшении зар дного тока до величины меньшей тока удержани  зар дный тиристор закрываетс , т.е. восстанавливает свои запирающие свойства. Когда открываетс  силовой тиристор , рабочий ток протекает через него и через нагрузку. В момент времв ни,, когда необходимо закрыть силовой тиристор,открываетс  коммутирующий тиристор. Коммутирующий конденсатор оказываетс  подключенным параллельно нагрузке и разр жаетс  на нагрузку через коммутирующий конденсатор . Следующий такт работы может быть начат в момент, когда ток разр да коммутирующего конденсатора станет меньше тока удержани  и коммутирующий тиристор закроетс . Такой регул тор позвол ет получать малое среднее значение выходного напр жени , так как зар д коммутирующего конденсатора может быть осуществлен до момента открыти  силового тиристора, поэтому закрытие силового тиристора можно осуществл ть в любой момент периода коммутации , начина  с момента окончани  открывающего импульса управлени , поданного на силовой тиристор 3j. Недостатком преобразовател   вл етс  невозможность получить значени  выходного напр жени , близкого по величине к напр жению источника питани  при сохранении высокой частоты коммутации, так как на восстановление коммутационных свойств коммутирующего устройства необходимо врем , соизмеримое по длительности с периодом коммутаций, при частоте переключений максимально допустимых дл  тиристоров. Цель изобретени  - расширение диапазона регулировани  выходного напр жени  при максимальной частоте переключени  тиристоров и увеличение частоты коммутаций выходного напр жени . Указанна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь посто нного напр жени  в посто нное, содержащий силовой Тиристор и коммутирующее устройство, состо щее из зар дного тиристора, анод которого соединен с анодом силового тиристора и с выходным выводом дл  подключени  плюса источника питани , а катод - с одним выводом зар дного дроссел , коммутирующего тиристора, катод которого соединен с катодом силового тиристора, а анод - с другим выводом зар дного дроссел  и одной обкладкой коммутирующего коненсатора , втора  обкладка которого соединеь;а с входным выводом дл  подключени  минуса источника питани , дополнительно введены второй силовой тиристор, анодом под- . ключенный к аноду первого силового тиристора, второе коммутирующее устройство , выполненное и подключенное аналогично первому к второму силовому тиристору, и устройство форсированного зар да коммутирующих конденсаторов , состо щее из двух разр дных тиристоров, анод каждого из которых соединен с катодом соответствующего силового тиристора, а катод соединен с одним из концов обмотки дроссел  форсированного зар да , второй конец которого соединен с входным выводом дл  подключени  минуса источника питани , и двух разв зывающих диодов, анод каждого из которых соединен с катодом соответствующего силового тиристора, их катоды объединены, а обща  точка соединени  подключена к одному выходному выводу дл  подключени  нагрузки , а через обратный диод - к второму выходному выводу и второму концу дроссел  форсированного зар да .

На фиг.1 приведена электрическа  схема преобразовател  посто нного напр жени  в посто нное; на фиг.2временные диаграммы включени  тиристоров . .

ПреобразоваТель (фиг. 1) содержит силовые ти|3исторы 1 и 2, коммутирующие тиристоры 3 и , зар дные тиристоры 5 и 6,коммутирующие конденсаторы 7 и 8, дроссели 9 и 10, тиристоры 11 и 12 и дроссель 13 форсированного разр да, разв зывающие диоды 14 и

15,обратный диод 16 и нагрузку 17. Перечисленные элементы св заны между собой следующим образом. Аноды силовых тиристоров 1 и 2 и разр дных тиристоров 5 и 6 соединены между собой и подключаютс  к плюсовой клемме источника питайи . Катод каждого из силовых тиристоров Т и 2 подключен

к аноду соответствующего разв зывающего диода 14 и 15. Катоды разв зывающих диодов 14 и 15 соединены между собой и с катодом обратного диода

16,который подключен параллельно .нагрузке 17, но в обратном направлении .

Катод каждого из зар дных тиристоров 5 и 6 подсоединен к одному выводу зар дного дроссел  9 и 10 соответственно , вторые выводы зар дных дросселей 9 и Ю соединены: вывод дроссел  9 с айодом коммутирующего тиристора 3 и одной обкладкой коммутирующего конденсатора 7i вывод дроссел  10 с анодом коммутирующего TViристора 4 и одной обкладкой коммутирующего конденсатора 8. Катоды коммутирующих тиристоров 3 и 4 соединены с катодами силовых тиристоров 1 и 2 соответственно.

К анодам разв зывающих.диодов 14 и 15 подсоединены аноды тиристоров 11 и 12 форсированного разр да соответственно, а катоды тиристоров 14 и 15 соединены между собой и с одним из выводов дроссел  13 форсированного разр да.

Вторые обкладки коммутирующих конденсаторов 7 и 8, второй вывод дроссел  13 форсированного разр да и нод обратного диода 16 ,подключенного параллельно нагрузке 17,но в обратном направлении,соединены между собой и подключены к минусовой клемме источника питани .

На фиг.2 имеют место следующие обозначени : LТу.- ток управлени  , п - номер тиристора; iTy,- ток протекающий через п-й тиристор; i - ток в нагрузке 17; t. ,. (, моменты .времени.

Преобразователь коммутации тиристоров работает следующим образом.

При открытии зар дного тиристора 5 происходит зар д коммутирующего конденсатора 7. По окончании зар да конденсатора 7 тиристор 5 закрываетс . Затем открываетс  силовой тиристор 1, через нагрузку 17 протекает ток.

Через определенное врем , не превышающее половину периода коммутации силового тиристора 1, открываетс  коммутирующий тиристор 3. Начинаетс  .разр д коммутирующего конденсатора 7 через нагрузку 17. Силовой тиоистор .1 закрываетс .

Интервал времени между моментами открыти  тиристоров 1 и 3 определ етс  системой управлени  регул тора. После тиристора 3 через интервал времени, равный времени надежного закрыти  силового тиристора 1, открываетс  тиристор 11. Происходит форсированный разр д конденсатора 7 по цепи, содержащей коммутирующий тиристор 3, тиристор 11 форсированного разр да и дкюссель 13 форсированно го разр да .По окончании, форсированного разр да конденсатора 7 тиристоры 3 и 11 закрываютс .

Независимд от этих прсщессов через интервал времени, равный половине периода коммутации силового тиристора 1 с момента открыти  тиристора 5 открываетс  тиристор 6, происходит зар д конденсатора 8. По окончании зар да конденсатора 8 тиристор б закрываетс . Спуст  половину периода коммутации с момента открыти  тиристора 1 открываетс  силовой тиристор 2f через нагрузку 17 протекает ток. Это второй импульс тока через нагрузку 17 за один период коммутации одного силового тиристора (1 или 2).

Затем открываетс  коммутирующий тиристор , причем интервал времени между открыти ми тиристоров 2 и равен интервалу времени между открыти ми тиристоров 1 и 3 определ етс  системой управлени  регул тора. Происходит закрытие тиристора 2 После открыти  тиристора k через интервал времени, равный времени надежного закрыти  силового тиристора 2, открываетс  тиристор 12 форсированного разр да конденсатора 8. Конденсатор 8

тиристоры 4 и 12 закрыр ар жаетс , ваютхс .

Закончилс  один период коммутации силового тиристора; В дальнейшем от ..крываетс  тиристор 5 . весь процесс повтор етс .

Таким образом, дл  восстановлени  запирающих свойств силовых тиристоров 1 и 2 и разр да коммутирующих конденсаторов 7 и 8 может предоставл тьс  врем , близкое к половине периода коммутации силового тиристора. При / этом частота импульсов Тока в нагрузке в два раза выше, чем частота коммутаций каждого силового тиристора , временные интервалы между импульсами тока в нагрузке могут измен тьс  от значений, близких к периоду следовани  этих импульсов до нул .

Таким образом, в отличие от прототипа предлагаемое устройство дает возможность при максимальной частоте переклчЮени  тиристоров осуществл ть регулирование среднего значени  напр жени  на нагрузке практически от очень малых значений до напр жени  источника питани  при увеличении удвоении; частоты коммутаций выходного напр жени .

fpue i

ii/TS iyTf

. ti/T3

iyrn

гуТб 1уП

-in

ign

igm

in

фиг.2

Claims (1)

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий силовой тиристор и коммутирующее .устройство, состоящее из зарядного тиристора, анод которого соединен с анодом силового тиристора и с входным выводом для подключения плюса источника Питания, а катод - с одним выводом зарядного дросселя, коммутирующего тиристора, катод которого соединен с катодом силового тиристора, а анод - с другим выводом зарядного дросселя и одной обкладкой коммутирующего конденсатора, вторая обкладка которого соединена с входным выводом дЛя подключения минуса источника пи-; !тания, о т л и ч а ю· щ и й с.я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования выходного напряжения при максимальной частоте переключения тиристоров и увеличения частоты коммутаций выходного напряжения, в него дополнительно введены второй силовой тиристор, анодом подключенный к аноду первого силового тиристора, второе коммутирующее . устройство, выполненное и подключенное аналогично первому к второму силовому тиристору, . и устройство форсированного заряда коммутирующих конденсаторов, состоящее из двух разрядных тиристоров, анод каждого из которых соединен с катодом соответствующего силового тиристора, а катод соединен с одним из концов обмотки дросселя форсированного заряда, второй конец которого соединен __ с входным выводом для подключения минуса источника питания, и двух развязывающих диодов, анод каждого из которых соединен с катодом соответствующего силового тиристора, их катоды объединены, а общая точка соединения подключена к одному выходному выводу для подключения нагрузки, а через обратный диод - к второму выходному выводу и второму концу дросселя форсированного заряда.