SU1072205A1

SU1072205A1 - Thyristor converter

Info

Publication number: SU1072205A1
Application number: SU803211850A
Authority: SU
Inventors: Николай Васильевич Антоневич; Борис Залманович Курчик
Original assignee: Ленинградский Электротехнический Институт Связи Им.Проф.М.А.Бонч-Бруевича
Priority date: 1980-12-04
Filing date: 1980-12-04
Publication date: 1984-02-07

Abstract

1. ТИРИСТОРНЫЙ КОНВЕРТОР, содержащий последовательный резонан ный тиристорный инвертор с трансфор маторным выходом, а также цепь сбро са избыточной энергии, выполненную на основе многообмоточного элемента вторична обмотка которого через вентиль св зана с шинами питани инвертора, отличающийс тем , что, с целью понлшени надежности в работе устройства путем максимального ограничени напр жений на тиристорах при работе инвертора на выпр митель со сглаживающим LC-фильтром в режиме пуска, указанна .цепь сброса выполнена на дросселе сглаживающего Ь,С-фильтра. 2. Конвертор по п. 1, о т л и -, чающийс тем, что, с целью улучшени эксплуатационных параметров путем повышени точности стабилизации выходного напр жени и умень шени спектра акустических помех, он снабжен последовательно соединненными пороговым элементом и формирователем запускающих импульсов, а также источником опорного напр жени , причем выход последнего соединен с одним входом порогового эле-. мента, другой вход которого подклю чен к выходным выводам конвертора, вентиль выполнен управл емом и своими силовыми .электродами включен по следовательно с вторичной обмоткой дроссел LC-фильтра, а управл ющим входом - с выходом формировател напускающих импульсов.1. A THYRISTOR CONVERTER containing a series resonant thyristor inverter with a transformer output, as well as a discharge circuit of excess energy, made on the basis of a multiwinding element, the secondary winding of which through a valve is connected to the inverter supply buses, characterized in that in the operation of the device by maximally limiting the voltages on the thyristors when the inverter operates on a rectifier with a smoothing LC filter in the start mode, the indicated reset circuit is made on the choke smoothing b, C-filter. 2. The converter according to claim 1, that is, in order to improve the operational parameters by improving the accuracy of stabilizing the output voltage and reducing the spectrum of acoustic interference, it is equipped with a series-connected threshold element and a driver for triggering pulses, and also a source of reference voltage, with the output of the latter being connected to one input of the threshold elec. The second input of which is connected to the output terminals of the converter, the valve is made controlled and its power electrodes are connected in turn with the secondary winding of the LC filter's throttles, and the control input is connected with the output of the inducer pulse former.

Description

Изобретение относитс к преобразовательной технике и может быть использовано при преобразовании посто нного тока с одним уровнем нa пр жени в посто нный ток с другим уровнем напр жени с промежуточным высокочастотным преобразованием, на пример, в Источниках питани радиотехнической аппаратуры, которай предъ вл ет требование гальванической разв зки нагрузки в первичной сети.The invention relates to a converter technique and can be used in converting a direct current with one level on a voltage to a direct current with a different voltage level with an intermediate high-frequency conversion, for example, in power supplies of radio equipment that makes a galvanic development load on the primary network.

Известен тиристорный конвертор со звеном повышенной частоты, содержащий двухобмоточный дроссель, подклю .ченный к источнику питани посто нного тока и несколько тиристоров , включенных последовательно с дросселем и образуюш х вместе с ним цепь зар да-разр да конденсатора. Вторична обмотка дроссел через выпр мительный диод Соединена с цепью зар да-разр да и нагрузкой. В результате такого соединени элементов и узлов, преобразовател энерги , накопленна дросселем в течение интервала проводимости тиристора, передаетс в цепь нагрузки через выпр мительный элемент в течение интервала времени, когда тиристоры заперты ClA thyristor converter with a higher frequency link is known, containing a two-winding choke connected to a DC power source and several thyristors connected in series with the choke and forming a charge-discharge circuit with it. The secondary winding of the throttle through the rectifying diode is connected to the charge-discharge circuit and the load. As a result of this connection of elements and nodes, the energy converter accumulated by the choke during the conduction interval of the thyristor is transmitted to the load circuit via the rectifier element during the time interval when the thyristors are locked by Cl

Известны также тиристорные конверторы , .содержащие работающий на фиксированной частоте тиристорный инвертор с коммутирующей последовательной резонансной цепью, отделенной от нагрузки, и накопительным индуктивным элементом, цепь рекуперации избыточной энергии этого элемента и однополупериодные выпр мители с емкостными фильтрами. Причем в С2 1 выпр митель выполнен на управл емом вентиле, а цепь рекуперации на Неуправл емом, а в ЗЗ - наоборот Эти устройства по сравнению с устройством , описанным в fl,позвол ют фиксировать частоту преобразовани , что приводит к уменьшению спектра излучаемых частот.Also known are thyristor converters, which contain a fixed-frequency thyristor inverter with a switching series resonant circuit separated from the load and a cumulative inductive element, the recovery circuit of the excess energy of this element and single-wave rectifiers with capacitive filters. Moreover, in C2 1, the rectifier is made on a controllable valve, and the recovery circuit on the Uncontrolled, and in CZ, vice versa. These devices, compared to the device described in fl, allow to fix the conversion frequency, which leads to a decrease in the spectrum of the emitted frequencies.

Однако во всех этих устройствах в качестве элемента гальванической разв зки используетс дроссель-трансформатор , через который протекает посто нна составл юща тока источника питани конвертора, что при-водит к резкому ухудшению массогабаритных показателей преобразовател , сужа область его использовани .However, in all these devices, a choke transformer is used as an element of galvanic isolation, through which the constant component of the converter power supply current flows, which leads to a sharp deterioration in the mass and size parameters of the converter, reducing its range of use.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс преобразователь, содержащий полумостовой резонансный тиристорный инвертор, с раздельной коммутирующей емкостью и трансформаторным выходом. В данное устройство кроме инвертора введена также цепь сброса изйлточной энергии, выполненна на основе многообмоточного элемента , в качестве которого исйольэутThe closest to the present invention is a converter containing a half-bridge resonant thyristor inverter with a separate switching capacitance and a transformer output. In addition to the inverter, this device also introduces a chain of waste energy, made on the basis of a multiwinding element, in which isolayut

етс выходной трансформатор инвертора 4 .Inverter output transformer 4.

Однако в данном устройстве сброс энергии в источник питани возможен только при значительных изменени х соотношени напр жений на нагрузке и источника питани , исполнение цепи сброса энергии по известной схеме при наличии нелинейной нагрузки (выпр митель с емкостным фильтром) оказываетс малоэффективным, так как изменение соотношени напр жений на нагрузке и источника питани может привести к тому, что больша часть энергии колебаний будет поступать в цепь рекуперации энергии, а, кроме того, при таком построении цепи сброса энергии, энерги , запасаема в . индуктивности рассеивани трансформатора , всегда будет поступать в цепь нагрузки.However, in this device, energy can only be released into the power source if there is a significant change in the ratio of the voltages on the load and the power source, the performance of the energy release circuit according to a known scheme in the presence of a nonlinear load (rectifier with a capacitive filter) is ineffective, since changing the ratio loadings and a power source can lead to the fact that most of the oscillation energy will flow into the energy recovery circuit, and, moreover, with this construction of the energy release circuit, nergi, zapasaema in. inductance dissipation of the transformer will always flow into the load circuit.

Таким образом, недостатком данного преобразовател вл етс наличие резкого возрастани напр жени на аноде запертого тиристора относительно установившегос значени При работе преобразовател на выпр митель со сглаживающим фильтром в режиме пуска, когда выходное напр жение блико к нулю. При этом возможно открывание запертого тиристора по аноду, что приводит к по влению сквозного тока через оба тиристора т.е. к аварийному режиму.Thus, the disadvantage of this converter is the presence of a sharp increase in voltage on the anode of the locked thyristor with a relatively steady-state value. When the converter-rectifier is operating with a smoothing filter in the start mode, when the output voltage is glare to zero. In this case, it is possible to open a locked thyristor at the anode, which leads to the appearance of a through current through both thyristors, i.e. to emergency mode.

Цель изобретени - повышение надежности в работе устройства путем максимального ограничени напр жений на тиристорах в режиме пуска при работе инвертора на выпр митель со сглаживающим LC-фильтром.The purpose of the invention is to increase the reliability of the device operation by maximally limiting the voltages on the thyristors in the start mode when the inverter operates on a rectifier with a smoothing LC filter.

Поставленна цель достигаетс . тем, что в тиристорном конверторе, содержащем последовательный резонансный тиристорный инвертор с трансформаторным выходом, а также цепь сброса избыточной энергии, выполненную на основе многообмоточного элемента, вторична обмотка которого через вентиль св зана с шинами питани инвертора , указанна цепь сброса выполнена на дросселе срглаживающего LC-фильтра.The goal is achieved. By the fact that in the thyristor converter containing a series resonant thyristor inverter with a transformer output, as well as an excess energy discharge circuit based on a multiwinding element, the secondary winding of which through the gate is connected to the inverter supply buses, the reset circuit is executed on the choke of the crushing LC- filter.

Устройство надежно работает как в установившемс , так и в переходном режимах, однако при уменьшении нагрузки частота запуска тиристоров должна измен тьс в больших пределах (при изменении нагрузки преобразовател от номинальной до нул частота мен етс от максимальной до нулевой), что определ ет широкий спектр акустических помех, и, кроме того, возрастают пульсации выходно ,го напр жени , что ухудшает стабильность выходного laпp жeни .The device works reliably in both steady-state and transient conditions, however, when the load decreases, the thyristor start-up frequency must vary within wide limits (when the load of the converter changes from nominal to zero, the frequency changes from maximum to zero), which determines a wide range of acoustic signals. interference, and, in addition, the output voltage ripple increases, which impairs the stability of the output voltage.

Дл улучшени эксплуатационных параметров путем повышени точности стабилизации выходного напр жени и уменьшени спектра акустических помех устройство снабжено последовательно соединенными пороговым эле ментом и формирователем запускающих импульсов, а также источником опорного напр жени , при этом выход последнего соединен с одним входом порогового элемента, другой вход которого, подключен к выходным выводам конвертора, вентиль выполнен управл елплм и своими силовыми элект родами включен последовательно с вторичной обмоткой дроссел LCфильтра , а управл ющим входом - с выходом формировател запускаюищх импульсов. На фиг. 1 приведено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - то же, вариант. Устройство (фиг. 1) содержит последовательный резонансный тиристор ный инвертор 1, на выходе которого включен трансформатор 2, вторична обмотка которого подключена к входу двухполупериодного выпр мител 3, выходкоторого через первичную обмот ку дроссел 4 индуктивности соединен с емкостным фильтром 5 и зажимами дл подключени нагрузки б, при этом начало первичной обмотки дроссел 4 соедин етс с выходом дв хполупериод ного выпр мител 3, диод 7, катод которого соединен с положительной шиной питани инвертора, а анод - с дополнительной индуктивностью 8, вто рой вывод которой имеет соединение с началом вторичной обмотки индукти нести 4, конец которой подключен к отрицательной шине питани инвертора . При этом величина дополнительной -тндуктивности выбираетс равной величине индуктивности первичной обмот ки дроссел 4, а соотношение витков первичной и вторичной обмоток зависит от соотношени напр жени питани инвертора 1 и напр жени на емкостном фильтое 5. Это соотношение .выбираетс таким, чтобы пои наличии номинального напр жени на выходе конвертора, т.е. на емкостном фильт ре 5, напр жение/ наводимое на вторичной обмотке, было бы меньше, чем напр жение питани инвертора 1. Дроссель 8 предназначен дл сохранени колебательного процесса в контуре инвертора 1 при включении диода 7. Введение в устройство цепи, состо щей из дроссел 8 и диода 7, поэво л ет ограничить величину энергии колебаний в контуре инвертора 1 в режиме пуска устройства на уровне, незначительно превышающем значение в установившемс режиме. Это достига етс благодар введению в устройство дополнительного потребител энер гии, причем он вводитс только на врем переходного процесса. Принцип действи вводимой цепочки основан на переводе режима работы дроссел 4 в режим трансформатора. При по влении напр жени на емкостном фильтре 5 и 4его увеличении до номинального значени амплитуда напр жени , наводимого на вторичной обмотке , уменьшаетс и становитс меньше , чем напр жение питани инвертора . .Это означает, что цепочка отключаетс и при нормальной работе инвертора Не оказывает вли ни на его работу. Устройство (фиг, 2) содержит последовательный резонансный тиристор ный инвертор 1, на выходе которого включен трансформатор 2, вторична обмотка которого подключена к входу двухполупериодного выпр мител 3, выход которого через первичную об мотку дроссел 4 соединен с емкостным фильтром 5 и выводами дл подключени нагрузки б, соединенными с входом порогового устройства 7, второй вход которого соединен с выходом , источника 8 опорногс напр жени , а выход через формирователь 9 запускающих импульсов - с управл ющим электродом дополнительного тиристо- ра 10, катод которого соединен с положительной шиной питани последовательного резонансного инвертора 1, а анод - с концом вторичной обмотки дроссел 4 индуктивности, начало которой соединено с отрицательной шиной питани инвертора 1, при этом за начало первичной обмотки дроссел 4 принимаетс вывод, соединенный с выходом двухполупериодного выпр мител 3. При этом соотношение витков первичной и вторичной обмоток дроссел 4 выбираетс таким, чтобы при включенном тиристоре 10 диоды выпр мител 3 были бы запераи обратно Приложенным напр жением, наведенным на обмотку дроссел 4. При работе устройства в режиме максимальной мощности и минимального -напр жени источникапитани энерги ,передаваема инвертором 1 в цепь нагрузки, равна энергии, рассеиваемой на нагрузке за тот же интервал времени, в результате чего напр жение на емкостном фильтре 5 не возрастает до верхнего порогового значени , задаваемого источником 8 опорного напр жени . При этом дополнительно введенный тиристор 10 не включаетс и принцип действи устройства не отличаетс от принципа действи известного преобразователе. При сбросе нагрузки либо при возрастании напр жени ; источника питани энерги , передаваема инвертором в цепь нагрузки за одинциклTo improve the operational parameters by improving the accuracy of stabilizing the output voltage and reducing the spectrum of acoustic interference, the device is equipped with a series-connected threshold element and a driver for triggering pulses, as well as a source of reference voltage, the output of the latter being connected to one input of the threshold element, the other input of which connected to the output pins of the converter, the valve is made of control and its power electrodes are connected in series with the secondary winding d the LC filter, and the control input, with the driver output, start impulses. FIG. 1 shows the proposed device; in fig. 2 - the same, option. The device (Fig. 1) contains a series resonant thyristor inverter 1, the output of which includes a transformer 2, the secondary winding of which is connected to the input of the full-wave rectifier 3, the output of which through the primary winding of the inductance throttles 4 is connected to the capacitive filter 5 and the terminals for connecting the load b, with the beginning of the primary winding of the chokes 4 connected to the output of the two half-period rectifier 3, the diode 7, the cathode of which is connected to the positive power supply bus of the inverter, and the anode to the additional ind 8, the second terminal of which has a connection with the beginning of the secondary winding to carry 4, the end of which is connected to the negative power bus of the inverter. In this case, the value of the additional α-inductance is chosen equal to the inductance of the primary winding of the chokes 4, and the ratio of turns of the primary and secondary windings depends on the ratio of the supply voltage of inverter 1 and the voltage on the capacitive filter 5. This ratio is chosen so that the nominal voltage at the output of the converter, i.e. on the capacitive filter 5, the voltage / induced on the secondary winding, would be less than the supply voltage of the inverter 1. The choke 8 is designed to preserve the oscillatory process in the circuit of the inverter 1 when the diode 7 is turned on. Introduction to the device circuit consisting of drossel 8 and diode 7, limits the amount of oscillation energy in the circuit of inverter 1 in the device start-up mode to a level slightly higher than the steady-state value. This is achieved by introducing an additional energy consumer into the device, and it is introduced only for the duration of the transition process. The principle of the input chain is based on the translation of the mode of operation of the Drossel 4 into the transformer mode. When the voltage on the capacitive filter 5 and 4 increases to the nominal value, the amplitude of the voltage induced on the secondary winding decreases and becomes less than the inverter supply voltage. This means that the chain is disconnected and, during normal operation of the inverter, does not affect its operation. The device (FIG. 2) contains a series resonant thyristor inverter 1, the output of which includes a transformer 2, the secondary winding of which is connected to the input of a full-wave rectifier 3, the output of which is connected to the capacitive filter 5 and the terminals for connecting the load through the primary winding b, connected to the input of the threshold device 7, the second input of which is connected to the output of the source 8 of the supporting voltage, and the output through the driver 9 of the triggering pulses is additionally connected to the control electrode thyristor 10, the cathode of which is connected to the positive power supply bus of the series resonant inverter 1, and the anode to the end of the secondary winding of the inductance 4 throttles, the beginning of which is connected to the negative power supply bus of the inverter 1, while the start of the primary winding of the throttles 4 is taken connected to the output of the full-wave rectifier 3. The ratio of the turns of the primary and secondary windings of the throttles 4 is chosen so that when the thyristor is turned on 10, the diodes of the rectifier 3 would be locked back. voltage applied to the winding of the chokes 4. When the device operates in maximum power mode and minimum voltage of the power source, the energy transmitted by the inverter 1 to the load circuit is equal to the energy dissipated on the load during the same time interval, as a result of which the capacitive filter 5 does not increase to an upper threshold value specified by the source 8 of the reference voltage. In addition, the additionally inserted thyristor 10 does not turn on and the principle of operation of the device does not differ from the principle of operation of the known converter. With load shedding or with increasing voltage; power source, the energy transmitted by the inverter to the load circuit for one cycle

Claims

1. Thyristor converter containing a series resonant thyristor inverter with a transformer output, as well as an excess energy discharge circuit based on a multi-winding element, the secondary winding of which is connected through the valve to the inverter power buses, characterized in that, in order to increase reliability in the operation of the device by maximally limiting the voltages on the thyristors during operation of the inverter to the rectifier with a smoothing LC filter in the starting mode, the indicated reset circuit is made on the throttle azhivayuschego EU-filter.

2. The converter according to π. 1, with regard to the fact that, in order to improve operational parameters by increasing the accuracy of stabilizing the output voltage and reducing the spectrum of acoustic noise, it is equipped with a threshold element and a shaper of triggering pulses, as well as a reference voltage source, connected in series, the output of the latter connected to one input of the threshold ele-. ment, the other input of which is connected to the output terminals of the converter, the valve is controlled and connected with its power electrodes in series with the secondary winding of the LC filter choke, and the control input with the output of the driver of the impulse pulses.

SU,., 1072205

-fig-1