SU1153383A1 - Импульсный преобразователь посто нного напр жени - Google Patents

Abstract

ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий силовые управл емые вентили, одни одноименные силовые электроды которьк объединены, а другие образуют выводы дл  подключени  цейи нагрузки , обратные диоды, ограничивающие дроссели и коммутирующий блок, первый вывод которого подключен к объединенным силовым электродам силовых управл емых вентилей, второй вывод коммутирунмцего блока через разделительные вентили соединен с другими ..Л-,. fF 11 i г : 4J одноименными силовыми электродами управл емых вентилей,причем коммутирующий блок выполнен в виде последовательно соединенных полностью управл емого ключа и конденсатора, к выводам которого подключен дополнительный источник подзар да, а через диод подсоединена вторична  обмотка первого ограничивающего дроссел , первична  обмотка которого включена между выводом дл  подключени  источника питани  и входом преобразовател , а второй ограничивающий дроссель включен в контур коммутации , отлич. ающийс   тем, что, с целью обеспечени  возможности повышени  частоты при одновремен (Л ном повышении надежности,КПЛ и улучшени  весогабаритных показателей дополнительно введен конденсатор, подключенный к зажиму дл  подключени  нагрузки и к второму выводу коммутирующего блока. ел оо О9 00 ОО

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и мо);:ет быть использовано в промышленности и на транспорте, в частности на электровозах посто нного тока. Известен импульсный преобразователь , содержавши силовые управл емы вентили и схему коммутации 1 }. Однако в известном преобразователе велика устаиовленна  ноп1ность коммутируюдего конденсатора и понижена надежность в св зи с высокой скоростью нарастани  тока и напр жени  управл емых вентилей. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  импульсньй преобразователь посто нного напр жени , содержащий силовые управл емые вентили, одни одноименные силовые электроды которых объединены, а другие образуют выводы дл  подключени  цепи нагрузки , обратные диоды, ограничивак цие дроссели и коммутирующий блок, первый вывод которого подключен к объе диненным силовым электродам силовых управл емых вентилей, второй вывод коммутирующего блока через разделительные вентили соединен с другими одноименными силовыми электродами управл емых вентилей, причем коммутирующий блок выполнен в виде последовательно соединенных полностью управл емого ключа и конденсатора, к выводам которого подключен дополнительный источник подзар да, а через диод подсоединена вторична  обмотка первого ограничивающего дроссел , первична  обмотка которого включена между вьгаодом дл  подключени  источника питани  и входом преобразовател , а второй ограничивающий дроссель включен в контур коммутации 1.2, Этот преобразователь имеет пониженную частоту в св зи с увеличенны временем выключени  разделительных управл емых вентилей при отсутствии смещени ; пониженную надежность изза высокой скорости нарастани  напр жени  на вентил х; пониженные весогабаритные показатели в св зи со зн чительными габаритами и весом защит ных цепей и пониженньй КПД из-за потерь в защитных цеп х. Цель изобретени  - обеспечение возможности повышени  частоты при одновременном повьшении надежности, коэффициента полезного действи  и 832 улучшении весогабаритных показателей . Указанна  цель достигаетс  тем, что в импульсньй преобразователь посто нного напр жени , содержащий силовые управл емые вентили, одни одноименные силовые электроды которых объединены, а другие образуют выводы дл  подключени  цепи нагрузки, обратные диоды, ограничивающие дроссели и коммутирующий блок, первый вывод которого подключен к объединенным силовым электродам силовых управл емых вентилей, второй вывод коммутирующего блока через разделительные вентили соединен с другими одноименными силовыми электродами управл емых вентилей, причем коммутирующий блок вьтолнен в виде последовательно соединенных полностью управл емого ключа и конденсатора, к выводам которого подключен дополнительный источник подзар да, а, через диод подсоединена вторична  обмотка первого ограничивающего дроссел , первична  обмотка которого включена между выводом дл  подключени  источника питани  и входом преобразовател , а второй ограничивающий дроссель включен в контур коммутации, дополнительно введен конденсатор , подключенный к зажиму дл  подключени  нагрузки и к второму выводу коммутирующего блока. В качестве второго ограничивающего дроссел  может быть использована индуктивность рассе ни  монтажных кабелей при достаточной ее величине. На фиг. 1-3 приведены варианты принципиальной схемы предлагаемого устройства, отличающиес  способом подключени  цепи нагрузки. Импульсный преобразователь содержит силовые управл емые вентили 1, обратные диоды 2, шунтирую 1р1е нагрузку 3, разделительные вентили 4, коммутирующий конденсатор 5, источник подзар да 6, полностью управл емый ключ или его аналог 7, ограничивающие дроссели 8 и 9, вторична  обмотка которого через диод 10 подключена к коммутирующему конденсатору 5, и конденсатор 11. В цепь нагрузки могут быть включены дроссели 12 (фиг. 2 и 3). Преобразователь работает следующим образом. Ток нагрузки 3 протекает по силовым управл емым вентил м 1. Полнос3

тью управл емый ключ или его аналог 7 заперт. Коммутирующр1й конденсатор 5 зар жен от источника подзар да 6, конденсатор 11 разр жен. Дл  запирани  силовых управл емых вентилей 1 в случае использовани  в качестве разделительных вентилей 4- диодов отпирают полностью управл емьпЧ ключ 7. Скорость нарастани  тока зар да конденсатора 11 ограничиваетс  дросселем 9, а скорость нарастани  тока в контуре коммута1щи - дросселем 8. Напр жение коммутирующего конденсатора 5 прикладываетс  к силовым управл емым вентил м 1, ток через которые снижаетс  до нул , а ток нагрузок 3 начинает протекать по цепи дроссель 9 - конденсатор 5 ключ 7 - разделительный вентиль 4 (фиг. 1). Вентили 1 запираютс . Через врем , равное времени их восстановлени , запирают полностью управл емый ключ 7. Конденсатор 11 разр жаетс  током нагрузки. Скорость нарастани  напр жени  на силовых управл емых вентил х 1 и ключе 7 определ етс  скоростью разр да конденсатора 11. После разр да конденсатора 11 ток нагрузок 3 замыкаетс  через обратные диоды 2. Энерги , накопленна  в дросселе 9, через диод 10 передаетс  коммутирующему конденсатору 5, который дозар жа етс  от источника подзар да 6.

При использовании в качестве разДелительных вентилей 4 управл емых вентилей коммутацию силовых управл емых вентилей 1 осуществл ют со сдвигом во времени. Возрастает частота коммутатдии, уменьшаетс  пульсаци  напр жени  источника питани , уменьшаетс  установленна  мощность коммутирующего конденсатора 5 и полностью управл емого ключа 7.

За счет знергии, накопленной в и дуктивности монтажных кабелей, прои ходит перезар д конденсатора 11 и к выключаемому разделительному вентилю 4 прикладываетс  обратное напр  жение . Уменьшаетс  реальное врем  выключени  разделительных управл емых вентилей.

При включении между силовьм управл емым вентилем 1 и нагрузкой 3 дроссел  12 (фиг. 2-3) уменьшаетс  пульсаци  напр жени  и тока на нагрузке.

Напр жение источника подзар да 6 выбираетс  из услови , чтобы на каж33383 . 4

дый запираемый силовой вентиль 1 приходилось 30-50 В.

В качестве источника подзар да может быть использован низконольт5 ный неуправл емый выпр митель.

В качестве полностью управл емого ключа возможно использование тиристора с малым временем восстановлени  и индивидуальным узлом коммутации.

10 При отпирании полностью управл емого ключа 7 скорость нарастани  тока зар да конденсатора 11 ограничиваетс  дросселем 9. Энерги , накопленна  в дросселе 9, через риод 10

15 отдаетс  коммутирующему конденсатору 5. При коэффициенте трансформации дроссел  9 равном 1 напр жение на конденсаторе 11 превышает напр жение источника питани  на удвоенную величину напр жени  коммутирующего конденсатора 5 (без учета вли ни , индуктивности монтажных кабелей), т.е. практически равно напр жению питани .

5 Зар д и разр д конденсатора 11 происходит с минимальными потер ми, энерги  конденсатора при разр де отдаетс  в нагрузку, что позвол ет практически без снижени  КПД обеспечить требуемую скорость нарастани  напр жени  на вентил х и свести к минимуму мощность дополнительных защитных RC-цепей, снизить потери в 3aii5iTHbix цеп х и уменьшить их габариты и вес.

Энерги , накопленна  в дросселе 9 во врем  зар да конденсатора 11, отдаетс  коммутирующему конденсатору 5 во врем  его разр да Током нагрузки при вьжлючении силового управл емого вентил , что позвол ет уменьшить емкость коммутирующего конденсатора , его вес и габариты.

Так, при номинальном напр жении источника питаюс  3300 В, коммутируемом токе 500 А (пусковой режим) и полностью управл емом ключе с мгновенной коммутацией при емкости конденсатора 11 равной 2,5 мкФ обеспечиваетс  скорость Нарастани  напр жени  на управл емых вентил х 200 В/МКС.

При использовании аналога полностью управл емого вентил  скорость нарастани  напр жени  на вентил х 200 В/МКС обеспечиваетс  при емкости конденсатора 11 равной ,0,825 мкФ.

Claims (1)

1. ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий силовые управляемые вентили, одни одноименные силовые электроды которых объединены, а другие образуют выводы для подключения цепи нагрузки, обратные диоды, ограничивающие дроссели и коммутирующий блок, первый вывод которого подключен к объединённым силовым электродам силовых управляемых вентилей, второй вывод коммутирующего блока через разделительные вентили соединен с другими одноименными силовыми электродами управляемых вентилей,причем коммутирующий блок выполнен в виде последовательно соединенных полностью управляемого ключа и конденсатора, к выводам которого подключен дополнительный источник подзаряда, а через диод подсоединена вторичная обмотка первого ограничивающего дросселя, первичная обмотка которого включена между выводом для подключения источника питания и входом преобразователя, а второй ограничивающий дроссель включен в контур коммутации, о т л и ч. ающийс я тем, что, с целью обеспечения возможности повышения частоты при одновременном повышении надежности,КПД и улучшения весогабаритных показателей; дополнительно введен конденсатор, подключенный к зажиму для подключения нагрузки и к второму выводу коммутирующего блока.

   4F 10 -К » -· 47 ^w V “1 , т 6 С i

   SU „.,1153383 ί