SU1206918A1 - Импульсный преобразователь посто нного тока - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может использовано дл  питани  потребителей с активно-индуктивным характером нагрузки, например дл  питани  обмоток возбуждени  синхронных машин или машин посто нного тока.

Цель изобретени  - уменьшение массы и габаритов преобразовател  и повьшение надежности.

На фиг. 1 приведена принципиальна  схема импульсного преобразовател  посто нного тока; на фиг. 2 временные диаграммы напр жений и токов на соответствующих элементах схе мы нагрузки и источника питани .

Схема импульсного преобразовател  посто нного тока симметрична  и содержит ключевые элементы - тиристоры

Iи 2 (фиг. 1),дл  запирани  которых параллельно подсоединены последовательные коммутирующие цепи: к тиристору 1 - конденсатор 3 и индуктивность 4, а к тиристору 2 - конденсатор 5 и индуктивность 6.

Встречно-параллельно тиристору 1 включен перезар дный диод 7, а тирис

.тору 2 - диод 8, которые позвол ют коммутируюш;им конденсаторам пере зар дитьс , мину  нагрузку 9. Нагрузка 9 подключена одним зажимом к катоду тиристора 1, а другим - к аноду тиристора 2. Конденсатор 3 через обратный ограничительный диод 10 подключен к минусу источника питани , а конденсатор 5 через диод

IIи входной фильтр 12 к плюсу источ ника питани . Диоды 10 и 11 предназначены дл  ограничени  напр жени 

на конденсаторах 3 и 5 до величины напр жени  питани . Дл  уменьшени  пульсаций потребл емого тока преобразователь снабжен входным фильтром 12.

Преобразователь работает следую- - щим образом.

Регулирование тока и среднего напр жени  на нагрузке производитс  посредством изменени  частоты тактовых импульсов преобразовател , при посто нном сдвиге по фазе между моментами отпирани  тиристоров 1 и 2, равном половине периода следовани  тактовых импульсов (фиг. 2). Длительность открытого состо ни  прерывателей Т , выполненных на тиристорах 1 и 2, посто нна и одинакова дл  обоих прерывателей. Напр жение источника питани  к нагрузке прикла10

20

206918 ,2

дываетс  только при открытых состо ни х обоих прерывателей. Таким образом , регулирование тока и среднего напр жени  на нагрузке сводитс  к J изменению длительности совпадени  открытых состо ний прерывателей на тиристорах 1 и 2.

На выходе преобразовател  частота удваиваетс , поскольку совпадение открытых состо ний прерывателей происходит дважды за период следовани  тактовых импульсов Т.

Периоды работы схемы удобно рассмотреть по характерным интервалам:

а (Режим I , фиг. 2а).

В интервале ,тиристор 1 закрыт и к нему приложено в пр мом направлении напр жение коммутирующего конденсатора 3, равное напр жению источника питани . Диод 8 открыт, и через него протекает ток, равньм разнице перезар да конденсатора 5 и тока нагрузки. Ток нагрузки замыкаетс  через диод 8, ограничительный диод 10 и дроссель 4.

В момент t . отпираетс  тиристор 1 и конденсатор 3 начинает перезар д; напр жение на конденсаторе 3 уменьшаетс , и к диоду 10 прикладываетс  обратное напр жение. В результате нагрузка оказываетс  подключенной к источнику питани  через открытый тиристор 1 и диод 8. Ток нагрузки замыкаетс  по двум контурам: уменьша сь по одному (нагрузка 9 - диод 8 - диод 10, дроссель 4 - нагрузка 9) и увеличива сь по другому ( (+) источника питани  - тиристор 1 - нагрузка 9 - диод 8 - (-) источника питани ). Скорость нарастани  через тиристор 1 ограничиваетс  дросселем 4.

В момент tg ток в интервале 10 уменьшаетс  до нул  и он запираетс . В интервале ток нагрузки каетс  по контуру: (+) источника питани  - тиристор 1 - нагрузка 9 - диод 8 - (-) источника питани .

25

30

40

В момент ta ток перезар да конденсатора 5 становитс  равным току нагрузки, диод 8 запираетс  и коненсатор продолжает перезар д до напр жени  питани  током нагрузки по контуру: (+) источника питани  - тиристор 1 - нагрузка 9 - дроссель 6 - конденсатор 5 - (-) источника питани , В интервале tg-t к нагрузке прикладываетс  разность напр жени  питани  и напр жени  на конденсаторе 5.

В момент t. конденсатор 5 зар жаетс  до напр жени  питани  и открываетс  диод 11. Ток нагрузки замыкаетс  по контуру: нагрузка 9 - дроссель 6 - диод 11 - тиристор 1 - нагрузка 9. Через -полупериод собственных колебаний цепи LC тиристора 1 знак зар да конденсатора 3 смен етс  на обратный и конденсатор 3 продолжит перезар д в обратном направлении, уменьша  ток, протекающий через тиристор 1.

В момент ty, когда ток конденсатора 3, текущий уже в обратном направлении, станет равным току-нагрузки , тиристор 1 запираетс . При этом к нему прикладываетс  напр жение , равное пр мому падению напр жени  на диоде 7, через который продолжаетс  перезар д конденсатора 3. Через диод 7 протекает ток, равный . . разнице тока перезар да конденсатора 3 и тока нагрузки, который замыкаетс  по контуру: наг- рузка 9 - дроссель 6 - диод 11 - диод 7 - нагрузка 9.

Ввиду симметричности схемы с момента ty по t,o преобразователь работает так же, как с момента t п t , только функции, которые выполн ли элементы прерывател  на тиристоре 1, выполн ютс  элементами прерывател  на тиристоре 2, и наоборот

б (Режим II, фиг. 26).

В интервале тиристор 1 закрыт. Тиристор 2 открыт, и через него перезар жаетс  конденсатор 5. Ток нагрузки замыкаетс  через тиристор 2, ограничительный диод 10 и дроссель 4.

В момент t| отпираетс  тиристор и конденсатор 3 начинает перезар д. К нагрузке прикладываетс  напр жени источника питани  через открытые тиристоры 1 и 2. Ток нагрузки замыкаетс  по контурам: нагрузка 9 - тиристор 2- диод 10 - дроссель 4 - нагрузка 9 и (+) источника питани  тиристор 1 - нагрузка 9 - тиристор 2 - (-) источника питани .

В момент t ток на диоде 10 уменшаетс  до нул  и он запираетс . Ток нагрузки замыкаетс  по контуру: (+) источника питани  - тиристор 9 - тиристор 2 - (-) источника питани .

В момент tj ток перезар да конденсатора 5, протекающий в обратном

206918 4

направлении через тиристор 2, ста- носитс  равным току нагрузки. Тиристор 2 запираетс , к нему прикладываетс  напр жение, равное пр мому паде- 5 нию напр жени  на диоде 8, через который продолжаетс  перезар д конденсатора 5. Через диод 8 протекает ток, paBHbtfi разнице тока перезар да конденсатора 3 и тока нагрузки, кото- 10 рый замыкаетс  по контуру.

Сопоставление диаграмм на Лиг. 2а и 26 показывает, что в интервалах

t,-t, и t;-t;, , и t;-t.

tj-t

( I

-tj, и t g режимов

35

15 I и II схема работает одинаково.

С момента t по t преобразователь работает так же, как с момента tg по t , только функции, которые выполн ли элементы прерывател  на Tji-

20 ристоре 1, вьтолн ютс  элементами прерывател  на тиристоре 2, и наоборот .

Регулирование тока и среднего напр жени  на нагрузке обеспечива25 етс  изменением тактовой частоты в небольшом диапазоне от величины Т «2 С до величины, когда Т немного больше .

В начале регулировани  при мини .JQ мальной тактовой частоте () ток и среднее напр жение на нагрузке рав ны нулю. При повышении тактовой частоты (Т 2 t) происходит совпадение открытых состо ний прерывателей на тиристоре 1 и на тиристоре 2. К нагрузке прикладываетс  напр жение и начинает протекать ток нагрузки, при этом преобразователь работает в режиме 1 с характерными интёрва-- лами , t.j-t, , , , tj-t (фиг. 2).

В случае, если амплитуда тока перезар да конденсатора значительно превьппает величину тока нагрузки (во всем диапазоне регулировани ), преобразователь работает в режиме 1 во всем диапазоне регулировани  до частоты, когда величина Т немного превьшает Т .

Допустим, что величина тока нагрузки при высоких тактовых частотах преобразовател  ненамного меньше (примерно в два раза) амплитуды тока перезар да конденсатора. При малых частотах преобразователь рат

55 ботает в режиме I с характерными интервалами: t4-t2, t.,-tj, t,- t, , tj- tg (фиг. 2). По мере увеличени  тактовой частоты и тока

40

50

нагрузки преобразователь работает поочередно в следующих режима : в режиме 1 с интервалами , , , в режиме l с интервалами , , ,

/

и наг h

Ir h

f; 8

h,

to ts t,o

put.Z

Редактор H. Пушненкова

Составитель Т, Добровольские Техред Т.Тулик

Заказ 8731/57

Тираж 632

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

; в Ц с интервалами

. f- -1- ((- .- , Ч . S , /э Ч -t t) , t tf , (); и в режиме u с интервалами , t.-t

5 t;-t; (,). t;-t; (t,-t).

Ui

Unett

h

It

h

Корректор. Колб

Подписное

Claims (1)

1. ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий входной фильтр и прерыватель, состоящий из параллельно включенных тиристора, анод которого через входной фильтр соединен с положительным входным выводом для подключения источника питания, обратно включенного перезарядного диода и цепи коммутации, состоящей из последовательно соединенных конденсатора и дросселя,

   Фиг. 1 общая точка соединения которых подключена через обратно включенный ограничивающий диод к отрицательному входному выводу, свободный вывод конденсатора соединен с анодом тиристора, а свободный конец дросселя соединен с одним из выходных выводов для подключения нагрузки., отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов и повышения надежности, введен дополнительный прерыватель с тем же составом входящих в него элементов, что и основной прерыватель, в котором катод тиристора и свободный вывод конденсатора цепи коммутации § подключены к отрицательному входному выводу, общая точка соединения анода тиристора, катода перезарядного диода и свободного конца дросселя цепи коммутации соединена с другим выходным выводом, а катод ограничивающего диода, к аноду которого подключена общая точка соединения дросселя и конденсатора цепи коммутации, через указанный входной фильтр соединен с положительным входным выводом'.'