SU756579A1

SU756579A1 - Преобразователь постоянного напряжения в переменное1 2

Info

Publication number: SU756579A1
Application number: SU782642597A
Authority: SU
Inventors: Mark B Pozin; Mikhail O Grigoryan
Original assignee: Mark B Pozin; Mikhail O Grigoryan
Priority date: 1978-07-13
Filing date: 1978-07-13
Publication date: 1980-08-15

Description

Изобретение относится х преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания и электропривода для преобразования _ постоянного напряжения в переменное.

Известны устройства, содержащие ряд преобразовательных тиристорных ячеек, входы которых подключены к общим входным выводам, а выходы соединены последовательно, и контуры принудительной коммутации, имеющие источник постоянного напряжения, подключенный к основным тиристорам преобразовательных ячеек через распределительные тиристоры и переключающие элементы [Ϊ] .

Недостатком этих устройств является наличие дроссельно-конденсаторной системы коммутации для каждого

из распределительных тиристоров.____ 20

Это приводит к существенному увеличению габаритов, массы, удорожанию устройства и уменьшению его КПД.

Известен также преобразователь, 25 содержащий тиристорные инверторные ячейки с последовательно соединенными трансформаторными выходами, цепи питания которых подсоединены к общим силовым входным выводам для под- 30

ключения их к основному источнику питания, и блок запирающего напряже ния с входными и выходными выводами, содержащий последовательно соединенные контур принудительной коммутации и переключающий элемент, причем эти выходные выводы включены между одним силовым входным выводом преобразователя и точкой объединения одних силовых электродов распределительных тиристоров, другие силовые электроды каждого из которых подключены к одноименным силовым электродам одного из тиристоров инверторных ячеек [2]. Однако этот преобразователь имеет пониженный КПД, особенно при малых входных напряжениях, что связано с наличием специального источника постоянного напряжения в контурах коммутации и с потерями мощности в этом источнике. Так как выходное напряжение этого источника составляет несколько вольт, то КПД составляет не более 50%, и при малых входных напряжениях преобразователя потери мощности в этом источнике могут составлять до 10% от выходной мощности преобразователя. Этот источник, представляющий собой тот или иной вспо)могательный преобразователь входного»

756579

напряжения или какой-либо иной источ· ник, имеющий собственную, часто довольно сложную схему, удорожает устройство и усложняет его схему, снижая надежность. Наличие дополнительных ключей и дополнительных источников постоянного напряжения для коммутации распределительных тиристоров также вызывает усложнение схемы преобразователя, удорожание его и снижение его надежности.

Цель изобретения — улучшение технико-энергетических показателей за счет увеличения КПД преобразователя, удешевления его и упрощения.

Это достигается тем, что в предлагаемом преобразователе контур принудительной коммутации выполнен в виде импульсного трансформатора, одни разноименные концы первичной и вторичной обмоток которого соединены соответственно с одним иэ входных выводов блока запирающего напряжения и с упомянутой точкой объединения силовых электродов распределительных тиристоров, другой конец первичной обмотки через основной переключающий элемент подключен к другому- входному выводу блока запирающего напряжения, а другой конец вторичной обмотки связан с одним силовым входным выводом преобразователя. Указанный другой конец вторичной обмотки импульсного трансформатора подключен к силовому входному выводу преобразователя через основной переключающий элемент.

Указанный другой конец вторичной обмотки импульсного трансформатора подключен к силовому входному выводу преобразователя через дополнительно введенный переключающий элемент. Входные выводы блока запирающего напряжения подключены к силовым входным выводам преобразователя.

Эти выводы подключены к дополнительно введенному источнику питания.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 — эпюры напряжений блоков преобразователя; на фиг. 3 — ток и напряжение первичной и вторичной обмоток трансформатора и распределительного тиристора.

Преобразователь (см. фиг. 1) содержит, например, четыре инверторные ячейки, первая из которых выполнена на тиристорах 1 и 2 и обратных диодах 3 и 4, вторая — на тиристорах 5 и 6 и обратных диодах 7 и 8, третья - на тиристорах 9 и 10 и обратных диодах 11 и 12, четвертая - на тиристорах 13 и 14 и обратных диодах 15 и 16. Входы ячеек подключены к общим силовым входным выводам преобразователя, а рыходы ячеек через трансформаторы 17-20 соединены последовательно и подключены к выходным его выводам.

Распределительные тиристоры 21-28 и блок 29 запирающего напряжения, обеспечивают принудительное запирание основных тиристоров инверторных ячеек. Блок 29 запирающего напряжения содержит импульсный трансформатор 30 с первичной 31 и вторичной 32 обмотками и переключающий элемент на транзисторе 33. Для ограничения перенапряжений могут использоваться диод 34 и стабилитрон 35.

На фиг. 2 по осям абсцисс отложены текущие значения времени. На фиг. 2 а показано выходное напряжение преобразователя и_вЬ|1('на фиг. 2 б-д — выходные напряжения инверторных ячеек (напряжения на обмотках трансформаторов 17—20); на фиг. 2 е-ч — управляющие напряжения — напряжения на участках управляющий электрод-катод тиристоров и база-эмиттер транзистора 33 (или токи через эти участки). Цифра слева от эпюры напряжения (тока) на фиг. 2 е-ч соответствует номеру элемента принципиальной схемы на фиг. 1. Эти напряжения (токи) образуются системой управления преобразователем (на фиг. 1 не показана) .

Коммутация, например, основного тиристора 1 инверторной ячейки происходит следующим образом.

Управляющее напряжение тиристора 1 показано на фиг. 2 е (оно может быть непрерывным в отмеченном интервале времени или иметь в этом интервале вид коротких импульсов достаточно высокой частоты). Управляющее напряжение снимается с тиристора 1 раньше момента запирания плеча ячейки, в котором этот тиристор находится, на интервал времени, равный гарантированному времени запирания тиристора 1. В течение этого интервала времени подается управляющее напряжение на распределительный тиристор 21 (см. фиг. 2ж) I! на транзистор 33 (см. фиг. 2ч). В течение этого интервала времени на первичную обмотку 31 трансформатора 30 подается от источника входного напряжения преобразователя через открытый транзистор 33 напряжение с показанной на фиг. 1 полярностью. Полярность напряжения на вторичной обмотке 32 трансформатора 30 показана на фиг. 1. При этом образуется контур коммутации тиристора 1: обмотка 31 трансформатора 30 — транзистор 33 - обратный диод 3 - распределительный тиристор 21 - сопротивление 36. Тиристор 1 запирается обратным напряжением снимаемым с диода 3, по которому протекает ток в прямом направлении. Длительность этого интервала времени .(длительность импульса, подаваемого на участок база-эмиттер транзистора 33, фиг. 2ч) выбирается необходимой для гарантированного запирания ти5

756579.

ристора 1 при малом обратном напряжении (0,8-1,5 В) во всем интервале рабочих температур окружающей среды (для тиристоров типа ТЧ этот интервал составляет 50-60 мкс). Выбором коэффициента трансформации трансформатора 30 и величины сопротивления 36 (которое в принципе может отсутствовать) ток через контур коммутации устанавливается большим, чем максимальное значение рабочего тока тиристора ячейки (с учетом переходных режимов).

По окончании этого интервала времени транзистор 33 запирается и магнитный поток Ф, накопленный в магни-топроводе трансформатора 30 за время коммутации (см. фиг. За), начинает спадать. Ток ί^, создаваемый этим потоком в обмотке 31 трансформатора .30 (см. фиг. Зб), протекая через стабилитрон 35 и диод 34, создает на обмотке 31 обратное напряжение (см. фиг. Зв), величина которого определяется напряжением стабилизации стабилитрона 35 (выбирается примерно равным напряжению источника выходного напряжения Е_П{(,) .Напряжение на обмотке 32 трансформатора 30 имеет аналогичную форму (см. фиг. 3 д). Таким образом, после запирания тиристора 1 к аноду распределительного тиристора 21 прикладывается (относительно плюсовой входной шины преобразователя) напряжение Е _пмт(напряжение на левой половине первичной обмотки трансформатора 17), к катоду - сумматорное напряжение обмоток 31 и 32 трансформатора 30. Разностью этих двух напряжений тиристор 21 запирается (напряжение на тиристоре 21

во время коммутации показано на фиг. 3 е).

Аналогично происходит коммутация остальных основных и распределительных тиристоров преобразователя.

Мощность импульсного трансформатора 30 и транзистора 33 должна быть достаточной для коммутации тиристоров только одной инверторной ячейки, поэтому, чем больше ячеек в преобразователе, тем меньше мощность, переключаемая этими элементами, по отношению к выходной мощности преобразователя .

Аналогичным образом могут быть выполнены преобразователи на базе однофазных мостовых инверторных ячеек и на базе однофазных полумостовых с закорачиванием первичных обмоток трансформаторов ячеек, а также многофазные , в частности, трехфазные преобразователи.

Claims

Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий , тиристорные инверторные ячейки с последовательно соединенными трансфор-.

6 .

маторными выходами, цепи питания которых подсоединены к общим силовым входным выводам для подключения их к основному источнику питания, и блок запирающего напряжения с входными и выходными выводами, содержащий последовательно соединенные контур принудительной коммутации и основной переключающий элемент, причем эти выходные выводы включены между одним силовым входным выводом преобра-¹зователя и точкой объединения одних силовых электродов распределительных тиристоров, другие силовые электроды каждого из которых подключены к одноименным силовым электродам соответствующего тиристора инверторных ячеек, отличающийся тем, что, с целью улучшения технико-энергетических показателей за счет увеличения КПД преобразователя, удешевления его и упрощения, контур принудительной коммутации выполнен в виде импульсного трансформатора, одни разноименные концы первичной и вторичной обмоток которого соединены соответственно с одним из входных выводов блока запирающего напряжения и с упомянутой точкой объединения силовых электродов распределительных тиристоров, другой конец первичной обмотки через основной переключающий элемент подключен к другому входному выводу блока запирающего напряжения, а другой конец вторичной обмотки связан с одним силовым входным выводом преобразователя .
2. Преобразователь по π. 1, отличающийся тем, что указанный другой конец вторичной обмотки импульсного трансформатора подключен к силовому входному выводу преобразователя через основной переключающий элемент.
3. Преобразователь по π. 1, отличающийся тем, что указанный другой конец вторичной обмотки импульсного трансформатора подключен к силовому входному выводу преобразователя через дополнительно введенный переключающий элемент.
4. Преобразователь по π. 1, отличающийся тем, что входные выводы блока запирающего напряжения подключены к силовым входным выводам преобразователя.
5. Преобразователь по π. 1, отличающийся тем, что входные выводы блока запирающего напряжения подключены к дополнительно введенному источнику питания.