SU955445A1 - Преобразователь переменного напр жени в посто нное - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в электроприводах посто нного тока; а также в устройствах дл  возб|уждени  электрических машин.

Известны управл емые выпр мители с искусственной коммутацией, содержашие силовой тиристорный мост и узел искусственной коммутации в виде вспомогательного диодного моста с конденсатором на выходе и двум  тиристорными ключами с принудительной коммутацией, включенными между одноименными полюсами силового и вспомогательного мостов 1.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  преобразователь переменного тока в посто нный, содержащий силовой тиристорный мост, устройство искусственной коммутации в виде вспомогательного диодного моста с конденсатором на выходе и двум  тиристорными ключами с конденсаторной коммутацией, включенными между одноименными полюсами силового и вспомогательного мостов, вольтодобавочный трансформатор , вторичные обмотки которого включены между входными выводами силового и вспомогательного мостов, а первичные обMOTjCH подключены к входным выводам силового моста 2.

Основной недостаток известного устройства заключаетс  в том, что введение вольтодобавочного трансформатора с достаточно малой индуктивностью рассе нн , необходимой , как это будет показано ниже, дл  эффективного запирани  тиристоров силового моста, существенно ухудшает массогабаритные характеристики устройства. Это особенно сказываетс  в преобразовател х, работающих с большими кратковременными перегрузка-ми по току, как например, в электроприводах посто нного тока, где перегрузки двухкратной и более величины.

Действительно, номинальна  мощность 15 вольтодобавочного трансформатора определ етс  напр жением вольтодобавки, обеспечивающим коммутацию тока из тиристорного моста в цепь диодного, и действующим значением тока вторичной обмотки

SH U2H-I2H (1)

Claims (2)

1. Так как дл  нормальной коммутации тока из.силового моста в цепь вспомогательного моста величина вторичного напр жени  вольтодобавочного трансформатора лежит в пределах В, а действующее значение тока во много раз меньше тока нагрузки, вследствие кратковременности его протекани  через вторичную обмотку вольтодобавочного трансформатора, мощность вольтодобавочного трансформатора мала в отлнчие от величины индуктивности рассе ни  вольтодобавочного трансформатора, котора  определ етс  как (2) иЗн где l/K -индуктивна  составл юща  напр жени  трансформатора. Это приводит к увеличению емкости конденсатора , включенного на выходе выпр мител . Величина угла коммутации тока из силового моста во вспомогательный мост при допущении, что на интервале коммутации ток нагрузки и напр жение вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора не мен ютс , определ етс  по формуле V ГКРМf,, У г-77 -н -ком где I цом величина коммутируемого тока иком величина напр жени  вольтодобавочного трансформатора в момент коммутации. Как следует из описани  работы преобразовател , процесс коммутации тока из силового тиристора в диод вспомогательного моста должен закончитьс  до окончани  интервала разр да конденсатора, включенного на выходе вспомогательного моста . Использу  формулу (3), можно показать, что в выпр мител х средней и больщой мощности при токах IKOM 21н и реальных параметрах Укё , UZH . угол коммутации тока из тиристорного моста во вспомогательный мост больще 60 - 70 эл. град. Это не удовлетвор ет нормальным услови м работы преобразовател  и не обеспечивает цели введени  вольтодобавочного трансформатора, а именно, повышению жесткости нагрузочных характеристик. Кроме того, выключение силовых тиристоров происходит не напр жением вольтодобавочного трансформатора, а определ етс  параметрами LC-контура тиристорных ключей, что не позвол ет использовать силовые тиристоры с . большим временем выключени  и ведет к ухудшению стоимостных характеристик выпр мител . Устранени  этих недостатков в преобразовател х , работающих с большими кратковременными перегрузками по выпр мленному току, можно добитьс  снижением индуктивности рассе ни  вольтодобавочного трансформатора , что неизбежно ведет к увеличению его мощности. Однако и в этом случае положительных результатов можно достичь лищь тогда, когда мощность вольтодобавочного трансформатора становитс  соизмеримой с типовой мош ностьк) согласующего трансформатора. Поэтому такое устройство, облада  р дом преимуществ перед другими известными, будет иметь плохие массогабаритные показатели. , Цель изобретени  - улучшение массогабаритных показателей преобразовател . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователе переменного напр жени  в посто нное, содержащем силовой тиристорный мост, подключенный к входным выводам через согласующий трансформатор, узел искусственной коммутации в виде вспомогательного диодного моста с конденсатором на выходе и двум  тиристорными ключами, включенными между одноименными выводами силового и вспомогательного мостов, согласующий трансформатор выполнен с дополнительными обмотками, кажда  из которых включена между соответствующими входными выводами силового и вспомогательного мостов На фиг. 1 представлена принципиальна  схема преобразовател ; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу. Преобразователь содержит силовой мост 1, подключенный входными выводами к обмоткам 2 согласующего трансформатора 3, а выходными выводами - к нагрузке 4. К обмоткам 5 согласующего трансформатора 3 подключен вспомогательный мост 6, на выходе которого включен конденсатор 7. Между выходами силового 1 и вспомогательного моста б включены ключи 8 и 9, которые имеют коммутирующий конденсатор 10, дроссель И и два тиристора 12 и 13, зашунтированные обратными диодами 14 и 15. На фиг. 2 обозначено: 16 - ток и напр жение конденсатора Ш; 17 - ток и напр жение конденсатора 7; 18 - ток тиристора фазы А силового моста 1; 19 - ток диода фазы А вспомогательного моста 6; 20 - ток включаемой фазы. Преобразователь работает следующим образом . Перед началом работы устройства подаютс  импульсы управлени  на тиристоры 12 ключей 8 и 9, а на тиристоры моста 1 импульсы не подаютс , тогда конденсатор 7 зар жаетс  до напр жени  больщего, чем амплитуда линейного напр жени  вторичных обмоток согласующего трансформатора, а конденсаторы 10 ключей 8 и 9 зар жаютс  до половины этого напр жени , знаки пол рности конденсаторов показаны на фиг. 1 в скобках. Оба ключа работают синхронно, поэтому ниже рассматриваетс  лишь работа ключа 8. Пусть ток нагрузки Id протекает через силовой тиристор фазы А в катодной группе моста 1 и тиристор фазы С в анодной группе . В момент времени to (фиг. 2) дл  коммутации тока из фазы А в фазу В включают тиристор 13, и конденсатор 10 начинает перезар жатьс  по контуру: конденсатор 10, тиристор 13, диод 14, дроссель 11, конденсатор 10. Через открытые тиристоры 13 ключей 8 и 9 к нагрузке 4 прикладываетс  напр жение конденсатора 7, большее, чем амплитуда линейного напр жени . Под действием напр жени  конденсатора 7 ток из фазы Л начинает переходить в цепь конденсатора 7, разр жа  его, а одновременно ток из тиристора фазы А силового моста 1 под действием напр жени  обмотки 5 трансформатора 3, включенной встречно вторичной обмотке 2, начинает переходить в цепь диода вспомогательного моста б, синфазного с провод щим силовым тиристором . На интервале to - ti (фиг. 2) ток из основного моста 1 переходит во вспомогательный мост 6, тиристор моста 1 в фазе а в момент t( включаетс  и начинает восстанавливать свои свойства под действием напр жени  обмотки 5 трансформатоpa 3. В момент времени 12 конденсатор 10 полностью перезар дитс  и напр жение на его обкладках изменит знак. На интервале 2 -U через тиристор 13 протекает ток I, равный сумме двух токов: убывающего тока фазы А и возрастающего тока конденсатора 7. В момент времени tj включаетс  тиристор 12 и начинаетс  колебательный перезар д конденсатора 10. К моменту t4 ток тиристора 13 спадает до нул  и на интервале , весь ток нагрузки идет через конденсатор 7 и диод 15, и тиристор 1-3 восстанавливает свои свойства под действием напр жени  на диоде 15. В момент t ток перезар да становитс  меньше Toka нагрузки, и диод 15 запираетс . К моменту t; на тиристор фазы В должен быть подан импульс управлени . Поскольку в момент ty диод 15 заперт, ток нагрузки под действием ЭДС самоиндукции не прерветс , а будет идти по двум пут м: через конденсатор 10, заверша  его перезар д, и через фазы С и 5, к которым через вспомогательный мост 6 подключен конденсатор 7. С момента if ток нагрузки пойдет по двум цеп м: через конденсатор 7, постепенно убыва , и через фазы трансформатора, постепенно возраста . Когда ток в фазах В и С становитс  равным току нагрузки, ток конденсатора 7 спадает до нул  и коммутаци  заканчиваетс . Таким образом, ввиду малой индуктивности рассе ни  обмоток 5 трансформатора 3 интервал to-t во много раз меньше интервала to - if, и поэтому процесс перевода тока из силового моста 1 во вспомогательный мост 6 не вли ет на процессы коммутации тока в фазах преобразовател . Включение дополнительной обмотки согласующего трансформатора выгодно отличает предлагаемый преобразователь с искусственной коммутацией от прототипа, так как это позвол ет отказатьс  от вольтодобавочного трансформатора и исключить вли ние процессов, св занных с выключением тиристоров основного моста на процессы коммутации тока в фазах преобразовател . В результате этого улучшены массогабаритные показатели преобразовател  на 20-30%. как за счет исключени  вольтодобавочного трансформатора, так и за счет снижени  величины емкости конденсатора, включенного на выходе вспомогательного моста. Формула изобретени  Преобразователь переменного напр жени  в посто нное, содержащий силовой тиристорный мост, подключенный к входным выводам через согласующий трансформатор, узел искусственной коммутации в виде вспомогательного диодного моста с конденсатором на выходе и двум  тиристорными ключами , включенными между одноименными выводами и силового и вспомогательного мостов, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  массогабаритных показателей, согласующий трансформатор выполнен с дополнительными обмотками, кажда  из которых включена между соответствующими входными выводами силового и вспомогательного мостов. Источники информации, прин тые в5 внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 443448, кл. Н 02 М 7/155, 1971.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 519832, кл. Н 02 М 7/155, 1973.

   ABC

   фигЛ

   U.i

   фиг.2