Способ преобразования постоянного напряжения в постоянное

 

Изобретение относится к электротехнике и может.быть использовано в устройствах принудительной коммутации реверсивных тиристорньпс импульсных преобразователей постоянного напряжения . Цепь изобретения - повьшение КПД. Способ состоит в том, что от источника постоянного напряжения 3 колебательным током заряжают коммутирующий конденсатор 24. Подают через мостовую схему на тиристорах 5 - 14 постоянное напряжение к активноиндуктивным нагрузкам 1, 2 для пропуска через них тока. При снятии постоянного напряжения с нагрузок 1, 2 переключают это напряжение на токоограничивающий реактор 23. Колебательным током изменяют полярность напряжения на койденсаторе 24. Отключают нагрузки 1, 2 от обоих выводов мостовой схемы и подключают все нагрузочные контуры на один вывод постоянного тока мосговой схемы. При этом снятие напряжения с выводов постоянного тока мостовой схемы и указанное переключение нагрузок осуществляют одновременно. Это исключает избыточный расход энергии, накопленной в конденсаторе 24 при отключении нагрузок , а также взаимное влияние процессов в цепях коммутации и цепях нагрузок. 3 ил. с $ сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (11 4 Н 02 M 3/135

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4026945/24-07 (22) 26 .02.86 (46) 23.09.87. Бюл. № 35 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) И.П.Гончаров, Н.А.Тимченко, В.А.1Чеенко и В.В.Замаруев (53) 62!.314.1(088.8)

{56) Авторское свидетельство СССР № 782099, кл. Н 02 М 7/515, 1980.

Авторское свидетельство СССР №- 1115195, кл. Н 02 Р 7/68, 1984. (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может. быть использовано в устройствах принудительной коммутации реверсивньгх тиристорных импульсных преобразователей постоянного напряжения. Цель изобретения — повышение КПД. Способ состоит в том, что от источника постоянного напряжения

3 колебательным током заряжают коммутирующий конденсатор 24. Подают через мостовую схему на тиристорах 5

l4 постоянное напряжение к активно— индуктивным нагрузкам 1, 2 для пропуска через них тока. При снятии постоянного напряжения с нагрузок 1, 2 переключают это напряжение на токоограничиваюший реактор 23. Колебательным током изменяют полярность напряжения на конденсаторе 24. Отключают нагрузки 1, 2 от обоих выводов мостовой схемы и подключают все нагрузочные контуры на один вывод постоянного тока мосговой схемы. При этом снятие напряжения с выводов постоянного тока мостовой схемы и укаЖ занное переключение нагрузок осуществляют одновременно. Это исключает избыточный расход энергии, накопленной в конденсаторе 24 при отключении на- С„

rpy30K, а также взаимное влияние процессов в цепях коммутации и цепях нагрузок. 3 ил.

1 339802

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использована в устройствах принудительной коммутации реверсивных тиристарных импульсных преобразователей постоянного напряжения, применяемых в электроприводе, электроснабжении и электротехналогии.

Цель изобретения — повышение 1<ПД при преобразовании постоянного напряжения в постоянное.

На фиг.1 приведена схема преобразователА постоянного напряжения в постоянное, реализующая предложенный способ; на фиг.2 — последовательность действий с электрическими цепями преобразователя по предложенному способу; на фиг.З вЂ” временные диаграмьы токов i и напряжений U в устройстве, индексы которых соответствуют номерам входящих в устройство элементов.

Преобразователь содержит активнаиндуктивные нагрузки 1 и 2, первые выводы которых объединены в общую тачку, связанную с выводами источника 3 напряжения через блок 4 коммутации, и два тиристора 5 и 6. Тиристо— ры 5 и 6 шунтированы обратными тиристорами 7 и 8 соответственно. Вторые выводы нагрузок 1 и 2 соединены с Нс точником 3 напряжения через блок 4 коммутации и через два других тиристора 9 и 10, 11 и 12 соответственно.

Тиристоры 9 и 11 шунтираваны обратными тиристорами 13 и 14 соответственно, а тиристоры 10 и 12 шунтираваны обратными диодами 15 и 16 соответственно. Блок 4 коммутации выполнен на токоограничивающем реакторе 17, начало рабочей обмотки 18 которого соединено с концом размагничивающей обмотки 19 и положительным выводом источника 3 напряжения, начало обмотки 19 соединена с катодом рекуперирующего диода 20, конец обмотки 18— с анодом разделительного тиристора

21, катод которого соединен с анодом коммутирующего тиристара 22, шунтиро— ванного цепочкой из последовательно соединенных коммутирующего реактора

23 и коммутирующего конденсатора 24.

Катод тиристора 22 и анод диода 20 соединены с отрицательным выводам источника 3 напряжения.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

?О

?5

Постоянное напряжение источника питания преобразуют в импульсное напряжение на нагрузках формированием периодически повторяющихся электрических цепей переменной структуры, содержащих индуктивности, емкости, управляемые ключевые элементы (тиристоры) и неуправляемые ключевые элементы (диоды).

Преобразователь постоянного напряжения, реализующий предложенный слов соб (фиг.1), работает следующим образом.

Коммутация тиристоров, подключивших раздельно вторые выводы нагрузок

1 и 2 к выводу постоянного тока мостовой схемы, происходит одновременна, Этот момент следует с постоянной частотой, выбираемой исходя из условия минимальных потерь энергии как в нагрузках 1 и 2, так ив блоке 4 коммутации. Б пределах периода повторения момента коммутации (межкоммутационного интервала) тиристары, по которым протекает ток одной нагрузки, например„ 10 v. 12 при первом направлении нагрузочнога тока или 9, .1 при втарогл направлении могут включаться с различными задержками относительна предыдущего момента коммутации. Вследствие этого достигается взаимный сдвиг во времени между включением каждого из тиристоров, по которому протекает ток одной нагрузки, и раздельное регулирование среднего значения напряжения на каждой из нагрузок. Эта удовлетворяет требованию раздельного регулирования энергии, подводимай или отводимой ат нагрузок

1 и 2 °

Один из тиристаров, го которому одновременно протекает ток двух нагрузок, например тиристар 5 при первом направлении нагрузачнага тока или тиристор 6 при втором направлении, в интервале холостого хода остастся включенным и является общей ветвью контуров реактивных токов нагрузок.

При подаче управляющих импульсов на тиристоры 5, 10, 12 нагрузки 1 и

2 подключают к выводам постоянного тока и токи нагрузок 1 и 2 протекают по контурам: источник 3 — обмотка

18 — тиристор 5 — обмотка 18 — тиристор 5 — нагрузка 1 — тиристор 10— нагрузка. 2 — тиристор 12 — источник

3 (фиг.2а). Б момент t< (фиг.3а-д), 3 !3 определяемый системой управления, включается тиристор 22. Ток предварительно заряженного конденсатора 24, протекая в контуре: конденсатор 24 реактор 23 — тиристор 22 — конденсатор 24, перезаряжает его и в момент тиристор 22 выключается. управляющие импульсы на тиристоры

21, 3 и 14 подаются одновременно в момент времени (фиг.З, в) . Этот момент определяется с задержкой, равной не менее половины периода колебаний энергии a LC-контуре: конденсатор 24 реактор 23 — тиристор 22 — конденсатор 24 относительно момента t<.

Ток конденсатора 24 протекает (фиг.2б) в контурах: конденсатор 24 тиристор 10 — тиристор !3 — тиристор

21 — реактор 23 — конденсатор 24 и конденсатор 24 — тиристор 12 — тирис— тор 14 — тиристор ?1 — реактор 23 конденсатор 24, обеспечивая в момент времени t> выключение тиристоров 10 и 12. После выключения этих тиристоров избыток коммутирующего тока в течение времени выключения t - t npo3 текает в контурах: конденсатор 24— диод 15 — иристор 13 — тиристор 21 реактор 23 — конденсатор 24 и конденсатор 24 — диод 16 — тиристор 14 тиристор 21 — реактор 23 — конденсатор 24. Под воздействием ЭДС самоиндукции реактивные токи нагрузок 1 и

2 протекают в том же направлении и замыкаются в контурах холостого хода: нагрузка 1 — тиристор 13 — тиристор

5 — нагрузка 1 и нагрузка 2 — тиристор 14 — тиристор 5 — нагрузка 2.

В момент времени t токи диодов

15 и 16 равны нулю и эти диоды выключаются, размыкая контуры колебательного тока общей LC-ветви: реактор

23 — конденсатор 24. В интервале к обмотке 18 приложено напряжение источника 3 питания, так как падение напряжения на общей LC-ветви реактор 23 — конденсатор 24 в этом интервале близко к нулю. Таким образом, в момент времени t снимают напряже— ние с выводов постоянного тока и переключают нагрузочные контуры на один вывод постоянного тока.

Начиная с момента t<, когда напряжения на обмотках 18, 9 реактора

17 изменили знак, а напряжение на обмотке 19 превысило напряжение источника 3 питания, в источник 3 по контуру (фиг.2в) обмотка 19 — источник

39802 4

5

1О

3 — диод 20 — обмотка 19 протекает ток рекуперации энергии, накопленной в магнитопроводе реактора !7. В интервале t t происходит спад до нуля тока конденсатора 24, и тиристор 21 выключается.

В следующие периоды процессы повторяются. Для перехода к реверсированию тока в нагрузках 1 и 2 включают тиристоры 21, 8, 7 и выключают тиристор, проводивший общий нагрузоч— ный ток, например тиристор 5 при первом направлении тока. В интервале холостого хода нагрузочные токи замыкаются в контурах нагрузка 1 — тиристор 10 — тиристор 8 — нагрузка 1 и нагрузка 2 — тиристор 12 — тиристор

8 — нагрузка 2 (фиг.1).

В следующий период включают тиристоры 21, 13, 14 и выключают тиристоры, проводившие ток одной нагрузки, например тиристоры 10 и 12 при пер— вом направлении тока. При этом нагрузочные токи замыкаются через источник 3 напряжения по контурам нагрузка 1 — тиристор 13 — обмотка 18— источник 3 — тиристор 8 — нагрузка 1 и нагрузка 2 — тиристор !4 — обмотка

18 — источник 3 — тиристор 8 — нагрузка 2 до момента, когда нагрузочные токи снижаются к нулю, после чего тиристоры 13, 14 и 8 выключаются.

В дальнейшем включают тиристоры 9, 11 и б„и нагрузочные токи протекают по контурам: источник 3 — обмотка

18 — тиристор 9 — нагрузка 1 — тиристор 6 — источник 3 и источник 3 обмотка 18 — тиристор 11 — нагрузка

2 — тиристор 6 — источник 3 до момента выключения тиристоров 9 и 11.

Так как момент t включения тиристоров 13, 14 (фиг.Зб,в) определяется моментом равенства суммы нагрузочных токов току конденсатора 24, то для надежного включения тиристоров 21, 13, 14 длительность импульсов управления этими тиристорами должна быть равна длительности интервала

Таким образом, реализации предложенного способа преобразования постоянного напряжения напряжения в постоянное исключает избыточный расход энергии, накопленной в коммутирующем конденсаторе при отключении нагрузок от обоих выводов постоянного тока, и ведет к повышению КПД при исключении взаимного влияния процессов в цепях коммутации и в цепях нагрузок, 5

1 339802 так как переключение нагрузочных кон- тор, колебательным током изменяют потуров на один вывод постоянного тока лярность напряжения на коммутирующем выполняют одновременно со снятием на- конденсаторе, отключая при этом напряжения с выводов постоянного тока. грузки от вывода постоянного тока

5 тиристорной мостовой схемы, и формиФ о р м у л а и з о б р е т е н и я руют нагрузочные контуры путем подСпособ преобразования постоянного ключения нагрузок к одному выводу постоянного тока тиристорной мостонапряжения в постоянное, заключающийотличающийся ся в том, что от источника постоян — 1п ного напряжения колебательным током тем что с целью повышения КПД, указаряжают коммутирующий конденсатор занное снятие постоянного напряжения, и подают через тиристорную мостовую отключение нагрузок от вывода постосхему постоянное напряжение от источ- янного тока тиристорной мостовой схеника к нагрузкам для пропуска через )5 мы и подключение нагрузочных контуних тока, а для снятия постоянного на- ров на один вывод постоянного тока пряжения с нагрузок переключают это на тиристорной мостовой схемы произвопряжение на токооГраничивающий реак- дят одновременно.!

339802

24 4 4 б 7

Составитель Т. Добровольскисредактор С, Патрушева Техред М. Ходанич Корректор С. Иекмар

Заказ 4240/51

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 Cr ZZ

0) у) 0 г

Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5