SU650176A1 - Преобразователь посто нного тока в посто нный - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к промышленной электронике и может найти применение з устройствах электропитани  двигателей посто нного тока,узлов автоматики и средств св зи.

Известны схемы преобразователей посто нного напр жени , используемые в промышленной электронике в качестве регул торов посто нного напр жени , а также в устройствах электропитани  двигателей посто нного тока 1, 2.

Эти схемы содержат силовой и коммутирующий тиристоры, разр дный диод, шунтирующий нагрузку и узел принудительной коммутации. Поскольку напр жение на коммутирующем конденсаторе при работе этих преобразователей выше напр жени  питани , коммутационные потери энергии составл ют значительную величину.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  преобразователь посто нного напр жени , содержащий силовой управл емый вентиль , шунтированный обратным диодом, вспомогательный управл емый вентиль, узел емкостной коммутации, коммутирующий конденсатор, коммутирующий дроссель, диод, разр дный диод, подзар дную цепочку и нагрузку 3.

Этот преобразователь обладает повышенными коммутационными потер ми энергии

вследствие того, что напр жение на коммутирующем конденсаторе, следовательно, и на остальных эледментах узла емкостной коммутации , зависит от тока нагрузки. Потери энергии в конденсаторе пропорциональны квадрату напр жени , а в дросселе и вентил х- напр жению. Схемное врем  восстановлени  управл ющих свойств тиристора при коммутации с огран 1ченным обратным напр жением в 1,5-4 раза больше паспортного времени. Это вызывает увеличение потерь в элементах контура. Поскольку напр жение на силовом и вспомогательном вентил х возрастает скачком, их обычно защищают от эффекта dU/dt / С-цепочками. Зар д конденсатора защ 1тной цепочки происходит через резистор, в нем выдел етс  то же количество энергии, которое накапливаетс  в конденсаторе, что увеличивает коммутационные потери в узле кол1мутации.

Цель изобретени  - снизить фактическое напр жение на коммутирующем конденсаторе , сократить схемное врем , необходимое дл  восстановлени  управл ющих свойств силового тиристора и снизить потери в защитной цепочке, что позволит уменьшить коммутационные потери энергии и тем самым повысить КПД преобразовател .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в узел емкостной коммутации известного

iipeo6pa30BarcviH посто нного напр жени  введен импульсный трансформатор с трем  оомотками, нервична  оомотка которого через выпр мительный мост подключена к источнику питани , конец одной вторичной обмотки через один из разделительных диодов подключен к общей точке коммутирующего конденсатора из коммутирующего дроссел , а через второй разделительный диод - к общей точке конденсатора и резистора защитной цепочки, защунтированпого дополнительным диодом, а начало вторичной обмотки подключено к отрицательному полюсу источника питапи , друга  вторична  обмотка включена последовательно с оОратным диодом, шунтирующим силовой тиристор .

tla чертеже приведена схема преобразовател .

Преобразователь содержит силовой тиристор 1, соединенный с нагрузкой 2, котора  щунтирована разр дным диодом 3. Параллельно тиристору 1 подключен вспомогательный тиристор 4, соединенный через вспомогательный диод 5 с нагрузкой, ilaраллельно тиристору 4 нодключена коммутирующа  iC-цепочка, состо щий из конденсатора б и дроссел  7, а также защитна  цепочка, состо ща  из конденсатора 8 и резистора 9, защунтированпого дополнительным диодом 1U. К, источнику питапи  через выпр мительный мост И, состо щий из диодов 12-15 подключена первична  обмотка 16 импульсного трапсформатора 17, конец одной вторичной обмотки 18 через разделительный диод 19 подключен к общей точке конденсатора б и дроссел  7, а через второй разделительный диод 20 - к общей точке конденсатора 8 и резистора 9, зашунтированного диодом 10, а начало вторичной обмотки 18 подключепо к отрицательному полюсу источника питапи . Начало другой вторичной обмотки 21 подключено к аноду обратного диода 22 щунтирующего тиристор 1, а конец - к катоду тиристора 1.

Схема работает следующим образом.

При подаче напр жеии  питани  коммутирующий конденсатор 6 зар жаетс  через дроссель 7, диод 5 и нагрузку 2. При включении силового тиристора i напр жепие питани  прикладываетс  к нагрузке 2, и через нее протекает выходной ток. Дл  запирани  силового тиристора 1 включаетс  вспомогательный тиристор 4, и происходит колебательный перезар д конденсатора 6 в коптуре , образованном тиристором 4, дросселем 7 и конденсатором 6. Через полпериода колебаний тиристор 4 занираетс , и коммутационный ток начинает протекать через диод 5 в силовом тиристоре 1, уменьша  в нем суммарный ток до нул . При запирании тиристора 1 открываетс  диод 22. При нарастании тока в цепи, щуитирующей силовой тиристор 1, в обмотке 21 импульсного трансформатора 16 возникает ЭДС самоиидукЦШ1 , Г1ол рнос1ъ которой такова, что происходит включение диодов 12, 14. Первична  обмотка 16 подключаетс  при этом к источнику питани , и на обмотке 21 устанавливаетс  посто нное напр жение. Соотношение между числом витков первичной обмотки 16 и обмотки 21 выбираетс  таким, чтобы величина обратного напр жени , прикладываемого к тиристору 1, составл ла 20-ЗОВ. Схемное врем  восстановлени  управл ющих свойств тиристора ири иапр жени х, больших 20 В, равно паспортному времени в отличие от известных схем с ограниченным обратным напр жением, у которых схемное врем  восстановлени  в 1,5-4 раза больше паспортного.

При выключении диода 22 начинаетс  процесс дозар да конденсатора 6 током нагрузки до амплитудного значени  напр жени . Когда напр жение на конденсаторе 6 нрсвышает напр жение питани  на 1-1,5В, открываетс  диод 19 и ко вторичной обмотке 18 прикладываетс  разность напр жений конденсатора 6 и источника питани .

Как только напр жение на первичпой обмотке 16 станет достаточным дл  отпирани  пары диодов 13 и 15, дальнейший процесс зар да конденсатора 6 прекращаетс . Ток зар да конденсатора 6 начнет протекать в контуре, состо щем из диодов 3, 5, 19, дроссед  7 и вторичной обмотки 18 импульсного трапсформатора 17, мину  конденсатор 6. При насыщении трансформатора 17 конденсатор 6 разр жаетс  до напр жени  питани  через источник, обмотку 18 и диод 19. Таким образом, амплитудное значение напр жени  на коммутирующем конденсаторе 6 равно напр жению питани  преобразовател .

При выключении диода 22 на тиристоре 1 возрастает пр мое напр жение со скоростью , определ емой скоростью зар да защитного конденсатора 8 через дроссель 7 и диод 10. Поскольку емкость коммутирующего конденсатора 6 значительно больше емкости защитного конденсатора 8, можно считать, что зар д конденсатора 8 происходит от источника посто иного напр жени . Чтобы напр жение на конденсаторе 8 в результате колебательного характера зар да не превысило напр жение питани , конденсатор 8 подключен через диод 20 ко вторичной обмотке 18. Как только напр жение на конденсаторе 8 станет достаточным дл  отпирани  диодов 13, 15, к первичной обмотке 16 трансформатора 17 подключаетс  напр жение питани  и дальнейший рост напр жени  на конденсаторе защитной цепочки прекращаетс .

Разр д конденсатора 8 при включении тиристора 4 происходит через резистор 9, который выбираетс  из услови  ограничени  разр дного тока. При последующем включении силового тиристора 1 процессы в схеме повтор ютс .

Claims (3)

1.Патент Франции № 2133653, кл. П 02 m 3/00, 1973.

2.Патент ФРГ N« 223589, кл. Н 02 m 3/14, 1973.

3.Гончаров Ю. П. и др. Автономные инверторы . Кишинев, «Штиинца, 1974, с. 122.

+

Я