Преобразователь постоянного напряжения в переменное

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ, содер жащий подключенный к положительному входному выводу анодной группой однофазный тиристорный мост с конденсатором в диагонали переменного тока, соединенный с мостовым тиристорным реверсором тока,, катодная группа которого подключена к отрицательному входному выводу, а в диагональ переменного тока включена цепь нагрузки, а также два диода, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных пока эателей путем уменьшения установленной мощности полупроводниковых элементов , к обкладкам конденсат.ора подсоединены катоды двух указанных диодов, аноды которых соединены с отрицательным входным выводом. ь

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСГ1УБЛИН

3(59 Н 02 М 7 51

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3530925/24-07 (22) 26.11.82 (46) 15.04.84. Вюл. 9 14 (72) Г.М.Чиликин и В.В.Побережный (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта им. N.È.Kàëèíèíà (53) 621.314.572(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 514381, кл. Н 02 Yi 7/505, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 576646, кл. Н 02 М 7/515, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

9 902175, кл. Н 02 N 7/515, 1980. (54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ, содер„„su„„1086529 A жащий подключенный к положительному входному выводу анодной группой однофазный тиристорный мост с конденсатором в диагонали переменного тока, соединенный с мостовым тиристорным реверсором тока, катодная группа которого подключена к отрицательному входному выводу, а в диагональ переменного тока включена цепь нагрузки, а также два диода, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных пока зателей путем уменьшения установленной мощности полупроводниковых элементов, к обкладкам конденсатора подсоединены катоды двух указанных диодов, аноды которых соединены с отрицательным входным выводом.

1086529

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД, каждый тиристор катодной группы однофаэного тиристорного моста подключен катодом

Изобретение относится к электротех нике и может быть использовано в преобразовательной технике.

Известны устройства, содержащие тиристорный мост с конденсатором в, диагонали переменного тока, реверсор тока цепи нагрузки, представляющий также тиристорный мост и буферный диод (13 и Г23 °

Недостатком указанных устройств является относительно большая установленная мощность полупроводниковых приборов, обусловленная тем, что в моменты включения тиристорного моста с конденсатором тиристоры реверсора и буферный диод подвержены воздействию удвоенного по сравнению с уровнем источника напряжения. Это требует установки вентилей более высокого класса, а в высоковольтных установках - удвоенного количества последовательно соединенных вентилей.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее подключенный к положительному входному зажиму однофаэный мост на тиристорах с дозирующим конденсатором в диагонали переменного тока, мостовой тиристорный инвертор тока, анодами подсоединенный к катодам моста с конденсатором, а катодами — к отрицательному входному зажиму, и с нагрузкой в диа . гонали, а также буферный диод, подключенный анодом к отрицательному входному зажиму и катодом — к точке соединения мостов (3 3.

Недостатком известного устройства является завышенная установленная мощность полупроводниковых приборов ввиду воздействия на тиристоры моста реверсора и буферного диода удвоенного (2Е) напряжения.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей путем уменьшения установленной мощности полупроводниковых приборов.

Указанная цель достигается тем, что преобразователь постоянного напря жения в переменное, содержащий подключенный к положительному входному выводу анодной группой однофазный тиристорный мост с конденсатором в диагонали переменногo тока, соедик одному иэ выводов цепи нагрузки и шунтирует последовательную цепочку из конденсатора и одного иэ тиристоров анодной группы мостового тиристорного реверсора тока. ненный с мостовым тиристорным реверсором тока, катодная группа которого подключена к отрицательному входному выводу, а в диагональ переменного

5 тока включена цепь нагрузки, а также два диода, к обкладкам дозирующего конденсатора подсоединены катоды двух буферных диодов, аноды которых соединены с отрицательным входным вы 0 водом.

Для повышения КПД устройства путем уменьшения количества одновременно проводящих вентилей, включенных последовательно в цепь нагрузки 5 в интервалах нарастания и спадания тока, каждый тиристор катодной группы однофазного тиристорного моста подключен катодом к одному иэ вывходов цепи нагрузки и шунтирует последовательную цепочку из конденса 0 тора и одного иэ тиристоров анодной группы мостового тиристорного реверсора тока.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства для преобразования

25 постоянного напряжения в переменное; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг ° 3 — принципиальная схема устрой ства с повышенным значением КПД; на фиг. 4 — временные диаграммы (для второго варианта). устройство для преобразования постоянного напряжения в переменное содержит подключенный к положительному входному зажиму однофазный мост на тиристорах 1-4,с конденсатором 5 в диагонали переменного тока и мостовой тиристорный реверсор тока на тиристорах 6-9 с нагрузкой 10 в диагонали переменного тока (на фиг.1 катоды тиристоров 3 и 4 одного моста и аноды тиристоров 6 и 7 второго моста соединены в обшую точку). Катоды тиристоров 8 и 9 моста реверса тока соединены с отрицательным входным зажимом, к которому подсоединены аноды двух буферных диодов 11 и 12 °

Катоды указанных диодов соединены с соответствующими обкладками дозирующего конденсатора 5. На диаграммах а,:6, в и а (фиг.2) показаны отпирающие импульсы тока i>, посылаемые на управляющие электроды тиристоров 1 — 4 однофаэного моста

1086529 с дозирующим конденсатором. Диаграммы 8 и е (фиг.2) представляют отпирающие импульсы тока i>, посылаемые на управляющие электроды тиристоров 6, 8 и 7, 9 мостового реверсора тока. Изменение напряжения на обкладках доз:. ующего конденсатора 5 представлено диаграммой (фиг. 2). На диаграммах у и и (фиг.2} показаны соответственно кривые напряжения U„ и тока io нагрузки 10.

Устройство работает следующим образом.

При подаче в момент. „ (фиг.2) отпирающих импульсов на тиристоры 1, 3, б и 8 начинается заряд дозирующего конденсатора 5 положительной полярностью и на нагрузке 10 формируется импульс напряжения амплитудой Е равной напряжению на входных зажимах источника постоянного напряжения. Нарастающий ток при этом замыкается по цепи: тиристор 1 - кон„-,енсатор 5 — тиристоры 3 и б - нагрузка 10 — тиристор 8 — (E ). В момент tg когда напряжение на зажимах дозирующего конденсатора 5 достигает величины Е, равной напряжению на входных зажимах источника, а на нагрузке напряжение становится нулевым, в работу вступает буферный диод 12 и структура цепи изменяется.

Спадающий ток при этом замыкается по контуру: тиристоры 3 и б — нагруз ка 10 — тиристор 8 — диод 12. В мо" мент t поступает отпирающий им3 пульс на тиристор 4, и дозирующий, конденсатор 5 начинает разряжаться по цепи конденсатор 5 — тиристары 4 и б — нагрузка 10 - тиристор 8 — диод 12, формируя на нагрузке 10 импульс напряжения амплитудой Е. В результате в этом интервале (t>-1, ) происходит нарастание тока нагрузки

10. После полного разряда дозирующего конденсатора 5 в момент с,1 с вступлением в работу буферного диода 11 изменяется структура цепи.

Спадающий ток нагрузки замыкается по контуру: тиристоры 4 и 6 — нагруз ка 10 - тиристор 8 — диод 11. В момент t поступает отпирающий им5 пульс на тиристор 2, в результате чего начинается заряд дозирующего конденсатора 5 обратной полярностью, а на нагрузке 10 формируется импульс напряжения прежней полярности с амплитудой Е. Нарастающий ток этого интервала (tg- < ) замыкается по контуру: (+Е) - тиристор 2 - конденсатор 5 - тиристоры 4 и 6 - нагрузка

10 — тиристор 8 — (-E) ° В момент

tb при достижении напряжения на обкладках конденсатора 5 величины E происходит изменение структуры цепи

Спадающий ток нагрузки интервала замыкается по контуру: тирискоры 4 и 6 — нагрузка 10 — тиристор 8 — диод 11. В момент t отпирающий импульс на тиристор 3 приводит к разряду доэирующего конденсатора по цепи: конденсатор 5 — тиристоры 3 и 6 — нагрузка 10 - тиристор 8, формируя на нагрузке 10 в интервале t t импульс напряжения и нарастающйй ток. В момент сэ полного разряда дозирующего конденсатора 5 изменяется структура цепи.

В интервале t -t> .спадающий ток нагрузки замыкается по контуру: тиристоры 3 и 6 — нагрузка 10 тиристоров диод 12. В дальнейшем с момента сз процессы повторяются аналогично пери оду перезаряда дозирующего конденсатора 5. Количество периодов перезаря да дозирующего конденсатора в полупериоде переменного тока нагрузки может быть различным и определяется требуемыми конкретными значениями частоты и действующей величины выходного напряжения переменного тока нагрузки. Каждый период перезаряда дозирующего конденсатора состоит из восьми интервалов. Поэтому в полу периоде переменного тока нагрузки в общем случае может быть и интервалов (не показаны ). В конце положи30 тельного полупериода после спадания тока нагрузки до нуля следует интер. вал времени t -tä для восстановп п 1 ления вентильных свойств тиристоров б и 8 реверсивного моста,. В момент

35 времени t и+1 поступают отпирающие импульсы на тиристоры 1, 3, 7 и 9 и таким образом начинается формирование кривой тока нагрузки отрицательного полупериода. Заряд конден40 сатора 5 формирует на нагрузке 10 отрицательный импульс напряжения Е.

Нарастающий ток замыкается го контуру: (+E) — тиристор 1 — конденсатор

5 — тиристоры 3 и 7 — нагрузка 10 тиристор 9 — (-Е). Электромагнитные процессы в устройстве в последующие интервалы этого полупериода аналогичны процессам предыдущего положительного полупериода. Вместо тиристоров б и 8 мостового реверсора тока в данном полупериоде открыты тиристо ры 7 и 9. Таким образом, в процессе преобразования постоянного напряжения источника в переменное напряжение на зажимах нагрузки тиристоры.

55 мостового реверсора тока и буферные диоды, также как и тиристоры однофазного моста с дозирующим конденсатором, подвергаются воздействию не удвоенной, а только одинарной величи

60 ны входного напряжения. Следовательно, у становленная мощность прлупроводниковых приборов может быть уменьшена.

На фиг. 3 катоды тиристоров 3 и 4 катодной группы подсоединены, минуя

65 плечо реверсора тока„ непосредствен

1086529 но к одному из выводов нагрузки 10

На фиг. 4 м - з показаны диаграммы отпирающих импульсов i, посылаемые на управляющие электроды тиристоров 1 - 4 и 6 - 9 устройства.

Напряжение О на обкладках дозирующего конденсатора 5 представлено кривой на фиг. 4 и . Напряжение Uo и ток 1 нагрузки 10 изображены соответственно на фиг. 4 к и л..

При подаче отпирающих импульсов в момент 1 на тиристоры 1, 3 и 8 начинается формирование положительного полупериода переменного тока нагрузки 10. Заряд дозирующего конденсатора 5 обеспечивает импульс напряжения на нагрузке амплитудой Е.

Нарастающий ток интервала t -t2 замыкается по контурус (+Е ) -. тйристор 1 конденсатор 5 - тиристор 3 - нагрузка 10 - тиристор 8 - (-Е), B момент tg, когда напряжение на обкладках конденсатора. 5 достигает величины Е, изменяется структура цепи.

Спадающий ток в интервале t<-t замыкается по контуру: тиристор 3 - на груэка 10 - тиристор 8 — диод 12.

Открытие тиристора 6 в момент с создает импульс напряжения на нагруз. ке 10,обеспечивая разряд дозирую" щего конденсатора 5 в пределах интер вала t9 -t< нарастающим током по контуруе конденсатор 5 - тиристор 6 нагрузка 1О - тиристор 8 - диод 12.

Окончание разряда конденсатора 5 в момент приводит к изменению струк туры цепи и протеканию спадающего тока в интервале -t по контуру тиристор 6 - нагрузка 10 — тиристор 8

5 диод 11. Описанные процессы в укаэанных интервалах н последующих аналогичны процессам в схеме первого варианта устройства (фиг.1) . Отличительной особенностью является прохождение тока с тиристоров 3 и 4 не" 0 посредственно в нагрузку беэ прохождения его через тиристор анодной группы мостового реверсора. При формировании отрицательного полупериода тока нагрузки в момент tä+ вмес15 то тиристоров 3 и 6 в работе участвуют тнристоры 4 и 7, и прохождение тока в нагрузку обеспечивается непос ,бедственно беэ второго тиристора анодной группы мостового реверсора.

20 Общее количество вентилей в устройст ве,изображенном на фиг. 3, такое же как и в устройстве на фиг. 1. Однако в каждый интервал ток проходит по трем вентилям (трем тиристорам

25 или двум тиристорам и диоду ) в отличие от схемы на фиг. 1, в которой ток в каждый интервал проходит по четырем вентилям (четырем тиристорам или трем тиристорам и диоду).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет снизить потери в полупроводниковых приборах и повысить КПД.

1086 529

1086529

Составитель И.Жеребина

Редактор Л.Повхан Техред Т.Фанта Корректор С. 1Лекмар

Заказ 2264/51 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул. Проектная, 4