Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Использование: изобретение может быть использовано в качестве источника регулируемого постоянного пульсирующего напряжения п эй его питании от трехфазной сети переменного тока. Сущность изобретения: устройство состоит из трехфазного мостового выпрямителя на тиристорах 1-6, к выходу которого подключена нагрузка 7, а вход соединен с входными вы водами 8-10 для подключения соответствующих фаз питающей сети, блоков управления тиристорами 11-13, резисторов 14-16 и блока регулирования 17 выходного напряжения. Блоки управления 11-13 тиристорами анодной группы 1, 2, 3 обеспечивают интервал проводимости каждого из тиристоров не более 120 электрических градусов. Регулирование напряжения на нагрузке 7 производится одним блоком регулирования 17, выход которого через резисторы 14-16 связан с выводами управляющих электродов тиристоров катодной группы 4-6. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

П9) (I I) (sI)s Н 02 М 7/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) дйДЩ, „ тиесэб/,„

ИОТЕн, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

9

10 иг. (21) 4896760/07 (22) 27.12.90 (46) 15.12.92. Бюл. ¹ 46 (71) Научно-производственное обьединение по технологии тракторного и сельскохозяйственного машиностроения (72) А;Ф.Валуев и А.А.Боровский (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1365298, кл. Н 02 М 7/12, 1985, Тиристоры, технический справочник, под ред. В.А.Лабунцова и др., М.: Энергия, 1971, рис.9-38, с.245. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ (57) Использование; изобретение может быть использовано в качестве источника регулируемого постоянного пульсирующего напряжения п )и его питании от трехфазной сети переменного тока. Сущность изобретения: устройство состоит из трехфазного мостового выпрямителя на тиристорах 1 — 6, к выходу которого подключена нагрузка 7, а вход соединен с входными выводами 8 — 10 для подключения соответствующих фаз питающей сети, блоков управления тиристорами 11 — l3, резисторов 14-16 и блока регулирования 17 выходного напряжения.

Блоки управления 11-13 тиристорами анодной группы 1, 2, 3 обеспечивают интервал проводимости каждого из тиристоров не более 120 электрических градусов. Регулирование напряжения на нагрузке 7 производится одним блоком регулирования

17, выход которого через резисторы 14-16 связан с вйводами управляющих электродов тиристоров катодной группы 4.-6. 1 з.п. . ф-лы, 4 ил.

1781798

10

20

40

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования постоянного напряжения на нагрузке при питании от трехфазной сети переменного тока, Известны трехфазные мостовые двухполупериодные симметричные управляемые выпрямители, у которых вентили и анодной, и катодной групп выполнены в виде тиристоров. Такие "устройства имеют 3 блока пофазного регулирования выходного напряжения, попарно вкл1очающие тиристоры гальванически развязанными управляющими сигналами, из-за этого сложны, но обеспечивают широкий диапазон регулировайия напряжения от нуля с частотой пульсаций на нагрузке, равной шестикратной частоте сети.

Известен также простой трехфазный выпрямитель выбранный за прототип, обес" печивающий основную частоту пульсаций на нагрузке, равную утроенной частоте сети, и имеющий один блок регулирования тремя тиристорами катодной группы, Недостатком такого устройства является регулирование выходного напряжения от 25% до 100; максимального значения.

Цель изобретения — расширить диапазон регулирования выходного йэпряжения трехфазного мостового выпрямителя с возможностью регулирования напряжения от . нуля при одном блоке регулйрования"и частоте "пульсаций напряжения на -нагрузке, равной утроенной частоте сети.

Указанная цель достигается тем, что в 35 преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем трехфазный вентильный мостовой выпрямитель, вход переменного тока которого соединен с входными выводами для подключения соответствующих фаз питающей сети, а. выход постоянного тока соединен с выходными выводами для подключения нагрузки, причем в качестве вентилей, по меньшей мере, анодной группы выпрямителя использова- 45 ны тиристоры, а также систему управления тиристорами, эта система управлейия указанными тиристорами выполнена в виде трех отдельных блоков управления, каждый из которых имеет три входа, и один выход, соединенный с управляющим электродом соответствующего тиристора, причем первые входы блоков управления объединены в:,. общую точку, второй вход первого блока управления соединен с первым входным выводом и с третьим входом второго блока управления, третий вход первого блока управления соединен с третьим входным выводом и со вторым входом третьего блока управления, второй вход второго блока управления соединен со вторым выводом и с третьим входом третьего блока управления.

По сравнению с устройством-прототипом отличительным признаком является управление тиристорэми анодной группы с помощью введенных блоков управления, обеспечивающих интеовал проводимости каждого тиристора в 120 эл.градусов при возможности получения нулевого выходного напряжения преобразователя.

На фиг.1 изобра>кена принципиальная схема устройства, на фиг.2 — ее вариант, на фиг,3 — принципиальная схема блока управления каждым из тиристоров анодной группы и на фиг.4 — временные диаграммы напряжений и токов в элементах схемы.

Преобразователь переменного напряжения в постоянное фиг.1 содержит трехфазный тиристорный выпрямитель с тиристорами 1,2 и 3 анодной группы и тиристорами 4, 5 и 6 катодной группы, к выходным выводам выпрямителя подключается нагрузка 7, а к входным выводам 8, 9 и 10 подключаются соответствующие фазы питающей сети, Преобразователь содержит первый 11, второй 12 и третий 13 одинаковые блоки управления тиристорами анодной группы, первый 14, второй 15 и третий 16 резисторы и блок регулирования 17 выходного напряжения. Каждый из блоков управления 11, 12 и 13 имеет соответственно первые входные выводы 18, 19 и 20, третьи входные выводы 21, 22 и 23, выходные выводы 24, 25 и 26 и вторые входные выводы

27, 28 и 29., К первому выводу питающей сети 8 подсоединен второй входной вывод 27 первого блока управления 11 и третий входной вывод 22 второго блока управления 12, ко второму выводу питающей сети 9 подсоединен второй входной вывод 28 второго блока управления 12 и третий входной вывод 23 третьего блОка управления 13; к третьему выводу питающей сети 10 подсоединен второй входной вывод 29 третьего блока управления 13 и третий входной вывод 21 первого блока управления 11, а первые входные выводы 18, 19 и 20 блоков управления объединены. Первые выводы резисторов 14, 15 и 16 соединены с выводами управляющих электродов тиристоров 4, 5 и

6 соответственно, вторые выводы резисторов объединены и соединены с выходным выводом блока регулирования 17.

На фиг.2 представлен вариант исполнения устройства; в котором катодная группа вентилей выполнена в виде диодов 30, 31 и

32, а регулирующий тиристор 33 включен последовательно с нагрузкой 7.

1781798

На фиг.3 представлена принципиальная схема блока 11 управления тиристором

1, причем блоки 12 и 13 выполнено точно так же, Блок 11 содержит биполярный транзистор 34, база которого подключена к общей точке соединения конденсатора 37 и катода первого диода 35, анод которого соединен с анодом второго диода 36 и эмиттером транзистора 34 в общую точку, образующую второй вход 27 блока управления, свободный вывод конденсатора 37 соединен с резистором 30, свободный вывод которого образует первый вход блока управления 18, коллектор транзистора 34 соединен с катодом второго диода 36 и их общая точка соединения образует выход блока управления

24, третий вход 21 которого образован одним из выводов токоогрэничивающе1о элемента 39, другим выводом соединенного с выходом блока управления 24. 2

На фиг.4 представлены временные диаграммы напряжений и токов в элементах схем, где диаграмма 40 — фазное напряжение на выводе 8 питающей сети, диаграмма

41 — напряжение между базой и эмиттером 2 транзистора 34, диаграммы 42 и 43 — аналогичные напряжения, связанные с выводом 9 питающей сети, диаграмма 44 и 45 — тоже относительно вывода 10 питающей сети, диаграмма 46 — напряжение между выводами 3 сети 8 и 9, диаграмма 47 — напряжение между выводами сети 9 и 10, диаграмма 48— напряжение между выводами сети 10 и 8, диаграмма 49 — ток в элементе 39 блока 11, когда элемент 39 выполнен в виде конден- 3 сатора, диаграмма 50 — ток в элементе 39, когда он выполнен в виде резистора и диаграмма 51 — предельное напряжение на нагрузке.

Блоки управления 11, 12 и 13 управляют 4 соответственно тиристорами 1, 2 и 3 независимо друг от друга так, что каждый из тиристоров может быть открыт только на

120 эл.градусов, оставаясь закрытым первую треть полупериода положительного на- 4 пряжения на его аноде, Ниже приводится описание работы только для блока управления 11 тиристором 1, т.к. остальные блоки работают аналогично и независимо друг от друга, формируя совместно на нагрузке на- 50 пряжение, показанное на диаграмме 51.

Транзистор 34, подключенный параллельно управляющему переходу тиристора

1, шунтирует этот переход, когда в базу транзистора втекает ток через первый вы- 55 оод 10 и конденсатор,37. Такие конденсаторы всех блоков 11, 12 и 13 соединены в . звезду и токи о них опережают фазные напряжения на угол 90 эл.градусов (резистор

38 введен только для ограничения коммутационных токов до безопасных для транзистора 34 и управляющего перехода тиристора 1 значений, и поэтому не оказывает заметного влияния на работу схемы).

5 Из диаграмм 40 и 41 следует, что до момента времени t> половину периода транзистор 34 открыт, управляющий переход тиристора 1 зашунтирован и тиристор 1 открыться не может, а после этого до момен10 та времени tz может открываться, т,к. в этом промежутке времени напряжение на последовательной цепочке из тиристора 6, нагрузки 7 и тиристора 1 положительно (диаграмма 48).

15 На управляющий электрод тиристора 1 отпирающий ток может поступать от третьего входного вывода 21 через токоограничивающий элемент 39, при этом параллельно управляющему переходу тиристора 1 соеди0 нены переход коллектор-эмиттер транзистора 34 и диод 36. Для того, чтобы тиристор

1 мог открыться, ток в элементе 39 должен быть в промежутке времени от С1 до т2 положительным и больше тока отпирания тири5 стора. На диаграммах 49 и 50 показаны кривые тока через элемент 39 в случае, если этот элемент — конденсатор (диаграмма 49) и в случае, если этот элемент — резистор (диаграмма 50). Из диаграммы видно, что

0 для отпирания тиристора 1 в любой момент времени от t> до tz элемент 39 должен вы полняться в виде резистора, в случае же уменьшения диапазона регулирования выходного напряжения элемент 39 может быть

5 резистивно-емкостным.

Все вышеизложенное относительно отпирания тиристора 1 блоком 11 справедливо и для фиг,2, (если нагрузкой мостового выпрямителя является и блок регулирова0 ния 17, то тиристор 1 всегда открывается в момент времени t> и элемент 39 может выполняться в виде конденсатора), и для работы в схемах фиг,1 и 2 тиристора 2 (может открываться, начиная с момента времени t2)

5 и тиристора 3 (может открываться, начиная с момента временй tz). В результате, при отпирании регулирующих напряжение тиристоров (4, 5 и 6 в схеме фиг.1 и 33 — в схеме фиг.2) на нагрузке формируется пульсирующее с тройной частотой сети напряжение (кривая предельного его значения — диаграмма 51), величина которого может регули-. роваться блоком 17, отпирающим регулирующие тиристоры 4, 5, 6 и 33 с задержкой относительно моментов времени tt, tz u тз. Величина напряжения на нагрузке может меняться.от нуля до 75 максимально возможного в трехфазных выпрямителях.

Выполнение блока 17 такое же, как в прототипе и других регуляторах, питающих1781798 ся пульсирующим напряжением. Постоянно подключенные к сети конденсаторы в блоках 11, 12 и 13 к тому же повышают коэффициент мощности сети.

Формула изобретения 5

1, Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный вентильный мостовой выпрямитель, вход переменного тока которого соединен с входными выводами для подключения соот- 10 ветствующих фаз питающей сети, а выход постоянного тока соединен с выходными выводами для подключения нагрузки, причем в качестве вентилей по меньшей мере анодной группы выпрямителя использова- 15 ны тиристоры, а также систему управления тиристорами, отл ича ющийся тем,что, с целью расширения диапазона регулирования выходного напряжения, система управления указанными тиристорами мостового 20 выпрямителя выполнена в виде трех отдельных блоков управления, каждый из которых имееттри входа и один выход, соединенный с управляющим электродом соответствующего тиристора, причем первые входы бло- 25 ков управления объединены в общую точку, второй вход первого блока управления соединен с первым входным выводом и с третьим входом второго блока управления, третий вход первого блока управления соединен с третьим входным выводом и с вторым входом третьего блока управления, второй вход второго блока управления соединен с вторым входным выводом и с третьим входом третьего блока управления.

2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что каждый из указанных блоков управления выполнен в виде транзистора, база которого подключена к общей точке соединения конденсатора и катода первого диода, анод которого соединен с анодом второго диода и эмиттером транзистора в общую точку, образующую второй вход блока управления, свободный вывод конденсатора соединен с резистором. свободный вывод которого образует первый вход блока управления, коллектор транзистора соединен с катодом второго диода и их общая точка соединения образует выход блока управления, третий выход которого образован одним из выводов токоограничивающего.элемента, другим выводом соединенного с выходом блока управления.

1781798

Флг.4

Составитель А.Валуев

Техред M.Moðãåíòàë

Редактор

Корректор С.Патрушева

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4280 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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