Преобразователь тока

 

(il) 666678

Со1оз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт свид-ву (22) Заявлено 19.06.72 (21) 1797337i24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень ¹ 12 (45) Дата опубликования описания 13.01.78 (О1) М. Кл. - - Н 0- M ii i5 (Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам иэобретеиий и открытий (53) УДК 621.314.58 (088.8) (72) Авторы изобретения

О. Г. Булатов и A. И. Царенко

Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) П Р ЕО БРАЗО ВАТ ЕЛ Ь ТОКА

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано для питания активно-индуктивной нагрузки, в частности, электродвигателя переменно; o T ока. т1звестны преобразователи тока, обеспечивающие преобразование постоянного тока в синусоидальный с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения и содержащие узлы искусственной коммутации T;IpHcTopoB.

Недостатком известных преобразователей яьляется наличие в выходном токе высших гармоник значительной амплитуды и невозможность рекуперации энергии.

Известен также преобразователь тока, содержащий подключенные последовательно к положительному входному выводу однофазный мост на тиристорах с конденсатором в диагонали, датчик тока и мостовой тиристорный реверсор с включенной в диагональ нагрузкой, а такхке буферный диод, подключенный между общими катодами THpHcторов однофазпого моста и отрицательным входным выводом, и узел управления тиристорами, включающий в себя блок сравнения и генератор опорного сигнала, соединенный с датчиком тока. Недостатком этого устройства является невозможность рекуперации энергии.

Целью изобретения является обеспечение рекуперации энергии. Поставленная цель достпгается тем, что параллельно входным выводам постоянного тока подключ Hbl последовательно соедннсппыс 1 lip2BëiicìbIÉ клlоч и диод в нспроводящсм напраьлсннн, общая точка которых соединена с общпмн катодами тнрнсторов мос-оного рсгерсора.

На фнг. 1 показана принципиальная схсна преобразователя; на фнг. 2 — диаграммы токов и напряженпй элементов преобразователя.

10 Преобразователь содержит однофазный мост на THðlicòoðàê 1 — 4 с конденсатором 5 в диагонали, мостово i тпрпсгорный рсверсор, образованный тирнсторамп 6 — 9, с нагрузкой

10 в диагонали, управляемый тнрпсторный

15 ключ, выполненный на тнрнсторах 11 — 13, 1 Омм тпртющсм конденсаторе 14 и дросселс

15. К общим катодам тирнсторов 7, 9 мостового ревсрсора подключен анод диода 16, катод которого соедннс с 11оложитсльным входным ,>,1 ВЫВОДОМ.

Отрицатсльный входной вывод соединен с общими катодами ТНрНсТороВ 2, 3 однофазного моста через буферный диод 17. Мсжду общнмн элсктродамп тнристоров 2, 3 одноф".,Ного моста и тнрнсторов 6, 8 мостового ревсрсора III:..I IO Ich,датчн1 . тока 18. COC3111 .Cliii bill C V ло.,t управления тнрпсторов. Этот узел включает в ссбя блок срав:1сння 19, задающий i Cнератор 20, блок логики 21, выходной усилн30 тель 22.

600678

Д

30

Устройство работает следующим образом.

11редположим, что в момент времени вкл1очаются тиристоры 1, 2, б, /, 11. 11ри этом конденсатор 5, заряженный предварительно с полярностью, показанной на <риг. 1, перезаря>кается через нагрузку. 10 по цепи: (+), 1, 5, 2, 18, б, 10, ?, 11, (— ) .

В момеHT времени 4, когда напряжение конденсатора 5 становится равным входному напря>кению Е, включается буферный диод 1!.

11ри этом ток нагрузки 10 начинает уменьшаться, замыкаясь по цепи: 10, 7, 11, 1?, 18, б, 10, а ток тиристоров 1, 2 становится равным нулю, и эти тиристоры запираются.

В момент времени /, когда ток нагрузки 10 становится равным величине опорного сигнала (см. фиг. 2) включаются тиристоры 3, 4, буферный диод 17 запирается, и ток нагрузки замыкается по цепи: (+), 4, 5, 3, 18, б, 10, 7, 11, (— ), При этом к тиристорам 1, 2 прикладывается ооратное напряжение, равное напряжению на конденсаторе 5.

В момент времени 4, когда напряжение конденсатора 5 после перезаряда становится равным входному напряжению Е, включается буферный диод 17 и выключаются тиристоры 3, -4, а ток нагрузки начинает у.меньшаться, замыкаясь по цепи: 10, 7, 11, 1?, 18, б, 10.

В таком режиме преобразователь работает в течение полупериода задающей синусоиды до момента времени t„(cM. фиг. 2). К этому моменту времени ток нагрузки 10 становится равным нулю, в интервале времени t„„— t +< тиристоры б, 7 восстанавливают свои запирающие свойства.

В следующий полупериод задающей синусоиды преобразователь работает аналогично, однако при этом включаются тиристоры 8, 9 мостового реверса, вследствие чего изменяется направление тока в нагрузке 10.

Анализ электромагнитных процессов в преобразователе показал, что максимальная частота j „ âûõoäíîãî тока определяется выражением: где Š— выходное напряжение;

R u L — активное сопротивление и индуктивность нагрузки 10;

С вЂ” емкость конденсатора 5;

1» — амплитуда выходного тока.

Для обеспечения рекуперации энергии размыкается управляемый тиристорный ключ, для чего включается тиристор 12, тиристор 11 выключается, и к нему прикладывается обратное напря>кение, равное напряжению коммутирующего конденсатора 14 (см. фиг. 1). Когда коммутирующий конденсатор 14 перезарядится током нагрузки 10 до обратного напряжения, равного входному напря>кению Е, включается диод 1б и ток нагрузки 10 начинает протекать навстречу ЭДС источника питания по цепям: 10, 7, 1б, (+) и (— ) 17, б, 10.

Следует отметить, что в качестве управляемого тиристорного ключа может применяться любое другое коммутационное устройство.

Включение тиристоров 1, 3 либо 2, 4 переводит преобразователь из режима рекуперации в режим свободного спадания тока нагрузки 10.

Для обратного перевода преобразователя в режим рекуперации включается тиристор 2 либо 4, когда проводят тиристоры 1, 3) или тиристор 1 либо 3, когда проводят тиристоры 2, 4, в зависимости от полярности напряжения конденсатора 5.

Чередуя соответствующим образом режимы работы преобразователя (рекуперацию и свободное спадание тока нагрузки 10), можно регулировать скорость уменьшения тока нагрузки, т. е. скорость уменьшения энергии, накопленной нагрузкой. Это позволяет осуществить плавное тормо кение электродвигателя переменного тока.

Для увеличения максимальной частоты выходного тока можно переводить преобразователь в режим рекуперации на спадающей части синусоиды (интервал времени t — t„), что позволяет сделать спад нагрузки более крутым. При этом максимальная частота работы преобразователя определяется выражением:

При работе преобразователя в режиме рекуперации на спадающей части синусоиды, уменьшаются максимальные отклонения тока нагрузки от задающего синусоиды, что улучшает гармонический состав выходного тока преобразователя.

Анализ работы преобразователя показывает, что максимальное напря>кение, прикладываемое к тиристорам 1 — 4, не превышает вход ного напряжения Е, а перед подачей обрат. ного напряжения существует пауза.

К тиристорам б — 9 и диоду 17 прикладывается напряжение, равное двойному входному напряжению. Напряжения, прикладываемые к тиристорам управляемого ключа и диоду 1б, зависят от выбранной схемы ключа.

Токи любого из элементов преобразователя не превышают тока нагрузки 10.

Три аналогичных схемы позволяют построить трехфазную систему, если использовать задающие генераторы, выходные сигналы которых образуют трехфазную систему напряжений.

В случае питания нагрузки через трансформатор выгодно выполнить его со средней точкой, при этом можно применять реверсор, состоящий всего из двух тиристоров. Аналогично можно построить схему в случае использования симметричной активно-индуктивной нагрузки с выведенной сред еу точкой, 800678

Формула изобретения

Прсобразователь тока, содсржащи:"; подключенные последовательно к положительному входному выводу однофазный мост на тиристорах с конденсатором в диагонали, датчик тока и мостовой тирпсторный реверсор, в диагональ которого включена нагрузка, а также буферный диод, подключенный между общими катодами тиристоров однофазного моста и отрицательным входным выводом, и связанный с датчиком тока блок управления тиристорами, включающий в себя блок сравнения и гснсра ор опорного сигнала, о т л и ч а ющп йс я Tc I, что, с целгпо обеспечения рекуперации энергии, параллельно входным выводам постоянного тока подключены последовательно соединенные управляемый тпристорный ключ и диод в непроводящем направлении, общая точка KoTOpIIx соединена с общи1I) ми катодами тирпсторов мостового рсверсора.

600678

Редактор 3. Старикова

Корректор Т. Добровольская

Заказ 407113 Изд. № 353 Тираж 892

1 IIIO Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж-35, Раушская паб., д. 4/5

Подписное

Типография, пр, Сапунова, 2 ж) «2

) g 7

j)$ g

Составитель Г. Гомола

Техрсд И. Михайлова