SU838967A1 - Преобразователь посто нного напр же-Ни B пЕРЕМЕННОЕ - Google Patents

Description

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ

выполнен, например ламповым, либо

параллельно первичной обмотке

и выполнен, на пример, транзисторным

На фиг. 1 представлена принципиальна  электрическа  схема одноФазного мостового преобразовател  с включением лампового двупол рного ключа парал1лельнр отдельной повышающей обмотке трансформатора тока; на фиг. 2 - диаграммы работы пре-. образовател ; на фиг. 3 - принципиальна  электрическа  схема однофазного мостового преобразовател  с включением транзисторного двупол рного ключа параллельно первичной обмотке трансформатора тока; на фиг. 4 - варианты выполнени  транзисторного двупол рного ключа.

Преобразователь (фиг, 1) выполнен на силовых тиристорах 1-4, зашунтированных-обратными диодами 5-8. Трансформатор 9 тока имеет первичную обмотку 10 и вторичные обмотки 11-15. Первична  обмотка 10 включена в цепь переменного тока преобразовател . Вторичные обмотки 12-15 включены в контуры запирани  тиристоров 1-4 через однопол рные полностью управл емые вентили, состо щие из электровакуумных ламп 16-19, работающих в импульсном режиме, и диодов 20-27. Параллельн вторичной обмотке 11 включен двупол рный вентиль, состо щий из электровакуумной лампы 28 и моста на диодах 29-32. На выходе преобразовател  включен дроссель 33 и фильтр 34 высших гармоник. Ко входу преобразовател  подключен источник посто нного напр жени .

Запирание тиристора 1 осуществл етс  следующим образом.

Управл ющее напр жение тиристор 1 (фиг. 2 в) непрерывно в отмеченн интервале времени или имеет в этом интервале вид коротких импульсов достаточно высокой частоты. После сн ти  управл ющего напр жени  с этого тиристора подаетс  управл ющее напр жение на лампу 16 (фиг. 2 ж) и снимаетс  управл ющее напр жение с лампы 28 (фиг. 2 л) в течение интервала времени, необходимого дл  гарантированного запирани  тиристора 1 при низком обратном напр жении (0,9-1,5 Б). Так как ток через обмотку 10 трансформатора 9 тока определ етс  нагрузкой преобразовател  или входным сопротивлением фильтра 34 и в этот момент не измен етс , то обрыв тока в обмотке 11 вызывает по вление тока в одной из половин обмотки 12, так как в этом инвервале лампа 16 открыта управл ющим напр жением, а лампы 17-19 заперты . Ток половины обмотки 12 протекает через диод 20 (или диод.21) диод 5 и открытую лампу 16. При

этом, если ампервитки обмотки 11 трансформатора 9 тока практически равны ампервиткам овмотки 10, то амПервитки провод щей ток половины обмотки 12 практически равны ампервиткам обмотки 10. Отношение числа витков половины обмотки 12 (а также половины обмоток 13 - 15) к числу витков обмотки 10 выбираетс  несколько меньше 1 (пор дка 0,95-0,75). Поэтому ток провод щей половины обмотки 12 всегда больше (на 5-25%) выходного токопреобразовател , протекающего через тиристор 1 или диод 5 при любом направлении и при любой величине этого тока. Таким образом, через диол 5 протекает в пр мом направлении ток выключени  (ток провод щей половины обмотки 12), и встречно или согласно ему протекает выходной ток (в зависимости от направлени  этого тока). Через диод 5 протекает разность или сумма тока выключени  и выходного тока. Так как ток выключени  всегда больше выходного тока, то зта величина всегда положительна и ток через диод 5 протекает в пр мом направлении.. Тиристор 1 запираес  обратным напр жением, приложенным к нему от открытого диода 5 (0,9-1,5 В).

После запирани  тиристора 1 снимаетс  управл ющее напр жение с лампы 16 (фиг.2ж), подаетс  управл ющее напр жение на лампу 28 (фиг, 2 л) и на тиристор 2 (фиг.2 г Выходной ток преобразовател  переходит с тиристора 1 (диода 5) на тиристор 2 (диод 6) . Анал;огично происходит запирание других тиристоров преобразовател  (фиг. 2 г, д, е, 3, и, к). На фиг. 2 а, б даны выходные ток и напр жени  преобразовател .

Если в преобразователе отсутствует выходной фильтр 34 (фиг. 1), то при отсутствии дроссел  33 и при холостом ходе преобразовател  через тиристоры 1 - 4 и обратные диоды 5-8 протекают только токи утечки этих вентилей. Так как при этом ток через первичную обмотку 10 не протекает, отсутствует ток в Обмотке 11 и при запирании лампы 28 и отпирании ламп 16-19 отсутствуют токи выключени  тиристоров. При этом из-за разброса токов утечки тиристоров 1-4 и диодЬв 5-8 и близости их к токам удержани  тиристоров, особенно при высоких температурах окружающей среды, коммутации тиристоров на холостом ходу преобразовател  может быть неустойчивой . Чтобы исключить это, следует параллельно выходу преобразовател  включить небольшой дроссель 33, максимальное значение тока через который в момент коммутации должно

в 10-15 раз превьплать максимальный суммарный ток утечки тиристора и диода (фиг, 2м - масштаб тока сильно увеличен),что достаточно дл  надежной коммутации тиристоров преобразовател  на холостом ходу. Высокий КПД преобразовател  обусловлен малыми потер ми мощности в вентил х и в трансформаторе тока. При входных напр жени х преобразовател  до нескольких киловольт, выходных мощност х в дес тки и сотни киловольтампер и частоте выходного напр жени  50-60 Гц КПД преобразовател  превышает 96%. При этом потери мощности в тиристорах 1-4 и диодах 5-8 не превышают нескольких дес тых процента от выходной мощности преобразовател  даже с учетом последовательного соединенаii нескольких тиристоров или диодов, так как падение йапр жени  на открытом тиристоре не превышает 1,5-1,8 Б, на диоде - 0,9-1,5 В. Падение напр жени  на открытых импульсных лампах 16-19 может составл ть до нескольких сотен вольт,т.е. до 10 от входного напр жени  преобразовател , однако с учетом того, что скважность работы лампы велика, потери- мощности в лампах 1G-19 -не превышает 0,8-1,0% от выходной мощности преобразовател  с учетом потерь мощности также в сеточных цеп х и цеп х наксша ламп.

Из-за отсутстви  конденсаторнодроссельной системы коммутации выходного фильтра н выходных трансформаторов масса и габариты преобразовател  относительно невелики (определ ютс  массой и габаритами вентилей, трансформатора тока и системы управлени ).

Повышение надежности преобразовател  обусловлено относительно малым числом элементов как в самом инверторе, так и в системе управлени  им.

В преобразователе (фиг. 1) значительна  -часть потерь мощности имеет место в трансформаторе 9 тока и в лампе 28.При выходных токах преобразовател  до нескольких дес тков ампер, с целью существенногоуменьшени  этих потерь, повьплени  КПД преобразовател  и уменьшени  его массы и габаритов, двупол рный ключвключен параллельно первичной обмотке трансформатора и выполнен транзисторным (фиг. 3). Двупол рный (фиг. 3) , состо щий из транзистора 35 и моста на диодах 36-39, включён параллельно первичной обмотке 40 трансформатора 41 тока. При этом в течение времени, когда транзистор 35 открыт, выходной ток преобразовател  проходит через мост на диодах 36-39 и открытый транзистор 35. Так как падение на Пр жени  на открытом ключе (на открытом транзисторе и двух диодах) пор дка нескольких вольт, то из-за индуктивности первичной обмотки 40 ток через нее практически не протекает (ток в дес тки или сотни раз меньше выходного тока преобразовател ) . В течение интервала времени, когда транзистор 35 заперт, а открыта одна из ламп 42-45, через первичную обмотку 40 протекает выход0 ной ток преобразовател , а через половину соответствующей вторичной обмотки 46-49 трансформатора 41 тока протекает противоток, в 1,05-1,25 раза больший выходного тока (опре5 дел етс  тем,что число витков первичной обмотки 40 в 1,05-1,25 раза больш6 числа витков половин вторичных обмоток 46-49). Так как за это врем  (50-200 мкс) поток в магнитопроводе

0 трансформатора 41 не успевает заметно возрасти (практически остаетс  равным нулю), то ток соответствующей половины вторичной обмотки 46-49 на 5-25% больше выходного тока преобразовател . При этом напр жение на

5 обмотке 40 и на запертом транзисторе 35 практически в 1,05-1,25 раза больше напр жени  на открытой лампе 42-45.

0

Так как через обмотки трансформатора 41 токи протекают только в течение коротких инзервалоз времени, а не в течение практически всего периода, как через обмотки. 10 и 11

5 |трансформатора 9 тока в пресбразова1теле (фиг. 1) , то существенно уменьшаютс  потери мощности в трансформаторе 41 тока, его масса и габариты. Хот  через двупол рный

0 ключ в преобразователе (фиг. 3) протекает весь выходной ток преобразовател , а не в 10-20. раз меньший ,- как в преобразователе (фиг. 1), падение напр жени  на открытом транзисторе 35 и двух диодах моста

5 36-39 значительно меньше .(4-6 В) , чем на открытой лампе 28 (до нескольких сотен вольт) , поэтому- потери мощности в двупол рком ключе в преобразователе (фиг. 3) даже мень0 ше, чем в этом ключе в преобразователе (фиг. 1). При входных напр жени х преобразовател  до 700-800 В и выходных токах до нескольких ампер Б-преобразователе (фиг. 3) вместо

5 ламп 42-45 можно использовать высо-ковольтные транзисторы. Хот  у этих транзисторов в открытом состо нии остаточное коллекторное напр жение при больших токах значительно (610 В) и требуетс  значительный базо0 вый ток дл  их открыти  (0,2-0,5 от коллекторного тока), однако потери мощности в них значительно меньше, чем в лампах 42-45, и при сквашсности работы больше сотни эти транзисторы j

Claims (2)

1. 5 йогут работать практически без радиаторов. При входных напр жени х преобра зовател  (фиг. 3) до 50-100 В с целью повышени  КПД двупол рный кл может быть выполнен по схеме (фиг, или 4 б). В ключе (фиг. 4 а) выход ной, ток преобразовател  проходит через транзистор 50 или 51 и диод 52 или 53,, а не через два диода последовательно, как в ключе (фиг. Хот  в ключе два транзистора, на каждом рассеиваетс  половинна  мощ ность. Ключ (фиг. 4 б) проще с точ ки зрени  построе ни  системы управ лени , однако к запертым трансзисторам прикладываетс  небольшое обратное напр жение (0,9-1,65 В) от открытого диода в соответствующий полупериод. Аналогично однофазным мостовым преобразовател м (фиг. 1 и фиг.З) могут быть выполнены однофазные полумостовые преобразователи с выводом средней точки источника питани , а также многофазные, в част ности трехфазные преобразователи. При этом дл  запирани  тиристоров каждой вертикальной ветви много ,фазного преобразовател  использует отдельный трансформатор тока. Технико-экономическа  эффективность предложенного изобретени  обусловлена существенным уменьшени массы и габаритов предлагаемого преобразовател  по сравнению с существующими, более высоким его КПД и повышением его надежности за счет меньшего количества элементов как в самом преобразователе, так и в системе управлени  им. 4-0 Формула изобретени  1.Преобразователь посто нного напр жени  в переменное, содержащий неполностью управл емые силовые вентили и трансформатор тока, первична  обмотка которого включена последовательно в выходную цепь переменного.тока преобразовател , отличающийс   тем, что, с целью улучшени  массо-габаритных показ-ателей КПД и надежности, он снабжен полностью управл емыми вентил ми по числу силовых .вентилей , трансформатор тока выполнен со вторичными обмотками по числу силовых вентилей, св занными через упом нутые полностью управл емые вентили с силовыми вентил ми, а параллельно одной из обмоток подключен дополнительный двупол рный полностью управл емый вентиль. 2.Преобразователь по п. 1, отличающий.с   тем, что трансформатор снабжен дополнительной повышающей вторичной обмоткой, а двупол рный вентиль подключен параллельно этой обмотке. 3.Преобразователь по п. 1, от-. личаюш,ийс   тем, что двупол рный вентиль подключен параллельно первичной обмотке трансформатора тока. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Справочник по преобразова тельной технике, Киев, Техника, 1979, с. 152, рис.. 3.57„
2. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2663436,кл.Н 02 М 5/42 14.09.78. Фиг.} Р S ad

   игЛ

   ., К oSHOfnKf UO,

   W