тиристорный регулятор постоянного напряжения

Формула изобретения

Тиристорный регулятор постоянного напряжения, содержащий главный тиристор, шунтированный обратным диодом, включенный между первым зажимом источника напряжения и нагрузкой, соединенной свободным выводом с вторым зажимом источника напряжения, цепочку из последовательно соединенных первого разделительного тиристора, дросселя и коммутирующего конденсатора, подключенную параллельно главному тиристору, и второй разделительный тиристор, отличающийся тем, что в него введен тиристор перезаряда, причем второй разделительный тиристор включен между общей точкой главного тиристора и нагрузки и вторым зажимом источника напряжения, а тиристор перезаряда включен параллельно цепи из дросселя и коммутирующего конденсатора, при этом все тиристоры включены согласно напряжению источника питания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для питания активно-индуктивной нагрузки регулируемым постоянным напряжением.

Изобретение позволяет эффективнее использовать тиристоры в схемах преобразователей постоянного напряжения, где применение других полупроводниковых приборов (например, транзисторов) затруднено по техническим или экономическим причинам.

В качестве аналогов выбираем схему [1], предназначенную для коммутации группы управляемых вентилей, и схему [2] нереверсивного тиристорного широтно-импульсного преобразователя (ШИП) постоянного напряжения.

Схема содержит цепочку из последовательно соединенных коммутирующего конденсатора и двух управляемых ключей (один из них полностью управляемый) для подключения к положительному и отрицательному полюсам основного силового токоведущего контура. Коммутирующий конденсатор подключен с одной стороны к источнику подзаряда и через диоды к вторичной обмотке дросселя (первичная обмотка упомянутого дросселя включена непосредственно в силовой токоведущий контур), с другой стороны через вспомогательные управляемые вентили (тиристоры) к главным тиристорам.

К недостаткам вышеупомянутой схемы относится использование полностью управляемого ключа, который после отключения главного тиристора вынужден отключать ток нагрузки, что ведет к возникновению перенапряжения на дросселе и, как следствие, необходимости дополнительных схемных решений для снятия этих перенапряжений. Кроме того, источник подзаряда коммутирующего конденсатора вынужден заряжать (причем заряд апериодический) практически разряженный коммутирующий конденсатор, что ведет к значительному снижению КПД всей установки.

Схема-прототип [2] содержит главный тиристор, шунтированный обратным диодом, параллельно которому подсоединена цепочка из тиристора, дросселя и коммутирующего конденсатора, причем тиристор цепочки образует с другим дополнительным тиристором последовательную цепочку, подключенную параллельно источнику постоянного напряжения.

Недостатком схемы является прохождение импульсного зарядного тока коммутирующего конденсатора через главный тиристор, что снижает его надежность или предъявляет дополнительные требования к нему. Кроме того, невозможно отключить главный тиристор при его включении на короткое замыкание в нагрузке.

Целью изобретения является повышение надежности регулятора за счет исключения зарядного тока через главный тиристор регулятора без использования дополнительного источника подзаряда коммутирующего конденсатора и обеспечения отключения главного тиристора при его включении на короткое замыкание в нагрузке.

Указанная цель достигается за счет образования последовательной цепочки из первого разделительного тиристора, дросселя, коммутирующего конденсатора и второго разделительного тиристора, подсоединенной параллельно источнику постоянного напряжения, при этом параллельно дросселю и коммутирующему конденсатору подключен тиристор перезаряда. Последовательная цепочка из первого разделительного тиристора, дросселя и коммутирующего конденсатора подключена параллельно главному тиристору.

Применение изобретения позволит получить следующие преимущества: исключение прохождения импульсного тока заряда коммутирующего конденсатора через главный тиристор, возможность отключения главного тиристора при его включении на к.з. в нагрузке, снижение коммутационных потерь за счет колебательного характера процесса перезарядка коммутирующего конденсатора, отсутствие специального (дополнительного) источника заряда коммутирующего конденсатора, отсутствие накопления энергии в коммутирующем конденсаторе, компенсация потерь в контуре коммутации осуществляется источником постоянного напряжения.

На фиг. 1 представлена схема тиристорного регулятора постоянного напряжения; на фиг. 2 представлен вариант управления группой тиристорных регуляторов.

Основной токоведущий контур регулятора образуется от плюса источника постоянного напряжения к аноду главного тиристора 1, который шунтирован обратным диодом 2, через нагрузку 3, шунтированную обратным диодом, к минусу источника постоянного напряжения. Параллельно источнику постоянного напряжения подключена коммутирующая цепочка, состоящая из последовательно соединенных разделительного тиристора 4, присоединенного анодом к плюсу источника постоянного напряжения, дросселя 5, коммутирующего конденсатора 6 и другого разделительного тиристора 7, присоединенного катодом к минусу источника постоянного напряжения. Параллельно дросселю 5 и коммутирующему конденсатору 6 подключен тиристор перезаряда 8, анодом соединенный с катодом разделительного тиристора 4. Последовательная цепочка из разделительного тиристора 4, дросселя 5 и коммутирующего конденсатора 6 подключена параллельно главному тиристору 1.

На фиг. 2 подключение последовательной цепочки 4-5-6 к главным тиристорам осуществляется через тиристоры, число которых соответствует числу главных тиристоров.

Принцип работы схемы заключается в следующем. Начальное напряжение (показано на фиг. 1 знаками плюс и минус без скобок) на коммутирующем конденсаторе 6 формируется в момент включения разделительных тиристоров 4 и 7 и определяется величиной напряжения источника постоянного напряжения. После этого включается тиристор перезаряда 8. Происходит колебательный перезаряд коммутирующего конденсатора 6 в контуре перезаряда: 6-5-8-6. По окончании процесса перезаряда коммутирующего конденсатора 6 тиристор перезаряда 8 закрывается. Открывается разделительный тиристор 4. Происходит колебательный перезаряд коммутирующего конденсатора 6 в контуре: 6-1(2)-4-5-6 до полярности, указанной без скобок. В процессе перезаряда коммутирующего конденсатора 6 происходит отключение главного тиристора 1. Как только напряжение на коммутирующем конденсаторе 6 превысит напряжение источника постоянного напряжения, разделительный тиристор 4 закрывается и процесс коммутации заканчивается. Таким образом, начальное напряжение на коммутирующем конденсаторе 6 восстанавливается за счет источника постоянного напряжения, а для ускорения восстановления начального напряжения на коммутирующем конденсаторе можно после отключения главного тиристора 1 включить разделительный тиристор 7.

После окончания процесса коммутации включается тиристор перезаряда 8, напряжение на коммутирующем конденсаторе 6 устанавливается со знаками, показанными на фиг. 1 в скобках.