ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ


RU (11) 2080221 (13) C1

(51) 6 B23K9/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.12.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 94015154/02 
(22) Дата подачи заявки: 1994.04.26 
(45) Опубликовано: 1997.05.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU, авторское свидетельство, 1489934, кл. B 23 K 9/00, 1989. SU, патент, 1802765, кл. B 23 K 9/00, 1993. 
(71) Заявитель(и): Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова 
(72) Автор(ы): Иванов А.М. 
(73) Патентообладатель(и): Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ 

Использование: изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников питания для дуговой сварки на постоянном токе. Сущность изобретения: преобразователь постоянного напряжения в постоянное содержит основные и обратные тиристоры, конденсаторы резонансного контура, реакторы резонансного контура, трансформатор, выпрямитель и емкостный сглаживающий фильтр. Обратные тиристоры включены встречно-параллельно основным тиристорам и включенным последовательно с ними обмоткам реактора резонансного контура. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников питания для дуговой сварки на постоянном токе.

Известен преобразователь постоянного напряжения, содержащий тиристорный резонансный инвертор с обратными диодами, LC контур, трансформатор, выпрямитель и емкостной фильтр (SU, А.С. N 1489934, кл. B 23 K 9/00, 9/10, 1989). Недостатками этого преобразователя являются: относительно низкая частота преобразования, обусловленная тем, что к запираемым тиристорам прикладывается небольшое обратное напряжение, значительная разница между действующим и средним значениями токов в обмотках трансформатора, большие пульсации напряжения на выходе преобразователя.

Известен преобразователь (SU патент N 1802765, МКИ B 23 K 9/00, 9/10, 1993), содержащий инвертор с основными и включенными встречно-параллельно с ними обратными тиристорами, резонансный LC-контур, силовой трансформатор, выпрямитель, емкостной сглаживающий фильтр и систему управления, подающую через равные промежутки времени отпирающие импульсы на основные и обратные тиристоры инвертора. Частота работы инвертора и собственная частота резонансного контура выбраны таким образом, что отпирание обратных тиристоров происходит с задержкой относительно момента перехода через нуль тока в основных тиристорах. Благодаря этому к запираемым основным тиристорам до момента отпирания обратных тиристоров прикладывается напряжение намного большее, чем напряжение проводящего вентиля. Это позволяет ускорить выключение основных вентилей и обеспечить безаварийную работу инвертора даже в таких режимах, когда обратные вентили не могут быть включены из-за высокого напряжения на конденсаторе фильтра.

Недостатком прототипа является то, что длительность импульса тока обратного тиристора равна длительности импульса тока основного тиристора, а между этими импульсами образуется вторая пауза такой же длительности, как и первая. Наличие не влияющей на выключение тиристоров второй паузы снижает частоту работы инвертора и увеличивает пульсации выходного напряжения. Вторым фактором, ухудшающим частотные свойства и массогабаритные показатели преобразователя является относительно большая длительность импульса тока обратного тиристора. Поскольку в номинальном режиме амплитуда этого тока меньше чем амплитуда тока прямого тиристора, это также увеличивает пульсацию выходного напряжения и, кроме того, способствует увеличению действующего тока в обмотках трансформаторов, что приводит к увеличению его массы и габаритов.

Целью изобретения является повышение частоты инвертирования, уменьшение габаритов реактивных элементов, уменьшение пульсаций выходного напряжения, снижение амплитуды импульса тока основных тиристоров.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения в постоянное, содержащем основные и обратные тиристоры, образующие инвертор, конденсатор и реактор резонансного контура, силовой трансформатор, включенный в диагональ переменного тока инвертора, выпрямитель и емкостной сглаживающий фильтр, обратные тиристоры включены встречно-параллельно основным тиристорам и включенным последовательно с ними обмоткам реактора резонансного контура.

На фиг. 1 приведена схема полумостового варианта предлагаемого преобразователя. Преобразователь содержит основные тиристоры 1, 2, конденсаторы резонансного контура 3, 4, реакторы резонансного контура 5, 6, обратные тиристоры 7, 8, трансформатор 9, выпрямитель 10 и емкостной сглаживающий фильтр 11.

На фиг. 2 представлены временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя. Пусть в начальный момент времени отпирающий импульс подается на тиристор 1. В цепи этого тиристора, реактора 5, в обмотках трансформатора 9 и конденсаторах 3, 4 формируется импульс тока приблизительно синусоидальной формы



где

коэффициент затухания;

E входное напряжение;

приведенное к первичной обмотке выходное напряжение;

U*c напряжение на конденсаторе 4 в начальный момент времени;

угловая частота;

L1 Lp + Ls суммарная индуктивность на интервале включенного состояния тиристора 1;

Lp индуктивность реакторов 5 и 6;

Ls индуктивность рассеяния трансформатора 9;

C емкость конденсаторов 3 и 4.

После окончания импульса тока первого тиристора конденсатор 3 заряжается до амплитудного значения Vm, тиристор 1 закрывается и к нему прикладывается обратное напряжение . Отметим, что в номинальном режиме это напряжение значительно превышает напряжение на открытом диоде.

С некоторой задержкой относительно момента окончания тока первого тиристора подается отпирающий импульс на тиристор 7 и в цепи трансформатора формируется импульс обратной полярности



где угловая частота;

Um амплитуда напряжения на конденсаторе.

Поскольку угловая частота 2 больше 1, длительность импульса тока обратного тиристора меньше длительности импульса основного тиристора, а его амплитуда больше амплитуды импульса тока обратного тиристора в прототипе.

После окончания тока в обратном тиристоре 7 отпирающий импульс подается на основной тиристор 2 и процессы в преобразователе повторяются с участием тиристоров 2 и 8.

Увеличение частоты инвертирования достигается благодаря уменьшению интервала проводимости обратных вентилей и устранению паузы между моментом окончания импульса тока обратного тиристора и подачей отпирающего сигнала на очередной основной тиристор. Уменьшение действующего тока обмоток трансформатора при неизменном среднем токе возможно за счет увеличения амплитуды обратного тока и уменьшения его длительности по сравнению с прототипом при одновременном уменьшении амплитуды прямого тока, поскольку длительность импульса прямого тока можно увеличить за счет длительности обратного тока и второй паузы. Уменьшение габаритов реактивных элементов происходит вследствие действия нескольких факторов: увеличение частоты позволяет снизить требуемую емкость конденсаторов 3, 4 и 11, уменьшить габариты трансформатора и реакторов; уменьшение действующего тока позволяет уменьшить сечение проводов обмоток трансформатора; благодаря тому, что ток обратных тиристоров не протекает через реакторы, сечение проводов этих реакторов можно уменьшить по сравнению с прототипом. Снижение пульсаций выходного напряжения происходит благодаря увеличению частоты и выравниванию амплитуд импульсов токов прямых и обратных тиристоров. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Преобразователь постоянного напряжения в постоянное, содержащий основные и обратные тиристоры, конденсатор и реактор резонансного контура, силовой трансформатор, выпрямитель и емкостный сглаживающий фильтр, отличающийся тем, что обратные тиристоры включены встречно параллельно основным тиристорам и включенным последовательно с ними обмоткам реактора резонансного контура.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru