CS210849B1 - Zapojeni pro odrušení polovodičových měničů - Google Patents

Abstract

Předmětem vynálezu dle PV 4400-79 je zapojení pro odrušení polovodičových měničů, které obsahuje kondenzátory a alespoň jednu proudově kompenzovanou tlu mivku. Vynález řeší problém potlačení rušivých napětí, vznikajících při provozu výkonových polovodičových zařízení. Rušivé spektrum je nezávislé na jejich instalovaném příkonu a konstrukčním provedení. Podstata vynálezu, viz obr. 1 , spočívá v tom, že výstup bloku odrušení nesymetrické složky připojeného vstupem ke zdroji napětí je spojen přes blok odrušení symetrické složky a proudově kompenzovanou tlumivku s toroidním jádrem typu per- malloy ke zdroji rušení, např. polovodičovému měniči.

Description

Předmětem vynálezu je zapojení pro odrušení polovodičových měničů, které obsahuje kondenzátory a alespoň jednu proudově kompenzovanou tlumivku.

Při provozu výkonových polovodičových zařízení vznikají rušivá napětí, jejichž velikost vysoko překračuje přípustné meze rušení. V důsledku toho musí být tato zařízení účinně odrušena sítovými filtry typu dolní propust. Dosud používané filtry určené pro pracovní proudy nad 10 A zpravidla obsahují jeden nebo víceTglánků nebo T - článků. Přitom tlumivky, které jsou nezbytnou součástí filtru, jsou vinuty na jádrech z transformátorového nebo dynamového plechu.

Svými rozměry i vahou nezřídka převyšují rozměry i váhu odrušovaného zařízení. Přitom odrušovací účinek takových tlumivek je velmi nízký, protože účinná permeabilita železa značně klesá s kmitočtem a na kmitočtech od 1 MHz v podstatě zůstává účinná jen indukčnost samotné cívky a to znamená, že tlumivka se železem se chová jako vzduchová cívka a tak nemá předpokládanou impedanci.

V některých ojedinělých případech, kdy se kladou zvlášt velké nároky na odrušovací filtr, bývá filtr doplněn laděnými obvody. Vcelku však se takovýto filtr vyznačuje neúměrně velkou vahou a rozměry, velkými ztrátami, nízkým potlačením v pásmu nepropustnosti, nízkým horním mezním kmitočtem daným vlastním nízkým rezonančním kmitočtem odrušovacích tlu mivek, který je přímo ovlivněn velkými rozměry cívek.

Pro zařízení s tyristory nebo jinými polovodičovými prvky je rušivé spektrum nezávislé na jejich instalovaném příkonu a konstrukčním provedení. Jsou však zcela konkrétní požadavky na minimální útlum filtrů a to 50 dB v pásmu 0,15 až 3 MHz při odrušení na mez S dle normy ČSN 34 2850 a minimálně 30 db v pásmu 3 až 30 MHz. Těmto požadavkům v žádném případě dosud používané filtry nevyhoví.

Zapojení pro odrušení polovodičových měničů podle vynálezu odstraňuje uvedené nevýhody a jeho podstatou je, že výstup bloku odrušení nesymetrické složky připojeného vstupem kě zdroji napětí je spojen přes blok odrušení symetrické složky a proudově kompenzovanou tlumivku s toroidním jádrem typu permalloy ke zdroji rušení, například polovodičovému měniči.

Zapojení pro odrušení polovodičových měničů podle vynálezu má vysoký vložný útlum při malých rozměrech a váze, základní obvod však vynahradí dva až tři články filtrů konvenčního provedení. Vzhledem k impedanci napájecí sítě a odrušovacího zařízení lze snadno měnit konfiguraci obvodu. Zapojení podle vynálezu je možno používat do velkých proudových hodnot, což je velmi vhodné právě u výkonových polovodičových měničů a poněvadž umožňují odrušení nesymetrické i symetrické složky rušení, je jejich použití univerzální.

Na připojených obrázcích 1 až 6 jsou zobrazeny příklady pro zapojeni pro odrušení polovodičových měničů podle vynálezu. Na obr. 1 je blokové zapojení základního provedení, na obr. 2 příklad dvouvodičového zapojení a na obr. 3 příklad třívodičového zapojení. Na obr. 4 je další modifikace blokového zapojení podle vynálezu a na obr. 5 dvouvodičové zapojení podle obr. 4. Na obr. 6a je zobrazeno zapojení pro odrušení jako článek L a na obr. 6b n-nésobné zapojení podle obr. 6a.

Výstup bloku odrušení nesymetrické složky J. na obr. 1 připojeného svým vstupem ke zdroji napětí je spojen přes blok odrušení symetrické složky 2 a proudově kompenzovanou tlumivku J s toroidním jádrem typu permalloy ke zdroji rušení 4> který je tvořen např. polovodičovým měničem. Pro zvýšení odrušovacího účinku může být mezi proudově kompenzovanou tlumivkou 4 a toroidním jádrem typu permalloy a zdrojem rušení £ zapojen - viz obr. 4 - přídavný blok odrušení nesymetrické složky J.' v sérii s přídavným blokem odrušení symetrické složky Z'.

Na obr. 2 je zobrazen přiklad dvouvodičového zapojeni pro odrušeni podle obr. 1, kde k první a druhé svorce £0, 11 zdroje napětí 14 jsou jedním svým pólem připojeny první a druhý kondenzátor 12. JJ, jejichž opačné póly jsou navzájem spojeny a propojeny se zemí. Paralelně k sériové kombinaci prvního a druhého kondenzátoru 12. 13 je zapojen třetí kondenzétor 20.

Zapojení prvního a druhého kondenzátoru 12. 13 slouží pro odrušení nesymetrické složky a třetího kondenzátoru 20 pro odrušení symetrické složky. První a druhé svorka 1 0. JJ zdroje napětí 14 jsou propojeny přes odpovídající fázové vinutí JO, 31 proudově kompenzované tlumivky 32resp. 2 ^s první a druhou svorkou 40, 41 zdroje rušení 4· Jelikož z hlediska vysokofrekvenčního rušení je nulový vodič rovnocenný pracovnímu vodiči, jsou příklady zapojení pro odrušení polovodičových měničů podle vynálezu popisovány podle počtu vodičů a ne fází.

Na obr. 3 je zobrazeno třívodičové zapojení pro odrušení, které je zcela analogické zapojení podle obr. 2. Zdroj napětí 14 mé zde tři svorky 100. 110. 111. zdroj rušení 4 má opět tri svorky 400. 410. 420 a proudově kompenzovaná tlumivka 320.resp. 2 má tři fázová vinutí 300. 310. 311. Prvnímu a druhému kondenzátoru 12, JJ z obr. 2 zde odpovídají kondenzátory 120. 130. 140 a třetímu kondenzátoru 20 z obr. 2 zde odpovídají kondenzátory 200. 210 a 220.

Na obr. 5 je příklad dvouvodičového zapojení podle obr. 4, které je opět zcela analogické zapojení podle obr. 2 s tím, že mezi proudově kompenzovanou tlumivkou 22, resp. 2 a svorkami IQ, 41 zdroje rušeni 4 j^sou zapojeny přídavný první a druhý kondenzátor 12 \ 13' a přídavný třetí kondenzátor 20 ' Tyto kondenzátory jsou zapojeny zcela analogicky jako kondenzátory JJ, 13 a 20.

Pro výpočet odrušení je výchozím zapojením článek L zobrazený na obr. 6a, charakterizovaný konstantou K definovanou výrazem K = Uj₂/u, .Ι-,/Ιj , kde I, je proud protékající reaktancí a I,, proud reaktancí X_c, u₎₂ úbytek napětí na X-^, Uj vstupní a u₂ výstupní napětí článku. Na obr. 6b je vyobrazeno n-násobné zapojení článků podle obr. 6a s indukčnostmi Lj až L_n a kapacitami Cj až C^, s výstupními napětími jednotlivých článků u₂ až u_n + 1.

Proudově kompenzovaná tlumivka 2, resp. 22, 320 dovoluje značně zvětšit konstantu K a obvod je možno tedy provozovat při velkých pracovních proudech. Současně je možno snížit počet potřebných článků, např. namísto dvou až tří článků stačí jen jediný, což značně snižuje rozměry, váhu a cenu celého obvodu.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zapojení pro odrušení polovodičového měniče obsahujícího kondenzátory a alespoň jednu proudově kompenzovanou tlumivku, vyznačené tím, že výstup bloku odrušení nesymetrické složky (1 ) připojený vstupem ke zdroji napětí je spojen pres blok odrušení symetrické složky (2) a proudově kompenzovanou tlumivku (3) s toroidním jádrem typu permalloy ke zdroji rušení (4), například polovodičovému měniči.