RU115132U1

RU115132U1 - AUTONOMOUS INVERTER VOLTAGE CONVERTER

Info

Publication number: RU115132U1
Application number: RU2011148011/07U
Authority: RU
Inventors: Илья Данилович Добкин; Михаил Васильевич Ефимов; Валерий Геннадьевич Мальков; Сергей Александрович Овчинников; Сергей Александрович Смирнов; Екатерина Николаевна Топоркова
Original assignee: Открытое Акционерное Общество Холдинговая Компания "Электрозавод" (Оао "Электрозавод")
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2012-04-20

Abstract

1. Автономный инверторный преобразователь напряжения, содержащий сетевой трансформатор с сетевым выключателем на входе, к вторичным обмоткам которого присоединен, по меньшей мере, один выпрямительно-инверторный блок, своими выходами подключенный к выходу преобразователя напряжения, трансформатор предзаряда, в первичную обмотку которого включен второй выключатель, а к первому выводу его вторичной обмотки последовательно присоединен резистор, отличающийся тем, что вторые выводы резистора и вторичной обмотки трансформатора предзаряда параллельно подключены к выходам выпрямительно-инверторного блока. ! 2. Автономный инверторный преобразователь напряжения по п.1, отличающийся тем, что параллельно вторичной обмотке трансформатора предзаряда подключен конденсатор. ! 3. Автономный инверторный преобразователь напряжения по п.1, отличающийся тем, что выпрямительно-инверторный блок выполнен из параллельно соединенных полюсами мостового выпрямителя, фильтрового конденсатора и автономного инвертора напряжения, при этом входом мостового выпрямителя он подключен к вторичной обмотке сетевого трансформатора, а выходами автономного инвертора напряжения - к выходу преобразователя напряжения. 1. An autonomous inverter voltage converter containing a network transformer with a network switch at the input, to the secondary windings of which at least one rectifier-inverter unit is connected, with its outputs connected to the output of the voltage converter, a precharge transformer, in the primary winding of which the second switch is connected , and a resistor is connected in series to the first terminal of its secondary winding, characterized in that the second terminals of the resistor and the secondary winding of the precharge transformer are connected in parallel to the outputs of the rectifier-inverter unit. ! 2. Stand-alone inverter voltage converter according to claim 1, characterized in that a capacitor is connected in parallel with the secondary winding of the precharge transformer. ! 3. Autonomous inverter voltage converter according to claim 1, characterized in that the rectifier-inverter unit is made of a bridge rectifier, a filter capacitor and an autonomous voltage inverter connected in parallel by the poles, while the input of the bridge rectifier is connected to the secondary winding of the network transformer, and the outputs of the autonomous voltage inverter - to the output of the voltage converter.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может использоваться в силовой электронике и электроприводе.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in power electronics and electric drives.

Многомостовые автономные инверторные преобразователи напряжения (далее АИП) обеспечивают малый уровень высших гармоник на их входе и выходе. Кроме того они позволяют использовать блоки относительно низкого напряжения (1÷2 кВ) для создания высоковольтных установок. Широко известный АИП /I/ содержит несколько мостовых инверторов, включенных последовательно по выходу, а полюсами подключенных к конденсаторам и выпрямителям, входы последних подключены к обмоткам трансформатора, в первичную обмотку которого включены резисторы, шунтированные выключателем. Недостаток такого АИП состоит в необходимости использования двух высоковольтных выключателей, что усложняет и удорожает установку.Multi-bridge stand-alone inverter voltage converters (hereinafter AIP) provide a low level of higher harmonics at their input and output. In addition, they allow the use of relatively low voltage units (1 ÷ 2 kV) to create high-voltage installations. The widely known AIP / I / contains several bridge inverters connected in series at the output, and connected by poles to capacitors and rectifiers, the inputs of the latter are connected to the transformer windings, the primary winding of which includes resistors shunted by a switch. The disadvantage of this AIP is the need to use two high-voltage switches, which complicates and increases the cost of installation.

Наиболее близким по структуре, набору блоков и их связям, а также по достигаемым результатам является прототип /2/ - автономный инверторный преобразователь напряжения, содержащий сетевой трансформатор с сетевым выключателем на входе, к вторичным обмоткам которого присоединен, по меньшей мере, один выпрямительно-инверторный блок, своими выходами подключенный к выходу преобразователя напряжения, трансформатор предзаряда, в первичную обмотку которого включен второй выключатель, а к первому выводу его вторичной обмотки последовательно присоединен резистор.The closest in structure, set of blocks and their connections, as well as the results achieved is the prototype / 2 / - autonomous inverter voltage converter containing a mains transformer with a mains input switch, at least one rectifier-inverter connected to its secondary windings a unit connected by its outputs to the output of the voltage converter, a pre-charge transformer, in the primary winding of which a second switch is connected, and to the first output of its secondary winding in series with resistor connected.

Недостаток устройства состоит в сложности, обусловленной необходимостью четкого согласования характеристик трансформаторов; необходимостью размещения всех обмоток обоих трансформаторов на общем магнитопроводе и, как следствие, использования в каждом случае специализированного (нестандартного) трансформатора; вынужденного включения ограничителя тока в первичную предзарядную обмотку, что вызывает необходимость экспериментального подбора числа витков обмотки.The disadvantage of this device is the complexity due to the need for a clear coordination of the characteristics of transformers; the need to place all the windings of both transformers on a common magnetic circuit and, as a consequence, use in each case a specialized (non-standard) transformer; the forced inclusion of a current limiter in the primary precharge winding, which necessitates the experimental selection of the number of turns of the winding.

Целью предложения является упрощение и повышение надежности устройства.The aim of the proposal is to simplify and increase the reliability of the device.

Поставленная цель достигается за счет того, что вторые выводы резистора и вторичной обмотки трансформатора предзаряда параллельно подключены к выходам выпрямительно-инверторного блока.This goal is achieved due to the fact that the second terminals of the resistor and the secondary winding of the pre-charge transformer are connected in parallel to the outputs of the rectifier-inverter unit.

Дополнительно достижению цели способствует также то, что параллельно вторичной обмотке трансформатора предзаряда подключен конденсатор.In addition, the achievement of the goal is also facilitated by the fact that a capacitor is connected in parallel with the secondary winding of the pre-charge transformer.

В свою очередь выпрямительно-инверторный блок выполнен из параллельно соединенных полюсами мостового выпрямителя, фильтрового конденсатора и автономного инвертора напряжения, при этом входом мостового выпрямителя он подключен к вторичной обмотке сетевого трансформатора, а выходами автономного инвертора напряжения - к выходу преобразователя напряжения.In turn, the rectifier-inverter unit is made of a bridge rectifier, a filter capacitor and an autonomous voltage inverter connected in parallel by the poles, while the input of the bridge rectifier is connected to the secondary winding of the network transformer, and the outputs of the autonomous voltage inverter are connected to the output of the voltage converter.

Сущность предложения состоит в том, что отпадает необходимость размещения всех обмоток обоих трансформаторов на общем магнитопроводе и включения ограничителя тока в первичную обмотку трансформатора предзаряда.The essence of the proposal is that there is no need to place all the windings of both transformers on a common magnetic circuit and to include a current limiter in the primary winding of the pre-charge transformer.

На фиг.1 показана схема однофазного автономно инверторного преобразователя напряжения.Figure 1 shows a diagram of a single-phase autonomous inverter voltage converter.

На фиг.2 показана схема для дополнительного пункта предложения.Figure 2 shows a diagram for an additional paragraph of the proposal.

На фиг.3 дана схема выпрямительно-инверторных блоков.Figure 3 is a diagram of the rectifier-inverter blocks.

АИП содержит сетевой трансформатор 1 с сетевым выключателем 2 на входе. К его вторичной обмотке присоединен выпрямительно-инверторный блок 3. Выход выпрямительно-инверторного блока подключен к выходу АИП и к нему же параллельно подключена цепь, состоящая из резистора 4 последовательно соединенного с вторичной обмоткой 5 маломощного трансформатора предзаряда, первичная обмотка 6 которого через второй (низковольтный) выключатель 7 предназначена для соединения с сетью.AIP contains a network transformer 1 with a network switch 2 at the input. A rectifier-inverter block 3 is connected to its secondary winding. The output of the rectifier-inverter block is connected to the AIP output and a circuit is connected to it in parallel, consisting of a resistor 4 connected in series with the secondary winding 5 of a low-power pre-charge transformer, the primary winding of which 6 through the second (low-voltage) ) switch 7 is designed to connect to the network.

В схему может быть дополнительно введен конденсатор 8 (фиг.2), параллельно присоединенный к вторичной обмотке 5 трансформатора предзаряда. Выпрямительно-инверторных блоков может быть несколько, и они соединяются между собой последовательно, как показано на фиг.2.A capacitor 8 (FIG. 2) can be additionally introduced into the circuit, connected in parallel to the secondary winding 5 of the precharge transformer. There can be several rectifier-inverter blocks, and they are connected together in series, as shown in Fig.2.

Выпрямительно-инверторный блок 3 (фиг.3) содержит параллельно соединенные полюсами мостовой выпрямитель 9, фильтровой конденсатор 10, и автономный инвертор напряжения, состоящий из моста запираемых вентилей 11 и обратных диодов 12. При этом мостовой выпрямитель 9 своим входом подключен к вторичной обмотке сетевого трансформатора 1, а выходы автономного инвертора напряжения подключены к выходу АИП.The rectifier-inverter block 3 (Fig. 3) contains a bridge rectifier 9, a filter capacitor 10 connected in parallel with the poles, and a stand-alone voltage inverter, consisting of a bridge of lockable valves 11 and reverse diodes 12. In this case, the bridge rectifier 9 is connected to the secondary winding of the network by its input transformer 1, and the outputs of the autonomous voltage inverter are connected to the output of the AIP.

АИП работает следующим образом. В предпусковой период конденсаторы 10 Выпрямительно-инверторных блоков 3 (далее - блоки) не заряжены, поэтому подключение АИП к сети сетевым выключателем 2 недопустимо, ибо это приведет к большим броскам токов, опасным для полупроводниковых приборов АИП. Поэтому вначале включают трансфоматор предзаряда 5, 6 вторым выключателем 7, который через резистор 4 заряжает конденсаторы 10 блоков 3 до номинального напряжения. Резистор 4 ограничивает величину предзарядного тока. По окончании этого процесса, второй выключатель 7 первичной обмотки трансфоматора предзаряда отключают, а первый сетевой выключатель 2 - включают. На вентили 11 подают управляющие импульсы, и они известным образом преобразуют постоянное напряжение конденсаторов 10 в переменный ток требуемой частоты и величины. Необходимая величина напряжения конденсаторов 10 поддерживается благодаря поступлению энергии от сетевого трансформатора 1 через мостовой выпрямитель 9. При работе АИП резистор 4 не отключается, однако ток через него - невелик, т.к. сопротивление резистора велико - до десятков кОм. Ограничению этого тока способствует также сопротивление цепи намагничивания трансформатора предзаряда 5, 6. В некоторых режимах (например, на холостом ходу) резистор 4 способствует демпфированию колебаний и перенапряжений на выходе, создавая цепь для протекания небольшого тока. Для этих целей также установлен конденсатор 8. В цепи резистора 4 не требуется установка специального высоковольтного выключателя, что упрощает схему установки и повышает ее надежность за счет снижения перенапряжений. Резистор 4 может быть также индуктивным.AIP works as follows. In the pre-start period, the capacitors 10 of the Rectifier-inverter blocks 3 (hereinafter referred to as the blocks) are not charged, therefore the connection of the AIP to the network with a network switch 2 is unacceptable, because this will lead to large inrush currents, dangerous for AIP semiconductor devices. Therefore, the pre-charge transformer 5, 6 is first turned on by a second switch 7, which, through the resistor 4, charges the capacitors 10 of blocks 3 to the rated voltage. Resistor 4 limits the amount of precharge current. At the end of this process, the second switch 7 of the primary winding of the pre-charge transformer is turned off, and the first power switch 2 is turned on. The valves 11 are supplied with control pulses, and they in a known manner convert the constant voltage of the capacitors 10 into alternating current of the required frequency and magnitude. The required voltage value of the capacitors 10 is maintained due to the energy input from the network transformer 1 through the bridge rectifier 9. During the operation of the AIP, the resistor 4 does not turn off, but the current through it is small, because resistor resistance is high - up to tens of ohms. The resistance of the magnetization circuit of the pre-charge transformer 5, 6 also contributes to the limitation of this current. In some modes (for example, at idle), the resistor 4 helps to damp the oscillations and overvoltages at the output, creating a circuit for a small current to flow. For these purposes, a capacitor 8 is also installed. A special high-voltage switch is not required in the resistor 4 circuit, which simplifies the installation scheme and increases its reliability by reducing overvoltages. Resistor 4 may also be inductive.

Источники информации:Information sources:

1. Колпаков А. Схемотехника мощных высоковольтных преобразователей, рис.6. «Силовая электроника» №2, 2007 г. (см. также www.sindopower.com.).1. Kolpakov A. Circuitry of high-power high-voltage converters, Fig. 6. Power Electronics No. 2, 2007 (see also www.sindopower.com.).

2. Патент RU №2364016 С1, кл. Н02Н 9/00, опубл. 10.08.2009 г. (прототип).2. Patent RU No. 2364016 C1, cl. H02H 9/00, publ. August 10, 2009 (prototype).

Claims

1. A stand-alone inverter voltage converter containing a network transformer with a mains input switch, at least one rectifier-inverter unit connected to the secondary windings, connected to the output of the voltage converter by its outputs, a pre-charge transformer, in the primary winding of which a second switch is connected and a resistor is connected to the first output of its secondary winding, characterized in that the second conclusions of the resistor and the secondary winding of the pre-charge transformer parallel connected to the outputs of the rectifier-inverter unit.

2. The stand-alone inverter voltage converter according to claim 1, characterized in that a capacitor is connected in parallel with the secondary winding of the pre-charge transformer.

3. The stand-alone inverter voltage converter according to claim 1, characterized in that the rectifier-inverter unit is made of a bridge rectifier, a filter capacitor and a stand-alone voltage inverter connected in parallel by the poles, while the input of the bridge rectifier is connected to the secondary winding of the network transformer, and the outputs of the stand-alone voltage inverter - to the output of the voltage converter.