RU2370872C1 - Method for limitation of overstrain in high-voltage converter installations (versions) - Google Patents

Method for limitation of overstrain in high-voltage converter installations (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2370872C1
RU2370872C1 RU2008134185/09A RU2008134185A RU2370872C1 RU 2370872 C1 RU2370872 C1 RU 2370872C1 RU 2008134185/09 A RU2008134185/09 A RU 2008134185/09A RU 2008134185 A RU2008134185 A RU 2008134185A RU 2370872 C1 RU2370872 C1 RU 2370872C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
converter
circuit
installation
voltage
oscillations
Prior art date
Application number
RU2008134185/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владислав Васильевич Шмырёв (RU)
Владислав Васильевич Шмырёв
Виталий Викторович Усов (RU)
Виталий Викторович Усов
Марина Владимировна Соболева (RU)
Марина Владимировна Соболева
Original Assignee
Владислав Васильевич Шмырёв
Виталий Викторович Усов
Марина Владимировна Соболева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владислав Васильевич Шмырёв, Виталий Викторович Усов, Марина Владимировна Соболева filed Critical Владислав Васильевич Шмырёв
Priority to RU2008134185/09A priority Critical patent/RU2370872C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2370872C1 publication Critical patent/RU2370872C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

FIELD: electric engineering.
SUBSTANCE: in suggested method parametres of RC circuit are defined for a specific converter installation with account of mutual effect of separate elements in this installation. In order to define parametres of RC circuit, they excide internal oscillations in converter installation by any method and define either period T0, or frequency of oscillations F0 with maximum amplitude, and then capacity C1 is connected to converter installation, and they repeatedly define either t1, or frequency F1 of internal oscillations in converter installation with connected capacity C1. Then using suggested formulas, they define values C and R to form RC circuit, and thus generated RC circuit is connected to converter installation.
EFFECT: increased reliability and efficiency of protection against overstrain.
12 cl, 4 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам преобразования электрического тока, и предназначено для ограничения перенапряжений в преобразовательных установках, например в высоковольтных выпрямительных установках, в высоковольтных преобразовательных установках для СВЧ-генераторов и т.п.The invention relates to electrical engineering, in particular to systems for converting electric current, and is intended to limit overvoltages in converting installations, for example in high-voltage rectifier installations, in high-voltage converting installations for microwave generators, etc.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Преобразовательные установки являются сложными электрическими системами, которые обладают паразитными индуктивностями и емкостями, образующими колебательные контуры, которые обычно называются паразитными контурами. Возникающие в преобразовательных установках перенапряжения обычно вызываются ударным воздействием и, как правило, связаны с работой коммутационной аппаратуры, в частности, со скачкообразным изменением напряжения, например, при срабатывании тиристоров.Converting installations are complex electrical systems that have spurious inductances and capacitors that form oscillatory circuits, which are usually called spurious circuits. Overvoltages arising in converting installations are usually caused by shock and, as a rule, are associated with the operation of switching equipment, in particular, with an abrupt change in voltage, for example, when thyristors are triggered.

Наиболее распространенным способом ограничения перенапряжений в преобразовательных установках является введение в состав преобразовательной установки различных защитных устройств.The most common way to limit overvoltages in converter plants is to introduce various protective devices into the converter plant.

Известен способ ограничения перенапряжений в преобразовательной установке с использованием устройства для ограничения перенапряжений, в качестве которого используется нелинейный резистор. При достижении на преобразовательной установке максимально допустимого напряжения нелинейный резистор переходит в проводящее состояние, обеспечивая защиту установки (см. патент РФ на полезную модель №14694, H01F 27/00, 2000.08.10).A known method of limiting overvoltages in a conversion installation using a device for limiting overvoltages, which is used as a non-linear resistor. When the maximum permissible voltage is reached on the converter unit, the non-linear resistor goes into a conducting state, providing protection for the unit (see RF patent for utility model No. 14694, H01F 27/00, 2000.08.10).

Известен способ ограничения перенапряжений в преобразовательной установке с использованием устройства для ограничения перенапряжений, в качестве которого используются последовательно соединенные резистор R и емкость С - RC цепочка (см. «Полупроводниковые выпрямители». / Под редакцией Ф.И.Ковалева и Г.П.Мостиковой. М.: Энергия, 1978, стр.366-375). В известном способе параметры резистора R и емкости С для конкретной установки определяют расчетом, используя эквивалентную схему установки. При выполнении расчетов для определения индуктивности контура суммируют индуктивности отдельных элементов установки. Далее, используя эту расчетную индуктивность, определяют значения R и С для RC цепочки.A known method of limiting overvoltages in a converter installation using a device for limiting overvoltages, which is used as a series-connected resistor R and capacitance C - RC circuit (see. "Semiconductor rectifiers." / Edited by F.I. Kovalev and G.P. Mostikova M.: Energy, 1978, pp. 366-375). In the known method, the parameters of the resistor R and capacitance C for a particular installation are determined by calculation using an equivalent installation circuit. When performing calculations to determine the inductance of the circuit summarize the inductance of the individual elements of the installation. Then, using this calculated inductance, the values of R and C for the RC circuit are determined.

Однако при расчете индуктивности контура установки не учитывается взаимовлияние и не идеальный характер элементов преобразовательной установки, которое приводит к образованию, так называемых, паразитных контуров, что может существенно изменить ее реальные частотные характеристики от расчетных. В результате эффективность данного способа существенно падает и, как правило, не удается свести перенапряжения в установке к минимуму, что приводит к выходу из строя не только полупроводниковых элементов установки, но даже силовых трансформаторов и нагрузки.However, when calculating the inductance of the installation circuit, the mutual influence and not ideal nature of the elements of the converter installation are taken into account, which leads to the formation of so-called stray circuits, which can significantly change its real frequency characteristics from the calculated ones. As a result, the effectiveness of this method drops significantly and, as a rule, it is not possible to minimize overvoltages in the installation, which leads to failure of not only the semiconductor elements of the installation, but even power transformers and loads.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей настоящего изобретения является предложить способ ограничения перенапряжений в преобразовательной установке с использованием защитного устройства, содержащего последовательно соединенные резистор R и емкость С, позволяющего свести перенапряжения к минимуму. Это достигается путем выделения паразитного контура, имеющего наивысшую добротность и потому дающего при возбуждении максимальную амплитуду колебаний, и расчета значений R и С в RC цепочке для максимального снижения перенапряжения в данной преобразовательной установке с учетом особенностей этой конкретной преобразовательной установки.An object of the present invention is to provide a method for limiting overvoltages in a converter installation using a protective device comprising a resistor R and a capacitance C connected in series to minimize overvoltages. This is achieved by isolating the parasitic circuit that has the highest Q factor and therefore gives the maximum oscillation amplitude upon excitation, and calculating the R and C values in the RC circuit to minimize overvoltage in this converter unit, taking into account the features of this particular converter unit.

Для решения указанной задачи и достижения иных преимуществ предлагается способ ограничения перенапряжений в преобразовательной установке, заключающийся в том, чтоTo solve this problem and achieve other advantages, a method for limiting overvoltages in a converter plant is proposed, which consists in the fact that

переводят паразитный колебательный контур преобразовательной установки в апериодический режим путем подключения к преобразовательной установке соответствующей RC цепочки, для чегоthe parasitic oscillatory circuit of the converter unit is transferred to the aperiodic mode by connecting the corresponding RC circuit to the converter unit, for which

возбуждают в преобразовательной установке собственные колебания, выделяют из них колебания с максимальной амплитудой и определяют период этих выделенных колебаний Т0 преобразовательной установки;excite natural vibrations in the converter unit, isolate the oscillations with maximum amplitude from them, and determine the period of these isolated oscillations T 0 of the converter unit;

подключают к преобразовательной установке емкость C1, повторно возбуждают в преобразовательной установке собственные колебания, выделяют из них колебания с максимальной амплитудой и определяют для преобразовательной установки с подключенной емкостью C1 период колебаний T1 с максимальной амплитудой колебаний;a capacitance C 1 is connected to the converter unit, natural vibrations are repeatedly excited in the converter unit, vibrations with a maximum amplitude are extracted from them, and an oscillation period T 1 with a maximum oscillation amplitude is determined for the converter installation with a connected capacitance C 1 ;

используя замеренные периоды колебаний Т0 и T1, определяют значение С для емкости для перевода выявленного паразитного контура преобразовательной установки в апериодический режим в соответствии с соотношениемusing the measured oscillation periods T 0 and T 1 , determine the value of C for the capacitance for transferring the detected parasitic contour of the Converter installation in aperiodic mode in accordance with the ratio

C=(6÷10)C1T20/(T21-T20)C = (6 ÷ 10) C 1 T 2 0 / (T 2 1 -T 2 0 )

определяют сопротивление R для резистора для перевода выделенного паразитного контура преобразовательной установки в апериодический режим в соответствии с соотношениемdetermine the resistance R for the resistor to translate the selected parasitic circuit of the Converter installation in aperiodic mode in accordance with the ratio

R=(0,08÷0,12)(T21-T02)/C1T0 R = (0.08 ÷ 0.12) (T 2 1 -T 0 2 ) / C 1 T 0

последовательно соединяют указанные резистор R и емкость С в RC цепочку и подключают указанную RC цепочку к преобразовательной установке для перевода выделенного паразитного контура в апериодический режим.sequentially connect the indicated resistor R and capacitance C to an RC circuit and connect the indicated RC circuit to the converter unit to transfer the selected stray circuit into aperiodic mode.

Предпочтительно для возбуждения в преобразовательной установке собственных колебаний создают в преобразовательной установке, по меньшей мере, один скачок напряжения с крутым фронтом.Preferably, at least one voltage step with a steep edge is generated in the converter unit to excite natural oscillations in the converter unit.

При этом, указанный, по меньшей мере, один скачок напряжения с крутым фронтом формируют при напряжении питания меньшем, чем рабочее напряжение питания преобразовательной установки.At the same time, said at least one voltage step with a steep edge is formed at a supply voltage less than the operating voltage of the converter unit.

При этом, указанный, по меньшей мере, один скачок напряжения с крутым фронтом формируют при напряжении питания, равном 0,05÷0,15 от рабочего напряжения питания преобразовательной установки.Moreover, the specified at least one power surge with a steep front is formed at a supply voltage equal to 0.05 ÷ 0.15 of the operating voltage of the converter unit.

Кроме того, указанный, по меньшей мере, один скачок напряжения с крутым фронтом формируют на нисходящем или восходящем участке синусоидальных колебаний напряжения электрического тока.In addition, the specified at least one voltage step with a steep front is formed in the downward or upward section of the sinusoidal oscillations of the voltage of the electric current.

Для решения указанной задачи и достижения иных преимуществ предлагается также способ ограничения перенапряжения в преобразовательной установке, заключающийся в том, чтоTo solve this problem and achieve other advantages, a method for limiting overvoltage in a converter installation is also proposed, which consists in the fact that

переводят паразитный колебательный контур преобразовательной установки в апериодический режим путем подключения к преобразовательной установке соответствующей RC цепочки, для чегоthe parasitic oscillatory circuit of the converter unit is transferred to the aperiodic mode by connecting the corresponding RC circuit to the converter unit, for which

возбуждают в преобразовательной установке собственные колебания, выделяют из них колебания с максимальной амплитудой и определяют частоту этих выделенных колебаний F0 преобразовательной установки;excite natural vibrations in the converter unit, isolate the oscillations with the maximum amplitude from them, and determine the frequency of these distinguished oscillations F 0 of the converter unit;

подключают к преобразовательной установке емкость C1, повторно возбуждают в преобразовательной установке собственные колебания, выделяют из них колебания с максимальной амплитудой и определяют для преобразовательной установки с подключенной емкостью C1 частоту собственных колебаний F1 преобразовательной установки с подключенной емкостью C1;connected to a converter installation 1 C capacity to re-excite the natural vibration of the converter installation, isolated from their oscillation with the maximum amplitude and to determine the converter installation is connected capacitance C 1 natural frequency F 1 of the converter plant with a capacity C 1 is connected;

используя замеренные частоты собственных колебаний F0 и F1, определяют значение С для емкости для перевода выделенного паразитного контура преобразовательной установки в апериодический режим в соответствии с соотношениемusing the measured frequencies of natural vibrations F 0 and F 1 , determine the value of C for the capacitance to translate the selected parasitic circuit of the Converter installation in aperiodic mode in accordance with the ratio

Figure 00000001
Figure 00000001

определяют значение R для резистора для RC цепочки для перевода выделенного паразитного контура преобразовательной установки в апериодический режим в соответствии с соотношениемdetermine the value of R for the resistor for the RC circuit to translate the selected parasitic circuit of the Converter installation in aperiodic mode in accordance with the ratio

Figure 00000002
Figure 00000002

последовательно соединяют указанные резистор R и емкость С в RC цепочку и подключают указанную RC цепочку к преобразовательной установке для перевода выделенного паразитного контура в апериодический режим.sequentially connect the indicated resistor R and capacitance C to an RC circuit and connect the indicated RC circuit to the converter unit to transfer the selected stray circuit into aperiodic mode.

Предпочтительно для возбуждения в контуре преобразовательной установки собственных колебаний создают в контуре преобразовательной установки, по меньшей мере, один скачок напряжения с крутым фронтом.Preferably, at least one voltage step with a steep edge is created in the circuit of the converter unit to excite natural oscillations in the circuit of the converter unit.

При этом, указанный, по меньшей мере, один скачок напряжения с крутым фронтом формируют из входного переменного электрического тока, поступающего из сети или из иного агрегата питания.Moreover, the specified at least one power surge with a steep front is formed from an input alternating electric current coming from the network or from another power supply unit.

При этом, указанный, по меньшей мере, один скачок напряжения с крутым фронтом формируют при напряжении питания меньшем, чем рабочее напряжение питания преобразовательной установки.At the same time, said at least one voltage step with a steep edge is formed at a supply voltage less than the operating voltage of the converter unit.

При этом, указанный, по меньшей мере, один скачок напряжения с крутым фронтом формируют при напряжении питания, равном 0,05÷0,15 от рабочего напряжения питания преобразовательной установки.Moreover, the specified at least one power surge with a steep front is formed at a supply voltage equal to 0.05 ÷ 0.15 of the operating voltage of the converter unit.

Кроме того, указанный, по меньшей мере, один скачок напряжения с крутым фронтом формируют на нисходящем или восходящем участке синусоидальных колебаний напряжения электрического тока.In addition, the specified at least one voltage step with a steep front is formed in the downward or upward section of the sinusoidal oscillations of the voltage of the electric current.

Использование заявленного изобретения обеспечивает минимальное повышение напряжения в преобразовательной установке при срабатывании коммутационной аппаратуры и работе тиристоров, так как при подключении, например, к трансформатору преобразовательной установки RC цепочки, в которой значения R и С заданы в соответствии с настоящим изобретением с учетом реальных частотных характеристик преобразовательной установки, получаем существенное снижение перенапряжений в преобразовательной установке по сравнению с известными техническими решениями.The use of the claimed invention provides a minimum voltage increase in the converter unit when the switching equipment is triggered and the thyristors work, since when connected, for example, to the transformer of the converter unit, an RC circuit in which the values of R and C are set in accordance with the present invention taking into account the real frequency characteristics of the converter installation, we obtain a significant reduction in overvoltage in the converter installation compared with the known technical p sheniyami.

Изобретение поясняется на примере его реализации для преобразовательной установки, в частности для преобразовательной установки для питания магнетронов мощностью 5 кВт и выше. Описание приводится только для пояснения изобретения и ни в какой мере не ограничивает объема настоящего изобретения.The invention is illustrated by the example of its implementation for a conversion installation, in particular for a conversion installation for supplying magnetrons with a power of 5 kW and above. The description is provided only to illustrate the invention and in no way limits the scope of the present invention.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Чертежи заявки представлены в виде общей схемы, достаточной для понимания принципов изобретения специалистами в данной области техники.Drawings of the application are presented in the form of a general scheme sufficient to understand the principles of the invention by specialists in this field of technology.

На фиг.1. изображена одна из возможных схем преобразовательной установки для питания магнетрона.In figure 1. one of the possible circuits of a converter installation for supplying a magnetron is shown.

На фиг.2 показана предпочтительная схема формирования скачка напряжения с крутым фронтом для возбуждения собственных колебаний в преобразовательной установке в соответствии с настоящим изобретением.Figure 2 shows a preferred circuit for the formation of a voltage surge with a steep front for excitation of natural oscillations in the Converter installation in accordance with the present invention.

На фиг.3 представлена общая схема преобразовательной установки с подключенной емкостью C1 для определения частоты или периода собственных колебаний в соответствии с настоящим изобретением.Figure 3 presents a General diagram of a conversion installation with a connected capacitance C 1 for determining the frequency or period of natural oscillations in accordance with the present invention.

На фиг.4 представлена общая схема преобразовательной установки в подключенной RC цепочкой в соответствии с настоящим изобретением.Figure 4 presents a General diagram of a conversion installation in a connected RC circuit in accordance with the present invention.

ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯMODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Для пояснения осуществления изобретения выбрана преобразовательная установка, например, для питания магнетрона, например, мощностью 5 кВт, но данное изобретение может быть применено к любым аналогичным установкам. Для упрощения предполагается, что используется преобразовательная установка, работающая от однофазной сети, но изобретение может быть использовано и в установках, работающих от трехфазной сети, используя известные схемы подключения силового трансформатора к сети и к мостовому выпрямителю.To illustrate the implementation of the invention, a conversion installation is selected, for example, to power a magnetron, for example, with a power of 5 kW, but the present invention can be applied to any similar installations. To simplify, it is assumed that a converter unit operating on a single-phase network is used, but the invention can be used in installations operating on a three-phase network, using well-known schemes for connecting a power transformer to the network and to the bridge rectifier.

В общем случае преобразовательная установка включает в себя силовой высоковольтный трансформатор 1, первичная обмотка 2 которого подключена к входной сети переменного тока, например, через тиристорный выключатель 3, управляемый командным блоком 4. К выводам вторичной высоковольтной обмотки 5 трансформатора с помощью шин 6 и 7 подключен мостовой выпрямитель 8. Мостовой выпрямитель может иметь средства для сглаживания пульсаций выпрямленного высокого напряжения: конденсаторы, дроссели и т.п. (не показаны). Положительный вывод выпрямителя 8 подключен к аноду магнетрона 9. Отрицательный вывод выпрямителя 8 подключен к катоду магнетрона 9.In the General case, the conversion installation includes a high-voltage power transformer 1, the primary winding 2 of which is connected to the AC input network, for example, through a thyristor switch 3, controlled by the command unit 4. To the terminals of the secondary high-voltage winding 5 of the transformer using buses 6 and 7 connected bridge rectifier 8. The bridge rectifier may have means for smoothing the ripples of the rectified high voltage: capacitors, chokes, etc. (not shown). The positive terminal of the rectifier 8 is connected to the anode of the magnetron 9. The negative terminal of the rectifier 8 is connected to the cathode of the magnetron 9.

Следует понимать, что данное описание установки служит только для иллюстрации осуществления изобретения и имеется множество схем преобразовательных установок, в которых данное изобретение может быть реализовано, например, для питания любых других СВЧ-генераторов или иных высоковольтных устройств.It should be understood that this description of the installation is only to illustrate the implementation of the invention and there are many circuits of converter installations in which this invention can be implemented, for example, to power any other microwave generators or other high-voltage devices.

По первому варианту изобретения предложенный способ реализуется следующим образом.According to the first embodiment of the invention, the proposed method is implemented as follows.

Преобразовательную установку в исходной компоновке подключают к входной сети и в режиме холостого хода возбуждают в ней собственные колебания. Любыми известными измерительными средствами (не показаны) регистрируют указанные собственные колебания, выделяют из них колебания, имеющие максимальную амплитуду, и определяют период Т0 этих колебаний преобразовательной установки. При наличии нескольких частот собственных колебаний регистрируют период Т0 собственных колебаний с максимальной амплитудой колебаний. Для того чтобы возбудить собственные колебания в преобразовательной установке, создают, по крайней мере, один скачок напряжения с крутым фронтом. При возбуждении собственных колебаний с использованием скачка напряжения с крутым фронтом в преобразовательной установке возбуждаются собственные колебания с широким спектром частот колебаний, из которых любым известным способом выделяют собственные колебания с максимальной амплитудой колебаний. Указанный скачок напряжения можно формировать из входного переменного электрического тока, поступающего из сети, как показано на фиг., или иного агрегата питания, используя тиристорный выключатель 3, но можно сформировать скачок напряжения с крутым фронтом, используя иные методы. Формирование скачка напряжения может выполняться, например, так, как показано на графике на фиг.2.The conversion installation in the original layout is connected to the input network and, in idle mode, excites its own vibrations in it. By any known measuring means (not shown), these natural vibrations are recorded, vibrations having a maximum amplitude are isolated from them, and a period T 0 of these vibrations of the converter unit is determined. If there are several frequencies of natural oscillations, a period T 0 of natural oscillations with a maximum amplitude of oscillations is recorded. In order to excite their own vibrations in the conversion installation, create at least one voltage step with a steep front. When natural oscillations are excited using a voltage jump with a steep front, the natural oscillations with a wide range of vibration frequencies are excited in the converter unit, from which natural oscillations with a maximum oscillation amplitude are isolated by any known method. The indicated voltage step can be formed from an input alternating electric current coming from the network, as shown in Fig., Or another power unit using a thyristor switch 3, but it is possible to form a voltage step with a steep edge using other methods. The formation of a voltage surge can be performed, for example, as shown in the graph in figure 2.

На фиг.2 пунктиром показано изменение напряжения U на входе в преобразовательную установку. Тиристорный выключатель 3 выключен. В момент времени t1 включают тиристорный выключатель 3, через который подают питание на трансформатор 1. Учитывая, что тиристоры имеют чрезвычайно малое время срабатывания, в момент включения получаем скачкообразное увеличение напряжения на входе трансформатора 1 от 0 до текущего напряжения в сети - скачок напряжения ΔU. Для возбуждения собственных колебаний можно использовать один скачок напряжения или несколько последовательных скачков напряжения, как это показано на фиг.2. Для преобразовательной установки с высоковольтным трансформатором при возбуждении собственных колебаний могут наблюдаться недопустимо высокие значения перенапряжения, поэтому целесообразно понизить входное напряжение и проводить возбуждение собственных колебаний в преобразовательной установке, например, при напряжении 0.05-0.15 от рабочего напряжения питания преобразовательной установки. Аналогично формируют скачок напряжения при использовании любого другого устройства.2, the dotted line shows the change in voltage U at the input to the converter unit. Thyristor switch 3 is off. At time t 1 , the thyristor switch 3 is turned on, through which power is supplied to the transformer 1. Given that the thyristors have an extremely short response time, at the time of switching on we obtain an abrupt increase in the voltage at the input of transformer 1 from 0 to the current voltage in the network - voltage jump ΔU . To excite natural oscillations, you can use one voltage spike or several consecutive voltage spikes, as shown in figure 2. For a converter installation with a high-voltage transformer, when exciting natural oscillations, unacceptably high values of overvoltage can be observed, therefore, it is advisable to lower the input voltage and conduct excitation of natural oscillations in the converter installation, for example, at a voltage of 0.05-0.15 from the operating voltage of the converter installation. Similarly form a power surge when using any other device.

Далее к преобразовательной установке подключают между шинами 6 и 7 емкость C1, повторно возбуждают в контуре преобразовательной установки собственные колебания по методике, описанной выше, и для колебаний с максимальной амплитудой определяют период колебаний T1 преобразовательной установки с подключенной емкостью C1. Хотя подключение емкости C1 между шинами 6 и 7 можно выполнять в любом месте преобразовательной установки, но целесообразно подключать емкость C1 непосредственно на выходе из силового трансформатора 1, например подключить емкость C1 к выходным клеммам трансформатора 1.Next, a capacitance C 1 is connected between the buses 6 and 7 to the converter installation, the natural oscillations are repeatedly excited in the converter circuit by the method described above, and for oscillations with a maximum amplitude, the oscillation period T 1 of the converter installation with the connected capacitor C 1 is determined. Although the connection of capacitance C 1 between buses 6 and 7 can be performed anywhere in the converter unit, it is advisable to connect capacitance C 1 directly at the output of power transformer 1, for example, connect capacitance C 1 to the output terminals of transformer 1.

Зная периоды колебаний Т0 и T1 и значение C1 подключенной емкости, можно определить значения для резистора R и емкости С для RC цепочки, которую необходимо подключить между шинами 6 и 7 преобразовательной установки, чтобы ограничить перенапряжения при включении/выключении преобразовательной установки.Knowing the oscillation periods T 0 and T 1 and the value C 1 of the connected capacitance, you can determine the values for the resistor R and capacitance C for the RC circuit, which must be connected between the buses 6 and 7 of the converter unit in order to limit overvoltage when switching the converter unit on / off.

Значение для емкости С определяется из соотношенияThe value for capacity C is determined from the relation

C=(6÷10)C1T02/(T12-T02).C = (6 ÷ 10) C 1 T 0 2 / (T 1 2 -T 0 2 ).

Значение для резистора R определяется из соотношенияThe value for the resistor R is determined from the ratio

R=(0,08÷0,12) (T12-T02)/C1T0.R = (0.08 ÷ 0.12) (T 1 2 -T 0 2 ) / C 1 T 0 .

Последовательно соединяем указанные резистор R и емкость С в RC цепочку и подключаем собранную RC цепочку между шинами 6 и 7 преобразовательной установки. Наиболее целесообразно подключать RC цепочку там, где подключали емкость C1.In series, connect the indicated resistor R and capacitance C to an RC circuit and connect the assembled RC circuit between the buses 6 and 7 of the converter unit. It is most advisable to connect the RC chain where the capacitance C 1 was connected.

Реализация второго варианта способа в последовательности операций и технологических приемах повторяет описанный выше пример осуществления изобретения и отличается от него тем, что при возбуждении собственных колебаний исходной преобразовательной установки и преобразовательной установки с подключенной емкость C1 определяют частоту собственных колебаний F0 исходной преобразовательной установки и частоту собственных колебаний F1 преобразовательной установки с подключенной емкостью C1.The implementation of the second variant of the method in a sequence of operations and technological methods repeats the above-described embodiment of the invention and differs from it in that upon excitation of natural oscillations of the original converter and the converter with connected capacitance C 1 , the natural frequency F 0 of the original converter and the natural frequency are determined fluctuations F 1 Converter installation with connected capacity C 1 .

Соответственно, значение емкости С для RC цепочки определяют из соотношенияAccordingly, the value of capacitance C for the RC chain is determined from the relation

C=(6÷10)C1F12/(F02-F12)C = (6 ÷ 10) C 1 F 1 2 / (F 0 2 -F 1 2 )

и значение сопротивления резистора R для RC цепочки определяют из соотношенияand the resistance value of the resistor R for the RC chain is determined from the relation

R=(0,08÷0,12) (F02-F12)/С1 F0 F12.R = (0.08 ÷ 0.12) (F 0 2 -F 1 2 ) / С 1 F 0 F 1 2 .

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY

Предложенный способ был проверен на преобразовательной установке мощностью 10 кВт для питания магнетрона мощностью 5 кВт. При входном рабочем напряжении питания 220В и рабочем напряжении на высоковольтной обмотке 5000В в преобразовательной установке с подключенной RC цепочкой, параметры которой определены в соответствии с описанным способом, перенапряжения при ее включении/выключении существенно меньше, чем при известных способах защиты и не превышают 5% от рабочего напряжения на высоковольтной обмотке.The proposed method was tested on a 10 kW converter for powering a 5 kW magnetron. With an input operating voltage of 220 V and an operating voltage at a 5000 V high voltage winding in a converter unit with an RC circuit connected, the parameters of which are determined in accordance with the described method, the overvoltage during its switching on / off is significantly less than with known protection methods and does not exceed 5% of operating voltage on a high voltage winding.

Специалистам должно быть понятно, что хотя данное изобретения описано применительно к преобразовательной установке для питания магнетрона от однофазной сети, оно не ограничивается данным конкретным случаем и может использоваться для питания магнетронов от трехфазной сети, а также для питания любых силовых и технологических установок, где при включении/выключении и при регулировании мощности установки могут наблюдаться перенапряжения и где необходимо ограничивать эти перенапряжения.It should be understood by those skilled in the art that although the present invention has been described with reference to a converter installation for supplying a magnetron from a single-phase network, it is not limited to this particular case and can be used to supply magnetrons from a three-phase network, as well as for supplying any power and technological installations where, when turned on On / off and during power control of the installation, overvoltages can be observed and where it is necessary to limit these overvoltages.

Claims (12)

1. Способ ограничения перенапряжения в преобразовательной установке, заключающийся в том, что переводят паразитный колебательный контур преобразовательной установки в апериодический режим путем подключения к преобразовательной установке соответствующей RC цепочки, для чего возбуждают в преобразовательной установке собственные колебания, выделяют из них колебания с максимальной амплитудой и определяют период этих выделенных колебаний Т0 преобразовательной установки; подключают к преобразовательной установке емкость C1, повторно возбуждают в преобразовательной установке собственные колебания, выделяют из них колебания с максимальной амплитудой и определяют для преобразовательной установки с подключенной емкостью C1 период колебаний T1 с максимальной амплитудой колебаний; используя замеренные периоды колебаний Т0 и T1, определяют значение С для емкости для перевода выявленного паразитного контура преобразовательной установки в апериодический режим в соответствии с соотношением
C=(6÷10)C1T20/(T21-T20);
определяют сопротивление R для резистора для перевода выделенного паразитного контура преобразовательной установки в апериодический режим в соответствии с соотношением
R=(0,08÷0,12)(T21-T02)/C1T0;
последовательно соединяют указанные резистор R и емкость С в RC цепочку и подключают указанную RC цепочку к преобразовательной установке для перевода выделенного паразитного контура в апериодический режим.
1. A method of limiting overvoltage in a converter installation, namely, that the parasitic oscillatory circuit of the converter installation is switched to an aperiodic mode by connecting the corresponding RC circuit to the converter installation, for which own oscillations are excited in the converter installation, the oscillations with maximum amplitude are extracted from them and determined the period of these distinguished oscillations T 0 of the converter unit; a capacitance C 1 is connected to the converter unit, natural vibrations are repeatedly excited in the converter unit, vibrations with a maximum amplitude are extracted from them, and an oscillation period T 1 with a maximum oscillation amplitude is determined for the converter installation with a connected capacitance C 1 ; using the measured oscillation periods T 0 and T 1 , determine the value of C for the capacitance for transferring the detected parasitic contour of the Converter installation in aperiodic mode in accordance with the ratio
C = (6 ÷ 10) C 1 T 2 0 / (T 2 1 -T 2 0 );
determine the resistance R for the resistor to translate the selected parasitic circuit of the Converter installation in aperiodic mode in accordance with the ratio
R = (0.08 ÷ 0.12) (T 2 1 -T 0 2 ) / C 1 T 0 ;
sequentially connect the indicated resistor R and capacitance C to an RC circuit and connect the indicated RC circuit to the converter unit to transfer the selected stray circuit into aperiodic mode.
2. Способ по п.1, в котором для возбуждения в контуре преобразовательной установки собственных колебаний создают в контуре преобразовательной установки, по меньшей мере, один скачок напряжения с крутым фронтом.2. The method according to claim 1, in which at least one voltage step with a steep front is created in the circuit of the converter unit to excite natural oscillations in the circuit of the converter unit. 3. Способ по п.2, в котором указанный, по меньшей мере, один скачок напряжения с крутым фронтом формируют из входного переменного электрического тока, поступающего из сети или из иного агрегата питания.3. The method according to claim 2, wherein said at least one voltage step with a steep edge is formed from an input alternating electric current coming from a network or from another power supply unit. 4. Способ по п.2, в котором указанный, по меньшей мере, один скачок напряжения с крутым фронтом формируют при напряжении питания меньшем, чем рабочее напряжение питания преобразовательной установки.4. The method according to claim 2, wherein said at least one voltage step with a steep edge is formed at a supply voltage less than the operating voltage of the converter unit. 5. Способ по п.4, в котором указанный, по меньшей мере, один скачок напряжения с крутым фронтом формируют при напряжении питания равном 0,05÷0,15 от рабочего напряжения питания преобразовательной установки.5. The method according to claim 4, in which said at least one voltage step with a steep edge is formed at a supply voltage of 0.05 ÷ 0.15 of the operating voltage of the converter unit. 6. Способ по п.3, в котором указанный, по меньшей мере, один скачок напряжения с крутым фронтом формируют на нисходящем или восходящем участке синусоидальных колебаний напряжения электрического тока на входе в установку.6. The method according to claim 3, in which said at least one voltage step with a steep front is formed in the downward or upward section of the sinusoidal oscillations of the voltage of the electric current at the input to the installation. 7. Способ ограничения перенапряжения в преобразовательной установке, заключающийся в том, что переводят паразитный колебательный контур преобразовательной установки в апериодический режим путем подключения к преобразовательной установке соответствующей RC цепочки, для чего возбуждают в преобразовательной установке собственные колебания, выделяют из них колебания с максимальной амплитудой и определяют частоту этих выделенных колебаний F0 преобразовательной установки; подключают к преобразовательной установке емкость C1, повторно возбуждают в преобразовательной установке собственные колебания, выделяют из них колебания с максимальной амплитудой и определяют для преобразовательной установки с подключенной емкостью C1 частоту собственных колебаний F1 преобразовательной установки с подключенной емкостью C1; используя замеренные частоты собственных колебаний F0 и F1, определяют значение С для емкости для перевода выделенного паразитного контура преобразовательной установки в апериодический режим в соответствии с соотношением
C=(6÷10)C1F12/(F02-F12);
определяют значение F1 для резистора для RC цепочки для перевода выделенного паразитного контура преобразовательной установки в апериодический режим в соответствии с соотношением
R=(0,08÷0,12) (F02-F12)/C1 F0 F12
последовательно соединяют указанные резистор R и емкость С в RC цепочку и подключают указанную RC цепочку к преобразовательной установке для перевода выделенного паразитного контура в апериодический режим.
7. A method of limiting overvoltage in a converter installation, which consists in transferring the parasitic oscillatory circuit of the converter installation to aperiodic mode by connecting the corresponding RC circuit to the converter installation, for which they excite their own oscillations, isolate the oscillations with the maximum amplitude from them, and determine the frequency of these distinguished oscillations F 0 of the converter unit; connected to a converter installation 1 C capacity to re-excite the natural vibration of the converter installation, isolated from their oscillation with the maximum amplitude and to determine the converter installation is connected capacitance C 1 natural frequency F 1 of the converter plant with a capacity C 1 is connected; using the measured frequencies of natural vibrations F 0 and F 1 , determine the value of C for the capacitance to translate the selected parasitic circuit of the Converter installation in aperiodic mode in accordance with the ratio
C = (6 ÷ 10) C 1 F 1 2 / (F 0 2 -F 1 2 );
determine the value of F 1 for the resistor for the RC circuit to translate the selected parasitic circuit of the Converter installation in aperiodic mode in accordance with the ratio
R = (0.08 ÷ 0.12) (F 0 2 -F 1 2 ) / C 1 F 0 F 1 2
sequentially connect the indicated resistor R and capacitance C to an RC circuit and connect the indicated RC circuit to the converter unit to transfer the selected stray circuit into aperiodic mode.
8. Способ по п.7, в котором для возбуждения в контуре преобразовательной установки собственных колебаний создают в контуре преобразовательной установки, по меньшей мере, один скачок напряжения с крутым фронтом.8. The method according to claim 7, in which at least one voltage step with a steep front is created in the circuit of the converter unit to excite natural oscillations in the circuit of the converter unit. 9. Способ по п.7, в котором указанный, по меньшей мере, один скачок напряжения с крутым фронтом формируют из входного переменного электрического тока, поступающего из сети или из иного агрегата питания.9. The method according to claim 7, in which said at least one voltage step with a steep edge is formed from an input alternating electric current coming from a network or from another power supply unit. 10. Способ по п.8, в котором указанный, по меньшей мере, один скачок напряжения с крутым фронтом формируют при напряжении питания меньшем, чем рабочее напряжение питания преобразовательной установки.10. The method according to claim 8, in which said at least one voltage step with a steep edge is formed at a supply voltage less than the operating voltage of the converter unit. 11. Способ по п.10, в котором указанный, по меньшей мере, один скачок напряжения с крутым фронтом формируют при напряжении питания равном 0,05÷0,15 от рабочего напряжения питания преобразовательной установки.11. The method of claim 10, wherein said at least one voltage step with a steep edge is formed at a supply voltage of 0.05 ÷ 0.15 of the operating voltage of the converter unit. 12. Способ по п.9, в котором указанный, по меньшей мере, один скачок напряжения с крутым фронтом формируют на нисходящем или восходящем участке синусоидальных колебаний напряжения электрического тока на входе в установку. 12. The method according to claim 9, in which the specified at least one power surge with a steep front is formed in the downward or upward section of the sinusoidal oscillations of the voltage of the electric current at the entrance to the installation.
RU2008134185/09A 2008-08-21 2008-08-21 Method for limitation of overstrain in high-voltage converter installations (versions) RU2370872C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008134185/09A RU2370872C1 (en) 2008-08-21 2008-08-21 Method for limitation of overstrain in high-voltage converter installations (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008134185/09A RU2370872C1 (en) 2008-08-21 2008-08-21 Method for limitation of overstrain in high-voltage converter installations (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2370872C1 true RU2370872C1 (en) 2009-10-20

Family

ID=41263090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008134185/09A RU2370872C1 (en) 2008-08-21 2008-08-21 Method for limitation of overstrain in high-voltage converter installations (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2370872C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2625168C1 (en) * 2016-08-23 2017-07-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) Method and its realisation by means of protection device against commutation surge voltage of wrist-pulse management systems of tram cars of urban electric transport

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КОВАЛЕВА Ф.И. и др. Полупроводниковые выпрямители. - М.: Энергия, 1978, с.366-375. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2625168C1 (en) * 2016-08-23 2017-07-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) Method and its realisation by means of protection device against commutation surge voltage of wrist-pulse management systems of tram cars of urban electric transport

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Anderson et al. All-silicon 99.35% efficient three-phase seven-level hybrid neutral point clamped/flying capacitor inverter
Ivensky et al. A comparison of piezoelectric transformer AC/DC converters with current doubler and voltage doubler rectifiers
US9431922B2 (en) ARC fault protection for power conversion
EP0860048B1 (en) An ac-dc power supply
Zare et al. Electromagnetic interference issues of power, electronics systems with wide band gap, semiconductor devices
Liu et al. High step-up Y-source inverter with reduced DC-link voltage spikes
RU2414043C1 (en) Non-transformer frequency converter for controlled medium voltage electric drive
Diaz et al. A high-voltage AC/DC resonant converter based on PRC with single capacitor as an output filter
RU2335841C1 (en) High-voltage dc voltage converter with filter-compensating circuit and method of controlling its output power
KR101492620B1 (en) Phase-shift full-bridge converter
Anderson et al. Towards a 99.5% efficient all-silicon three-phase seven-level hybrid active neutral point clamped inverter
Martin-Ramos et al. A new full-protected control mode to drive piezoelectric transformers in DC-DC converters
CN110275124B (en) Direct-current superposition ripple generation circuit for MMC submodule capacitor test
CN112014727B (en) Testing device for harmonic current switching capacity of tap switch
RU2370872C1 (en) Method for limitation of overstrain in high-voltage converter installations (versions)
Lin et al. Design and testing of a 13.8 kV/1.1 MVA 3-phase 5-level flying capacitor converter with 10 kV SiC MOSFETs
JP2020108246A (en) Control circuit, and dc/dc converter device
JP5482211B2 (en) Snubber circuit for power converter
RU2372706C1 (en) Device for connection of controlled voltage rectifier to source of ac voltage
US20090027923A1 (en) Power supply device and power supply control method
Heinemann Analysis and design of a modular, high power converter with high efficiency for electrical power distribution systems
Lee et al. Analysis and design of resonant rectifier for high-frequency dc-dc converters
US9837925B1 (en) Capacitor-less power supply
KR100713691B1 (en) Voltage control device for voltage drop
Mannen et al. Peak temperature reduction method of SiC-MOSFETs employed in the initial charge for the DC capacitor using leg short-circuits

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150822