RU2377709C1 - Device for connecting independent voltage inverter to direct current voltage source (versions) - Google Patents

Device for connecting independent voltage inverter to direct current voltage source (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2377709C1
RU2377709C1 RU2008132165/09A RU2008132165A RU2377709C1 RU 2377709 C1 RU2377709 C1 RU 2377709C1 RU 2008132165/09 A RU2008132165/09 A RU 2008132165/09A RU 2008132165 A RU2008132165 A RU 2008132165A RU 2377709 C1 RU2377709 C1 RU 2377709C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
inverter
voltage
terminal
capacitor
Prior art date
Application number
RU2008132165/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Викторович Копылов (RU)
Виталий Викторович Копылов
Геннадий Евграфович Кувшинов (RU)
Геннадий Евграфович Кувшинов
Леонид Анатольевич Наумов (RU)
Леонид Анатольевич Наумов
Геннадий Иванович Чуев (RU)
Геннадий Иванович Чуев
Алексей Юрьевич Филоженко (RU)
Алексей Юрьевич Филоженко
Александр Николаевич Шеин (RU)
Александр Николаевич Шеин
Original Assignee
Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИПМТ ДВО РАН)
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 Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИПМТ ДВО РАН) filed Critical Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИПМТ ДВО РАН)
Priority to RU2008132165/09A priority Critical patent/RU2377709C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2377709C1 publication Critical patent/RU2377709C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention refers to electric engineering. Device (1) for connecting independent voltage inverter (2) to direct current voltage source (3) includes the main elements: reactor (4), inlet capacitor (5) of inverter, control unit (6) of charge of inlet capacitor of inverter, circuit (16) for limiting excess voltages in the form of damping circuit containing first (17) and second (18) resistors and damping capacitor (19). Switch (20) is connected in parallel to first resistor (17) into circuit (16). Circuit (16) can be used of one or several unipolar voltage limiters.
EFFECT: decreasing the following parametres and values of charging process of inlet capacitor by several times: inductivity of reactor and its weight; deviations of maximum values of charging current from average; deviations of maximum voltage values on outlet capacitor and other elements of independent inverter from direct current voltage source; energy losses in reactor and line connecting input terminals of independent voltage inverter to DC voltage source.
3 cl, 3 dwg

Description

Устройство для подключения автономного инвертора напряжения к источнику напряжения постоянного тока относится к электротехнике, в частности, к устройствам для преобразования переменного тока в постоянный и, наоборот, постоянного тока в переменный с использованием полупроводниковых приборов: транзисторов и диодов - в мостовой схеме.A device for connecting an autonomous voltage inverter to a DC voltage source relates to electrical engineering, in particular, to devices for converting alternating current to direct and, conversely, direct current into alternating current using semiconductor devices: transistors and diodes in a bridge circuit.

Известно устройство для подключения автономного инвертора напряжения к источнику напряжения постоянного тока (первый аналог). Принципиальная схема этого устройства для подключения однофазного инвертора напряжения приведена в [1, стр.402-404, рисунок 24.1, в], а для подключения трехфазного инвертора - в [1, стр.416-418, рисунок 24.10].A device for connecting an autonomous voltage inverter to a DC voltage source (first analogue). A schematic diagram of this device for connecting a single-phase voltage inverter is given in [1, pp. 404-404, Figure 24.1, c], and for connecting a three-phase inverter - in [1, pp. 416-418, Figure 24.10].

Известное устройство для подключения автономного инвертора напряжения к источнику напряжения постоянного тока содержит входной конденсатор инвертора, первый зажим которого подключен к первому выводу упомянутого устройства, а второй зажим входного конденсатора инвертора напряжения соединен со вторым выводом этого устройства. Первый из этих выводов соединен с первым выходным зажимом указанного источника напряжения постоянного тока и подключен к имеющему одинаковую полярность с этим зажимом первому входному зажиму упомянутого автономного инвертора напряжения. Если, например, первый входной зажим инвертора отрицательный (к нему подключены аноды диодов вентильных плеч), то первый выходной зажим источника тоже имеет отрицательную полярность. И, наоборот, когда первый входной зажим инвертора положительный (к нему подключены катоды диодов вентильных плеч), то первый выходной зажим источника тоже имеет положительную полярность. Второй вывод упомянутого устройства соединен со вторым выходным зажимом указанного источника напряжения постоянного тока, который имеет противоположную, по отношению к первому входному зажиму автономного инвертора напряжения, полярность, и подключен ко второму входному зажиму упомянутого автономного инвертора напряжения. В цепь, соединяющую входные зажимы аналога с выходными зажимами источника напряжения постоянного тока, входят линия из соединительных проводов или шин (или двухжильный кабель) и, необязательно, аппарат для токовой защиты инвертора и его нагрузки (например, автоматический выключатель).A known device for connecting a stand-alone voltage inverter to a DC voltage source contains an inverter input capacitor, the first terminal of which is connected to the first terminal of the said device, and the second terminal of the voltage inverter input capacitor is connected to the second terminal of this device. The first of these terminals is connected to the first output terminal of the specified DC voltage source and connected to the first input terminal of the above-mentioned stand-alone voltage inverter having the same polarity. If, for example, the first input terminal of the inverter is negative (the anodes of the valve arms diodes are connected to it), then the first output terminal of the source also has a negative polarity. And vice versa, when the first input terminal of the inverter is positive (the cathodes of the valve arms diodes are connected to it), the first output terminal of the source also has a positive polarity. The second terminal of said device is connected to a second output terminal of said DC voltage source, which has an opposite polarity to the first input terminal of the independent voltage inverter, and is connected to the second input terminal of said independent voltage inverter. The circuit connecting the analog input terminals to the output terminals of the DC voltage source includes a line of connecting wires or busbars (or a two-wire cable) and, optionally, an apparatus for current protection of the inverter and its load (for example, a circuit breaker).

Недостаток данного устройства заключается в том, что амплитуда и тепловой импульс (интеграл от квадрата тока за все время его прохождения) зарядного тока входного конденсатора инвертора после подключения инвертора с незаряженным конденсатором к источнику постоянного тока с номинальным (или близким к нему) напряжением имеют чрезмерно большие значения. В результате, при большой емкости входного конденсатора инвертора, могут быть повреждены проводники линии, соединяющей вход инвертора напряжения с источником напряжения постоянного тока, а также аппараты защиты этой линии и инвертора.The disadvantage of this device is that the amplitude and thermal pulse (integral of the square of the current over the entire passage) of the charging current of the inverter input capacitor after connecting the inverter with an uncharged capacitor to a constant current source with a nominal (or close to it) voltage are excessively large values. As a result, with a large capacity of the inverter input capacitor, the conductors of the line connecting the input of the voltage inverter to the DC voltage source, as well as the protection devices of this line and the inverter, can be damaged.

Оценить кратность амплитудного значения такого тока можно на основании результатов анализа переходного процесса подключения упомянутого выше автономного инвертора с номинальным входным напряжением 800 В и номинальным входным током 100 А. Инвертор подключен к источнику постоянного тока с напряжением 800 В с помощью двухжильного кабеля сечением 35 мм2 длиной 5 м. Активное сопротивление такого кабеля равно 5,26 мОм, а его индуктивность составляет 0,0013 мГн. Пусть в качестве источника используется управляемый выпрямитель напряжения - типичный случай в современной электротехнике. На выходе такого выпрямителя включен конденсатор большой емкости. При этом такой источник приобретает свойства идеального источника напряжения постоянного тока. Максимальное значение тока, проходящего по указанному кабелю и входному конденсатору инвертора, имеет место через 0,7 мс после подключения к источнику и составляет 130 кА. Такое амплитудное значение в 1300 раз превосходит номинальное значение входного тока инвертора. Тепловой импульс равен 36,5 (кА)2 с. Такой тепловой импульс выдерживают кабели с резиновой, или подобной ей по теплостойкости, изоляцией, если сечение их токоведущих жил больше 44 мм2. Следовательно, для рассматриваемого примера кабель с сечением 35 мм2 выйдет из строя от перегрева пусковым током конденсатора. Амплитудное значение 130 кА не выдержит и автоматический выключатель, с помощью которого производится подключение кабеля к источнику и защита источника от коротких замыканий в инверторе или в его нагрузке. Подобные выключатели допускают ток с амплитудным значением не более 75 кА. Если для подключения инвертора напряжения к находящемуся в рабочем режиме, с номинальным напряжением, источнику постоянного тока использовать кабель, длина которого равна 10 м, то есть в два раза больше, то тепловой импульс уменьшится в два раза. Такой импульс выдерживают кабели, сечение токоведущих жил которых превосходит 31 мм2. Следовательно, кабель сечением 35 мм2 и длиной 10 м останется целым. Максимальное значение пускового тока конденсатора при таких параметрах кабеля равно 69 кА, то есть оно всего на 8% меньше предельного тока для автоматического выключателя. Если кабель прокладывается в одном пучке с другими кабелями, то условия его охлаждения ухудшаются, и для исключения перегрева кабеля номинальным током 100 А потребуется использовать кабель с большими сечениями токоведущих жил. Переход на сечение 50 мм2 приведет к снижению активного сопротивления кабеля. В результате максимальное значение пускового тока конденсатора при таких параметрах кабеля станет равным 93 кА. Автоматический выключатель выйдет из строя.The magnitude of the amplitude value of such a current can be estimated based on the results of an analysis of the transient process of connecting the above-mentioned autonomous inverter with a nominal input voltage of 800 V and a nominal input current of 100 A. The inverter is connected to a direct current source with a voltage of 800 V using a two-wire cable with a cross section of 35 mm 2 length 5 m. The active resistance of such a cable is 5.26 mOhm, and its inductance is 0.0013 mH. Let a controlled voltage rectifier be used as a source - a typical case in modern electrical engineering. At the output of such a rectifier, a large capacitor is included. Moreover, such a source acquires the properties of an ideal DC voltage source. The maximum value of the current passing through the specified cable and the input capacitor of the inverter takes place 0.7 ms after connecting to the source and is 130 kA. This amplitude value is 1300 times higher than the nominal value of the input current of the inverter. The heat pulse is 36.5 (kA) 2 s. Such thermal impulse can withstand cables with rubber, or insulation similar to it in heat resistance, if the cross section of their current-carrying conductors is more than 44 mm 2 . Therefore, for the considered example, a cable with a cross-section of 35 mm 2 will fail from overheating by the starting current of the capacitor. The amplitude value of 130 kA will not stand the circuit breaker, with which the cable is connected to the source and the source is protected from short circuits in the inverter or in its load. Such switches allow current with an amplitude value of not more than 75 kA. If a cable with a length of 10 m, that is, two times longer, is used to connect the voltage inverter to an operating voltage, with a rated voltage, direct current source, then the thermal pulse will be reduced by half. Such an impulse can withstand cables, the cross-section of current-carrying conductors of which exceeds 31 mm 2 . Consequently, a cable with a cross-section of 35 mm 2 and a length of 10 m will remain intact. The maximum value of the starting current of the capacitor with such cable parameters is 69 kA, that is, it is only 8% less than the current limit for the circuit breaker. If the cable is laid in the same bundle with other cables, its cooling conditions are worsened, and to avoid overheating of the cable with a rated current of 100 A, it will be necessary to use a cable with large cross sections of current-carrying conductors. The transition to a cross section of 50 mm 2 will lead to a decrease in the cable resistance. As a result, the maximum value of the starting current of the capacitor with such cable parameters becomes equal to 93 kA. The circuit breaker will fail.

Таким образом, при высоких значениях емкости входного конденсатора и коротких линиях питания автономного инвертора напряжения, известное устройство можно использовать для подключения этого инвертора к источнику постоянного тока при отсутствии напряжения на выходных зажимах источника. Возбуждение этого источника должно производиться постепенно и только с уже подключенным входным конденсатором инвертора.Thus, at high values of the capacitance of the input capacitor and short power lines of the autonomous voltage inverter, the known device can be used to connect this inverter to a DC source in the absence of voltage at the output terminals of the source. Excitation of this source should be done gradually and only with the inverter input capacitor already connected.

Известен также зарядный преобразователь емкостных накопителей, который можно использовать в составе устройства для подключения автономного инвертора напряжения к источнику напряжения постоянного тока. Этот зарядный преобразователь (второй аналог) представляет собой преобразователь постоянного тока с последовательным подключением нагрузки к резонансному контуру. Принципиальная схема его приведена в [2, стр.84, рисунок 2.31], а также в [3, стр.295, рис.13.7, а]. Применение второго аналога позволяет избавиться от указанного недостатка первого аналога: максимальное значение тока, потребляемого от источника при заряде накопительного конденсатора, подключенного к выходу второго аналога, можно ограничить требуемым значением. Указанное максимальное значение входного тока второго аналога определяется параметрами как последовательного резонансного контура, состоящего из коммутирующего реактора и коммутирующего конденсатора, так и разделительного трансформатора. Первичная обмотка этого трансформатора включена последовательно с указанным последовательным резонансным контуром, а вторичная через выпрямитель соединена с накопительным конденсатором. Цепь первичной обмотки подключена к выходу мостового инвертора, составленного из четырех электронных ключей (тиристоров или транзисторов), зашунтированных обратными диодами. Вход инвертора зашунтирован входным конденсатором и соединен с источником напряжения постоянного тока. При этом катоды двух обратных диодов подключены к положительному полюсу источника, а аноды двух других обратных диодов - к отрицательному. Рассматриваемое устройство работает циклически. Каждый цикл начинается одновременным замыканием одной пары электронных ключей, которые при этом подключают цепь первичной обмотки трансформатора к источнику. К этому времени другая пара ключей уже разомкнута. Ток цепи первичной обмотки трансформатора (и вторичной тоже) представляет собой участок синусоиды протяженностью в один период. На первой половине цикла ток проходит по электронным ключам в одном направлении, а на второй половине цикла - по шунтирующим эти ключи обратным диодам в обратном направлении. Амплитуда синусоиды снижается по экспоненте с постоянной времени, которая равна

Figure 00000001
, где L - индуктивность коммутирующего реактора, R - эквивалентное активное сопротивление цепи первичной обмотки. В него входят активные сопротивления коммутирующего реактора и входного сопротивления трансформатора. (Последняя составляющая находится путем гармонической линеаризации.) Волновое сопротивление последовательного резонансного контура,
Figure 00000002
, где С - емкость коммутирующего конденсатора, много больше половины R. Поэтому снижение второй амплитуды тока, проходящего по цепи первичной обмотки трансформатора, по отношению к первой амплитуде этого тока, относительно небольшое. Коммутирующий конденсатор зарядится до напряжения источника вскоре после достижения током, проходящим по цепи первичной обмотки трансформатора, первого амплитудного значения. Кроме того, при указанном соотношении между ρ и R, к моменту окончания первой половины цикла коммутирующий конденсатор зарядится до напряжения, которое почти в два раза превосходит напряжение источника, а к моменту окончания всего цикла он разрядится до напряжения, которое намного меньше напряжения источника. И так повторяется на каждом цикле. Накопительный конденсатор заряжается постепенно, в течение многих циклов. По мере его заряда растет эквивалентное активное сопротивление R, поэтому форма тока цепи первичной обмотки трансформатора несколько изменяется: амплитуды синусоиды уменьшаются, а ее период увеличивается.Also known is a charging converter for capacitive storage, which can be used as part of a device for connecting an autonomous voltage inverter to a DC voltage source. This charging converter (second analogue) is a DC converter with a series connection of the load to the resonant circuit. Its schematic diagram is given in [2, p. 84, figure 2.31], as well as in [3, p. 295, fig. 13.7, a]. The use of the second analogue allows us to get rid of the indicated drawback of the first analogue: the maximum value of the current consumed from the source when charging the storage capacitor connected to the output of the second analogue can be limited by the required value. The indicated maximum value of the input current of the second analogue is determined by the parameters of both the series resonant circuit, consisting of a switching reactor and a switching capacitor, and an isolation transformer. The primary winding of this transformer is connected in series with the indicated series resonant circuit, and the secondary through a rectifier is connected to the storage capacitor. The primary winding circuit is connected to the output of a bridge inverter, composed of four electronic keys (thyristors or transistors), shunted by reverse diodes. The inverter input is shunted by the input capacitor and connected to a DC voltage source. In this case, the cathodes of the two reverse diodes are connected to the positive pole of the source, and the anodes of the other two reverse diodes to the negative. The device in question operates cyclically. Each cycle begins by simultaneously closing one pair of electronic keys, which in this case connect the transformer primary winding circuit to the source. By this time, another key pair is already open. The current of the circuit of the primary winding of the transformer (and the secondary too) is a section of a sinusoid with a length of one period. In the first half of the cycle, the current flows through the electronic keys in one direction, and in the second half of the cycle, through the reverse diodes shunting these keys in the opposite direction. The amplitude of the sine wave decreases exponentially with a time constant that is equal to
Figure 00000001
where L is the inductance of the switching reactor, R is the equivalent active resistance of the primary circuit. It includes the active resistance of the switching reactor and the input resistance of the transformer. (The last component is found by harmonic linearization.) The wave impedance of the series resonant circuit,
Figure 00000002
, where C is the capacitance of the switching capacitor, much more than half R. Therefore, the decrease in the second amplitude of the current passing through the primary circuit of the transformer relative to the first amplitude of this current is relatively small. The switching capacitor is charged to the voltage of the source shortly after the current passing through the primary winding of the transformer reaches its first amplitude value. In addition, with the indicated ratio between ρ and R, by the time the first half of the cycle ends, the switching capacitor will be charged to a voltage that is almost twice the source voltage, and by the time the entire cycle ends, it will discharge to a voltage that is much less than the source voltage. And so it is repeated on every cycle. The storage capacitor is charged gradually over many cycles. As its charge increases, the equivalent active resistance R grows, so the current shape of the primary circuit of the transformer changes slightly: the amplitudes of the sine wave decrease, and its period increases.

Первый недостаток данного зарядного преобразователя очевиден: это повышенная сложность (наличие трансформатора, выпрямителя, резонансного контура и инвертора). Второй его недостаток заключается в том, что, для применения его в качестве устройства для подключения автономного инвертора напряжения к источнику напряжения постоянного тока, зарядный преобразователь необходимо дополнительно усложнить. Его необходимо дополнить элементами, которые, после достижения равенства напряжений накопительного конденсатора и источника, отключат этот конденсатор от выхода зарядного преобразователя и подключат его к входу автономного инвертора.The first drawback of this charging converter is obvious: it is an increased complexity (the presence of a transformer, a rectifier, a resonant circuit and an inverter). Its second drawback is that, to use it as a device for connecting an autonomous voltage inverter to a DC voltage source, the charging converter must be further complicated. It must be supplemented with elements that, after reaching the equality of the voltages of the storage capacitor and the source, disconnect this capacitor from the output of the charging converter and connect it to the input of the autonomous inverter.

Известно также устройство для подключения автономного инвертора напряжения к источнику напряжения постоянного тока, наиболее близкое по технической сущности к заявляемому устройству и выбранное в качестве прототипа. Принципиальная схема устройства для подключения однофазного инвертора напряжения приведена в [4, стр.84, рисунок 2.31].There is also known a device for connecting an autonomous voltage inverter to a DC voltage source, the closest in technical essence to the claimed device and selected as a prototype. A schematic diagram of a device for connecting a single-phase voltage inverter is given in [4, p. 84, figure 2.31].

Известное устройство для подключения автономного инвертора напряжения к источнику напряжения постоянного тока содержит реактор и входной конденсатор инвертора, первый зажим которого подключен к первым входному и выходному зажимам упомянутого устройства, при этом первый выходной зажим этого устройства подключен к первому входному зажиму автономного инвертора напряжения, а первый входной зажим этого устройства соединен с первым выходным зажимом источника напряжения постоянного тока, причем первый входной зажим указанного инвертора и первый выходной зажим упомянутого источника имеют одинаковую полярность, второй зажим входного конденсатора инвертора соединен со вторым выходным зажимом этого устройства, который подключен ко второму входному зажиму указанного инвертора, и с первым зажимом реактора, а второй входной зажим устройства соединен со вторым выходным зажимом упомянутого источника. В прототипе первый зажим реактора подключен как ко второму зажиму входного конденсатора, так и ко второму выходному зажиму устройства. Второй зажим реактора подключен ко второму входному зажиму устройства. Здесь реактор выполняет функцию токоограничивающего элемента. Другой возможной разновидностью такого элемента является пусковой резистор.A known device for connecting a stand-alone voltage inverter to a DC voltage source comprises a reactor and an inverter input capacitor, the first clamp of which is connected to the first input and output terminals of the said device, while the first output terminal of this device is connected to the first input terminal of the stand-alone voltage inverter, and the first the input terminal of this device is connected to the first output terminal of the DC voltage source, and the first input terminal of the specified inverter and the first output terminal of said source have the same polarity, the second terminal of the inverter input capacitor is connected to the second output terminal of this device, which is connected to the second input terminal of the specified inverter, and to the first reactor terminal, and the second input terminal of the device is connected to the second output terminal of the said source . In the prototype, the first clamp of the reactor is connected both to the second clamp of the input capacitor and to the second output clamp of the device. The second reactor terminal is connected to the second input terminal of the device. Here, the reactor functions as a current-limiting element. Another possible variation of such an element is a starting resistor.

Цепь, соединяющая входные зажимы прототипа с выходными зажимами источника напряжения постоянного тока, выполнена так же, как и описанная выше аналогичная цепь первого аналога. Прототип отличается от упомянутого выше первого аналога наличием реактора, который благодаря своему токоограничивающему действию снижает максимальное значение тока, заряжающего конденсатор. При этом уменьшаются проявления указанного недостатка этого аналога: можно подобрать такую индуктивность реактора, что аппарат для токовой защиты линии питания инвертора не будет поврежден зарядным током входного конденсатора инвертора. Применение реактора не изменяет потери энергии в элементах цепи заряда конденсатора. Но нагрев проводников линии, соединяющей вход инвертора напряжения с источником напряжения постоянного тока, становится меньше, чем в случае первого аналога, так как большая часть потерь энергии выделится в обмотке реактора.The circuit connecting the input terminals of the prototype with the output terminals of the DC voltage source is made in the same way as the similar circuit of the first analogue described above. The prototype differs from the first analogue mentioned above by the presence of a reactor, which, due to its current-limiting effect, reduces the maximum value of the current charging the capacitor. At the same time, the manifestations of the indicated drawback of this analogue are reduced: it is possible to select a reactor inductance such that the apparatus for current protection of the inverter power line will not be damaged by the charging current of the inverter input capacitor. The use of the reactor does not change the energy loss in the elements of the capacitor charge circuit. But the heating of the conductors of the line connecting the input of the voltage inverter to the DC voltage source becomes less than in the case of the first analogue, since most of the energy loss will be released in the reactor winding.

Применение в качестве токоограничивающего элемента реактора связано с достижением трех преимуществ по сравнению с тем другим вариантом токоограничивающего элемента, в котором реактор заменен пусковым резистором. Во-первых, такой резистор обладает относительно большим сопротивлением, и его, после окончания процесса заряда конденсатора, необходимо исключать из входной цепи инвертора во избежание существенного снижения и входного напряжения, и инвертора. Реактор же в установившихся режимах работы можно не выводить из входной цепи инвертора, так как его активное сопротивление намного меньше, чем у пускового резистора. Во-вторых, при одинаковых максимальных значениях зарядного тока конденсатора, максимальное значение производной этого тока при использовании реактора в десятки и сотни тысяч раз меньше, чем при использовании пускового резистора. (Наибольшая производная зарядного тока имеет место в первый момент после замыкания зарядной цепи, она равна

Figure 00000003
, где U - напряжение источника, а LΣ - сумма индуктивностей питающей линии и реактора.) Это преимущество реактора позволяет вводить в содержащую реактор цепь заряда электронные ключи с относительно небольшим допустимым значением производной проходящего через эти ключи тока. Существующие электронные ключи могут не обеспечить включения цепи с пусковым резистором при больших зарядных токах конденсатора. В-третьих, при одинаковых максимальных значениях зарядного тока конденсатора, первое достижение равенства напряжений конденсатора и источника при использовании зарядной цепи с реактором произойдет в несколько раз быстрее, чем конденсатор практически зарядится до напряжения источника при использовании зарядной цепи с пусковым резистором.The use of a reactor as a current-limiting element is associated with the achievement of three advantages compared to the other variant of the current-limiting element, in which the reactor is replaced by a starting resistor. Firstly, such a resistor has a relatively high resistance, and it, after the end of the process of charging the capacitor, must be excluded from the input circuit of the inverter to avoid a significant decrease in the input voltage and inverter. The reactor, in steady-state operating modes, can not be removed from the input circuit of the inverter, since its active resistance is much less than that of the starting resistor. Secondly, at the same maximum values of the charging current of the capacitor, the maximum value of the derivative of this current when using the reactor is tens and hundreds of thousands of times less than when using a starting resistor. (The greatest derivative of the charging current takes place at the first moment after the closure of the charging circuit, it is equal to
Figure 00000003
, where U is the voltage of the source, and L Σ is the sum of the inductances of the supply line and the reactor.) This advantage of the reactor allows introducing electronic keys with a relatively small permissible derivative of the current passing through these keys into the charge circuit containing the reactor. Existing electronic keys may not provide the inclusion of a circuit with a starting resistor at high charging currents of the capacitor. Thirdly, at the same maximum values of the charging current of the capacitor, the first achievement of the equality of the voltage of the capacitor and the source when using the charging circuit with the reactor will occur several times faster than the capacitor is practically charged to the voltage of the source when using the charging circuit with a starting resistor.

Прототип со вторым аналогом объединяет общий признак - наличие последовательного резонансного контура, составленного из реактора и конденсатора. Устройство прототипа значительно проще, чем второго аналога. У прототипа имеется всего один конденсатор, отсутствует трансформатор и инвертор, питающий резонансный контур. Зажимы резонансного контура подключены к выходным зажимам источника постоянно, а не переключаются, как у второго прототипа. Поэтому процесс заряда конденсатора, включенного на выходе устройства, является непрерывным, а не циклическим. Зарядный ток конденсатора на всем протяжении процесса заряда имеет форму синусоиды. Ее амплитуда снижается по экспоненте с постоянной времени, которая равна

Figure 00000004
, гдеThe prototype with the second analogue is united by a common feature - the presence of a series resonant circuit composed of a reactor and a capacitor. The prototype device is much simpler than the second analogue. The prototype has only one capacitor, there is no transformer and inverter supplying the resonant circuit. The clamps of the resonant circuit are connected to the output clamps of the source constantly, but do not switch, as in the second prototype. Therefore, the process of charging a capacitor included in the output of the device is continuous, and not cyclic. The charging current of the capacitor throughout the charging process takes the form of a sinusoid. Its amplitude decreases exponentially with a time constant that is equal to
Figure 00000004
where

RΣ - сумма активных сопротивлений питающей линии и реактора. Заряд конденсатора завершается за время, равное четырем-пяти значениям указанной постоянной времени. Это время составляет несколько периодов зарядного тока.R Σ is the sum of the active resistances of the supply line and the reactor. The capacitor charge is completed in a time equal to four to five values of the specified time constant. This time is several periods of charging current.

Известное устройство для подключения автономного инвертора напряжения к источнику напряжения постоянного тока (прототип) помимо достоинства (снижения амплитуды зарядного тока конденсатора) обладает существенным недостатком. Он заключается в том, что к концу первой половины периода зарядного тока напряжение конденсатора достигнет своего максимума и станет чрезмерно большим, близким к двойному напряжению источника. Из-за этого требуется применять конденсатор с номинальным напряжением, превышающим указанное максимальное напряжение. В результате увеличатся размеры, масса и стоимость конденсатора. Это же замечание относится и к выбору номинального напряжения элементов, входящих в блок электронных ключей инвертора. Второй недостаток - это большие потери энергии в устройстве и в линии, которой оно соединено с источником напряжения, имеющие место во время заряда входного конденсатора инвертора. Эти потери равны энергии, которую запасает входной конденсатор за время его заряда. Второй недостаток имеет существенное значение в случаях, когда подключение инвертора напряжения к источнику напряжения происходит многократно и достаточно часто, а во время отключения от источника конденсатор разряжается. При этом не только снижается КПД преобразователя электроэнергии, каким является автономный инвертор, но и возможны перегрев и повреждение реактора. Третий недостаток - это относительно большая расчетная мощность реактора, которая равна произведению индуктивности реактора на среднее за время заряда входного конденсатора действующего значения его зарядного тока. Последняя величина определяет нагрев обмотки реактора, для его снижения при использовании прототипа имеется только одна возможность - это увеличение индуктивности реактора.The known device for connecting a stand-alone voltage inverter to a DC voltage source (prototype) in addition to its advantages (reducing the amplitude of the charging current of the capacitor) has a significant drawback. It lies in the fact that by the end of the first half of the charging current period, the capacitor voltage reaches its maximum and becomes excessively large, close to the double voltage of the source. Because of this, it is required to use a capacitor with a rated voltage exceeding the indicated maximum voltage. As a result, the size, mass and cost of the capacitor will increase. The same remark applies to the choice of the rated voltage of the elements included in the electronic key block of the inverter. The second disadvantage is the large energy losses in the device and in the line by which it is connected to the voltage source that occur during charging of the inverter input capacitor. These losses are equal to the energy that the input capacitor stores during its charge. The second drawback is significant in cases where the connection of the voltage inverter to the voltage source occurs repeatedly and often enough, and during disconnection from the source, the capacitor is discharged. This not only reduces the efficiency of the electric power converter, which is an autonomous inverter, but also overheating and damage to the reactor are possible. The third disadvantage is the relatively large design power of the reactor, which is equal to the product of the reactor inductance by the average of the effective value of its charging current during the charge of the input capacitor. The last value determines the heating of the reactor winding, to reduce it when using the prototype there is only one possibility - this is to increase the inductance of the reactor.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является улучшение качественных показателей процесса заряда входного конденсатора инвертора: ограничение максимальных значений зарядного тока входного конденсатора инвертора допустимым уровнем при использовании такой индуктивности реактора, которой в прототипе соответствует значительно большее амплитудное значение этого тока; снижение перенапряжений на входном конденсаторе и других элементах автономного инвертора и уменьшение потерь энергии в реакторе и в линии, соединяющей входные зажимы автономного инвертора напряжения с источником напряжения постоянного тока.The task to which the invention is directed is to improve the quality of the charge process of the inverter input capacitor: limiting the maximum values of the charging current of the inverter input capacitor to an acceptable level when using such a reactor inductance, which in the prototype corresponds to a significantly larger amplitude value of this current; reduction of overvoltages at the input capacitor and other elements of the autonomous inverter and reduction of energy losses in the reactor and in the line connecting the input terminals of the autonomous voltage inverter to the DC voltage source.

Поставленная задача достигается тем, что в устройство для подключения автономного инвертора напряжения к источнику напряжения постоянного тока, содержащее реактор и входной конденсатор инвертора, первый зажим которого подключен к первым входному и выходному зажимам упомянутого устройства, при этом первый выходной зажим этого устройства подключен к первому входному зажиму автономного инвертора напряжения, а первый входной зажим этого устройства соединен с первым выходным зажимом источника напряжения постоянного тока, причем первый входной зажим указанного инвертора и первый выходной зажим упомянутого источника имеют одинаковую полярность, второй зажим входного конденсатора инвертора соединен со вторым выходным зажимом этого устройства, который подключен ко второму входному зажиму указанного инвертора, и с первым зажимом реактора, а второй входной зажим устройства соединен со вторым выходным зажимом упомянутого источника, введены демпфирующая цепь, содержащая последовательно включенные первый и второй резисторы и демпфирующий конденсатор и которая подключена к устройству между его первым и вторым входными зажимами, а также три выключателя, блок управления зарядом входного конденсатора инвертора, измерительный преобразователь тока входного конденсатора и два диода, первый из которых подключен между первым выходным зажимом устройства и вторым зажимом реактора, а второй диод подключен между вторым выходным зажимом устройства и первым зажимом реактора, при этом оба диода включены в направлении, не проводящем по отношению к напряжению упомянутого источника, измерительный преобразователь тока входного конденсатора включен между вторым зажимом входного конденсатора и первым зажимом реактора, первый и второй выключатели подключены параллельно соответственно первому резистору и второму диоду, третий выключатель подключен между вторым зажимом реактора и одним из выходных зажимов указанного автономного инвертора, а выход блока управления зарядом входного конденсатора инвертора соединен с управляющим входом того электронного ключа указанного автономного инвертора, который включен между вторым входным зажимом и указанным выходным зажимом этого инвертора.This object is achieved in that in a device for connecting an autonomous voltage inverter to a DC voltage source, containing a reactor and an input inverter capacitor, the first terminal of which is connected to the first input and output terminals of the said device, while the first output terminal of this device is connected to the first input the terminal of the stand-alone voltage inverter, and the first input terminal of this device is connected to the first output terminal of the DC voltage source, the first the inlet terminal of said inverter and the first output terminal of said source have the same polarity, the second terminal of the inverter input capacitor is connected to the second output terminal of this device, which is connected to the second input terminal of the specified inverter, and to the first reactor terminal, and the second input terminal of the device is connected to the second an output terminal of said source, a damping circuit is introduced, comprising the first and second resistors in series and a damping capacitor and which is connected to the device between its first and second input terminals, as well as three switches, an inverter input capacitor charge control unit, an input capacitor current transducer and two diodes, the first of which is connected between the first output terminal of the device and the second reactor terminal, and the second diode is connected between the second output terminal of the device and the first terminal of the reactor, while both diodes are connected in a direction that is not conductive with respect to the voltage of said source, a current measuring transducer an input capacitor is connected between the second terminal of the input capacitor and the first terminal of the reactor, the first and second switches are connected in parallel with the first resistor and the second diode, the third switch is connected between the second terminal of the reactor and one of the output terminals of the specified autonomous inverter, and the output of the charge control unit of the input inverter capacitor connected to the control input of the electronic key of the specified autonomous inverter, which is connected between the second input terminal and the specified odnym terminal of this inverter.

Поставленная задача достигается также тем, что блок управления зарядом входного конденсатора инвертора содержит командный элемент, измерительные преобразователи напряжения источника постоянного тока и напряжения входного конденсатора инвертора, запоминающий блок, компаратор, блок управления электронным ключом и четвертый выключатель, включенный между выходом блока управления электронным ключом и выходом указанного блока управления зарядом входного конденсатора инвертора, входы измерительных преобразователей напряжения источника и напряжения входного конденсатора инвертора подключены соответственно к первому и второму входным зажимам устройства и к первому и второму зажимам входного конденсатора инвертора, а к первому, второму и третьему входам блока управления электронным ключом подключены соответственно первый выход командного элемента, выход измерительного преобразователя тока входного конденсатора и первый выход компаратора, у которого второй выход подключен к первому входу запоминающего блока, а первый и второй входы подключены соответственно к выходам измерительного преобразователя напряжения входного конденсатора и запоминающего блока, у которого второй вход подключен ко второму выходу командного элемента, а третий вход подключен к выходу измерительного преобразователя напряжения упомянутого источника.The task is also achieved by the fact that the charge control unit of the inverter input capacitor contains a command element, measuring transducers of the DC source voltage and inverter input capacitor voltage, a storage unit, a comparator, an electronic key control unit and a fourth switch connected between the output of the electronic key control unit and the output of the specified block control the charge of the input capacitor of the inverter, the inputs of the measuring voltage converters and the voltages of the inverter input capacitor are connected respectively to the first and second input terminals of the device and to the first and second terminals of the inverter input capacitor, and the first output of the command element, the output of the input capacitor measuring current transducer, respectively, are connected to the first, second, and third inputs of the electronic key control unit and the first output of the comparator, in which the second output is connected to the first input of the storage unit, and the first and second inputs are connected respectively to the outputs give transducer input capacitor voltage and the memory block, whose second input is connected to the second output of the command element, and a third input connected to the output of the transmitter of said source voltage.

Поставленная задача достигается также тем, что в качестве демпфирующей цепи и первого выключателя используются униполярный кремниевый ограничитель напряжения, анод которого подключен к тому из входных зажимов устройства, который соединен с имеющим отрицательную полярность зажимом источника напряжения постоянного тока, а катод указанного ограничителя напряжения подключен к другому входному зажиму устройства.The task is also achieved by the fact that as a damping circuit and the first switch, a unipolar silicon voltage limiter is used, the anode of which is connected to that of the input terminals of the device, which is connected to the terminal of the DC voltage source having a negative polarity, and the cathode of the specified voltage limiter is connected to another input terminal of the device.

Поставленная задача достигается также тем, что в качестве демпфирующей цепи и первого выключателя используются группа последовательно включенных униполярных кремниевых ограничителей напряжения, причем анод каждого последующего их них соединен с катодом каждого предыдущего, а анод первого униполярного кремниевого ограничителя напряжения подключен к тому из выводов устройства, который соединен с имеющим отрицательную полярность зажимом источника напряжения постоянного тока.The task is also achieved by the fact that as a damping circuit and a first switch, a group of series-connected unipolar silicon voltage limiters is used, the anode of each subsequent them being connected to the cathode of each previous one, and the anode of the first unipolar silicon voltage limiter connected to that of the terminals of the device, which connected to a negative polarity terminal of a DC voltage source.

Отличительные признаки предлагаемого решения выполняют следующие функциональные задачи.Distinctive features of the proposed solutions perform the following functional tasks.

Признаки: «в устройство для подключения автономного инвертора напряжения к источнику напряжения постоянного тока введена демпфирующая цепь, содержащая последовательно включенные первый и второй резисторы и демпфирующий конденсатор и которая подключена между его первым и вторым входными зажимами…» - позволяют при переходе электронного ключа в выключенное состояние замкнуть ток линии, соединяющей источник напряжения постоянного тока с входом автономного инвертора через демпфирующую цепь, снижая при этом те перенапряжение и возможность повреждения электронного ключа, которые могли бы возникнуть при отсутствии демпфирующей цепи за счет энергии, запасенной в индуктивности указанной линии.Signs: “a damping circuit is introduced into the device for connecting a stand-alone voltage inverter to a DC voltage source, which contains the first and second resistors and a damping capacitor in series and which is connected between its first and second input terminals ...” - allow when the electronic switch goes into off state close the current of the line connecting the DC voltage source to the input of the autonomous inverter through the damping circuit, while reducing the overvoltage and possibly damage to the electronic key that could have occurred in the absence of a damping circuit due to the energy stored in the inductance of the specified line.

Признаки: «в устройство для подключения автономного инвертора напряжения к источнику напряжения постоянного тока введены… два диода, первый из которых подключен между первым выходным зажимом устройства и вторым зажимом реактора, а второй диод подключен между вторым выходным зажимом устройства и первым зажимом реактора, при этом оба диода включены в направлении, не проводящем по отношению к напряжению упомянутого источника» - позволяют уменьшить потери энергии в реакторе. Через первый диод замыкается ток реактора при выключении электронного ключа, если напряжение входного конденсатора инвертора еще не достигло значения напряжения источника постоянного тока. При этом большая часть энергии, запасенной в реакторе к моменту выключения электронного ключа, передается во входной конденсатор инвертора, увеличивая напряжение этого конденсатора. Если же напряжение указанного конденсатора достигнет значения напряжения источника, то начнет проводить ток второй диод, возвращая большую часть энергии, запасенной в реакторе к моменту достижения равенства напряжений указанного конденсатора и источника постоянного тока, в этот источник.Signs: “two diodes are introduced into the device for connecting an autonomous voltage inverter to a DC voltage source ... the first diode is connected between the first output terminal of the device and the second terminal of the reactor, and the second diode is connected between the second output terminal of the device and the first reactor terminal, while both diodes are turned on in a direction that is not conductive with respect to the voltage of the mentioned source ”- allow to reduce energy losses in the reactor. Through the first diode, the reactor current closes when the electronic switch is turned off, if the voltage of the inverter input capacitor has not yet reached the value of the DC source voltage. In this case, most of the energy stored in the reactor by the time the electronic switch is turned off is transferred to the input capacitor of the inverter, increasing the voltage of this capacitor. If the voltage of the indicated capacitor reaches the value of the source voltage, then the second diode will begin to conduct current, returning most of the energy stored in the reactor by the time the voltage equality of the indicated capacitor and the direct current source is reached, to this source.

Признаки: «в устройство для подключения автономного инвертора напряжения к источнику напряжения постоянного тока введены… три выключателя…» и «…первый выключатель подключен параллельно первому резистору…» - позволяют изменять активное сопротивление демпфирующей цепи. При подключении входа устройства к источнику напряжения постоянного тока первый выключатель находится в выключенном положении, и максимальное значение указанного активного сопротивления, равное сумме сопротивлений первого и второго резисторов, ограничивает на необходимом уровне ток, заряжающий демпфирующий конденсатор. В процессе заряда входного конденсатора инвертора первый выключатель находится во включенном положении, и минимальное значение указанного активного сопротивления, равное сопротивлению второго резистора, ограничивает на необходимом уровне перенапряжения, возникающие при отключениях электронного ключа.Signs: "three switches ... are inserted into the device for connecting an autonomous voltage inverter to a DC voltage source ..." and "... the first switch is connected in parallel with the first resistor ..." - allow you to change the active resistance of the damping circuit. When the device input is connected to a DC voltage source, the first switch is in the off position, and the maximum value of the indicated active resistance, equal to the sum of the resistances of the first and second resistors, limits the current charging the damping capacitor to the required level. In the process of charging the input capacitor of the inverter, the first switch is in the on position, and the minimum value of the indicated active resistance, equal to the resistance of the second resistor, limits at the required level the overvoltage that occurs when the electronic switch is turned off.

Признаки: «в устройство для подключения автономного инвертора напряжения к источнику напряжения постоянного тока введены… три выключателя…» и «…второй выключатель подключен параллельно… второму диоду, третий выключатель подключен между вторым зажимом реактора и одним из выходных зажимов указанного автономного инвертора…» - позволяют использовать в процессе заряда входного конденсатора инвертора имеющийся в этом инверторе электронный ключ, а после окончания заряда входного конденсатора исключать из его цепи указанный электронный ключ и подключать этот конденсатор к входу автономного инвертора.Signs: "three switches ... are inserted into the device for connecting the autonomous voltage inverter to the DC voltage source ..." and "... the second switch is connected in parallel ... to the second diode, the third switch is connected between the second terminal of the reactor and one of the output terminals of the specified autonomous inverter ..." - make it possible to use the electronic key in the inverter in the process of charging the input capacitor of the inverter, and after the end of the charge of the input capacitor to exclude the specified electronic circuit from its circuit th key and connect the capacitor to the input of the autonomous inverter.

Признаки: «в устройство для подключения автономного инвертора напряжения к источнику напряжения постоянного тока введен… блок управления зарядом входного конденсатора инвертора…» и «…выход блока управления зарядом входного конденсатора инвертора соединен с управляющим входом того электронного ключа указанного автономного инвертора, который включен между вторым входным зажимом и указанным выходным зажимом этого инвертора» - позволяют управлять процессом заряда входного конденсатора инвертора с помощью электронного ключа, входящего в состав инвертора.Signs: "a device for connecting a stand-alone voltage inverter to a DC voltage source has been introduced ... a charge control unit of the input inverter capacitor ..." and "... the output of the charge control unit of the input inverter capacitor is connected to the control input of that electronic key of the specified stand-alone inverter, which is connected between the second input terminal and the specified output terminal of this inverter "- allow you to control the process of charging the input capacitor of the inverter using an electronic key, by entering its part of the inverter.

Признаки: «…блок управления зарядом входного конденсатора инвертора содержит командный элемент, измерительные преобразователи напряжения источника постоянного тока и напряжения входного конденсатора инвертора, запоминающий блок, компаратор, блок управления электронным ключом и четвертый выключатель, включенный между выходом блока управления электронным ключом и выходом указанного блока управления зарядом входного конденсатора инвертора, входы измерительных преобразователей напряжения источника и напряжения входного конденсатора инвертора подключены соответственно к первому и второму входным зажимам устройства и к первому и второму зажимам входного конденсатора инвертора, а к первому, второму и третьему входам блока управления электронным ключом подключены соответственно первый выход командного элемента, выход измерительного преобразователя тока входного конденсатора и первый выход компаратора, у которого второй выход подключен к первому входу запоминающего блока, а первый и второй входы подключены соответственно к выходам измерительного преобразователя напряжения входного конденсатора и запоминающего блока, у которого второй вход подключен ко второму выходу командного элемента, а третий вход подключен к выходу измерительного преобразователя напряжения упомянутого источника» - позволяют начать процесс заряда входного конденсатора, послав команду на первое включение электронного ключа и отключать электронный ключ, когда ток заряда конденсатора достигает максимального допустимого значения. Такое значение тока заряда много меньше амплитудного значения этого тока, которое имело бы место, если бы электронный ключ не выключался до окончания заряда конденсатора. Следовательно, выключение электронного при допустимом максимальном значении зарядного тока дает возможность снизить индуктивность реактора и вместе с ней его массу и стоимость. Перечисленные признаки позволяют также включать электронный ключ, когда ток заряда снижается до минимального значения. Чем меньше отличаются между собой максимальное и минимальное значения зарядного тока, тем меньше пульсации этого тока и ближе его коэффициент формы к единице. При этом снижается нагрев обмотки реактора и проводов линии, соединяющей автономный инвертор с источником постоянного тока. Кроме того, указанные признаки позволяют прервать процесс заряда входного конденсатора инвертора в тот момент, когда его напряжение достигнет значения напряжения источника постоянного тока. При этом исключается влияние падения напряжения в линии, соединяющей источник постоянного тока с входом устройства. Указанное падение напряжения зависит от значения и производной зарядного тока входного конденсатора инвертора.Signs: “... the inverter input capacitor charge control unit contains a command element, measuring transducers of the DC source voltage and inverter input capacitor voltage, a storage unit, a comparator, an electronic key control unit and a fourth switch connected between the output of the electronic key control unit and the output of the specified unit charge control of the inverter input capacitor, inputs of the measuring transducers of the source voltage and input condensate voltage the inverter are connected respectively to the first and second input terminals of the device and to the first and second terminals of the input capacitor of the inverter, and the first output of the command element, the output of the input capacitor current measuring transducer and the first output of the comparator are connected respectively to the first, second and third inputs of the inverter in which the second output is connected to the first input of the storage unit, and the first and second inputs are connected respectively to the outputs of the measuring transducer I voltage of the input capacitor and the storage unit, in which the second input is connected to the second output of the command element, and the third input is connected to the output of the voltage measuring transducer of the mentioned source ”- allow you to start the process of charging the input capacitor by sending a command to turn on the electronic key for the first time and turn off the electronic key when the charge current of the capacitor reaches the maximum allowable value. This value of the charge current is much less than the amplitude value of this current, which would have occurred if the electronic key had not been turned off before the end of the capacitor charge. Therefore, turning off the electronic at an acceptable maximum value of the charging current makes it possible to reduce the inductance of the reactor and, together with it, its mass and cost. These signs also allow you to turn on the electronic key when the charge current is reduced to a minimum value. The less the maximum and minimum values of the charging current differ, the less the ripple of this current and the closer its shape factor to unity. This reduces the heating of the reactor winding and the wires of the line connecting the autonomous inverter to the DC source. In addition, these signs allow you to interrupt the process of charging the input capacitor of the inverter at the moment when its voltage reaches the voltage value of the DC source. This eliminates the influence of voltage drop in the line connecting the DC source to the input of the device. The indicated voltage drop depends on the value and derivative of the charging current of the inverter input capacitor.

Признаки: в качестве «демпфирующей цепи и первого выключателя используются униполярный кремниевый ограничитель напряжения, анод которого подключен к тому из входных зажимов устройства, который соединен с имеющим отрицательную полярность зажимом источника напряжения постоянного тока, а катод указанного ограничителя напряжения подключен к другому входному зажиму устройства» - позволяют упростить цепь для ограничения напряжения на входе устройства.Signs: as a “damping circuit and the first switch, a unipolar silicon voltage limiter is used, the anode of which is connected to that of the input terminals of the device, which is connected to the negative voltage terminal of the DC voltage source, and the cathode of the specified voltage limiter is connected to the other input terminal of the device” - allow you to simplify the circuit to limit the voltage at the input of the device.

Признаки: в качестве «демпфирующей цепи и первого выключателя используются группа последовательно включенных униполярных кремниевых ограничителей напряжения, причем анод каждого последующего их них соединен с катодом каждого предыдущего, анод первого униполярного кремниевого ограничителя напряжения подключен к тому из входных зажимов устройства, который соединен с имеющим отрицательную полярность зажимом источника напряжения постоянного тока, а катод последнего из этой группы последовательно включенных униполярных кремниевых ограничителей напряжения подключен к другому входному зажиму устройства» - позволяют ограничивать напряжение на входе устройства при высоких значениях напряжения источника. Эти признаки могут также обеспечить меньшее превышение уровня перенапряжения по отношению к напряжению источника, по сравнению с вариантом, в котором применяется один униполярный кремниевый ограничитель напряжения.Signs: as a “damping circuit and the first switch, a group of series-connected unipolar silicon voltage limiters is used, the anode of each subsequent them being connected to the cathode of each previous one, the anode of the first unipolar silicon voltage limiter being connected to that of the input terminals of the device, which is connected to a negative the polarity of the clamp of the DC voltage source, and the cathode of the last of this group of series-connected unipolar silicon voltage limiters connected to another input terminal of the device ”- allow you to limit the voltage at the input of the device at high voltage source. These features can also provide a lower excess voltage level with respect to the voltage of the source, compared with the option in which one unipolar silicon voltage limiter is used.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в следующем. При одинаковых с прототипом средних значениях зарядного тока входного конденсатора автономного инвертора напряжения отличительные признаки предлагаемого решения позволяют в несколько раз уменьшить следующие параметры устройства и показатели процесса заряда входного конденсатора: индуктивность реактора и его массу; отклонение максимальных значений зарядного тока от среднего; отклонение максимальных значений напряжений на входном конденсаторе и других элементах автономного инвертора от напряжения источника постоянного тока; потери энергии в реакторе и в линии, соединяющей входные зажимы автономного инвертора напряжения с источником напряжения постоянного тока.The technical result that is achieved when solving the problem is expressed in the following. With the average values of the charging current of the input capacitor of an autonomous voltage inverter identical with the prototype, the distinguishing features of the proposed solution allow several times to reduce the following device parameters and indicators of the charging process of the input capacitor: reactor inductance and its mass; the deviation of the maximum values of the charging current from the average; the deviation of the maximum voltage values at the input capacitor and other elements of the autonomous inverter from the voltage of the DC source; energy losses in the reactor and in the line connecting the input terminals of the autonomous voltage inverter with a DC voltage source.

На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигнутым техническим результатом, т.е. благодаря данной совокупности существенных признаков изобретения стало возможным решение поставленной задачи. Следовательно, заявленное изобретение является новым, обладает изобретательским уровнем и пригодно для использованияBased on the foregoing, we can conclude that the set of essential features of the claimed invention has a causal relationship with the achieved technical result, i.e. due to this combination of essential features of the invention, it became possible to solve the problem. Therefore, the claimed invention is new, has an inventive step and is suitable for use.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где: на фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для подключения автономного инвертора напряжения к источнику напряжения постоянного тока, в котором для ограничения перенапряжений используется демпфирующая цепь; на фиг.2 и фиг.3 показаны фрагменты принципиальных схем таких устройств, в которых для ограничения перенапряжений используются соответственно униполярный кремниевый ограничитель напряжения и группа последовательно включенных униполярных кремниевых ограничителей напряжения. На фиг.1, в качестве примера, изображена схема трехфазного мостового инвертора. Шесть электронных ключей инвертора зашунтированы обратными диодами. В качестве электронных ключей могут быть использованы транзисторы или полностью управляемые тиристоры.The invention is illustrated by the drawing, where: in Fig.1 shows a schematic diagram of a device for connecting an autonomous voltage inverter to a DC voltage source, in which a damping circuit is used to limit overvoltages; figure 2 and figure 3 shows fragments of circuit diagrams of such devices in which, to limit overvoltages, respectively, a unipolar silicon voltage limiter and a group of series-connected unipolar silicon voltage limiters are used. Figure 1, as an example, shows a diagram of a three-phase bridge inverter. Six inverter electronic keys are shunted by reverse diodes. As electronic keys, transistors or fully controlled thyristors can be used.

Устройство 1 для подключения автономного инвертора 2 напряжения к источнику 3 напряжения постоянного тока содержит следующие основные элементы: реактор 4, входной конденсатор 5 инвертора и блок 6 управления зарядом входного конденсатора инвертора. Первый 7 и второй 8 выходные зажимы устройства 1 подключены соответственно к первому 9 и второму 10 входным зажимам инвертора 2, а также к первому 11 и второму 12 входным зажимам устройства 1. Зажимы 11 и 12 соединены соответственно с первым 13 и вторым 14 источника 3 с помощью линии 15, в которую может входить не показанный на фиг.1 аппарат для включения и защиты этой линии. Первые зажимы 7, 9, 11 и 13 устройства 1, инвертора 2 и источника 3 имеют одинаковую полярность, на фиг.1, 2 и 3 полярность этих зажимов отрицательная. Полярность вторых зажимов 8, 10, 12 и 14 - положительная.The device 1 for connecting a stand-alone inverter 2 voltage to a source of DC voltage 3 contains the following main elements: reactor 4, the input capacitor 5 of the inverter and the charge control unit 6 of the input capacitor of the inverter. The first 7 and second 8 output terminals of the device 1 are connected respectively to the first 9 and second 10 input terminals of the inverter 2, as well as to the first 11 and second 12 input terminals of the device 1. The terminals 11 and 12 are connected respectively to the first 13 and second 14 of the source 3 s using line 15, which may include an apparatus not shown in FIG. 1 for switching on and protecting this line. The first clamps 7, 9, 11 and 13 of the device 1, inverter 2 and source 3 have the same polarity, in FIGS. 1, 2 and 3, the polarity of these clamps is negative. The polarity of the second clamps 8, 10, 12 and 14 is positive.

В устройство 1 входит также цепь 16 для ограничения перенапряжений, которая на фиг.1 изображена в виде демпфирующей цепи, содержащей первый 17 и второй 18 резисторы и демпфирующий конденсатор 19. Параллельно первому резистору 17 включен первый выключатель 20. Цепь 16 включена между входными зажимами 11 и 12 устройства 1. Конденсатор 5 подключен своим первым зажимом 21 к выходному зажиму 7 устройства 1, а вторым зажимом 22, через измерительный преобразователь 23 тока этого конденсатора, - к первому зажиму 24 реактора 4. Второй зажим 25 реактора 4 подключен через первый диод 26 к выходному зажиму 7 устройства 1, а первый зажим 24 реактора 4 подключен через второй диод 27 к выходному зажиму 8 устройства 1. Диоды 26 и 27 включены в направлении, не проводящем по отношению к напряжению источника 3. Второй выключатель 28 подключен параллельно диоду 27. Третий выключатель 29 соединяет второй зажим 25 реактора 4 с одним из выходных зажимов 30 инвертора 2. Этот выключатель вместе с реактором 4, измерительным преобразователем 23 тока, конденсатором 5 и электронным ключом 31 инвертора 2, вместе с включенным параллельно ключу 31 обратным диодом 32, образуют цепь заряда конденсатора 5. Эта цепь подключена к выходным зажимам 7 и 8 устройства 1.The device 1 also includes a circuit 16 for overvoltage limiting, which is shown in FIG. 1 in the form of a damping circuit containing the first 17 and second 18 resistors and a damping capacitor 19. A first switch 20 is connected in parallel with the first resistor 17. The circuit 16 is connected between the input terminals 11 and 12 of the device 1. The capacitor 5 is connected with its first terminal 21 to the output terminal 7 of the device 1, and the second terminal 22, through the current transducer 23 of this capacitor, to the first terminal 24 of the reactor 4. The second terminal 25 of the reactor 4 is connected through h the first diode 26 to the output terminal 7 of the device 1, and the first terminal 24 of the reactor 4 is connected through the second diode 27 to the output terminal 8 of the device 1. The diodes 26 and 27 are connected in a direction that is not conductive with respect to the voltage of the source 3. The second switch 28 is connected parallel to the diode 27. The third switch 29 connects the second terminal 25 of the reactor 4 to one of the output terminals 30 of the inverter 2. This switch together with the reactor 4, the current measuring transducer 23, the capacitor 5 and the electronic key 31 of the inverter 2, together with the key 31 connected in parallel the reverse diode 32, form a charge circuit of the capacitor 5. This circuit is connected to the output terminals 7 and 8 of the device 1.

Блок 6 управления зарядом входного конденсатора инвертора содержит командный элемент 33, измерительные преобразователи 34 и 35 напряжения источника постоянного тока и напряжения входного конденсатора инвертора, запоминающий блок 36, компаратор 37, блок 38 управления электронным ключом и четвертый выключатель 39. Этот выключатель соединяет выход блока 38 управления электронным ключом с выходом 40 блока 6 управления зарядом конденсатора 5. Выход 40 соединен с управляющим входом электронного ключа 31. Входы измерительных преобразователей напряжения 34 и 35 подключены соответственно к первому 11 и второму 12 входным зажимам устройства 1 и к первому 21 и второму 22 зажимам конденсатора 5. К первому, второму и третьему входам блока 38 управления электронным ключом подключены соответственно первый выход командного элемента 33, выход измерительного преобразователя 23 тока конденсатора 5 и первый выход компаратора 37. Второй выход компаратора 37 подключен к первому входу запоминающего блока 36, а первый и второй входы компаратора 36 подключены соответственно к выходам измерительного преобразователя 35 напряжения входного конденсатора 5 и запоминающего блока 36. Второй вход запоминающего блока 36 подключен ко второму выходу командного элемента 33, а третий вход запоминающего блока 36 подключен к выходу измерительного преобразователя 34 напряжения источника 3.The inverter input capacitor charge control unit 6 comprises a command element 33, DC / DC voltage measuring transducers 34 and 35, an inverter input capacitor voltage, a storage unit 36, a comparator 37, an electronic key control unit 38 and a fourth switch 39. This switch connects the output of the unit 38 control of the electronic key with the output 40 of the block 6 control the charge of the capacitor 5. The output 40 is connected to the control input of the electronic key 31. The inputs of the voltage measuring transducers 34 and 35 are connected respectively to the first 11 and second 12 input terminals of the device 1 and to the first 21 and second 22 terminals of the capacitor 5. The first output of the command element 33, the output of the transducer 23, respectively, are connected to the first, second and third inputs of the electronic key control unit 38 the current of the capacitor 5 and the first output of the comparator 37. The second output of the comparator 37 is connected to the first input of the storage unit 36, and the first and second inputs of the comparator 36 are connected respectively to the outputs of the measuring transducer 3 5 of the voltage of the input capacitor 5 and the storage unit 36. The second input of the storage unit 36 is connected to the second output of the command element 33, and the third input of the storage unit 36 is connected to the output of the voltage transducer 34 of the source 3.

Цепь 16 для ограничения перенапряжений может быть выполнена простейшим образом, как показано на фиг.2. Она в этом случае состоит из одного элемента - униполярного кремниевого ограничителя 41 напряжения. Анод и катод ограничителя 41 подключены соответственно к первому 11 и второму 12 входным зажимам устройства 1. (Название «униполярный кремниевый ограничитель напряжения» имеет также синонимы: «защитный диод» или «супрессор», а за рубежом используется термин «transient voltage surge suppressor» или сокращенно TVSS.) Цепь 16 для ограничения перенапряжений может быть выполнена также и в виде нескольких последовательно включенных в одном направлении униполярных кремниевых ограничителей 41 напряжения, как показано на фиг.3.Circuit 16 for surge protection can be performed in the simplest manner, as shown in figure 2. It in this case consists of one element - a unipolar silicon voltage limiter 41. The anode and cathode of the limiter 41 are connected respectively to the first 11 and second 12 input terminals of device 1. (The name “unipolar silicon voltage limiter” also has synonyms: “protective diode” or “suppressor”, and the term “transient voltage surge suppressor” is used abroad or abbreviated TVSS.) The circuit 16 for surge suppression can also be made in the form of several unipolar silicon voltage limiters 41 connected in series in the same direction, as shown in FIG. 3.

Устройство для подключения автономного инвертора напряжения к источнику напряжения постоянного тока, принципиальная схема которого показана на фиг.1, работает следующим образом.A device for connecting a stand-alone voltage inverter to a DC voltage source, the circuit diagram of which is shown in figure 1, operates as follows.

До подключения к источнику 3 напряжения конденсаторов 5 и 19 равны нулю, а все четыре выключателя 20, 28, 29 и 39 разомкнуты. В разомкнутом состоянии находятся и все электронные ключи инвертора 2. При подключении линии 15 к источнику 3, напряжение которого равно U, начинается процесс заряда демпфирующего конденсатора 19. Емкость Cd этого конденсатора в сотни и тысячи раз меньше емкости С входного конденсатора 5 инвертора. Пренебрежимо малы и значения индуктивности и сопротивления линии 15. В этом случае максимальное значение зарядного тока конденсатора 19 определяется приближенной формулой:

Figure 00000005
, гдеBefore connecting to the source 3, the voltages of the capacitors 5 and 19 are zero, and all four switches 20, 28, 29 and 39 are open. All electronic keys of inverter 2 are also in open state. When line 15 is connected to source 3, the voltage of which is U, the charging process of damping capacitor 19 begins. The capacitance C d of this capacitor is hundreds and thousands of times smaller than the capacitance C of the input capacitor 5 of the inverter. The inductance and resistance of line 15 are negligible. In this case, the maximum value of the charging current of the capacitor 19 is determined by the approximate formula:
Figure 00000005
where

R1 и R2 - сопротивления первого 17 и второго 18 резисторов. После окончания процесса заряда конденсатора 19 его напряжение равно напряжению U источника 3. Это напряжение, измеренное измерительным преобразователем 34, сохраняется в памяти запоминающего блока 36. Выходные сигналы измерительных преобразователей 23 тока и 35 напряжения конденсатора 5, а также компаратора 37 равны нулю. Выключатели 20, 29 и 39 переводят в замкнутое состояние. Выключатель 20 шунтирует резистор 17, при этом активное сопротивление демпфирующей цепи 16 уменьшается до R2 - сопротивления резистора 18. Замыкание выключателей 29 и 39 завершает подготовку к началу процесса заряда основного конденсатора 5. Этот процесс начинается с воздействия на командный элемент 33, который через блок 38 управления электронным ключом 31 и выключатель 39 подает сигнал на включение ключа 31. Одновременно командный элемент подает сигнал на второй вход запоминающего блока 36. В результате этого запоминающий блок сохранит последнее перед замыканием ключа 31 значение U0 напряжения источника и перестанет следить за напряжением на входных зажимах 11 и 12 устройства 1. (Последнее напряжение изменяется с изменением зарядного тока из-за падения напряжения в линии.) С появлением тока и напряжения конденсатора 5 начинают изменяться выходные сигналы измерительных преобразователей 23 и 35. При пренебрежении весьма малым влиянием падения напряжения в линии 15, что также позволяет не учитывать влияние демпфирующей цепи 16 на ток и напряжение конденсатора 5, изображения по Лапласу переходных процессов зарядного тока IC(s) и напряжения UC(s) этого конденсатора можно описать, в общем случае, следующими выражениями:R 1 and R 2 are the resistances of the first 17 and second 18 resistors. After the charging process of the capacitor 19, its voltage is equal to the voltage U of the source 3. This voltage, measured by the measuring transducer 34, is stored in the memory of the storage unit 36. The output signals of the current transducers 23 and 35 of the voltage of the capacitor 5, as well as the comparator 37 are equal to zero. Switches 20, 29 and 39 are brought into a closed state. The switch 20 shunts the resistor 17, while the active resistance of the damping circuit 16 is reduced to R 2 - the resistance of the resistor 18. Closing the switches 29 and 39 completes the preparation for the start of the process of charging the main capacitor 5. This process begins with the action on the command element 33, which through the block 38 control the electronic key 31 and the switch 39 provides a signal to turn on the key 31. At the same time, the command element supplies a signal to the second input of the storage unit 36. As a result, the storage unit will save the last Before closing the key 31, the value U 0 of the source voltage will stop monitoring the voltage at the input terminals 11 and 12 of device 1. (The last voltage changes with a change in the charging current due to a voltage drop in the line.) With the appearance of the current and voltage of the capacitor 5, the output starts to change the signals of the measuring transducers 23 and 35. If we neglect the very small effect of the voltage drop on the line 15, which also allows us not to take into account the influence of the damping circuit 16 on the current and voltage of the capacitor 5, the Laplace image dnyh processes of charging current I C (s) and the voltage U C (s) of the capacitor can be described generally by the following expressions:

Figure 00000006
Figure 00000006

где s - аргумент изображения функций времени t, L - индуктивность реактора 4, R - его активное сопротивление, UC0 - начальное напряжение конденсатора 5, IC0 - начальный ток реактора. При первом включении электронного ключа 31 две последние величины равны нулю. В этом случае справедливы следующие выражения переходных характеристик, полученные из (1) с помощью обратного преобразования Лапласа:where s is the argument of the image of the time functions t, L is the inductance of the reactor 4, R is its active resistance, U C0 is the initial voltage of the capacitor 5, I C0 is the initial current of the reactor. When you first turn on the electronic key 31, the last two values are equal to zero. In this case, the following transition characteristic expressions obtained from (1) using the inverse Laplace transform are valid:

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

где

Figure 00000009
- постоянная времени реактора,
Figure 00000010
- волновое сопротивление последовательного резонансного контура,
Figure 00000011
- резонансная угловая частота этого контура. Из-за наличия в этом конуре сопротивления R угловая частота колебаний ω несколько ниже резонансной.Where
Figure 00000009
is the time constant of the reactor,
Figure 00000010
- wave impedance of the series resonant circuit,
Figure 00000011
is the resonant angular frequency of this circuit. Due to the presence of resistance R in this circuit, the angular oscillation frequency ω is slightly lower than the resonance frequency.

Выражения (2) и (3) определяют колебательный процесс. Направление тока в цепи заряда изменяется через каждую половину периода угловой частоты ω. При положительном направлении этого тока он проходит через электронный ключ 31, источник 3 отдает мощность, и напряжение конденсатора 3 возрастает. Ток отрицательного направления проходит через обратный диод, включенный параллельно электронному ключу 31. При этом конденсатор 5 разряжается, а источник 3 потребляет мощность. Этот процесс заканчивается, если ключ 31 не будет разомкнут, через 8-10 постоянных времени τ реактора 4. Аналогичным образом, с возможным отсутствием электронного ключа и шунтирующего его обратного диода, протекают процессы заряда входного конденсатора в прототипе. Первый недостаток колебательного переходного процесса заряда конденсатора 5 - это большие значения превышений напряжения конденсатора 5 над напряжением источника. Максимум этих превышений наступает через половину периода угловой частоты ω. Его относительное значение (базовое значение - это напряжение источника) равно

Figure 00000012
. Если С=0,6 Ф, L=0,6 Гн, R=0,6 Ом, то эта величина равна 0,56, что при U=800 В составляет около 450 В. Второй недостаток - большие потери энергии в реакторе. При пренебрежении активным сопротивлением линии, для приведенных значений напряжения источника и емкости конденсатора они составят 192 кДж.Expressions (2) and (3) determine the oscillatory process. The direction of the current in the charge circuit changes every half of the period of the angular frequency ω. With a positive direction of this current, it passes through an electronic switch 31, the source 3 gives off power, and the voltage of the capacitor 3 rises. The negative current passes through a reverse diode connected in parallel with the electronic switch 31. In this case, the capacitor 5 is discharged, and the source 3 consumes power. This process ends if the key 31 is not open, after 8-10 time constants τ of reactor 4. Similarly, with the possible absence of an electronic key and a reverse diode bypassing it, charge processes of the input capacitor in the prototype occur. The first disadvantage of the oscillatory transient charge of the capacitor 5 is the large values of the excess voltage of the capacitor 5 over the voltage of the source. The maximum of these excesses occurs after half the period of the angular frequency ω. Its relative value (the base value is the voltage of the source) is
Figure 00000012
. If C = 0.6 F, L = 0.6 H, R = 0.6 Ohms, then this value is 0.56, which at U = 800 V is about 450 V. The second drawback is the large energy loss in the reactor. If the line resistance is neglected, for the given values of the source voltage and capacitor capacitance they will be 192 kJ.

Если максимальное значение ICmax зарядного тока, которое имеет место через четвертую часть периода угловой частоты ω, (для рассматриваемого примера это около 1500 А) не превосходит заданное в блоке 37 предельное значение IC1, то процесс заряда конденсатора 5 будет продолжаться несколько дольше этого времени, при токе заряда, который немногим меньше указанного максимального значения. Заряд конденсатора 5 прекратится, когда в первый раз напряжение конденсатора 5 достигнет первоначального значения U0 напряжения на входных зажимах 11 и 12 устройства 1. При этом сработает компаратор 37 и своим выходным сигналом через блок 38 и выключатель 39 подаст команду на отключение ключа 31. К этому моменту энергия магнитного поля реактора

Figure 00000013
лишь немногим меньше энергии конденсатора при его заряде до напряжения источника, а напряжение на втором зажиме 25 реактора больше напряжения источника 3. Ток реактора при отключении ключа 31 не может мгновенно измениться и начинает замыкаться через диоды 26 и 27 и источник 3, если напряжение U этого источника не больше напряжения U0, которое было на конденсаторе 5 в момент срабатывания компаратора. (Если напряжение U за время рассматриваемого процесса несколько увеличилось, то вначале ток реактора 4 будет подзаряжать конденсатор 5 до этого напряжения, а затем станет замыкаться через диод 27 и источник 3.) Направление тока в источнике 3 противоположно направлению его напряжения. Тем самым часть энергии, полученной от источника 3, возвращается обратно. Таким образом, устройство 1 является более экономичным, чем прототип, а в реакторе 4 выделятся в виде тепла меньшие потери энергии. Для рассматриваемого примера эти потери примерно равны 145 кДж, что составляет 76% от потерь энергии в реакторе прототипа. Время, в течение которого конденсатор 5 заряжается до напряжения источника 3, равно 0,44 с. Потери энергии, идущие на нагрев реактора, всего на 24% меньше, чем в неуправляемом процессе заряда конденсатора 5.If the maximum value I Cmax of the charging current, which takes place through the fourth part of the period of the angular frequency ω (for the example under consideration, is about 1500 A) does not exceed the limit value I C1 set in block 37, then the process of charging the capacitor 5 will continue for a little longer than this time at a charge current that is slightly less than the indicated maximum value. The charge of the capacitor 5 will stop when, for the first time, the voltage of the capacitor 5 reaches the initial voltage value U 0 at the input terminals 11 and 12 of the device 1. At the same time, the comparator 37 will operate and its output signal through the block 38 and the switch 39 will command to turn off the key 31. K at this moment the energy of the magnetic field of the reactor
Figure 00000013
only a little less than the energy of the capacitor when it is charged to the voltage of the source, and the voltage at the second terminal 25 of the reactor is greater than the voltage of source 3. The current of the reactor when the key 31 is turned off cannot immediately change and starts to be closed through diodes 26 and 27 and source 3, if the voltage U the source is not more than the voltage U 0 , which was on the capacitor 5 at the time the comparator was triggered. (If the voltage U has increased slightly during the process under consideration, then at first the current of the reactor 4 will charge the capacitor 5 to this voltage, and then it will become closed through the diode 27 and source 3.) The direction of the current in the source 3 is opposite to the direction of its voltage. Thus, part of the energy received from source 3 is returned back. Thus, the device 1 is more economical than the prototype, and in the reactor 4 less energy is lost in the form of heat. For the considered example, these losses are approximately equal to 145 kJ, which is 76% of the energy loss in the reactor of the prototype. The time during which the capacitor 5 is charged to the voltage of the source 3 is 0.44 s. The energy loss spent on heating the reactor is only 24% less than in an uncontrolled process of charging a capacitor 5.

Потери энергии в реакторе 4 пропорциональны интегралу от квадрата тока конденсатора 5, а его напряжение - интегралу от этого тока в первой степени. Поэтому при постоянных параметрах конденсатора 5 и реактора 4 и том же напряжении источника 3 для снижения потерь энергии в реакторе 4 следует снизить максимальные значения зарядного тока. Устройство 1 реализует эту рекомендацию следующим образом. Электронный ключ 31 переходит в выключенное состояние в момент, когда зарядный ток на первой стадии заряда конденсатора 5 станет равным предельному максимальному значению IC1, заданному в блоке 37 и меньшему максимального значения ICmax. Начинается вторая стадия процесса заряда конденсатора 5, на которой происходит отдача энергии, запасенной в магнитном поле реактора 4. Ток iC (t) реактора 4 замыкается через конденсатор 5 и диод 26. Напряжение конденсатора направлено встречно с током iC(t), что приводит к снижению этого тока и увеличению напряжения конденсатора 5. Одновременно с переходом ключа 31 в выключенное состояние ток линии, соединяющей устройство 1 с источником 3, начинает проходить не по реактору 4, а по демпфирующей цепи 16. Под действием этого тока напряжение на входных зажимах 11 и 12 устройства 1 увеличится скачком и станет больше напряжения источника 3. Начальное превышение напряжения на входе устройства 1 равно IC1R2. Выбором сопротивления R2 второго резистора можно достаточно точно обеспечить желаемое значение перенапряжения. Далее станет проходить быстро затухающий колебательный процесс, после завершения которого ток линии станет равным нулю, а напряжение на входе устройства 1 - равным напряжению источника 3. Желательно выбрать такое значение емкости Cd, чтобы начальное значение производной напряжения на входных зажимах устройства 1 равнялось нулю. Если эта производная положительна (при недостаточной емкости Cd), то некоторое время напряжение на указанных зажимах будет возрастать и превзойдет желаемое значение перенапряжения. Если же эта производная отрицательна, то напряжение на входе устройства 1 сразу же станет снижаться, но емкость Cd окажется больше минимально необходимой, а это приведет к увеличению стоимости и массы устройства 1.The energy loss in the reactor 4 is proportional to the integral of the square of the current of the capacitor 5, and its voltage is proportional to the integral of this current in the first degree. Therefore, with constant parameters of the capacitor 5 and the reactor 4 and the same voltage of the source 3, to reduce the energy loss in the reactor 4, the maximum values of the charging current should be reduced. Device 1 implements this recommendation as follows. The electronic key 31 goes into the off state at the moment when the charging current in the first stage of the charge of the capacitor 5 becomes equal to the maximum limit value I C1 set in block 37 and less than the maximum value IC max . The second stage of the charge process of the capacitor 5 begins, at which the energy stored in the magnetic field of the reactor 4 is released. The current i C (t) of the reactor 4 is closed through the capacitor 5 and the diode 26. The capacitor voltage is directed counter to the current i C (t), which leads to a decrease in this current and an increase in the voltage of the capacitor 5. Simultaneously with the switching of the key 31 to the off state, the current of the line connecting the device 1 to the source 3 starts to pass not through the reactor 4, but through the damping circuit 16. Under the action of this current, the voltage at the input imah 11 and 12 of the device 1 increases abruptly and becomes high voltage source 3. Starting excess voltage at the input device 1 is equal to I C1 R 2. By selecting the resistance R 2 of the second resistor, the desired overvoltage value can be sufficiently accurately provided. Next, a rapidly damping oscillatory process will begin, after which the line current will become zero, and the voltage at the input of device 1 will be equal to the voltage of source 3. It is advisable to choose a value of capacitance C d such that the initial value of the derivative of the voltage at the input terminals of device 1 is zero. If this derivative is positive (with insufficient capacitance C d ), then for some time the voltage at these terminals will increase and exceed the desired value of the overvoltage. If this derivative is negative, then the voltage at the input of device 1 will immediately begin to decrease, but the capacitance C d will be more than the minimum necessary, and this will lead to an increase in the cost and mass of device 1.

Возвращаясь к процессу заряда основного конденсатора 5, рассмотрим сначала случай, когда минимальное предельное значение тока iC(t), заданное в блоке 38, равно нулю. Наличие диода 26 предотвращает изменение направления тока iC(t). Поэтому вторая стадия процесса изменения тока iC(t) заканчивается, когда этот ток станет равным нулю. Большая часть запасенной в реакторе 4 энергии перейдет в конденсатор 5, увеличивая его напряжение. В момент, когда ток iC(t) станет равным нулю, блок 37 подает сигнал на включение электронного ключа 31. Начинается второй цикл, в котором на первой стадии ключ 31 замкнут и ток iC (t) возрастает до значения IC1, а на второй стадии этот ключ размыкается, и ток IC1 падает до нуля. Эти циклы повторяются до тех пор, когда на первой или второй стадии напряжение uC(t) вырастет до значения, которое хранится в памяти блока 36. При этом компаратор 37 пошлет через блок 38 один сигнал на отключение ключа 31, а на первый вход запоминающего блока 36 - другой сигнал, который переведет этот блок из режима сохранения в памяти первоначального значения напряжения источника 3 в режим отслеживание этого напряжения. Если напряжение конденсатора 5 на первой стадии какого-либо цикла достигнет значения, хранящегося в памяти блока 36, то ток реактора 4 начинает замыкаться через диоды 26 и 27 и источник 3, как это описано выше. Если же напряжение конденсатора 5 достигнет напряжения на входных зажимах 11 и 12 устройства 1 на второй стадии какого-либо цикла, то ток реактора замкнется по цепи, содержащей диоды 26 и 27, линию питания устройства 1 и источник 3. При этом большая часть энергии, накопленной в реакторе 4, вернется в источник 3.Returning to the process of charging the main capacitor 5, we first consider the case when the minimum limit current value i C (t) specified in block 38 is zero. The presence of a diode 26 prevents a change in the direction of current i C (t). Therefore, the second stage of the process of changing the current i C (t) ends when this current becomes equal to zero. Most of the energy stored in the reactor 4 will go into the capacitor 5, increasing its voltage. At the moment when the current i C (t) becomes equal to zero, block 37 gives a signal to turn on the electronic key 31. The second cycle begins, in which at the first stage the key 31 is closed and the current i C (t) increases to the value I C1 , and in the second stage, this switch opens, and the current I C1 drops to zero. These cycles are repeated until, at the first or second stage, the voltage u C (t) rises to the value that is stored in the memory of block 36. In this case, the comparator 37 will send through block 38 one signal to turn off the key 31, and to the first input of the memory block 36 is another signal that will transfer this block from the mode of storing the initial value of the voltage of the source 3 to the tracking mode of this voltage. If the voltage of the capacitor 5 at the first stage of a cycle reaches the value stored in the memory of block 36, then the current of the reactor 4 begins to be closed through diodes 26 and 27 and source 3, as described above. If the voltage of the capacitor 5 reaches the voltage at the input terminals 11 and 12 of the device 1 in the second stage of any cycle, the current of the reactor will be closed by a circuit containing diodes 26 and 27, the power line of the device 1 and source 3. In this case, most of the energy accumulated in the reactor 4, will return to source 3.

Чем меньше значение тока IC1, тем меньше потери энергии в реакторе, а число циклов и время заряда конденсатора с уменьшением IC1 увеличиваются. Так, для рассматриваемого примера (U=800 В, С=0,6 мкФ, L=0,1 Гн, R=0,15 Ом) при IC1=900 А заряд конденсатора 5 до 800 В завершится на первой стадии второго цикла через 0,85 с после начала его заряда. При этом потери энергии в реакторе составят 51,7 кДж, что в 3,7 раза меньше, чем в прототипе. При IC1=800 А заряд конденсатора 5 до 800 В завершится позже, на первой стадии третьего цикла, через 1,22 с после начала его заряда. При этом потери энергии в реакторе составят 37,2 кДж, что в 1,4 раза меньше, чем при IC1=900 А и в 5,2 раза меньше, чем в прототипе.The smaller the current value I C1 , the less energy loss in the reactor, and the number of cycles and the charge time of the capacitor with a decrease in I C1 increase. So, for the considered example (U = 800 V, C = 0.6 μF, L = 0.1 H, R = 0.15 Ohm) at I C1 = 900 A, the charge of the capacitor 5 to 800 V will end at the first stage of the second cycle 0.85 s after the start of its charge. In this case, the energy loss in the reactor will be 51.7 kJ, which is 3.7 times less than in the prototype. When I C1 = 800 A, the charge of the capacitor 5 to 800 V will be completed later, in the first stage of the third cycle, 1.22 s after the start of its charge. The energy loss in the reactor will be 37.2 kJ, which is 1.4 times less than when I C1 = 900 A and 5.2 times less than in the prototype.

Можно еще в большей степени снизить потери энергии в реакторе 4 при том же полном времени заряда конденсатора 5. Для этого предельное минимальное значение IC2, при котором ключ 31 повторно включается, нужно сделать не равным нулю, а близким к IC1. Минимум потерь при этом достигается в недостижимом на практике пределе - при выполнении равенства IC2=IC1. (Пульсации зарядного тока отсутствуют, а число циклов включения и отключения ключа бесконечно велико.) При том же, что и в последнем примере, времени заряда конденсатора 5 (1,22 с) ток IC1 примерно равен 400 А, а потери энергии в реостате снизятся еще в 1,3 раза и составят 28,4 кДж (в 6,8 раза меньше, чем в прототипе). Если снизить индуктивность реактора 4, то при этом уменьшится и его активное сопротивление. Потери энергии уменьшатся пропорционально активному сопротивлению реактора. Практическая реализация рекомендаций по уменьшению индуктивности реактора и приближении IC2 к IC1 имеет два ограничения. Первое из них - это допустимая максимальная частота включения электронного ключа. Второе - это минимальное время, которое необходимо для выполнения ряда операций: измерения текущего значения тока iC (t), сравнения его с заданными пределами IC1 и IC2, подачи сигнала на изменение состояния электронного ключа и исполнения им этой команды.It is possible to further reduce the energy loss in the reactor 4 at the same total charge time of the capacitor 5. For this, the maximum minimum value of I C2 , at which the key 31 is turned on again, must be made not equal to zero, but close to I C1 . The minimum loss is achieved in an unattainable limit in practice - when the equality I C2 = I C1 is fulfilled. (There are no ripples in the charging current, and the number of key on and off cycles is infinitely large.) With the same as in the last example, the charge time of the capacitor 5 (1.22 s), the current I C1 is approximately 400 A, and the energy loss in the rheostat will decrease by 1.3 times and amount to 28.4 kJ (6.8 times less than in the prototype). If the inductance of the reactor 4 is reduced, then its active resistance will also decrease. Energy losses will decrease in proportion to the resistance of the reactor. The practical implementation of recommendations for reducing the reactor inductance and bringing I C2 closer to I C1 has two limitations. The first of these is the permissible maximum frequency of switching on the electronic key. The second is the minimum time it takes to perform a number of operations: measuring the current value of current i C (t), comparing it with the set limits I C1 and I C2 , signaling to change the state of the electronic key and executing this command.

Демпфирующую цепь 16 можно заменить униполярным кремниевым ограничителем 41 напряжения, как показано на фиг.2, или несколькими последовательно включенными этими ограничителями (фиг.3). Последний вариант можно использовать в двух случаях. Во-первых, когда напряжение источника 3 больше самого большого из номинальных напряжений доступных униполярных кремниевых ограничителей напряжения. Во-вторых, когда сумма номинальных напряжений нескольких униполярных кремниевых ограничителей напряжения ближе к напряжению источника, чем любого одного ограничителя. По своему принципу действия нескольких последовательно включенных ограничителей (защитных диодов) можно заменить одним, номинальное напряжение которого равно сумме номинальных напряжений каждого из последовательно включенных защитных диодов. Униполярный кремниевый ограничитель напряжения представляет собой полупроводниковый диод с лавинной обратной вольт-амперной характеристикой. При использовании ограничителя(ей) 41 на предварительном этапе, до начала процесса заряда конденсатора 5, необходимость включения выключателя 20 отпадает. (Этот выключатель в таком варианте устройства 1 отсутствует.) Нет и этапа заряда демпфирующего конденсатора 19. Первая стадия каждого цикла заряда конденсатора 5 проходит так же, как показано выше. На второй стадии каждого цикла основной процесс - разряд реактора 4 - проходит так же, как и при наличии демпфирующей цепи. Разряд же индуктивности линии 15 на ограничитель 41 напряжения имеет несущественные отличия от рассмотренного выше. Кусочно-линейная (упрощенная) схема замещения униполярного кремниевого ограничителя напряжения состоит из ЭДС Е, равной напряжению, при котором начинается лавинный пробой этого прибора, и последовательно включенного с ней резистора, сопротивление которого равно дифференциальному обратному сопротивлению Rdin защитного диода 41 (для нескольких последовательно включенных защитных диодов - сумме этих сопротивлений всех диодов). ЭДС Е на 10% и более превосходит номинальное напряжение URM в статическом режиме работы, а это напряжение должно быть не меньше напряжения U источника 3. Сопротивление Rdin выполняет функцию сопротивления R2 резистора 18 в демпфирующей цепи. Роль конденсатора 19 играет источник ЭДС Е, но при этом есть следующие отличия. Во-первых, начальное напряжение конденсатора 19 равнялось напряжению U, а ЭДС Е больше этого напряжения, по крайней мере, на 10%. Во-вторых, напряжение конденсатора изменяется по колебательному закону, возвращаясь к начальному значению, а ЭДС Е остается постоянной вплоть до нулевого значения тока индуктивности линии 15. То есть процесс разряда этой индуктивности происходит монотонно и быстрее, чем при наличии демпфирующей цепи. Такой характер этого процесса свидетельствует о преимуществе использования униполярного кремниевого ограничителя 41 напряжения, по сравнению с демпфирующей цепью 16. Другое преимущество состоит в том, что размеры и масса такого ограничителя меньше, чем сумма аналогичных показателей элементов демпфирующей цепи и выключателя 20. Недостаток применения ограничителя 41 напряжения заключается в довольно большом начальном (при выключении ключа 31) напряжении на зажимах 11 и 12 устройства 1. Оно в 1,5 раза и более превосходит URM и, тем более, напряжение U. В этом отношении защитные диоды превосходят варисторы, у которых начальное напряжение в два раза и более превосходит номинальное напряжение варистора в статическом режиме работы, но уступают демпфирующей цепи 16. Применение демпфирующей цепи 16, которая может обеспечить меньшее превышение напряжения на зажимах 11 и 12 устройства 1, позволяет, в некоторых случаях, выбрать с меньшими значениями номинальных напряжений конденсатор 5, а также электронные ключи и обратные диоды инвертора.The damping circuit 16 can be replaced by a unipolar silicon voltage limiter 41, as shown in FIG. 2, or by several of these limiters in series (FIG. 3). The latter option can be used in two cases. First, when the voltage of source 3 is greater than the largest of the nominal voltages available unipolar silicon voltage limiters. Secondly, when the sum of the rated voltages of several unipolar silicon voltage limiters is closer to the voltage of the source than any one limiter. According to its principle of operation, several series-connected limiters (protective diodes) can be replaced by one whose rated voltage is equal to the sum of the rated voltages of each of the series-connected protective diodes. The unipolar silicon voltage limiter is a semiconductor diode with an avalanche reverse voltage-current characteristic. When using the limiter (s) 41 at the preliminary stage, before the start of the process of charging the capacitor 5, the need to turn on the switch 20 disappears. (This switch is absent in this embodiment of the device 1.) There is no charge stage of the damping capacitor 19. The first stage of each charge cycle of the capacitor 5 proceeds as shown above. In the second stage of each cycle, the main process — reactor discharge 4 — proceeds in the same way as in the presence of a damping circuit. The discharge of the inductance of the line 15 to the voltage limiter 41 has insignificant differences from the above. A piecewise-linear (simplified) equivalent circuit of a unipolar silicon voltage limiter consists of an EMF E equal to the voltage at which the avalanche breakdown of this device begins, and a resistor connected in series with it, the resistance of which is equal to the differential inverse resistance R din of the protective diode 41 (for several in series included protective diodes - the sum of these resistances of all diodes). EMF E is 10% or more higher than the rated voltage U RM in the static mode of operation, and this voltage should be no less than the voltage U of source 3. Resistance R din performs the function of resistance R 2 of resistor 18 in the damping circuit. The role of the capacitor 19 is played by the emf source E, but there are the following differences. Firstly, the initial voltage of the capacitor 19 was equal to the voltage U, and the EMF E is greater than this voltage by at least 10%. Secondly, the capacitor voltage changes according to the oscillatory law, returning to the initial value, and the EMF E remains constant up to the zero value of the line inductance current 15. That is, the discharge process of this inductance occurs monotonously and faster than in the presence of a damping circuit. This nature of this process indicates the advantage of using a unipolar silicon voltage limiter 41, in comparison with the damping circuit 16. Another advantage is that the size and mass of such a limiter are smaller than the sum of the similar parameters of the elements of the damping circuit and switch 20. The disadvantage of using the limiter 41 voltage is a rather large initial (when turning off the key 31) voltage at the terminals 11 and 12 of the device 1. It is 1.5 times or more superior to U RM and, especially, the voltage U. In this regard, protective diodes are superior to varistors, in which the initial voltage is two times or more higher than the nominal voltage of the varistor in the static mode of operation, but inferior to the damping circuit 16. The use of a damping circuit 16, which can provide a smaller excess voltage at terminals 11 and 12 device 1, allows, in some cases, to choose with lower values of the nominal voltage of the capacitor 5, as well as electronic keys and inverse diodes of the inverter.

После срабатывания компаратора 38 и окончания процесса разряда реактора 4 выполняют следующие действия. Размыкают выключатель 20, подготавливая устройство 1 к следующему подключению к источнику 3. Размыкают выключатели 29 и 39, открывая тем самым возможность работы электронного ключа 31 в составе инвертора 2. Замыкают выключатель 28, что позволяет закоротить диод 27. При этом исключаются потери мощности в диоде 27, и обеспечивается возможность прохождения переменного тока, генерируемого инвертором 3 в его входной цепи, через конденсатор 5. После проведения указанных манипуляций инвертор 2 готов к подключению нагрузки к выходным зажимам 30 и питанию ее переменным током. Постоянная составляющая входного тока инвертора 2 поступает к его входным зажимам 9 и 10 напрямую от источника 3, минуя при этом реактор 4. Эта особенность выгодно отличает устройство 1 от его прототипа. Тем самым при работе инвертора 2 исключаются потери мощности и напряжения в реакторе 4, что повышает КПД преобразования постоянного тока в переменный. Реактор 4, работающий кратковременно, только во время заряда конденсатора 5 (это время не превышает нескольких секунд), может быть выполнен с высокими значениями плотности тока в обмотке реактора. Такая возможность обеспечивает многократное уменьшение массы реактора 4, по сравнению с реактором прототипа.After the operation of the comparator 38 and the end of the discharge process of the reactor 4, the following actions are performed. The circuit breaker 20 is opened, preparing the device 1 for the next connection to the source 3. The circuit breakers 29 and 39 are opened, thereby opening up the possibility of the electronic switch 31 working as part of the inverter 2. The circuit breaker 28 is closed, which allows the diode 27 to be shorted. Power losses in the diode are eliminated. 27, and it is possible to pass the alternating current generated by the inverter 3 in its input circuit through the capacitor 5. After performing these manipulations, the inverter 2 is ready to connect the load to the output terminals 30 and power e ac. The constant component of the input current of the inverter 2 goes to its input terminals 9 and 10 directly from the source 3, bypassing the reactor 4. This feature distinguishes device 1 from its prototype. Thus, the operation of the inverter 2 eliminates the loss of power and voltage in the reactor 4, which increases the efficiency of converting direct current to alternating current. The reactor 4, operating briefly, only during the charge of the capacitor 5 (this time does not exceed several seconds), can be performed with high current densities in the reactor winding. This possibility provides a multiple reduction in the mass of the reactor 4, compared with the reactor of the prototype.

После окончания работы инвертора 2 выключатель 28 переводят в разомкнутое состояние. Устройство 1 готово к новому подключению к источнику 3 и новому процессу заряда конденсаторов 19 и 5. Если перерыв в подключении устройства 1 к источнику 3 был непродолжителен, то конденсаторы 19 и 5 могут полностью не разрядиться. Это обстоятельство нисколько не осложнит рассмотренный процесс проведения как подготовительных операций (изменения состояния выключателей 20, 28, 29 и 39), так и заряда конденсатора 5, только время заряда конденсаторов 19 и 5 станет меньше.After the operation of the inverter 2, the switch 28 is transferred to the open state. Device 1 is ready for a new connection to source 3 and a new process for charging capacitors 19 and 5. If the interruption in connecting device 1 to source 3 was short, then capacitors 19 and 5 may not completely discharge. This circumstance will not complicate the considered process of carrying out both preparatory operations (changing the state of switches 20, 28, 29 and 39) and the charge of capacitor 5, only the charge time of capacitors 19 and 5 will become less.

Источники информацииInformation sources

1. Электротехника: Учебное пособие для вузов. - В 3-х книгах. Книга II. Электрические машины. Промышленная электроника. Теория автоматического управления / Под ред. П.А.Бутырина, Р.Х.Гафиятуллина, А.Л.Шестакова. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004. - 711 с.1. Electrical Engineering: Textbook for universities. - In 3 books. Book II. Electric cars. Industrial Electronics. Theory of Automatic Control / Ed. P.A. Butyrina, R.Kh. Gafiyatullina, A.L. Shestakova. - Chelyabinsk: Publishing House of SUSU, 2004. - 711 p.

2. Электротехнический справочник: В 3 т.Т 2. Электротехнические изделия и устройства / Под общ. ред. профессоров МЭИ: И.И.Орлова (гл. ред.) и др. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 880 с.2. Electrotechnical directory: V 3 T. 2. Electrotechnical products and devices / Under the general. ed. professors MPEI: I.I. Orlova (chap. ed.) and others - M .: Energoatomizdat, 1988 .-- 880 p.

3. В.И.Мелешин. Транзисторная преобразовательная техника. - М.: Техносфера. - 2005. - 632 с.3. V.I. Meleshin. Transistor converter technology. - M .: Technosphere. - 2005 .-- 632 s.

4. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники: Учебник. - Новосибирск: Изд-во НГУ, 2000 г. - Ч.2 - 197 с. (прототип).4. Zinoviev G.S. Fundamentals of Power Electronics: A Textbook. - Novosibirsk: Publishing House of the NSU, 2000 - Part 2 - 197 p. (prototype).

Claims (3)

1. Устройство для подключения автономного инвертора напряжения к источнику напряжения постоянного тока, содержащее реактор и входной конденсатор инвертора, первый зажим которого подключен к первым входному и выходному зажимам упомянутого устройства, при этом первый выходной зажим этого устройства подключен к первому входному зажиму автономного инвертора напряжения, а первый входной зажим этого устройства соединен с первым выходным зажимом источника напряжения постоянного тока, причем первый входной зажим указанного инвертора и первый выходной зажим упомянутого источника имеют одинаковую полярность, второй зажим входного конденсатора инвертора соединен со вторым выходным зажимом этого устройства, который подключен ко второму входному зажиму указанного инвертора, и с первым зажимом реактора, а второй входной зажим устройства соединен со вторым выходным зажимом упомянутого источника, отличающееся тем, что в устройство введены демпфирующая цепь, содержащая последовательно включенные первый и второй резисторы и демпфирующий конденсатор, и которая подключена между первым и вторым входными зажимами устройства, а также три выключателя, блок управления зарядом входного конденсатора инвертора, измерительный преобразователь тока входного конденсатора и два диода, первый из которых подключен между первым выходным зажимом устройства и вторым зажимом реактора, а второй диод подключен между вторым выходным зажимом устройства и первым зажимом реактора, при этом оба диода включены в направлении, не проводящем по отношению к напряжению упомянутого источника, измерительный преобразователь тока входного конденсатора включен между вторым зажимом входного конденсатора и первым зажимом реактора, первый и второй выключатели подключены параллельно соответственно первому резистору и второму диоду, третий выключатель подключен между вторым зажимом реактора и одним из выходных зажимов указанного автономного инвертора, а выход блока управления зарядом входного конденсатора инвертора соединен с управляющим входом того электронного ключа указанного автономного инвертора, который включен между вторым входным зажимом и указанным выходным зажимом этого инвертора.1. A device for connecting an autonomous voltage inverter to a DC voltage source, comprising a reactor and an inverter input capacitor, the first terminal of which is connected to the first input and output terminals of the said device, while the first output terminal of this device is connected to the first input terminal of the autonomous voltage inverter, and the first input terminal of this device is connected to the first output terminal of the DC voltage source, the first input terminal of the specified inverter and the first the output terminal of said source have the same polarity, the second terminal of the input inverter capacitor is connected to the second output terminal of this device, which is connected to the second input terminal of the specified inverter, and to the first terminal of the reactor, and the second input terminal of the device is connected to the second output terminal of the source, characterized in that a damping circuit is introduced into the device, comprising first and second resistors in series and a damping capacitor, and which is connected between the first and second input terminals of the device, as well as three switches, an inverter input capacitor charge control unit, an input capacitor current transducer and two diodes, the first of which is connected between the first output terminal of the device and the second reactor terminal, and the second diode is connected between the second output terminal device and the first clamp of the reactor, while both diodes are connected in a direction that is not conductive with respect to the voltage of said source, a measuring current transducer of input a capacitor is connected between the second terminal of the input capacitor and the first terminal of the reactor, the first and second switches are connected in parallel with the first resistor and the second diode, the third switch is connected between the second terminal of the reactor and one of the output terminals of the specified autonomous inverter, and the output of the charge control unit of the input inverter capacitor is connected with the control input of the electronic key of the specified autonomous inverter, which is connected between the second input terminal and the specified output th of this inverter. 2. Устройство для подключения автономного инвертора напряжения к источнику напряжения постоянного тока, содержащее реактор и входной конденсатор инвертора, первый зажим которого подключен к первым входному и выходному зажимам упомянутого устройства, при этом первый выходной зажим этого устройства подключен к первому входному зажиму автономного инвертора напряжения, а первый входной зажим этого устройства соединен с первым выходным зажимом источника напряжения постоянного тока, причем первый входной зажим указанного инвертора и первый выходной зажим упомянутого источника имеют одинаковую полярность, второй зажим входного конденсатора инвертора соединен со вторым выходным зажимом этого устройства, который подключен ко второму входному зажиму указанного инвертора, и с первым зажимом реактора, а второй входной зажим устройства соединен со вторым выходным зажимом упомянутого источника, отличающееся тем, что в устройство введены демпфирующая цепь, в качестве которой используется униполярный кремневый ограничитель напряжения или группа последовательно включенных кремневых ограничителей напряжения, и которая подключена между первым и вторым входными зажимами устройства, а также два выключателя, блок управления зарядом входного конденсатора инвертора, измерительный преобразователь тока входного конденсатора и два диода, первый из которых подключен между первым выходным зажимом устройства и вторым зажимом реактора, а второй диод подключен между вторым выходным зажимом устройства и первым зажимом реактора, при этом оба диода включены в направлении, не проводящем по отношению к напряжению упомянутого источника, измерительный преобразователь тока входного конденсатора включен между вторым зажимом входного конденсатора и первым зажимом реактора, первый выключатель подключен параллельно второму диоду, второй выключатель подключен между вторым зажимом реактора и одним из выходных зажимов указанного автономного инвертора, а выход блока управления зарядом входного конденсатора инвертора соединен с управляющим входом того электронного ключа указанного автономного инвертора, который включен между вторым входным зажимом и указанным выходным зажимом этого инвертора.2. A device for connecting an autonomous voltage inverter to a DC voltage source, comprising a reactor and an inverter input capacitor, the first terminal of which is connected to the first input and output terminals of the said device, while the first output terminal of this device is connected to the first input terminal of the autonomous voltage inverter, and the first input terminal of this device is connected to the first output terminal of the DC voltage source, the first input terminal of the specified inverter and the first the output terminal of said source have the same polarity, the second terminal of the input inverter capacitor is connected to the second output terminal of this device, which is connected to the second input terminal of the specified inverter, and to the first terminal of the reactor, and the second input terminal of the device is connected to the second output terminal of the source, characterized in that a damping circuit is introduced into the device, which uses a unipolar silicon voltage limiter or a group of series-connected to belt voltage limiters, and which is connected between the first and second input terminals of the device, as well as two switches, an inverter input capacitor charge control unit, an input capacitor current transducer and two diodes, the first of which is connected between the first output terminal of the device and the second reactor terminal, and a second diode is connected between the second output terminal of the device and the first reactor terminal, both diodes being turned on in a direction not conducting with respect to the voltage mentioned of the source, the input capacitor current transducer is connected between the second terminal of the input capacitor and the first terminal of the reactor, the first switch is connected in parallel with the second diode, the second switch is connected between the second terminal of the reactor and one of the output terminals of the specified autonomous inverter, and the output of the charge control unit of the input inverter capacitor connected to the control input of the electronic key of the specified autonomous inverter, which is connected between the second input terminal and specified output terminal of this inverter. 3. Устройство по каждому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что блок управления зарядом входного конденсатора инвертора содержит командный элемент, измерительные преобразователи напряжения источника постоянного тока и напряжения входного конденсатора инвертора, запоминающий блок, компаратор, блок управления электронным ключом и четвертый выключатель, включенный между выходом блока управления электронным ключом и выходом указанного блока управления зарядом входного конденсатора инвертора, входы измерительных преобразователей напряжения источника и напряжения входного конденсатора инвертора подключены соответственно к первому и второму входным зажимам устройства и к первому и второму зажимам входного конденсатора инвертора, а к первому, второму и третьему входам блока управления электронным ключом подключены соответственно первый выход командного элемента, выход измерительного преобразователя тока входного конденсатора и первый выход компаратора, у которого второй выход подключен к первому входу запоминающего блока, а первый и второй входы подключены соответственно к выходам измерительного преобразователя напряжения входного конденсатора и запоминающего блока, у которого второй вход подключен ко второму выходу командного элемента, а третий вход подключен к выходу измерительного преобразователя напряжения упомянутого источника. 3. The device according to each of claims 1 and 2, characterized in that the charge control unit of the input inverter capacitor contains a command element, measuring transducers of the DC voltage and voltage of the inverter input capacitor, a storage unit, a comparator, an electronic key control unit and a fourth switch connected between the output of the electronic key control unit and the output of the specified inverter input capacitor charge control unit, the inputs of the voltage measuring transducers the source and voltage of the inverter input capacitor are connected respectively to the first and second input terminals of the device and to the first and second terminals of the inverter input capacitor, and the first output of the command element and the output of the input capacitor current measuring transducer are connected to the first, second and third inputs of the inverter and the first output of the comparator, in which the second output is connected to the first input of the storage unit, and the first and second inputs are connected respectively but to the outputs of the voltage measuring transducer of the input capacitor and the storage unit, in which the second input is connected to the second output of the command element, and the third input is connected to the output of the voltage measuring transducer of the said source.
RU2008132165/09A 2008-08-04 2008-08-04 Device for connecting independent voltage inverter to direct current voltage source (versions) RU2377709C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008132165/09A RU2377709C1 (en) 2008-08-04 2008-08-04 Device for connecting independent voltage inverter to direct current voltage source (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008132165/09A RU2377709C1 (en) 2008-08-04 2008-08-04 Device for connecting independent voltage inverter to direct current voltage source (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2377709C1 true RU2377709C1 (en) 2009-12-27

Family

ID=41643178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008132165/09A RU2377709C1 (en) 2008-08-04 2008-08-04 Device for connecting independent voltage inverter to direct current voltage source (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2377709C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449458C1 (en) * 2010-10-18 2012-04-27 Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИПМТ ДВО РАН) Device for connecting stand-alone voltage inverter to direct current voltage source
RU2521613C1 (en) * 2013-04-02 2014-07-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Device for connecting controlled voltage inverter to direct current voltage source

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449458C1 (en) * 2010-10-18 2012-04-27 Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИПМТ ДВО РАН) Device for connecting stand-alone voltage inverter to direct current voltage source
RU2521613C1 (en) * 2013-04-02 2014-07-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Device for connecting controlled voltage inverter to direct current voltage source

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2999075B1 (en) Power supply with surge voltage protection
EP3285380B1 (en) Voltage balancing of voltage source converters
CN103954893A (en) Thyristor shunt detection circuit and method used for voltage source converter
RU2377709C1 (en) Device for connecting independent voltage inverter to direct current voltage source (versions)
CN1056482C (en) Common turn-off circuit for thyristor power converter
RU2449458C1 (en) Device for connecting stand-alone voltage inverter to direct current voltage source
CN102130447B (en) Thyristor controlled short circuit current limiter
RU2372706C1 (en) Device for connection of controlled voltage rectifier to source of ac voltage
CN214228133U (en) Ultra-wide voltage AC-DC input circuit
RU2593152C1 (en) Device for connecting controlled voltage rectifier to ac voltage source
RU2622043C2 (en) Control system of controlled voltage rectifier
RU2558681C1 (en) Independent voltage inverter to supply load through transformer with low coupling coefficient between its windings
RU2521613C1 (en) Device for connecting controlled voltage inverter to direct current voltage source
CN219477642U (en) Direct-current high-voltage charging circuit for current waveform generator
CN218602862U (en) Power conversion socket without touch sensing
CN211508897U (en) Redundant trigger circuit for bypass switch of flexible direct current converter valve
WO2010124413A1 (en) Cycle-by-cycle over voltage protection circuit for switching power supply
RU181943U1 (en) Device for connecting a static converter to a DC voltage source
CN206349267U (en) It is a kind of that there is the earthing knife-switch blocking device for limiting overcurrent function
RU2622225C1 (en) Device as a validity check on electric power metering by its metering instruments
RU752U1 (en) Cathode Station Protection Device
SU1455380A1 (en) Arrangement for pulsed control of motor revolutions and recuperative braking
SU1124398A1 (en) Device for connecting capacitor bank
JP2727177B2 (en) DC power supply and quick charging device using the same
RU1823064C (en) Device for protection of asynchronous motor against switching overvoltages

Legal Events

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

Effective date: 20160805