WO2018226121A1 - Способ снижения коммутационных перенапряжений - Google Patents

Способ снижения коммутационных перенапряжений Download PDF

Info

Publication number
WO2018226121A1
WO2018226121A1 PCT/RU2018/000357 RU2018000357W WO2018226121A1 WO 2018226121 A1 WO2018226121 A1 WO 2018226121A1 RU 2018000357 W RU2018000357 W RU 2018000357W WO 2018226121 A1 WO2018226121 A1 WO 2018226121A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
energy
switching
transformer
overvoltages
capacitor
Prior art date
Application number
PCT/RU2018/000357
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Олег Валерьевич МЕЛЬНИЧЕНКО
Александр Юрьевич ПОРТНОЙ
Сергей Геннадьевич ШРАМКО
Алексей Олегович ЛИНЬКОВ
Дмитрий Андреевич ЯГОВКИН
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
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 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Priority to EP18814023.0A priority Critical patent/EP3637602A4/en
Priority to CN201880027454.4A priority patent/CN110574264A/zh
Publication of WO2018226121A1 publication Critical patent/WO2018226121A1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34—Snubber circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/16—Means for providing current step on switching, e.g. with saturable reactor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34—Snubber circuits
    • H02M1/346—Passive non-dissipative snubbers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • the invention relates to electrical engineering, in particular to circuits for protecting switching devices from overvoltage, the accumulation and useful use of this energy to power other electrical equipment, and can be used in converter technology.
  • This method allows you to protect the IGBT module from switching overvoltages by diverting from its collector most of the energy of dissipation inductors through additional controlled electronic keys to additional secondary windings of the traction transformer, electric locomotive with a common core, by switching on additional electronic keys in turn, depending on the half-cycle of the mains voltage, at the moment no later than the protected IGBT transistor module is turned off, and the shutdown occurs after a certain period of time voltage dependent on the duration of the switching overvoltage.
  • the disadvantage of the proposed method is that the energy of the switching overvoltage is transmitted to the network, which can cause additional distortion of the network voltage, as well as a significant complication of the traction transformer.
  • Known switching power supplies with a flyback converter for example (SU 1707606 A1, 01/23/1992) (prototype).
  • This invention provides improved stabilization quality and reliability of the source by stabilizing the base current of the power transistor. Such inventions were not intended and were not used for protection against switching overvoltages.
  • a method of reducing switching overvoltages and using their energy to power other electrical equipment arising from opening a load containing inductances characterized in that the energy of switching overvoltages it is stored and converted by a pulsed transformer power supply connected to the protected circuits, consisting of a diode rectifier or bridge, a capacitor connected to the output of a diode rectifier or bridge, a pulse transformer connected to a capacitor, an electronic switch, an electronic switch control circuit, an output rectifier connected to a transformer and designed to power other equipment.
  • FIG. 1 shows a diagram of a device that stores and converts switching overvoltage energy.
  • the device is a pulse transformer power source 5 connected to the terminals of the secondary winding of the voltage transformer 1 (having dissipation inductance 2) in front of the key elements 3, includes a diode rectifier or bridge 6, a capacitor 7 connected to the output of the diode rectifier or bridge, a pulse transformer 8 , the electronic key 9, the control circuit of the electronic key 10, the output rectifier And.
  • Diode 4 ensures the continuity of the flow of load current with open keys 3.
  • the technical result is the protection of key elements from switching overvoltages, as well as the accumulation and conversion of this energy to power other electrical equipment.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электротехнике, в частности к цепям защиты коммутационных аппаратов от перенапряжений, накоплении и полезном использовании этой энергии, для питания другого электрооборудования. Изобретение может быть использовано, например, в преобразовательной технике. Способ защиты и полезного использования энергии коммутационных перенапряжений при работе электрооборудования, возникающих, при размыкании цепи между трансформатором и активно-индуктивной нагрузкой, заключается в том, что энергия коммутационных перенапряжений запасается и преобразуется подключенным к защищаемым цепям импульсным трансформаторным источником питания, состоящем из диодного выпрямителя или моста, конденсатора, подключенного к выходу диодного выпрямителя или моста, импульсного трансформатора, подключенного к конденсатору, электронного ключа, схемы управления электронным ключом, выходного выпрямителя, подключенного к трансформатору и предназначенным для питания электроэнергией другого электрооборудования. Схема управления импульсного источника питания обеспечивает регулирование длительности разряда конденсатора в зависимости от длительности коммутационных перенапряжений.

Description

Способ снижения коммутационных перенапряжений
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к электротехнике, в частности к цепям защиты коммутационных аппаратов от перенапряжений, накоплении и полезном использовании этой энергии для питания другого электрооборудования и может быть использовано в преобразовательной технике.
Уровень техники
1. Известны способы и реализующие их устройства защиты тиристорного электрооборудования от коммутационных перенапряжений, основанные на поглощении энергии перенапряжения при помощи демпфирующих конденсаторов и резисторов; оксидно- цинковых нелинейных ограничителей; разрядников; диодных ограничителей (Бикфорд Дж.П. и др. Основы теории перенапряжений в электрических сетях: Пер. с англ. / В.В. Базуткин; Под ред. А.А. Обуха. - М; Энергоиздат, 1981 , с. 147-158; Глух Е.М., Зеленов В.Е. Защита полупроводниковых преобразователей. - 2-е изд., перераб. и доп. - М: Энергоиздат, 1982. - 152 с; Хабигер Э. Электромагнитная совместимость. Основы ее обеспечения в технике: Пер. с нем. / И.П. Кужекин; Под; ред. Б.К. Максимова. - М: Энергоатомиздат. 1995, с.127-137, 178-184; SU 851615, 30.07.1981).
Недостатком указанных, способов и реализующих их устройств является невозможность с их помощью добиться эффективного снижения коммутационных перенапряжений, а также то, что энергия коммутационных перенапряжений гасится на снабберной (демпфирующей) цепи в виде потерь. Известен способ защиты от коммутационных перенапряжений IGBT модуля выпрямительной установки возбуждения электровоза (RU 2565633 С1, 20.10.2015). Данный способ позволяет защитить IGBT модуль от коммутационных перенапряжений путем отведения с его коллектора большей части энергии индуктивностей рассеяния через дополнительные управляемые электронные ключи на дополнительные вторичные обмотки тягового трансформатора, электровоза с общим сердечником, путем включения дополнительных электронных ключей поочередно, в зависимости от полупериода сетевого напряжения, в момент не позже выключения защищаемого IGBT транзисторного модуля, а выключение происходит через некоторый промежуток времени, зависящий от длительности коммутационных перенапряжений. Недостатком предлагаемого способа является то, что энергия коммутационных перенапряжений отдается в сеть, что может вызвать дополнительные искажения напряжения сети, а также значительное усложнение тягового трансформатора.
Известны импульсные источники питания с обратноходовым преобразователем, например (SU 1707606 А1 , 23.01.1992) (прототип). Данное изобретение обеспечивает повышение качества стабилизации и надежности источника за счет стабилизации базового тока силового транзистора. Подобные изобретения не предназначались и не использовались для защиты от коммутационных перенапряжений.
Раскрытие изобретения
Способ снижения коммутационных перенапряжений и использование их энергии для питания другого электрооборудования, возникающих при размыкании нагрузки, содержащей индуктивности, отличающийся тем, что энергия коммутационных перенапряжений запасается и преобразуется подключенным к защищаемым цепям импульсным трансформаторным источником питания, состоящем из диодного выпрямителя или моста, конденсатора, подключенного к выходу диодного выпрямителя или моста, импульсного трансформатора, подключенного к конденсатору, электронного ключа, схемы управления электронным ключом, выходного выпрямителя, подключенного к трансформатору и предназначенным для питания электроэнергией другого оборудования.
Описание чертежей
На фиг. 1 представлена схема устройства, запасающего и преобразующего энергию коммутационных перенапряжений.
Осуществление изобретения
Устройство представляет собой импульсный трансформаторный источник питания 5 подключенный к выводам вторичной обмотки трансформатора напряжения 1 (имеющий индуктивности рассеяния 2) перед ключевыми элементами 3, включает в себя диодный выпрямитель или мост 6, конденсатор 7, подключенный к выходу диодного выпрямителя или моста, импульсный трансформатор 8, электронный ключ 9, схему управления электронным ключом 10, выходной выпрямитель И . Диод 4 обеспечивает непрерывность протекания тока нагрузки при разомкнутых ключах 3.
Техническим результатом является защита ключевых элементов от коммутационных перенапряжений, а также накопление и преобразование этой энергии для питания другого электрооборудования.

Claims

Формула изобретения
1. Способ снижения коммутационных перенапряжений и использование их энергии для питания другого электрооборудования, возникающих при размыкании нагрузки, содержащей индуктивности, отличающийся тем, что энергия коммутационных перенапряжений запасается и преобразуется подключенным к защищаемым цепям импульсным трансформаторным источником питания, состоящем из диодного выпрямителя или моста, конденсатора, подключенного к выходу диодного выпрямителя или моста, импульсного трансформатора, подключенного к конденсатору, электронного ключа, схемы управления электронным ключом, выходного выпрямителя, подключенного к трансформатору и предназначенным для питания электроэнергией другого оборудования.
PCT/RU2018/000357 2017-06-07 2018-06-01 Способ снижения коммутационных перенапряжений WO2018226121A1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18814023.0A EP3637602A4 (en) 2017-06-07 2018-06-01 PROCESS FOR REDUCING SWITCHING OVERVOLTAGES
CN201880027454.4A CN110574264A (zh) 2017-06-07 2018-06-01 降低操作过电压的方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017120003 2017-06-07
RU2017120003A RU2658653C1 (ru) 2017-06-07 2017-06-07 Способ снижения коммутационных перенапряжений и использование их энергии для питания другого электрооборудования

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018226121A1 true WO2018226121A1 (ru) 2018-12-13

Family

ID=62713590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2018/000357 WO2018226121A1 (ru) 2017-06-07 2018-06-01 Способ снижения коммутационных перенапряжений

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3637602A4 (ru)
CN (1) CN110574264A (ru)
RU (1) RU2658653C1 (ru)
WO (1) WO2018226121A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020216184A1 (de) 2020-12-17 2022-06-23 Vitesco Technologies Germany Gmbh Galvanisch trennender Bordnetz-Gleichspannungwandler, Fahrzeugbordnetz mit Bordnetz-Gleichspannungswandler und Verfahren zum Betreiben eines galvanisch trennenden Gleichspannungwandlers

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU851615A1 (ru) 1979-11-06 1981-07-30 Предприятие П/Я Г-4485 Устройство дл защиты от перенапр -жЕНий ТиРиСТОРНОгО пРЕОбРАзОВАТЕл
SU944957A1 (ru) * 1980-07-03 1982-07-23 Московский Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Т говый электропривод переменного тока
SU1707606A1 (ru) 1989-06-09 1992-01-23 Киевское производственное объединение "Электронмаш" им.В.И.Ленина Импульсный источник питани с обратным преобразователем
JPH0576103A (ja) * 1991-09-11 1993-03-26 Toshiba Corp 電気車制御装置
JP2007282313A (ja) * 2006-04-03 2007-10-25 Denso Corp 回転機駆動装置
RU2565633C1 (ru) 2014-10-24 2015-10-20 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Выпрямительная установка возбуждения электровоза на igbt модуле со способом защиты от коммутационных перенапряжений

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5898581A (en) * 1997-08-27 1999-04-27 Lucent Technologies Inc. Active snubber for buck-based converters and method of operation thereof
US6005782A (en) * 1998-10-16 1999-12-21 Nortel Networks Corporation Flyback converter with soft switching using auxiliary switch and resonant circuit
TW583830B (en) * 2002-11-04 2004-04-11 Potrans Electrical Corp Ltd Converter with active LC shock absorbing circuit
US6980447B1 (en) * 2004-10-18 2005-12-27 Artesyn Technologies, Inc. Active snubber circuit for synchronous rectifier
CN101651419B (zh) * 2009-08-25 2012-07-04 陆东海 开关电源电路
JPWO2012105112A1 (ja) * 2011-02-04 2014-07-03 三菱電機株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ
DE102012202869A1 (de) * 2012-02-24 2013-08-29 Robert Bosch Gmbh Ansteuervorrichtung und Ansteuerverfahren einer aktiven Snubberschaltung für einen Gleichspannungswandler
KR102098223B1 (ko) * 2013-12-13 2020-04-08 엘지이노텍 주식회사 다중 출력 직류/직류 컨버터 및 다중 출력 직류/직류 컨버터를 포함하는 전원 장치
US20170373605A1 (en) * 2014-12-09 2017-12-28 Powerbyproxi Limited Inductive power receiver

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU851615A1 (ru) 1979-11-06 1981-07-30 Предприятие П/Я Г-4485 Устройство дл защиты от перенапр -жЕНий ТиРиСТОРНОгО пРЕОбРАзОВАТЕл
SU944957A1 (ru) * 1980-07-03 1982-07-23 Московский Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Т говый электропривод переменного тока
SU1707606A1 (ru) 1989-06-09 1992-01-23 Киевское производственное объединение "Электронмаш" им.В.И.Ленина Импульсный источник питани с обратным преобразователем
JPH0576103A (ja) * 1991-09-11 1993-03-26 Toshiba Corp 電気車制御装置
JP2007282313A (ja) * 2006-04-03 2007-10-25 Denso Corp 回転機駆動装置
RU2565633C1 (ru) 2014-10-24 2015-10-20 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Выпрямительная установка возбуждения электровоза на igbt модуле со способом защиты от коммутационных перенапряжений

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BICKFORD J.P. ET AL.: "Computation of power system transients (in Russian)", 1981, ENERGOIZDAT PUBL. HOUSE, pages: 147 - 158
E. HABIGER: "Electromagnetische Vertraglichkeit. Grundzuge ihrer Sicherstellung in der Gerate- und Anlagentechnik (in Russian)", 1995, ENERGOATOMIZDAT PUBL. HOUSE, pages: 127 - 137,178-184
GLUKH E.M.ZELENOV V.E.: "Protection of Semiconductor Converters", 1982, ENERGOIZDAT PUBL. HOUSE, pages: 152
See also references of EP3637602A4

Also Published As

Publication number Publication date
CN110574264A (zh) 2019-12-13
EP3637602A4 (en) 2021-01-20
RU2658653C1 (ru) 2018-06-22
EP3637602A1 (en) 2020-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sano et al. A surgeless solid-state DC circuit breaker for voltage-source-converter-based HVDC systems
CN100442620C (zh) 用于开关电源变换器的多阈值过流保护的系统和方法
KR101832868B1 (ko) 직류를 스위칭하기 위한 디바이스
KR101731478B1 (ko) Ｍｍｃ 컨버터의 서브모듈용 전원공급장치
US8068324B2 (en) Circuit and method for protecting energy-storage device
US10998718B2 (en) Lightning and overvoltage protection device for data networks, telephony services, electroacoustic installations or bus systems
US20190074149A1 (en) DC Voltage Switch
Zhou et al. Design considerations of tri-mode intelligent solid state circuit breaker using GaN transistors
US10033347B2 (en) DC/DC electrical configuration for operating over a large span of input voltages
RU2658653C1 (ru) Способ снижения коммутационных перенапряжений и использование их энергии для питания другого электрооборудования
US11245255B2 (en) Solid-state circuit breaker and breaking method for solid-state circuit breaker
RU141793U1 (ru) Устройство запуска и защиты преобразователя напряжения
RU2533184C1 (ru) Комбинированное сетевое защитное устройство
Chakraborty et al. Design concept of a high power high frequency power supply for feeding 500 kV, 100 mA Cockcroft-Walton generator
TWM496290U (zh) 具有過功率保護功能的電源供應裝置
CN215344396U (zh) 一种正激式开关电源电路
CN108233480B (zh) 一种防爆电池和用于防爆电池的隔离保护电路
US11539326B2 (en) Photovoltaic direct-current breaking apparatus
US10063151B2 (en) Surge tolerant power supply system for providing operating power to appliances
Sakugawa et al. Compact capacitor charger using resonant MOSFET inverter
RU126220U1 (ru) Преобразователь напряжения с защитой от перегрузки
CN203368314U (zh) 抑制开关电源开机冲击电流的电路
KR100973758B1 (ko) 플라이백 컨버터
CN211530760U (zh) 一种耦合电路及包含所述耦合电路的防电势诱导衰减装置
KR101694092B1 (ko) 3상 Flyback 인덕터 구조 적용을 위한 음의 문턱전압 5-단자 엔모스 트랜지스터 소자를 이용한 전력 공급 회로 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18814023

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018814023

Country of ref document: EP

Effective date: 20200107