ВЕНТИЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ТОРМОЗНЫМИ СОПРОТИВЛЕНИЯМИ Российский патент 2014 года по МПК H02P3/22 H02M1/32 H02M7/5387 

Изобретение относится к устройству для преобразования электроэнергии в тепло в области приводной или высоковольтной техники с тормозным сопротивлением и по меньшей мере одним управляемым силовым полупроводником торможения для управления преобразованием.

Такое устройство известно, например, из DE 102005040549 А1. Описанное там устройство относится к так называемому многоуровневому вентильному преобразователю переменного тока, при котором мощные полупроводниковые вентили включены между выводом переменного напряжения и выводом постоянного напряжения. Таким способом реализуется мостовая схема, которая в нормальном режиме формирует положительный и отрицательный вывод постоянного напряжения. Между положительным и отрицательным выводом постоянного напряжения проходит последовательное соединение из биполярных подмодулей, которые соответственно содержат накопитель энергии и силовую полупроводниковую схему. Силовая полупроводниковая схема и накопитель энергии, таким образом, связаны с биполярным выводом подмодуля, что на биполярном выходе каждого подмодуля может вырабатываться либо падающее на накопителе энергии напряжение, либо нулевое напряжение. В последовательном соединении к последовательной схеме подмодуля размещено тормозное сопротивление. Последовательная схема подмодуля и тормозное сопротивление часто обозначаются как регулятор торможения. Положительный и отрицательный выводы постоянного напряжения через промежуточный контур постоянного напряжения соединены с другим вентильным преобразователем переменного тока, который работает, например, как инвертор (преобразователь постоянного тока в переменный) и связан с сетью переменного напряжения или двигателем трехфазного тока. В случае неисправности может иметь место то, что инвертор не может предоставленную на стороне постоянного напряжения эффективную (действительную) мощность подать в подключенную сеть переменного напряжения или в двигатель трехфазного тока. Такая ситуация возникает, например, при торможении двигателя трехфазного тока. Тормозное сопротивление служит тогда для того, чтобы в таком случае возникающую избыточную эффективную мощность преобразовать в тепло. Таким способом работающий как выпрямитель вентильный преобразователь переменного тока может и далее эксплуатироваться как таковой, не приводя к полному отказу всей установки.

На фиг.1-4 для примера показаны другие устройства согласно уровню техники.

На фиг.1 показаны три фазные ветви торможения, которые со стороны переменного напряжения соединены с вентильным преобразователем переменного тока. При этом каждая фазная ветвь 1 торможения гальванически подключена к выводу переменного напряжения вентильного преобразователя переменного тока. Кроме того, каждая фазная ветвь 1 торможения имеет механический переключатель 2, а также тормозное сопротивление 3. На ее противоположном выводу переменного напряжения конце фазные ветви 1 торможения связаны между собой в общей точке 4 соединения звездой. В качестве переключателя 2 служит, например, известный как таковой механический силовой выключатель. Если силовой выключатель включен, то от соответствующей фазы вывода переменного напряжения через тормозное сопротивление 3 протекает ток к общей точке 4 соединения звездой (нейтрали), причем электроэнергия посредством тормозного сопротивления преобразуется в тепло.

Фиг.2 показывает пример выполнения схемы по фиг.1, причем, однако, в качестве переключателей 2 выбраны управляемые силовые полупроводниковые вентили 5, которые включены встречно- параллельно друг другу. В случае силовых полупроводниковых вентилей 5 речь идет, например, о неотключаемых и, тем самым, о ведомых тиристорных вентилях.

Фиг.3 показывает другой пример выполнения согласно уровню техники. Здесь также показан вентильный преобразователь 6 переменного тока, который включает в себя силовые полупроводниковые вентили 7, которые образуют так называемую шестиимпульсную мостовую схему. Каждый силовой полупроводниковый вентиль 7 находится между выводом 8 переменного напряжения, а также выводом 9 или 10 постоянного напряжения. Выводы 9 или 10 постоянного напряжения при работе устройства имеют различные полярности и поэтому обозначаются знаком плюс или знаком минус. Между выводами 9 или 10 постоянного напряжения находится тормозное сопротивление 3, которое здесь показано схематично в форме индуктивности 11 и чисто омического сопротивления 12. Тормозное сопротивление 3 размещено на стороне постоянного напряжения вентильного преобразователя 6 переменного тока, причем последовательно с тормозным сопротивлением включенный переключатель для подключения тормозного сопротивления не показан.

На фиг.4 показан пример выполнения, в котором последовательное соединение 13 из отключаемых силовых полупроводниковых вентилей со встречно-параллельно включенными безынерционными диодами проходит между положительным и отрицательным выводом 9 или 10 постоянного напряжения промежуточного контура постоянного напряжения. Последовательно с последовательным соединением 13 включено тормозное сопротивление 3.

Известное типовое устройство имеет недостаток, заключающийся в том, что временной промежуток между активированием регулятора торможения и эффективным преобразованием действительной мощности в тепло является слишком большим, чтобы можно было бы надежно исключить неисправности на вентильном преобразователе переменного тока.

Поэтому задачей изобретения является предоставить устройство вышеописанного типа, которое в случае необходимости обеспечивает возможность быстрого и экономичного перевода действительной мощности в тепло.

Изобретение решает эту задачу тем, что тормозное сопротивление имеет несколько отдельных тормозных сопротивлений, которые, соответственно, являются частью биполярного подмодуля, причем подмодули, при образовании последовательного соединения подмодулей, включены последовательно и по меньшей мере частично содержат накопитель энергии в параллельном соединении с соответственно сопоставленным отдельным тормозным сопротивлением и управляемый силовой полупроводник торможения, который в положении торможения допускает протекание тока через соответственно сопоставленное отдельное тормозное сопротивление, а в положении нормального режима работы прерывает протекание тока через него.

В соответствии с изобретением, не как в уровне техники предусмотрено одно единственное тормозное сопротивление, а напротив, тормозное сопротивление разделено на множество отдельных тормозных сопротивлений. Иными словами, тормозное сопротивление состоит из нескольких отдельных тормозных сопротивлений. При этом отдельные тормозные сопротивления являются частью биполярного подмодуля, причем двухполюсные подмодули соединены последовательно друг с другом. При этом накопитель энергии и отдельное тормозное сопротивление, в отношении их проектирования, таким образом согласованы друг с другом, что обеспечивает быстрое снижение энергии, накопленной в накопителе энергии в номинальном режиме работы. Тем самым с помощью управляемого силового полупроводника торможения обеспечивается быстрое преобразование действительной мощности в тепло. После срабатывания силового полупроводника торможения накопитель энергии снабжается энергией через работающий как выпрямитель вентильный преобразователь переменного тока, так что также в течение более длинных временных интервалов действительная мощность как тепло может отдаваться в окружающую среду.

Соответствующее изобретению устройство используется предпочтительным образом в области приводной и/или высоковольтной техники, особенно в области передачи и распределения электроэнергии. Понятие «высокое напряжение» включает в себя все напряжения выше 1 кВ.

Разделение общего тормозного сопротивления на отдельные тормозные сопротивления обеспечивает возможность лучшего охлаждения отдельных тормозных сопротивлений. Так, согласно предпочтительному варианту изобретения, между отдельными сопротивлениями предусмотрены охлаждающие устройства, которые теплопроводно соединены с отдельными сопротивлениями и обеспечивают быстрый и надежный теплоотвод. Охлаждающее устройство включает в себя, например, водяное охлаждение или воздушное охлаждение.

Предпочтительным образом отдельные сопротивления выполнены как стопка резистивных дисков, причем резистивные диски состоят из спекшихся материалов. Резистивные диски прилегают друг к другу внутри стопки своими плоскими сторонами, причем зажимное устройство обеспечивает необходимое контактное давление, так что между дисковыми сопротивлениями обеспечивается плоскостной контакт.

Целесообразным способом выполнено несколько последовательных соединений подмодулей, которые образуют, соответственно, по меньшей мере частично, один из силовых полупроводниковых вентилей вентильного преобразователя переменного тока. Силовые полупроводниковые вентили вентильного преобразователя переменного тока имеют, соответственно, вывод переменного напряжения, а также вывод постоянного напряжения и соединены между собой в шестиимпульсную мостовую схему. Однако топология вентильного преобразователя переменного тока в принципе является любой, так что на этом не следует подробно останавливаться. Отдельные сопротивления, согласно этому предпочтительному варианту осуществления изобретения, являются по меньшей мере частью силовых полупроводниковых вентилей вентильного преобразователя переменного тока и, тем самым, интегрированы в него. При этом силовые полупроводниковые вентили состоят из последовательного соединения подмодулей, из которых по меньшей мере некоторые содержат отдельное тормозное сопротивление. Согласно предпочтительному выполнению изобретения, каждый подмодуль содержит отдельное тормозное сопротивление.

Согласно целесообразному в этом отношении варианту осуществления, каждый подмодуль имеет два отключаемых силовых полупроводника, к которым встречно-параллельно подключен соответствующий безынерционный диод. Таким способом образуется так называемая полумостовая схема. Силовые полупроводники включены в ряд параллельно с накопителем энергии и, таким образом, с соединительными клеммами подмодуля, так что на соединительных клеммах имеет место либо падение напряжения на накопителе энергии, либо нулевое напряжение.

Согласно другому целесообразному варианту выполнения изобретения, для каждого подмодуля предусмотрены два отключаемых силовых полупроводника, причем оба отключаемых силовых полупроводника образуют схему последовательного соединения силовых полупроводников, которая включена параллельно схеме последовательного соединения тормозного сопротивления, причем схема последовательного соединения тормозного сопротивления содержит соответствующее отдельное тормозное сопротивление и последовательно с ним силовой полупроводник торможения, к которому встречно-параллельно подключен безынерционный диод. Схема последовательного соединения силовых полупроводников соединена с соединительными клеммами подмодуля таким образом, что за счет целесообразного управления отключаемыми силовыми полупроводниками либо нулевое напряжение может включаться на соединительных клеммах подмодуля, либо напряжение, соответствующее падению напряжения на накопителе энергии. Таким способом можно определять падение напряжения между выводом постоянного напряжения и выводом переменного напряжения. За счет целесообразного управления силовым полупроводником торможения энергия, сохраненная в соответствующем накопителе энергии, может быть преобразована в тепло в зависимости от управления силовым полупроводником торможения. Целесообразно использовать в качестве отключаемого силового полупроводника торможения так называемый биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) или двухоперационный диодный тиристор (GTO). Отключаемые силовые полупроводники могут не только посредством управляющего импульса переводиться из положения запирания в положение пропускания. Также возможен активный, то есть управляемый перевод из положения запирания в положение пропускания с отключаемыми силовыми полупроводниками. Управление силовым полупроводником торможения может осуществляться тогда, например, посредством соответствующей широтно-импульсной модуляции.

Согласно целесообразному в этом отношении варианту осуществления, к каждому отдельному сопротивлению торможения параллельно подключен безынерционный диод. Таким способом обеспечивается без проблем перевод силового полупроводника торможения из положения пропускания, в котором возможно протекание тока через силовой полупроводник торможения, в положение запирания, в котором протекание тока через силовой полупроводник торможения прерывается. Ток отключения в момент времени отключения силового полупроводника торможения через отдельное тормозное сопротивление протекает тогда через безынерционный диод отдельного тормозного сопротивления.

Предпочтительным образом каждый подмодуль содержит средства шунтирования для шунтирования подмодуля, соответствующего средствам шунтирования, в случае неисправности. Иными словами, подмодуль в случае неисправности замыкается накоротко, так что при отказе одного единственного подмодуля не должен отключаться весь силовой полупроводниковый вентиль.

Согласно предпочтительному выполнению изобретения, схема последовательного соединения подмодулей или несколько схем последовательного соединения подмодулей могут подключаться между положительным выводом постоянного напряжения и отрицательным выводом постоянного напряжения вентильного преобразователя переменного тока. Иными словами, схема(ы) последовательного соединения подмодулей с отдельными сопротивлениями торможения выполнена(ы) таким образом, что они могут располагаться на стороне постоянного напряжения вентильного преобразователя переменного тока. Вентильный преобразователь переменного тока представляет собой, например, часть установки передачи постоянного тока высокого напряжения или преобразователя частоты для электрической машины.

Согласно целесообразному в этом отношении варианту осуществления, к каждому накопителю энергии параллельно подключена схема последовательного соединения диодов, в которой по меньшей мере два диода включены последовательно. Вместо отключаемых или управляемых силовых полупроводников, согласно этому варианту осуществления, выбраны пассивные силовые полупроводники, а именно, экономичные диоды, которые обеспечивают возможность протекания тока в одном направлении, но не могут активно управляться. Таким способом затраты на каждый подмодуль сокращаются, причем одновременно остается возможным заряд накопителя энергии.

Согласно другому выполнению изобретения, к каждому накопителю энергии и к каждой схеме последовательного соединения диодов параллельно подключена схема последовательного соединения тормозного сопротивления, которая содержит отдельное тормозное сопротивление и последовательно с ним силовой полупроводник торможения. Таким образом, как уже описано выше, обеспечивается возможность эффективного преобразования действительной мощности в тепло.

Целесообразно, количество включенных последовательно подмодулей больше, чем 1, в частности, больше, чем 3. При увеличении количества подмодулей, которые смонтированы с одним отдельным тормозным сопротивлением, улучшается масштабируемость преобразования электроэнергии в тепло. Поэтому энергия может снижаться целенаправленно. Особенно благоприятным является, если количество подмодулей с отдельным тормозным сопротивлением больше, чем 100.

Другая часть изобретения относится к устройству для выпрямления электрического тока или электрического напряжения в области техники высоких напряжений, в особенности, в области передачи и распределения электроэнергии, причем устройство содержит силовые полупроводниковые вентили, которые включены между выводом переменного напряжения и выводом постоянного напряжения, причем каждый вывод переменного напряжения соединен с фазной ветвью торможения, которая содержит последовательное соединение управляемых силовых полупроводников и по меньшей мере одно тормозное сопротивление, причем фазные ветви торможения связаны между собой с образованием схемы соединения треугольником или схемы соединения звездой. Согласно этому выполнению изобретения, устройство содержит вентильный преобразователь переменного тока и регулятор торможения. Регулятор торможения размещен на переменной стороне вентильного преобразователя переменного тока. Таким способом обеспечивается экономичное и эффективное преобразование действительной мощности в тепло. Соединение между выводом переменного напряжения и фазной ветвью торможения является гальваническим.

Другие предпочтительные варианты осуществления и преимущества изобретения представлены в последующем описании примеров выполнения изобретении со ссылками на чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы и на которых показано следующее:

Фиг.1-4 - устройства, согласно уровню техники,

Фиг.5 - схематичное представление примера выполнения устройства, соответствующего изобретению,

Фиг.6 - схематичное представление другого примера выполнения устройства, соответствующего изобретению,

Фиг.7-9 - примеры выполнения подмодулей,

Фиг.10 - другой пример выполнения устройства, соответствующего изобретению,

Фиг.11 - другой пример выполнения устройства, соответствующего изобретению, и

Фиг.12 - подмодуль устройства, согласно фиг.11.

Фиг.1-4 показывают регуляторы торможения устройств, согласно уровню техники, которые уже были охарактеризованы во вводной части этого описания, так что больше не требуется останавливаться на них более детально.

Фиг.5 показывает пример выполнения устройства 15, соответствующего изобретению. Устройство 15 содержит силовые полупроводниковые вентили 7, которые содержат, соответственно, последовательное соединение биполярных подмодулей 14, причем каждый из силовых полупроводниковых вентилей 7 находится между выводом 8 переменного напряжения и выводом 9 или 10 постоянного напряжения. Устройство 15 предназначено для подключения к не показанной на фиг.5 сети переменного напряжения, которая имеет несколько фаз. Для сетевого соединения предусмотрено средство подключения, например трансформатор. На фиг.5, в целях наглядности, показана только одна фаза. Устройство 15, соответствующее изобретению, на стороне переменного напряжения выполнено, как правило, многофазным, например трехфазным. Поэтому на фиг.5 показана только часть шестиимпульсной мостовой схемы, согласно фиг.3. Однако устройство 15 имеет всего шесть силовых полупроводниковых вентилей или здесь схем последовательного соединения подмодулей. Однако в рамках изобретения возможен также вентильный преобразователь переменного тока с одной фазой.

Каждый подмодуль содержит накопитель 16 энергии, по меньшей мере один отключаемый силовой полупроводник 17, а также отдельное тормозное сопротивление 18, подключение которого ниже будет рассмотрено более подробно.

Фиг.6 показывает другой пример устройства, соответствующего изобретению, причем на фиг.6 показана схема 19 последовательного соединения подмодулей, которая, как на фиг.5, состоит из последовательного соединения биполярных подмодулей 14. И здесь каждый подмодуль содержит накопитель 16 энергии, по меньшей мере один силовой полупроводник 17, а также отдельное тормозное сопротивление 18. Однако структура подмодуля отличается от структуры подмодуля, согласно фиг.5.

Фиг.7 иллюстрирует структуру подмодуля 14, согласно фиг.5. Можно видеть, что накопитель энергии представляет собой конденсатор 16, параллельно которому включена схема 20 последовательного соединения силовых полупроводников, которая состоит из двух включаемых и отключаемых силовых полупроводников 21 и 22, а также из встречно-параллельно им включенных безынерционных диодов 23 и 24. При этом точка соединения между управляемыми силовыми полупроводниками 21 и 22 находится на потенциале соединительной клеммы 25 подмодуля 14. Другая соединительная клемма 26, напротив, соединена непосредственно с точкой соединения между силовым полупроводником 22 и накопителем 16 энергии. За счет целенаправленного управления силовыми полупроводниками 21 или 22 возможно напряжение на конденсаторе 16 приложить к соединительным клеммам 25 и 26. В этом случае силовой полупроводник 22 находится в своем положении прерывания, в то время как силовой полупроводник 21 находится в своем положении пропускания. Если силовой полупроводник 21 находится в своем положении прерывания, а силовой полупроводник 22, напротив, находится в своем положении пропускания, то на соединительных клеммах 25 и 26 имеет место нулевое напряжение. Параллельно схеме 20 последовательного соединения силовых полупроводников включена схема 27 последовательного соединения тормозных сопротивлений. Схема 27 последовательного соединения тормозных сопротивлений содержит включаемый и отключаемый силовой полупроводник 28 торможения, а также встречно- параллельно к нему включенный безынерционный диод 29. Последовательно с отключаемым силовым полупроводником 28 торможения схема 27 последовательного соединения тормозных сопротивлений содержит отдельное тормозное сопротивление 18, параллельно которому также включен безынерционный диод 30.

Для шунтирования подмодуля 14 в случае неисправности служат средства 31 шунтирования, которые в показанном примере выполнения состоят из управляемого тиристора 32, а также параллельно ему расположенного выключателя 33. В случае неисправности тиристор 32, находящийся в нормальном режиме в положении прерывания, отпирается, так что соединительные клеммы 25 и 26 быстро могут быть замкнуты накоротко. Это служит для разгрузки безынерционного диода, который при коротком замыкании в промежуточном контуре постоянного напряжения нагружается высокими токами короткого замыкания. Параллельно с отпиранием тиристора 23, в случае перенапряжения или короткого замыкания моста в подмодуле, замыкается выключатель 33.

На фиг.8 показан пример выполнения подмодуля 14 для устройства, согласно фиг.6. В противоположность примеру выполнения по фиг.7, подмодуль 14, вместо схемы 20 последовательного соединения из управляемых силовых полупроводников 21 и 22 или 23 и 24, содержит схему 34 последовательного соединения диодов, которая состоит из первого диода 35, а также второго диода 36, которые соединены в одном направлении последовательно друг с другом. Вновь точка соединения между диодами 35 и 36 непосредственно соединена с первой соединительной клеммой 25, причем вторая соединительная клемма 26 находится под потенциалом одной из обкладок конденсатора 16. Как уже пояснялось со ссылками на фиг.6, соединительные клеммы 25 и 26 являются частью схемы последовательного соединения, которая находится между положительным выводом постоянного напряжения и отрицательным выводом постоянного напряжения вентильного преобразователя переменного тока. Ввиду униполярных соотношений на соединительных клеммах 25 и 26 гарантируется, что конденсатор 16 заряжается через диодную схему. Если, напротив, действительная мощность должна контролироваться и быстро преобразовываться в тепло, то осуществляется управление включаемым и отключаемым силовым полупроводником 28 торможения для его перевода из положения прерывания в положение пропускания, в котором обеспечивается протекание тока через отдельное тормозное сопротивление 18. При активном переводе силового полупроводника 28 из его положения пропускания в его запирающее положение формируется протекание тока через отдельное тормозное сопротивление 18 и безынерционный диод 30, который включен параллельно ему.

Фиг.9 показывает другой пример выполнения устройства по фиг.6, который отличается от примера выполнения подмодуля 14 по фиг.8 тем, что шунтирующие средства 31 реализованы только посредством механического выключателя 33. В остальном здесь справедливы выкладки касательно фиг.8.

Фиг.10 показывает другой пример выполнения изобретения, причем силовые полупроводниковые вентили вентильного преобразователя переменного тока, принадлежащего устройству в этом примере выполнения, конкретно не показаны. При этом, например, шесть силовых полупроводниковых вентилей вентильного преобразователя переменного тока имеют три вывода переменного напряжения, которые, соответственно, соединены с выводом 37 переменного напряжения фазной ветви 38 торможения, причем каждая фазная ветвь 38 торможения имеет последовательное соединение отключаемых силовых полупроводников 17, к которым, соответственно, встречно-параллельно подключен безынерционный диод. Кроме того, каждая фазная ветвь 38 торможения имеет отдельное тормозное сопротивление 18, причем фазные ветви 38 торможения соединены друг с другом по схеме соединения треугольником. В этой связи также возможна схема соединения звездой.

Фиг.11 показывает другой пример выполнения соответствующего изобретению устройства, которое предусмотрено для подключения к трехфазной, то есть проводящей переменное напряжение, сети энергоснабжения. Для подключения к сети энергоснабжения служат вновь три вывода 37 переменного напряжения. Согласно этому примеру выполнения, ни в коем случае не требуется, чтобы соответствующее изобретению устройство было расположено в непосредственной близости от вентильного преобразователя переменного тока. Показанное на фиг.11 устройство может эксплуатироваться независимо от вентильного преобразователя переменного тока. Устройство, согласно фиг.11, имеет последовательное соединение подмодулей 40, структура которых показана на фиг.12. Еще в связи с фиг.11 следует отметить, что фазные компоненты 38, то есть схема 39 последовательного соединения подмодулей, соединены между собой по схеме соединения треугольником.

Фиг.12 показывает более детально структуру подмодулей 40. В противоположность представленному на фиг.7 подмодулю 14, показанный на фиг.12 подмодуль 40 содержит Н-мостовую или полномостовую схему. Таким образом, наряду с подключаемыми и отключаемыми силовыми полупроводниками 21 и 22 со встречно- параллельно подключенными к ним безынерционными диодами 23 и 24, предусмотрены дополнительные подключаемые и отключаемые силовые полупроводники 41 и 42 также со встречно-параллельно подключенными к ним безынерционными диодами 43 и 44. Отключаемые силовые полупроводники 41 и 42 и безынерционные диоды 43 и 44 вновь расположены в схеме 45 последовательного соединения, которая проходит параллельно накопителю энергии, который здесь вновь выполнен как конденсатор 16. Первая соединительная клемма 25 гальванически связана с точкой потенциала между отключаемыми силовыми полупроводниками 21 и 22, в то время как вторая соединительная клемма 26 гальванически связана с точкой потенциала между отключаемыми силовыми полупроводниками 41 и 42. Таким способом возможно вызвать то, что не только падение напряжения на накопителе 16 энергии и нулевое напряжение прикладывается к соединительным клеммам 25 и 26, как это возможно в полумостовой схеме по фиг.7. Согласно фиг.12, также возможно формирование инверсного напряжения накопителя энергии на соединительных клеммах 25 и 26. Если силовые полупроводники 21 и 42 находятся в своем положении пропускания, то падение напряжения на конденсаторе 16 также прикладывается к соединительным клеммам. Если, однако, силовые полупроводники 21 и 42 находятся в положении запирания, а отключаемые силовые полупроводники 41 и 22, напротив, в их положении пропускания, то к соединительным клеммам 25 и 26 прикладывается падение напряжения на конденсаторе 16, но с отличающимся знаком.

Также подмодуль 40 содержит схему 27 последовательного соединения тормозных сопротивлений, которая вновь включает в себя подключаемый и отключаемый силовой полупроводник 28, а также встречно-параллельно ему включенный безынерционный диод 29. К отдельному тормозному сопротивлению 18 вновь параллельно подключен безынерционный диод 30. За счет управления подключаемым и отключаемым силовым полупроводником 28 вновь возможно преобразование накопленной на конденсаторе 16 энергии в тепло посредством отдельного тормозного сопротивления 18. Для шунтирования подмодуля 40 и, тем самым, короткого замыкания соединительных клемм 25 и 26 вновь служит выключатель 33. Другие шунтирующие средства здесь не показаны для наглядности, однако также возможны в рамках изобретения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводах и высоковольтной технике. Техническим результатом является повышение надежности за счет исключения полного отказа установки, использующей вентильный преобразователь. В вентильном преобразователе переменного тока тормозное сопротивление имеет несколько отдельных тормозных сопротивлений (18), которые, соответственно, являются частью биполярного подмодуля (14), причем подмодули (14), при образовании последовательного соединения подмодулей, включены последовательно и по меньшей мере частично содержат накопитель (16) энергии в параллельном соединении с соответственно сопоставленным отдельным тормозным сопротивлением (18) и управляемый силовой полупроводник (28) торможения, который в положении торможения допускает протекание тока через соответственно сопоставленное отдельное тормозное сопротивление (18), а в положении нормального режима работы прерывает протекание тока через него. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Устройство (15) для преобразования электроэнергии в тепло в области приводной и/или высоковольтной техники с тормозным сопротивлением и по меньшей мере одним управляемым силовым полупроводником торможения для управления преобразованием, отличающееся тем, что
тормозное сопротивление имеет несколько отдельных тормозных сопротивлений (18), которые соответственно являются частью биполярного подмодуля (14), причем подмодули (14) при образовании последовательного соединения подмодулей включены последовательно и по меньшей мере частично содержат накопитель (16) энергии в параллельном соединении с соответственно сопоставленным отдельным тормозным сопротивлением (18) и управляемый силовой полупроводник (28) торможения, который в положении торможения допускает протекание тока через соответственно сопоставленное отдельное тормозное сопротивление (18), а в положении нормального режима работы прерывает протекание тока через него.

2. Устройство (15) по п.1, отличающееся тем, что
выполнено несколько последовательных соединений подмодулей, которые образуют соответственно, по меньшей мере частично, один из силовых полупроводниковых вентилей (7) вентильного преобразователя переменного тока.

3. Устройство (15) по п.2, отличающееся тем, что
каждый подмодуль (14) имеет два управляемых силовых полупроводника (21, 22), к которым соответственно встречно параллельно включен безынерционный диод (23, 24).

4. Устройство (15) по п.3, отличающееся тем, что
два управляемых силовых полупроводника (21, 22) образуют схему (26) последовательного соединения силовых полупроводников, которая включена параллельно схеме (27) последовательного соединения тормозного сопротивления, причем схема (27) последовательного соединения тормозного сопротивления содержит соответственно отдельное тормозное сопротивление (18) и последовательно с ним силовой полупроводник (28) торможения, к которому встречно параллельно подключен безынерционный диод (29).

5. Устройство (15) по п.4, отличающееся тем, что к отдельному сопротивлению (18) торможения параллельно подключен безынерционный диод (30).

6. Устройство (15) по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что каждый подмодуль (14) содержит средство (31) шунтирования для шунтирования подмодуля (14) в случае неисправности.

7. Устройство (15) по п.1, отличающееся тем, что схема последовательного соединения подмодулей или схемы последовательного соединения подмодулей может/могут подключаться между положительным выводом (9) постоянного напряжения и отрицательным выводом (10) постоянного напряжения вентильного преобразователя переменного тока.

8. Устройство (15) по п.7, отличающееся тем, что к каждому накопителю (16) энергии параллельно подключена схема (34) последовательного соединения диодов, в которой по меньшей мере два диода (35, 36) включены последовательно.

9. Устройство (15) по п.8, отличающееся тем, что к каждому накопителю (16) энергии и к каждой схеме (34) последовательного соединения диодов параллельно подключена схема (27) последовательного соединения тормозного сопротивления, которая содержит отдельное тормозное сопротивление (18) и последовательно с ним силовой полупроводник (28) торможения.

10. Устройство (15) по любому из пп.1-5, 7-9, отличающееся тем, что каждое отдельное сопротивление теплопроводно соединено с соответствующим собственным и сопоставленным охлаждающим устройством.

11. Устройство (15) по любому из пп.1-5, 7-9, отличающееся тем, что количество подмодулей больше чем 1.

12. Устройство для преобразования электрического тока или электрического напряжения в области приводной техники и/или высоковольтной техники, содержащее силовые полупроводниковые вентили (7), которые включены между выводом (8) переменного напряжения и выводом (9, 10) постоянного напряжения, причем каждый вывод (8) переменного напряжения соединен с фазной ветвью (38) торможения, которая содержит последовательное соединение управляемых силовых полупроводников (16) и по меньшей мере одно тормозное сопротивление (18), причем фазные ветви (38) торможения связаны между собой с образованием схемы соединения треугольником или схемы соединения звездой.

13. Устройство (15) по п.1, отличающееся тем, что каждое отдельное сопротивление выполнено как стопка из дискообразных резистивных дисков, причем резистивные диски состоят из спекшихся материалов и своими плоскими сторонами находятся друг с другом в электрическом нажимном контакте.