СПОСОБ РАЗРЯДКИ ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОНДЕНСАТОРА ДВУХЗВЕННОГО ВЕНТИЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК H02M1/36 

Изобретение относится к способу разрядки промежуточного конденсатора двухзвенного вентильного преобразователя напряжения, в котором расположенный на стороне сети преобразователь электроэнергии имеет выключаемые силовые полупроводниковые приборы и предназначен для соединения с питающей сетью переменного тока с помощью перемыкаемой с помощью сетевого контактора последовательной схемы зарядного контактора и предварительного зарядного сопротивления, трансформатора и главного выключателя.

В двухзвенном вентильном преобразователе напряжения обычно имеется схема предварительного заряда. С помощью этой схемы предварительного заряда заряжается промежуточный конденсатор. За счет выбора предварительного сопротивления заряда устанавливается ток заряда. Этот ток заряда не должен превышать максимального тока инверсного диода выключаемого силового полупроводникового прибора преобразователя электроэнергии на стороне сети. Если бы не было предварительного сопротивления, то возникал бы ток заряда, который бы превышал максимальный ток диодов на стороне сети. Это приводило бы к разрушению этих диодов. При достижении, например, 80% максимального состояния заряда промежуточного конденсатора, предварительное зарядное сопротивление перемыкается с помощью сетевого контактора. За счет этого преобразователь электроэнергии на стороне сети соединяется с помощью сетевого трансформатора с питающей сетью переменного тока.

Для целей технического обслуживания, соответственно при устранении неисправностей, должно обеспечиваться, что промежуточный конденсатор после выключения двухзвенного вентильного преобразователя напряжения разряжается в течение относительно короткого времени. По меньшей мере, падающее на промежуточном конденсаторе напряжение не должно быть больше 60 В постоянного напряжения. За счет этого у обслуживающего персонала при соприкосновении с этим постоянным напряжением не могут протекать опасные для здоровья токи.

В имеющихся в продаже двухзвенных вентильных преобразователях напряжения промежуточный конденсатор разряжается с помощью переключаемого сопротивления. Это сопротивление включается электрически параллельно промежуточному конденсатору. Таким образом, для разрядки необходимы дополнительные конструктивные элементы, такие как контактор, соответственно, выключаемый силовой полупроводниковый прибор и сопротивление.

Из DE 102007047713 А1 известен способ разрядки высоковольтной сети, в котором применяют имеющееся предварительное зарядное сопротивление. Схема, которая имеет конденсатор постоянного напряжения, является имеющейся в гибридном транспортном средстве высоковольтной сетью. Эта высоковольтная сеть состоит в простейшем случае из батареи, преобразователя постоянного напряжения одной частоты в переменное напряжение другой частоты с конденсатором постоянного напряжения, одной или нескольких электрических машин, других потребителей высокого напряжения и пучка кабелей, который соединяет электрически друг с другом все высоковольтные компоненты. Батарея высокого напряжения предназначена для соединения с помощью перемыкаемой последовательной схемы из предварительного зарядного сопротивления и выключателя с положительным полюсом конденсатора постоянного напряжения. Отрицательный полюс конденсатора постоянного напряжения предназначен для соединения с помощью другого выключателя или непосредственно с отрицательным полюсом батареи высокого напряжения. Для процесса разрядки используется разрядный контактор, который также имеет простой замыкающий контакт, соответственно выключатель. Этот разрядный контактор соединен с предварительным зарядным сопротивлением так, что при замкнутых контактах этого разрядного контактора предварительное зарядное сопротивления включено электрически параллельно конденсатору постоянного напряжения.

За счет этого известная разрядная схема ограничивается одним контактором, поскольку предварительное зарядное сопротивление применяется не только для целей заряда, но также для целей разрядки. За счет выбора величины предварительного зарядного сопротивления достигается значительно более быстрая разрядка конденсатора постоянного напряжения, чем с помощью отдельной разрядной схемы. Хотя затраты на разрядную схему сильно сокращаются, все еще необходим дополнительный конструктивный элемент, а именно контактор, который требует соответствующего конструктивного пространства и который необходимо соединять со схемой, которая имеет конденсатор постоянного напряжения.

В основу изобретения положена задача создания способа, с помощью которого можно разряжать промежуточный конденсатор указанного в начале двухзвенного вентильного преобразователя напряжения.

Эта задача решена согласно изобретению с помощью стадий способа пункта 1 формулы изобретения.

За счет того что главный выключатель и сетевой контактор размыкаются, при этом одновременно включаются имеющийся предварительный зарядный контактор и два диагонально противоположных выключаемых силовых полупроводниковых прибора преобразователя электроэнергии на стороне сети, предварительное зарядное сопротивление включается электрически параллельно промежуточному конденсатору. За счет этого предварительное зарядное сопротивление применяется также для разрядки промежуточного конденсатора двухзвенного вентильного преобразователя напряжения без необходимости предусмотрения дополнительного контактора, соответственно выключателя. То есть при разрядке промежуточного конденсатора указанного в начале двухзвенного вентильного преобразователя напряжения применяются имеющиеся конструктивные элементы.

Ниже приводится подробное пояснение изобретения на основании двух вариантов выполнения двухзвенного вентильного преобразователя напряжения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:

фиг.1 - однофазное питание с помощью трансформатора двухзвенного вентильного преобразователя напряжения, и

фиг.2 - трехфазное питание с помощью трансформатора двухзвенного вентильного преобразователя напряжения.

На фиг.1 от двухзвенного вентильного преобразователя 2 напряжения показан лишь промежуточный контур напряжения с промежуточным конденсатором C_ZK и преобразователем 4 электроэнергии на стороне сети.

Преобразователь электроэнергии на стороне нагрузки с подключенной к нему нагрузкой для ясности не изображен. Двухзвенный вентильный преобразователь 2 напряжения предназначен для подключения с помощью других конструктивных элементов к однофазной сети переменного тока. К этим дополнительным конструктивным элементам относятся предварительное зарядное сопротивление 6, шунтирующая схема 8, трансформатор Т для разделения потенциалов и главный выключатель HS. Из-за подключения двухзвенного вентильного преобразователя 2 напряжения к однофазной сети переменного тока сетевой преобразователь 4 электроэнергии имеет лишь два мостиковых плеча 10 и 12, которые имеют каждое два соединенных электрически последовательно выключаемых силовых полупроводниковых прибора А1, А2 и А3, А4. В точке 14 соединения мостикового плеча 10 на стороне переменного напряжения с помощью шунтирующей схемы 8 подключен один вывод вторичной обмотки 16 трансформатора Т. Второй вывод вторичной обмотки соединен непосредственно с расположенной на стороне переменного напряжения точкой 18 соединения мостикового плеча 12 сетевого преобразователя 4 электроэнергии. Электрически параллельно шунтирующей схеме 8 включена предварительная зарядная схема 6. Эта предварительная зарядная схема 6 имеет предварительный зарядный контактор VS и предварительное зарядное сопротивление R_V. Предварительный зарядный контактор VS и предварительное зарядное сопротивление R_V включены электрически последовательно. Шунтирующая схема 8 имеет лишь сетевой контактор NS. Первичная обмотка 20 трансформатора Т предназначена для соединения с помощью главного выключателя HS с не изображенной сетью переменного тока.

Когда двухзвенный вентильный преобразователь 2 напряжения подключается к однофазной сети переменного тока, то главный выключатель HS и предварительный зарядный контактор VS замкнуты. За счет этого образуется путь прохождения тока, через который течет зарядный ток, который заряжает промежуточный конденсатор C_zk. Как только достигается, например, 80% максимального состояния заряда этого промежуточного конденсатора C_zk, замыкается сетевой контактор NS. За счет этого перемыкается предварительная зарядная схема 6. Затем предварительный зарядный контактор NS может быть разомкнут при отсутствии через него тока.

При разрядке промежуточного конденсатора C_zk двухзвенного вентильного преобразователя 2 напряжения осуществляется следующее:

Сначала двухзвенный вентильный преобразователь 2 напряжения отделяется от питающей сети переменного тока посредством размыкания главного выключателя HS. Затем размыкается сетевой контактор NS и замыкается предварительный зарядный контактор VS. За счет этого предварительное зарядное сопротивление R_V вместе с вторичной обмоткой 16 трансформатора Т включается электрически параллельно расположенным на стороне переменного напряжения точкам 14 и 18 соединения сетевого преобразователя 4 электроэнергии. Для включения предварительного зарядного сопротивления R_V электрически параллельно конденсатору C_zk двухзвенного вентильного преобразователя напряжения необходимо включить лишь два из четырех выключаемых силовых полупроводниковых прибора сетевого преобразователя 4 электроэнергии. Включаются либо выключаемые силовые полупроводниковые приборы А1 и А4, либо выключаемые силовые полупроводниковые приборы А2 и А4. После разрядки промежуточного конденсатора C_zk размыкается предварительный зарядный контактор VS и включенные выключаемые силовые полупроводниковые приборы А1, А4, соответственно А2, А3, снова выключаются.

С помощью этого способа согласно изобретению можно разряжать промежуточный конденсатор C_zk показанного двухзвенного вентильного преобразователя 2 напряжения с помощью имеющегося предварительного зарядного сопротивления R_V без необходимости предусмотрения разрядного контактора.

На Фиг.2 показан двухзвенный вентильный преобразователь 2 напряжения для подключения к не изображенной трехфазной сети переменного тока. Этот вариант выполнения отличается от показанного на Фиг.1 варианта выполнения тем, что сетевой преобразователь 4 электроэнергии имеет в этом случае три мостиковых плеча. В качестве трансформатора Т также предусмотрен трехфазный трансформатор. Главный выключатель HS, сетевой контактор NS и предварительный зарядный контактор VS также выполнены трехфазными. Вместо предварительного зарядного сопротивления R_V в варианте выполнения согласно Фиг.2 применяются три предварительных зарядных сопротивления R_V. Несмотря на измененный вариант выполнения в способе разрядки промежуточного конденсатора C_zk ничего не меняется.

Изобретение относится в способу разрядки промежуточного конденсатора (C_zk) двухзвенного вентильного преобразователя (2) напряжения, в котором расположенный на стороне сети преобразователь (4) электроэнергии имеет выключаемые силовые полупроводниковые приборы (А1, …, А6) и предназначен для соединения с питающей сетью переменного тока с помощью перемыкаемой с помощью сетевого контактора (NS) последовательной схемы предварительного зарядного контактора (VS) и предварительного зарядного сопротивления (R_V), трансформатора (Т) и главного выключателя (HS). Согласно изобретению главный выключатель (HS) и сетевой контактор (NS) размыкаются, при этом замыкается предварительный зарядный контактор (VS) и при этом включаются два диагонально противоположных выключаемых силовых полупроводниковых прибора (А1, А4; А2, А3) сетевого преобразователя (4) электроэнергии. Таким образом, получается способ разрядки промежуточного конденсатора (C_zk) двухзвенного вентильного преобразователя (2) напряжения, в котором достигается технический результат - отсутствие необходимости в дополнительных конструктивных элементах. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ разрядки промежуточного конденсатора (C_zk) двухзвенного вентильного преобразователя (2) напряжения, в котором расположенный на стороне сети преобразователь (4) электроэнергии имеет выключаемые силовые полупроводниковые приборы (А1, …, А6) и предназначен для соединения с питающей сетью переменного тока с помощью перемыкаемой с помощью сетевого контактора (NS) последовательной схемы предварительного зарядного контактора (VS) и предварительного зарядного сопротивления (R_V), трансформатора (Т) и главного выключателя (HS), при этом главный выключатель (HS) и сетевой контактор (NS) размыкаются, при этом замыкается предварительный зарядный контактор (VS) и при этом включаются два диагонально противоположных выключаемых силовых полупроводниковых прибора (А1, А4; А2, А3) сетевого преобразователя (4) электроэнергии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при достижении заданного уменьшенного состояния заряда промежуточного конденсатора (C_zk) размыкается предварительный зарядный контактор (VS) и оба включенных выключаемых силовых полупроводниковых прибора (А1, А4; А2, А3) сетевого преобразователя (4) электроэнергии двухзвенного вентильного преобразователя (2) напряжения выключаются.