УСТРОЙСТВО ИНВЕРТОРА Российский патент 2015 года по МПК H02M7/48 H02P1/04 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству инвертора.

Уровень техники

[0002] Традиционные устройства инвертора, которые выступают в качестве устройств приведения в действие, например, для приводных электромоторов (например, асинхронных электромоторов), которые являются нагрузками, на переменных скоростях посредством использования сети общего пользования, выполнены с возможностью включать в себя выпрямитель преобразователя (модуль преобразования переменного тока в постоянный), подключенный к сети общего пользования, модуль сглаживания, который накапливает мощность постоянного тока, зарядную схему, которая включает в себя зарядный резистор, переключающий элемент и обратно подключенный диод и заряжает конденсатор (сглаживающий конденсатор) модуля сглаживания, модуль инвертора (модуль преобразования постоянного тока в переменный), подключенный к электромотору, и т.п.

[0003] Кроме того, традиционные устройства инвертора включают в себя положительные и отрицательные контактные выводы (P, N) постоянного тока так, что они работают за счет приема мощности (мощности постоянного тока) из общей шины постоянного тока, даже если мощность не подается из сети общего пользования. Типично тормозное устройство для предотвращения перегрузки по току в ходе рекуперации подключено к этой общей шине постоянного тока. Кроме того, это тормозное устройство типично содержит тормозной резистор, который потребляет мощность (рекуперативную мощность) в ходе рекуперации.

Список библиографических ссылок

Патентные документы

[0004] Патентный документ 1. Выложенная заявка на патент (Япония) S63-7101

Сущность изобретения

Техническая задача

[0005] Когда нагрузочное устройство (например, тормозное устройство), подключенное к общей шине постоянного тока, имеет большую емкость, существует высокая вероятность того, что ток, который протекает в этом тормозном устройстве большой емкости, протекает в диоде (который называется "обратно подключенным диодом") в устройстве инвертора. Хотя тормозное устройство большой емкости имеет номинальный ток, соответствующий его емкости, обратно подключенный диод обычно имеет только номинальный ток, соответствующий емкости устройства инвертора, в которое включается обратно подключенный диод. Устройства инвертора различных емкостей подключаются к общей шине постоянного тока. Например, когда емкость устройства инвертора значительно ниже емкости тормозного устройства большой емкости, возникает проблема в том, что большой тормозной ток (или его часть), который протекает в тормозном устройстве большой емкости, протекает в обратно подключенном диоде, и, следовательно, обратно подключенный диод может быть поврежден.

[0006] Рассматривается конфигурация, в которой резистор ограничения тока добавляется к обратно подключенному диоду, как описано в патентном документе 1. Тем не менее при конфигурации в патентном документе 1 возникает проблема в том, что ток, который протекает в устройстве инвертора при подаче питания, всегда протекает в резисторе ограничения тока; следовательно, генерация тепла увеличивается и эффективность снижается. Таким образом, эта конфигурация является непрактичной.

[0007] Настоящее изобретение осуществлено с учетом вышеизложенного и имеет целью предоставить устройство инвертора, которое может определенным образом препятствовать повреждению обратно подключенного диода, предусмотренного в устройстве, даже когда нагрузочное устройство, подключенное к общей шине постоянного тока, имеет большую емкость.

Решение задачи

[0008] Чтобы решить вышеописанные проблемы и достичь цели, в настоящем изобретении устройство инвертора, которое принимает мощность постоянного тока из общей шины постоянного тока и возбуждает нагрузку, включает в себя первый вывод постоянного тока (DC) положительной стороны и первый DC вывод отрицательной стороны, которые принимают DC мощность из общей шины DC; второй DC вывод положительной стороны, который отличается от первого DC вывода положительной стороны; модуль сглаживания, который накапливает DC мощность, подаваемую из первого DC вывода положительной стороны и первого DC вывода отрицательной стороны; модуль преобразования DC в переменный ток (АС), который преобразует DC мощность, подаваемую из модуля сглаживания, в АС мощность; и модуль изменения пути тока, который включает в себя переключающий элемент, который размещен в первом пути тока, в котором ток протекает через первый DC вывод положительной стороны при подаче питания, обратно подключенный диод, который размещен во втором пути тока, в котором ток протекает через второй DC вывод положительной стороны в ходе рекуперации, и зарядный резистор, который размещен в третьем пути тока, в котором ток протекает через первый DC вывод положительной стороны, когда сглаживающий конденсатор модуля сглаживания первоначально заряжается, в котором внешний резистор подключен между первым DC выводом положительной стороны и вторым DC выводом положительной стороны так, что первый DC вывод положительной стороны становится концом, потенциал которого является идентичным потенциалу шины положительной стороны общей шины DC.

Преимущества изобретения

[0009] Согласно этому изобретению может быть получено преимущество в том, что устройство инвертора с небольшой емкостью может подключаться к общей шине DC, которая включает в себя нагрузочное устройство большой емкости.

Краткое описание чертежей

[0010] Фиг. 1 является схемой, иллюстрирующей схемную конфигурацию устройства инвертора согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 является схемой, иллюстрирующей другую схемную конфигурацию (тормозной резистор включен в схему) устройства инвертора согласно варианту осуществления.

Фиг. 3 является схемой, иллюстрирующей другую схемную конфигурацию (тормозной резистор включен в схему, и тормозной резистор размещен внешним образом) устройства инвертора согласно варианту осуществления.

Фиг. 4 является схемой, иллюстрирующей другую схемную конфигурацию (позиция подключения обратно подключенного диода изменена) устройства инвертора согласно варианту осуществления.

Фиг. 5 является схемой, иллюстрирующей другую схемную конфигурацию (диод подачи питания размещен внешним образом) устройства инвертора согласно варианту осуществления.

Фиг. 6 является схемой, иллюстрирующей другую схемную конфигурацию (зарядная схема размещена на N-стороне) устройства инвертора согласно варианту осуществления.

Фиг. 7 является схемой, иллюстрирующей другую форму устройства инвертора согласно варианту осуществления.

Подробное описание вариантов осуществления

[0011] Устройство инвертора согласно варианту осуществления настоящего изобретения описывается ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. Настоящее изобретение не ограничено нижеописанным вариантом осуществления.

[0012] Фиг. 1 является схемой, иллюстрирующей схемную конфигурацию устройства инвертора согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как проиллюстрировано на фиг. 1, устройство 10 инвертора согласно первому варианту осуществления конфигурировано, чтобы включать в себя преобразователь 11, который является модулем АС/DC преобразования, зарядную схему 12, модуль 13 сглаживания, который включает в себя сглаживающий конденсатор, и модуль 14 DC/АС преобразования.

[0013] Кроме того, устройство 10 инвертора включает в себя выводы R, S и T АС источника питания, DC вывод P (первый DC вывод положительной стороны), который электрически подключен к шине 15a положительной стороны общей шины 15 DC, DC вывод P1 (второй DC вывод положительной стороны), который электрически подключен к шине 15a положительной стороны через тормозной резистор R2, который описывается ниже, DC вывод N (первый DC вывод отрицательной стороны), который электрически подключен к шине 15b отрицательной стороны общей шины 15 DC, и выводы U, V и W для подключения нагрузки, к которым подключена такая нагрузка (не проиллюстрирована), как электромотор.

[0014] В преобразователе 11, например, множество диодов формирует полномостовую схему, и преобразователь 11 преобразует трехфазную АС мощность, подаваемую из выводов R, S и T АС источника питания, в DC мощность. Выход преобразователя 11 подается в общую шину 15 DC через DC вывод P1 положительной стороны и DC вывод N отрицательной стороны. Кроме того, выход преобразователя 11 прикладывается к DC выводу P положительной стороны и DC выводу N отрицательной стороны через тормозной резистор R2, который описывается ниже.

[0015] Модуль 13 сглаживания накапливает DC мощность, преобразованную посредством преобразователя 11, в сглаживающем конденсаторе через тормозной резистор R2 и зарядную схему 12. Кроме того, модуль 13 сглаживания накапливает DC мощность тока из общей шины 15 DC в сглаживающем конденсаторе через зарядную схему 12 (без DC мощности, поступающей через тормозной резистор R2).

[0016] Модуль 14 DC /АС преобразования включает в себя, по меньшей мере, одну мостовую схему источника напряжения, имеющую конфигурацию верхнего и нижнего плеча, в которой переключающие элементы подключены последовательно, и возбуждает нагрузку (не проиллюстрирована) посредством преобразования DC мощности, подаваемой из модуля 13 сглаживания, в АС мощность.

[0017] Зарядная схема 12 конфигурирована, чтобы включать в себя переключающий элемент SW1, зарядный резистор R1 и обратно подключенный диод D1. Переключающий элемент SW1 является однонаправленным переключающим элементом (например, тиристором) и размещен между DC выводом P положительной стороны и входом положительной стороны модуля 14 DC/АС преобразования, так что формируется путь тока (направленный к модулю 14 DC/АС преобразования из шины 15a положительной стороны) при подаче питания. Зарядный резистор R1 размещен таким образом, что он подключен параллельно через переключающий элемент SW1 таким образом, что бросок пускового тока, когда сглаживающий конденсатор первоначально заряжается, ограничивается. Другими словами, зарядный резистор R1 размещен в пути тока, в котором протекает ток, когда сглаживающий конденсатор первоначально заряжается. Обратно подключенный диод D1 размещен таким образом, что катод подключен к DC выводу P1 положительной стороны, и анод подключен к входной стороне положительной стороны модуля 14 DC/АС преобразования, чтобы формировать путь тока (направленный к шине 15a положительной стороны из модуля 14 DC/АС преобразования) в ходе рекуперации.

[0018] Как описано выше, зарядная схема 12 выполняет функцию модуля изменения пути тока, который автоматически изменяет путь тока между тремя путями тока в соответствии с рабочим режимом. Эти три пути тока включают в себя путь (путь тока через переключающий элемент: первый путь тока) тока, который протекает через DC вывод P положительной стороны при подаче питания, путь (путь тока через обратно подключенный диод: второй путь тока) тока, который протекает через DC вывод P1 положительной стороны в ходе рекуперации, и путь (путь тока через зарядный резистор R1: третий путь тока) тока, который протекает через DC вывод P положительной стороны, когда сглаживающий конденсатор первоначально заряжается.

[0019] Тормозной резистор R2, который подключен внешним образом, обеспечен между DC выводами P и P1 положительной стороны. В этот момент подключение выполняется таким образом, что потенциал DC вывода P положительной стороны между DC выводами P и P1 положительной стороны является идентичным потенциалу шины 15a положительной стороны.

[0020] Кроме того, тормозное устройство 20 большой емкости подключено к общей шине 15 DC. Тормозное устройство 20 большой емкости содержит тормозной резистор R3, который подключен последовательно с переключающим элементом SW2. Тормозной резистор R3 потребляет рекуперативную электроэнергию (электроэнергию) посредством преобразования рекуперативной электроэнергии в тепловую энергию.

[0021] Далее поясняется работа главных частей устройства инвертора, сконфигурированного так, как проиллюстрировано на фиг. 1, со ссылкой на фиг. 1.

[0022] Во-первых, рассматривается случай, в котором работает тормозное устройство 20 большой емкости, подключенное к общей шине 15 DC, и протекает тормозной ток Ibr, как проиллюстрировано на фиг. 1. В этот момент, хотя тормозной ток Ibr2, как проиллюстрировано на фиг. 1, также протекает в устройстве 10 инвертора, этот тормозной ток Ibr2 подавляется посредством внешнего тормозного резистора R2. Следовательно, ток, который протекает в обратно подключенном диоде D1, может быть уменьшен, и тем самым можно не допускать повреждения обратно подключенного диода D1.

[0023] Если изменение напряжения на DC шине, при работе тормозного устройства 20 большой емкости, равно ΔВ, прямое падение напряжения обратно подключенного диода равно Vd1, и допустимое значение тока обратно подключенного диода D1 равно Id1, значение Rr тормозного резистора R2 может быть получено посредством использования следующего уравнения:

[0024] Rr=(ΔВ-Vd1)/Id1 $$$$ (1)

[0025] Со ссылкой на фиг. 1 путь рекуперативного тока включает в себя путь, который направлен к шине 15a положительной стороны через зарядный резистор R1, в дополнение к пути, который направлен к шине 15a положительной стороны через обратно подключенный диод D1 и тормозной резистор R2. Однако поскольку тормозной резистор R2 выбран таким образом, что его сопротивление меньше сопротивления зарядного резистора R1, большая часть рекуперативного тока может быть направлена в путь через тормозной резистор R2.

[0026] Устройство инвертора согласно настоящему варианту осуществления может быть сконфигурировано так, как проиллюстрировано на фиг. 2. На фиг. 2 тормозной резистор R4, включенный в устройство инвертора, обеспечен вместо внешнего тормозного резистора R2. На фиг. 2 тормозной резистор R4 подключен к DC выводу P1 положительной стороны; но может быть такая конфигурация, в которой порядок подключения тормозного резистора R4 и обратно подключенного диода D1 изменяется на противоположный, катод обратно подключенного диода D1 подключен к DC выводу P1 положительной стороны, и один конец тормозного резистора R4 подключен к аноду обратно подключенного диода D1.

[0027] Кроме того, в конфигурации на фиг. 2, когда сопротивление является недостаточным при использовании только тормозного резистора R4, достаточно добавлять внешний тормозной резистор R2, как проиллюстрировано на фиг. 3. При конфигурации на фиг. 3 может быть получено преимущество в том, что сопротивление и емкость внешнего тормозного резистора R2 могут быть уменьшены по сравнению со случаем по фиг. 1.

[0028] Кроме того, если предполагается, что конфигурация представляет собой конфигурацию, проиллюстрированную на фиг. 3, т.е. если конфигурация является такой, что тормозной резистор R4 включен в зарядную схему 12, и включен внешний тормозной резистор R2, то если достаточное сопротивление может быть получено с помощью тормозного резистора R4, сопротивление тормозного резистора R2 может устанавливаться в нуль, т.е. тормозной резистор R2 может исключаться.

[0029] Кроме того, устройство инвертора согласно настоящему варианту осуществления может быть сконфигурировано так, как проиллюстрировано на фиг. 4. На фиг. 4 конец зарядного резистора R1 на стороне, которая не подключена к модулю 14 DC/АС преобразования, подключен к аноду обратно подключенного диода D1 таким образом, что зарядный резистор R1 включается в путь тока в ходе рекуперации. При этом подключении тормозной ток Ibr2 протекает в зарядном резисторе R1; следовательно, значение емкости внешнего тормозного резистора R2 может быть уменьшено (или может опускаться в зависимости от случая). В этот момент тормозной резистор R4 может быть включен, как проиллюстрировано на фиг. 2. В таком случае значение емкости тормозного резистора R2 может быть дополнительно уменьшено. Кроме того, аналогично случаю по фиг. 3, когда сопротивление тормозного резистора R4 является достаточно большим, сопротивление тормозного резистора R2 может устанавливаться в нуль, т.е. тормозной резистор R2 может исключаться.

[0030] Кроме того, устройство инвертора согласно настоящему варианту осуществления может быть сконфигурировано так, как проиллюстрировано на фиг. 5. В устройстве 10 инвертора, проиллюстрированном на фиг. 5, подключение обратно подключенного диода D1 в зарядной схеме 12 отличается от подключения на фиг. 1. На фиг. 1 обратно подключенный диод D1 подключен к DC выводу P1 положительной стороны; тем не менее на фиг. 5 обратно подключенный диод D1 подключен к DC выводу P положительной стороны вместе с зарядным резистором R1. Следовательно, в конфигурации на фиг. 5 внешний тормозной резистор R2 должен быть подключен между шиной 15a положительной стороны и DC выводом P положительной стороны. Однако при этой конфигурации ток, который протекает при подаче питания, также протекает в тормозном резисторе R2, что не является предпочтительным. Таким образом, диод D2 подачи питания подключен параллельно через тормозной резистор R2 в направлении, в котором протекает ток подачи питания. При такой конфигурации большая часть тока при подаче питания протекает в пути через диод D2 подачи питания и переключающий элемент SW1, и большая часть тока при рекуперации протекает в пути через обратно подключенный диод D1 и тормозной резистор R2; следовательно, может определенным образом предотвращаться повреждение обратно подключенного диода D1 при уменьшении потерь при подаче питания.

[0031] Вышеуказанные конфигурации таковы, что зарядная схема 12 размещена на положительной стороне (P-стороне); но зарядная схема 12 может размещаться на отрицательной стороне (N-стороне), как проиллюстрировано на фиг. 6. Устройство 10 инвертора, проиллюстрированное на фиг. 6, содержит DC вывод N1 (второй DC вывод отрицательной стороны) вместо DC вывода P1 положительной стороны.

[0032] На фиг. 6 переключающий элемент SW1 подключен между входом отрицательной стороны модуля 14 DC/АС преобразования и DC выводом N отрицательной стороны, так что формируется путь тока (направленный к шине 15b отрицательной стороны из модуля 14 DC/АС преобразования) при подаче питания. Зарядный резистор R1 подключен параллельно через переключающий элемент SW1 таким образом, что бросок пускового тока, когда сглаживающий конденсатор заряжается, ограничивается. Обратно подключенный диод D1 размещен таким образом, что анод подключен к DC выводу N1 отрицательной стороны, и катод подключен к входной стороне отрицательной стороны модуля 14 DC/АС преобразования, чтобы формировать путь тока (направленный к модулю 14 DC/АС преобразования в переменный из шины 15b отрицательной стороны) в ходе рекуперации. Кроме того, тормозной резистор R2 размещен внешним образом между DC выводами N и N1 отрицательной стороны. При этом подключение выполнено таким образом, что потенциал DC вывода N отрицательной стороны между DC выводами N и N1 отрицательной стороны является идентичным потенциалу шины 15b отрицательной стороны.

[0033] Работа схемы устройства 10 инвертора на фиг. 6 аналогична работе схемы устройства 10 инвертора на фиг. 1, поэтому подробное пояснение опускается. Таким образом, устройство 10 инвертора на фиг. 6 имеет функциональное преимущество, аналогичное функциональному преимуществу устройства 10 инвертора на фиг. 1.

[0034] На фиг. 6 конфигурация, в которой зарядная схема 12 размещена на стороне отрицательного электрода, применяется к конфигурации на фиг. 1; но очевидно, что она также может применяться к конфигурациям на фиг. 2-5.

[0035] Фиг. 7 иллюстрирует форму, в которой устройство 22 инвертора большой емкости подключено к общей шине 15 DC вместо тормозного устройства 20 большой емкости. На фиг. 7 рассматривается случай, в котором ток Iinv нагрузки для такой нагрузки, как устройство 22 инвертора большой емкости, подключенное к общей шине 15 DC, быстро увеличивается. В таком случае, когда модуль 14 DC/АС преобразования устройства 10 инвертора генерирует рекуперативную мощность, часть тока Iinv нагрузки может протекать в обратно подключенном диоде D1. Однако тормозной резистор R2 обеспечен в этом пути; следовательно, ток Iinv2, который протекает в обратно подключенном диоде D1, может быть уменьшен.

[0036] Как описано выше, устройство инвертора согласно настоящему варианту осуществления является эффективным также в случае, если нагрузка, отличная от тормозного устройства с большим конденсатором, подключена к общей шине DC.

[0037] Далее поясняется материал обратно подключенного диода D1. Кремний (Si) типично используется в качестве материала для полупроводникового элемента. Однако можно использовать карбид (SiC) кремния, который привлекает внимание в последние годы.

[0038] Элемент SiC имеет превосходные характеристики, такие как высокая удельная теплопроводность и возможность работать при высоких температурах, по сравнению с элементом Si. С использованием элемента SiC для обратно подключенного диода D1 могут быть получены преимущества элемента SiC. В частности, поскольку элемент SiC имеет низкие потери на электропроводность, получаются преимущества в том, что общие потери устройства инвертора могут быть уменьшены, и генерация тепла на стороне устройства инвертора может подавляться.

[0039] SiC является одним примером полупроводников, называемых "полупроводником с широкой запрещенной зоной", вследствие характеристики, состоящей в том, что SiC имеет большую ширину запрещенной зоны, чем Si. В дополнение к SiC, например, полупроводник, сформированный посредством использования материала на основе нитрида галлия или алмаза, также является полупроводником с широкой запрещенной зоной, и его характеристики имеют множество сходств с карбидом кремния. Следовательно, конфигурация, в которой используется полупроводник с широкой запрещенной зоной, отличный от SiC, также находится в пределах объема настоящего изобретения.

[0040] Как описано выше, согласно устройству инвертора в настоящем варианте осуществления конфигурация является такой, что переключающий элемент SW1 размещен в первом пути тока, в котором ток протекает через DC вывод P положительной стороны при подаче питания, обратно подключенный диод D1 размещен во втором пути тока, в котором ток протекает через DC вывод P1 положительной стороны при рекуперации, зарядный резистор R1 размещен в третьем пути тока, в котором ток протекает через DC вывод P положительной стороны, когда сглаживающий конденсатор модуля 13 сглаживания первоначально заряжается, и тормозной резистор R2 подключен между DC выводами P и P1 положительной стороны таким образом, что DC вывод P положительной стороны становится концом, потенциал которого является идентичным потенциалу шины 15a положительной стороны общей шины 15 DC. Следовательно, даже если нагрузочное устройство, подключенное к общей шине 15 DC, имеет большую емкость, может определенным образом предотвращаться повреждение обратно подключенного диода D1.

[0041] Кроме того, согласно устройству инвертора в настоящем варианте осуществления, переключающий элемент SW1 размещен в первом пути тока, в котором ток протекает через DC вывод P положительной стороны при подаче питания, обратно подключенный диод D1 размещен во втором пути тока, в котором ток протекает через DC вывод P1 положительной стороны при рекуперации, зарядный резистор R1 размещен в третьем пути тока, в котором ток протекает через DC вывод P положительной стороны, когда сглаживающий конденсатор модуля 13 сглаживания первоначально заряжается, подключение выполняется таким образом, что каждый из DC выводов P и P1 положительной стороны становится концом, потенциал которого является идентичным потенциалу шины 15a положительной стороны общей шины 15 DC, и тормозной резистор R4, который подключен последовательно с обратно подключенным диодом D1, размещен между DC выводом P1 положительной стороны и входом положительной стороны модуля 14 DC/АС преобразования. Следовательно, даже если нагрузочное устройство, подключенное к общей шине 15 DC, имеет большую емкость, может определенным образом предотвращаться повреждение обратно подключенного диода D1.

[0042] Кроме того, согласно устройству инвертора в настоящем варианте осуществления конфигурация является такой, что переключающий элемент SW1 размещен в первом пути тока, в котором ток протекает через DC вывод P положительной стороны при подаче питания, обратно подключенный диод D1 размещен во втором пути тока, в котором ток протекает через DC вывод P1 положительной стороны при рекуперации, зарядный резистор R1 размещен таким образом, что он подключен последовательно с обратно подключенным диодом D1, и ток через DC вывод P положительной стороны также протекает, когда сглаживающий конденсатор модуля 13 сглаживания первоначально заряжается, и тормозной резистор R2 подключен между DC выводами P и P1 положительной стороны таким образом, что DC вывод P положительной стороны становится концом, потенциал которого является идентичным потенциалу шины 15a положительной стороны общей шины 15 DC. Следовательно, даже если нагрузочное устройство, подключенное к общей шине 15 DC, имеет большую емкость, может определенным образом предотвращаться повреждение обратно подключенного диода D1.

[0043] Дополнительно, согласно устройству инвертора в настоящем варианте осуществления конфигурация является такой, что переключающий элемент SW1 размещен в первом пути тока, в котором ток протекает через DC вывод P положительной стороны при подаче питания, обратно подключенный диод D1 размещен во втором пути тока, в котором ток протекает через DC вывод P1 положительной стороны при рекуперации, зарядный резистор R1 размещен в третьем пути тока, в котором ток протекает через DC вывод P положительной стороны, когда сглаживающий конденсатор модуля 13 сглаживания первоначально заряжается, и тормозной резистор R2 подключен между DC выводами P и P1 положительной стороны и диод D2 подачи питания подключен через тормозной резистор R2 в направлении, в котором протекает ток подачи питания, таким образом, что DC вывод P1 положительной стороны становится концом, потенциал которого является идентичным потенциалу шины 15a положительной стороны общей шины 15 DC. Следовательно, даже если нагрузочное устройство, подключенное к общей шине 15 DC, имеет большую емкость, может определенным образом предотвращаться повреждение обратно подключенного диода D1.

[0044] Кроме того, согласно устройству инвертора в настоящем варианте осуществления конфигурация является такой, что переключающий элемент SW1 размещен в первом пути тока, в котором ток протекает через DC вывод N отрицательной стороны при подаче питания, обратно подключенный диод D1 размещен во втором пути тока, в котором ток протекает через DC вывод N1 отрицательной стороны при рекуперации, зарядный резистор R1 размещен в третьем пути тока, в котором ток протекает через DC вывод N отрицательной стороны, когда сглаживающий конденсатор модуля 13 сглаживания первоначально заряжается, и тормозной резистор R2 подключен между DC выводами N и N1 отрицательной стороны таким образом, что DC вывод N отрицательной стороны становится концом, потенциал которого является идентичным потенциалу шины 15b отрицательной стороны общей шины 15 DC. Следовательно, даже если нагрузочное устройство, подключенное к общей шине 15 DC, имеет большую емкость, может определенным образом предотвращаться повреждение обратно подключенного диода D1.

[0045] Конфигурации, проиллюстрированные в вышеописанном варианте осуществления, являются примерами конфигурации настоящего изобретения, и очевидно, что конфигурации могут комбинироваться с другими общеизвестными технологиями, и конфигурации могут быть изменены, например, опуская их часть без отклонения от объема настоящего изобретения.

Промышленная применимость

[0046] Как описано выше, настоящее изобретение является полезным в качестве устройства инвертора, обеспечивающего определенным образом предотвращение повреждения обратно подключенного диода, предусмотренного в устройстве.

Список ссылочных позиций

[0047] 10 - устройство инвертора, 11 - преобразователь, 12 - зарядная схема (модуль изменения пути тока), 13 - модуль сглаживания, 14 - модуль DC/АС преобразования, 15 - общая шина DC, 15a - шина положительной стороны, 15b - шина отрицательной стороны, 20 - тормозное устройство большой емкости, 22 - устройство инвертора большой емкости.

Изобретение относится к устройству инвертора, которое принимает DC мощность из общей шины (15) DC и возбуждает нагрузку. Конфигурация является такой, что переключающий элемент (SW1) размещен в первом пути тока, в котором ток протекает через DC вывод (P) положительной стороны при подаче питания, обратно подключенный диод D1 размещен во втором пути тока, в котором ток протекает через DC вывод (P1) положительной стороны при рекуперации. Зарядный резистор (R1) размещен в третьем пути тока, в котором ток протекает через DC вывод (P) положительной стороны, когда сглаживающий конденсатор модуля (13) сглаживания первоначально заряжается, и тормозной резистор (R2) подключен внешним образом между DC выводами (P и P1) положительной стороны таким образом, что DC вывод (P) положительной стороны становится концом, потенциал которого является идентичным потенциалу шины (15a) положительной стороны общей шины (15) DC. Технический результат - возможность подключения инвертора с небольшой ёмкостью к нагрузке большой ёмкости. 8 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство инвертора, которое принимает мощность постоянного тока (DC) из общей шины DC и возбуждает нагрузку, содержащее:
- первый DC вывод положительной стороны и первый DC вывод отрицательной стороны, которые принимают DC мощность из общей шины DC;
- второй DC вывод положительной стороны, который отличается от первого DC вывода положительной стороны;
- модуль сглаживания, который накапливает DC мощность, подаваемую из первого DC вывода положительной стороны и первого DC вывода отрицательной стороны;
- модуль преобразования DC в переменный ток (АС), который преобразует DC мощность, подаваемую из модуля сглаживания, в АС мощность; и
- модуль изменения пути тока, который включает в себя:
- переключающий элемент, который размещен в первом пути тока, в котором ток протекает через первый DC вывод положительной стороны при подаче питания,
- обратно подключенный диод, который размещен во втором пути тока, в котором ток протекает через второй DC вывод положительной стороны при рекуперации, и
- зарядный резистор, который размещен в третьем пути тока, в котором ток протекает через первый DC вывод положительной стороны, когда сглаживающий конденсатор модуля сглаживания первоначально заряжается, при этом:
- внешний резистор подключен между первым DC выводом положительной стороны и вторым DC выводом положительной стороны таким образом, что первый DC вывод положительной стороны становится концом, потенциал которого является идентичным потенциалу шины положительной стороны общей шины DC.

2. Устройство инвертора, которое принимает DC мощность из общей шины DC и возбуждает нагрузку, содержащее:
- первый DC вывод положительной стороны и первый DC вывод отрицательной стороны, которые принимают DC мощность из общей шины DC;
- второй DC вывод положительной стороны, который отличается от первого DC вывода положительной стороны;
- модуль сглаживания, который накапливает DC мощность, подаваемую из первого DC вывода положительной стороны и первого DC вывода отрицательной стороны;
- модуль DC/АС преобразования, который преобразует DC мощность, подаваемую из модуля сглаживания, в АС мощность; и
- модуль изменения пути тока, который включает в себя:
- переключающий элемент, который размещен в первом пути тока, в котором ток протекает через первый DC вывод положительной стороны при подаче питания,
- обратно подключенный диод, который размещен во втором пути тока, в котором ток протекает через второй DC вывод положительной стороны при рекуперации, и
- зарядный резистор, который размещен в третьем пути тока, в котором ток протекает через первый DC вывод положительной стороны, когда сглаживающий конденсатор модуля сглаживания первоначально заряжается, при этом:
- подключение выполнено таким образом, что каждый из первого DC вывода положительной стороны и второго DC вывода положительной стороны становится концом, потенциал которого является идентичным потенциалу шины положительной стороны общей шины DC, и
- резистор, который подключен последовательно с обратно подключенным диодом, размещен между вторым DC выводом положительной стороны и входом положительной стороны модуля DC/АС преобразования.

3. Устройство инвертора по п.2, в котором внешний резистор обеспечен между вторым DC выводом положительной стороны и шиной положительной стороны общей шины DC.

4. Устройство инвертора, которое принимает DC мощность из общей шины DC и возбуждает нагрузку, содержащее:
- первый DC вывод положительной стороны и первый DC вывод отрицательной стороны, которые принимают DC мощность из общей шины DC;
- второй DC вывод положительной стороны, который отличается от первого DC вывода положительной стороны;
- модуль сглаживания, который накапливает DC мощность, подаваемую из первого DC вывода положительной стороны и первого DC вывода отрицательной стороны;
- модуль DC/АС преобразования, который преобразует DC мощность, подаваемую из модуля сглаживания, в АС мощность; и
- модуль изменения пути тока, который включает в себя:
- переключающий элемент, который размещен в первом пути тока, в котором ток протекает через первый DC вывод положительной стороны при подаче питания,
- обратно подключенный диод, который размещен во втором пути тока, в котором ток протекает через второй DC вывод положительной стороны при рекуперации, и
- зарядный резистор, который размещен во втором пути тока таким образом, что зарядный резистор подключен последовательно с обратно подключенным диодом, и в котором также протекает ток через первый DC вывод положительной стороны, когда сглаживающий конденсатор модуля сглаживания первоначально заряжается, при этом:
- внешний резистор подключен между первым DC выводом положительной стороны и вторым DC выводом положительной стороны таким образом, что первый DC вывод положительной стороны становится концом, потенциал которого является идентичным потенциалу шины положительной стороны общей шины DC.

5. Устройство инвертора, которое принимает DC мощность из общей шины DC и возбуждает нагрузку, содержащее:
- первый DC вывод положительной стороны и первый DC вывод отрицательной стороны, которые принимают DC мощность из общей шины DC;
- второй DC вывод положительной стороны, который отличается от первого DC вывода тока положительной стороны;
- модуль сглаживания, который накапливает DC мощность, подаваемую из первого DC вывода положительной стороны и первого DC вывода отрицательной стороны;
- модуль DC/АС преобразования, который преобразует DC мощность, подаваемую из модуля сглаживания, в АС мощность; и
- модуль изменения пути тока, который включает в себя:
- переключающий элемент, который размещен в первом пути тока, в котором ток протекает через первый DC вывод положительной стороны при подаче питания,
- обратно подключенный диод, который размещен во втором пути тока, в котором ток протекает через первый DC вывод положительной стороны при рекуперации, и
- зарядный резистор, который размещен в третьем пути тока, в котором ток протекает через первый DC вывод положительной стороны, когда сглаживающий конденсатор модуля сглаживания первоначально заряжается, при этом:
- внешний резистор подключен между первым DC выводом положительной стороны и вторым DC выводом положительной стороны, и диод подачи питания подключен через внешний резистор в направлении, в котором протекает ток подачи питания, так что второй DC вывод положительной стороны становится концом, потенциал которого является идентичным потенциалу шины положительной стороны общей шины DC.

6. Устройство инвертора, которое принимает DC мощность из общей шины DC и возбуждает нагрузку, содержащее:
- первый DC вывод положительной стороны и первый DC вывод отрицательной стороны, которые принимают DC мощность из общей шины DC;
- второй DC вывод отрицательной стороны, который отличается от первого DC вывода отрицательной стороны;
- модуль сглаживания, который накапливает DC мощность, подаваемую из первого DC вывода положительной стороны и первого DC вывода отрицательной стороны;
- модуль DC/АС преобразования, который преобразует DC мощность, подаваемую из модуля сглаживания, в АС мощность; и
- модуль изменения пути тока, который включает в себя:
- переключающий элемент, который размещен в первом пути тока, в котором ток протекает через первый DC вывод отрицательной стороны при подаче питания,
- обратно подключенный диод, который размещен во втором пути тока, в котором ток протекает через второй DC вывод отрицательной стороны при рекуперации, и
- зарядный резистор, который размещен в третьем пути тока, в котором ток протекает через первый DC вывод отрицательной стороны, когда сглаживающий конденсатор модуля сглаживания первоначально заряжается, при этом:
- внешний резистор подключен между первым DC выводом отрицательной стороны и вторым DC выводом отрицательной стороны таким образом, что первый DC вывод отрицательной стороны становится концом, потенциал которого является идентичным потенциалу шины отрицательной стороны общей шины DC.

7. Устройство инвертора, которое принимает DC мощность из общей шины DC и возбуждает нагрузку, содержащее:
- первый DC вывод положительной стороны и первый DC вывод отрицательной стороны, которые принимают DC мощность из общей шины DC;
- второй DC вывод отрицательной стороны, который отличается от первого DC вывода отрицательной стороны;
- модуль сглаживания, который накапливает DC мощность, подаваемую из первого DC вывода положительной стороны и первого DC вывода отрицательной стороны;
- модуль DC/АС преобразования, который преобразует DC мощность, подаваемую из модуля сглаживания, в АС мощность; и
- модуль изменения пути тока, который включает в себя:
- переключающий элемент, который размещен в первом пути тока, в котором ток протекает через первый DC вывод отрицательной стороны при подаче питания,
- обратно подключенный диод, который размещен во втором пути тока, в котором ток протекает через второй DC вывод отрицательной стороны при рекуперации, и
- зарядный резистор, который размещен в третьем пути тока, в котором ток протекает через первый DC вывод отрицательной стороны, когда сглаживающий конденсатор модуля сглаживания первоначально заряжается, при этом:
- подключение выполняется таким образом, что каждый из первого DC вывода отрицательной стороны и второго DC вывода отрицательной стороны становится концом, потенциал которого является идентичным потенциалу шины отрицательной стороны общей шины DC, и
- резистор, который подключен последовательно с обратно подключенным диодом, размещен между вторым DC выводом отрицательной стороны и входом отрицательной стороны модуля DC/АС преобразования.

8. Устройство инвертора по п.7, в котором внешний резистор предоставляется между вторым DC выводом отрицательной стороны и шиной отрицательной стороны общей шины DC.

9. Устройство инвертора, которое принимает DC мощность из общей шины DC и возбуждает нагрузку, содержащее:
- первый DC вывод положительной стороны и первый DC вывод отрицательной стороны, которые принимают DC мощность из общей шины DC;
- второй DC вывод отрицательной стороны, который отличается от первого DC вывода отрицательной стороны;
- модуль сглаживания, который накапливает DC мощность, подаваемую из первого DC вывода положительной стороны и первого DC вывода отрицательной стороны;
- модуль DC/АС преобразования, который преобразует DC мощность, подаваемую из модуля сглаживания, в АС мощность; и
- модуль изменения пути тока, который включает в себя:
- переключающий элемент, который размещен в первом пути тока, в котором ток протекает через первый DC вывод отрицательной стороны при подаче питания,
- обратно подключенный диод, который размещен во втором пути тока, в котором ток протекает через второй DC вывод отрицательной стороны при рекуперации, и
- зарядный резистор, который размещен во втором пути тока таким образом, что зарядный резистор подключен последовательно с обратно подключенным диодом, и в котором также протекает ток через первый DC вывод отрицательной стороны, когда сглаживающий конденсатор модуля сглаживания первоначально заряжается, при этом:
- внешний резистор подключен между первым DC выводом отрицательной стороны и вторым DC выводом отрицательной стороны таким образом, что первый DC вывод отрицательной стороны становится концом, потенциал которого является идентичным потенциалу шины отрицательной стороны общей шины DC.

10. Устройство инвертора, которое принимает DC мощность из общей шины DC и возбуждает нагрузку, содержащее:
- первый DC вывод положительной стороны и первый DC вывод отрицательной стороны, которые принимают DC мощность из общей DC шины;
- второй DC вывод отрицательной стороны, который отличается от первого DC вывода отрицательной стороны;
- модуль сглаживания, который накапливает DC мощность, подаваемую из первого DC вывода положительной стороны и первого DC вывода отрицательной стороны;
- модуль DC/АС преобразования, который преобразует DC мощность, подаваемую из модуля сглаживания, в АС мощность; и
- модуль изменения пути тока, который включает в себя:
- переключающий элемент, который размещен в первом пути тока, в котором ток протекает через первый DC вывод отрицательной стороны при подаче питания,
- обратно подключенный диод, который размещен во втором пути тока, в котором ток протекает через первый DC вывод отрицательной стороны при рекуперации, и
- зарядный резистор, который размещен в третьем пути тока, в котором ток протекает через первый DC вывод отрицательной стороны, когда сглаживающий конденсатор модуля сглаживания первоначально заряжается, при этом:
- внешний резистор подключен между первым DC выводом отрицательной стороны и вторым DC выводом отрицательной стороны, и диод подачи питания подключен через внешний резистор в направлении, в котором протекает ток подачи питания, так что второй DC вывод отрицательной стороны становится концом, потенциал которого является идентичным потенциалу шины отрицательной стороны общей шины DC.