Силовой коммутатор



Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор
Силовой коммутатор

 


Владельцы патента RU 2490774:

Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "ЭНЕРГОМОДУЛЬ" (ОАО НПО "ЭНЕРГОМОДУЛЬ") (RU)

Изобретение относится к силовой электронике, в частности к преобразователям с пониженными динамическими потерями в силовых полупроводниковых ключах, и может быть использовано в схемах импульсных регуляторов, инверторов и активных выпрямителей. Технический результат заключается в плавном изменении тока в контуре коммутации и запирании основных ключей преобразователя при нулевом токе, что позволяет снизить динамические потери в силовых коммутаторах импульсных регуляторов, инверторов и активных выпрямителей. Для этого заявленное устройство содержит ключ (1) с параллельно присоединенным к нему дросселем (2), один из выводов которого образует первый силовой вывод (5) коммутатора, при этом параллельно ключу (1) присоединен конденсатор (3), а последовательно - дополнительный дроссель (4), свободный вывод которого образует второй силовой вывод (6) коммутатора. 1 з.п. ф-лы, 25 ил.

 

Изобретение относится к силовой электронике, в частности к преобразователям с пониженными динамическими потерями в силовых полупроводниковых ключах и может быть использовано в схемах импульсных регуляторов, инверторов и активных выпрямителей.

Известна схема преобразователя, в которой с помощью элементов резонансного LC контура обеспечивается мягкое включение транзисторов при нулевом напряжении (см. патент США №4720668, опубл. 19.01.1988).

Недостатком данного решения является то, что интервал паузы в схеме является фиксированным. При этом регулирование выходного напряжения и мощности в схеме можно производить только за счет изменения частоты коммутации.

Наиболее близким по технической сути является решение (см. патент США №5262930, опубл. 16.11.1993), включающее силовой коммутатор с параллельно присоединенным к нему резонансным дросселем. Подключение силового коммутатора с параллельным резонансным дросселем последовательно с основным ключом преобразователя обеспечивает мягкую коммутация основного ключа при нулевом напряжении и снижает энергию динамических потерь в схеме. При этом в схеме используется широтно-импульсное регулирование выходного напряжения и мощности при постоянной частоте коммутации. Однако процесс выключения при нулевом напряжении не позволяет эффективно снижать энергию динамических потерь в мощных силовых коммутаторах с биполярным механизмом передачи тока (IGBT, GTO, IGCT). Для практического применения подобного решения требуется существенное замедление скорости изменения напряжения на основном ключе за счет подключения к его выходной цепи внешнего конденсатора относительно большой емкости.

Технический результат устройства по настоящему изобретению заключается в следующем:

1. Один вспомогательный силовой коммутатор с резонансным LLC контуром может использоваться для мягкой коммутации сразу двух ключевых элементов преобразователя: основного ключа и ему противофазного.

2. Подключение параллельно вспомогательному силовому коммутатору дополнительного конденсатора позволяет обеспечить предварительный разряд выходной емкости и отпирание основных ключей преобразователя при нулевом напряжении.

3. Подключение последовательно со вспомогательным силовым коммутатором дополнительного дросселя позволяет обеспечить плавное изменение тока в контуре коммутации и запирание основных ключей преобразователя при нулевом токе, что, в отличие от ближайшего аналога, исключает применение дополнительных конденсаторов относительно большой емкости, подключаемых параллельно к каждому из основных ключей.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в силовом коммутаторе, содержащем ключ с параллельно присоединенным к нему дросселем, причем один из выводов ключа образует первый силовой вывод коммутатора, в соответствии с настоящим изобретением параллельно к ключу присоединен конденсатор, а последовательно - дополнительный дроссель, свободный вывод которого образует второй силовой вывод коммутатора.

При этом точка соединения ключа с дополнительным дросселем может образовывать дополнительный силовой вывод коммутатора.

Изобретение иллюстрируется приложенными чертежами, на которых одинаковые элементы обозначены одними и теми же ссылочными позициями.

На Фиг.1 представлен силовой коммутатор в соответствии с изобретением.

На Фиг.2 представлен силовой коммутатор по Фиг.1 с дополнительным силовым выводом.

На Фиг.3 представлена схема ближайшего аналога.

На Фиг.4 представлен силовой коммутатор по Фиг.1 при его подключении к базовому контуру коммутации последовательно с основным ключом.

На Фиг.5 представлены основные осциллограммы процессов мягкой коммутации для схемы Фиг.4.

На Фиг.6 представлен силовой коммутатор по Фиг.1 при его подключении к базовому контуру коммутации последовательно с противофазным диодом.

На Фиг.7 представлены основные осциллограммы процессов мягкой коммутации для схемы Фиг.6.

На Фиг.8 представлен силовой коммутатор по Фиг.2 при его подключении к базовому контуру коммутации с дополнительным дросселем, включенным последовательно с противофазным диодом.

На Фиг.9 представлены основные осциллограммы процессов мягкой коммутации для схемы Фиг.8.

На Фиг.10 представлен силовой коммутатор по Фиг.2 при его подключении к базовому контуру коммутации с дополнительным дросселем, включенным последовательно с основным ключом.

На Фиг.11 представлены основные осциллограммы процессов мягкой коммутации для схемы Фиг.10.

На Фиг.12 представлен силовой коммутатор по Фиг.1, подключенный последовательно с силовым ключом преобразователя постоянного напряжения (повышающий импульсный регулятор).

На Фиг.13 представлен силовой коммутатор по Фиг.1, подключенный последовательно с противофазным диодом преобразователя постоянного напряжения (повышающий импульсный регулятор).

На Фиг.14 представлен силовой коммутатор по Фиг.2, в котором дополнительный дроссель подключен последовательно с силовым ключом преобразователя постоянного напряжения (повышающий импульсный регулятор).

На Фиг.15 представлен силовой коммутатор по Фиг.2, в котором дополнительный дроссель подключен последовательно с противофазным диодом преобразователя постоянного напряжения (повышающий импульсный регулятор).

На Фиг.16 представлен силовой коммутатор по Фиг.1, подключенный к цепи постоянного тока инвертора напряжения.

На Фиг.17 представлен силовой коммутатор по Фиг.1, подключенный к цепи постоянного тока активного выпрямителя напряжения.

На Фиг.18 представлен силовой коммутатор по Фиг.1, подключенный к цепи постоянного тока инвертора тока последовательно с однонаправленными ключами ключевого блока инвертора.

На Фиг.19 представлен силовой коммутатор по Фиг.1, подключенный к цепи постоянного тока инвертора тока последовательно с дополнительным ключом.

На Фиг.20 представлен силовой коммутатор по Фиг.2, подключенный к цепи постоянного тока инвертора тока (дополнительный дроссель включен последовательно с однонаправленными ключами ключевого блока инвертора).

На Фиг.21 представлен силовой коммутатор по Фиг.2, подключенный к цепи постоянного тока инвертора тока (дополнительный дроссель включен последовательно с дополнительным ключом).

На Фиг.22 представлено три силовых коммутатора по Фиг.1, подключенных к цепи переменного тока инвертора напряжения последовательно с ключами катодной группы инвертора.

На Фиг.23 представлено три силовых коммутатора по Фиг.1, подключенных к цепи переменного тока инвертора напряжения последовательно с ключами анодной группы инвертора.

На Фиг.24 представлено три силовых коммутатора по Фиг.2, подключенных к цепи переменного тока инвертора напряжения (дополнительные дроссели включены последовательно с ключами катодной группы инвертора).

На Фиг.25 представлено три силовых коммутатора по Фиг.2, подключенных к цепи переменного тока инвертора напряжения (дополнительные дроссели включены последовательно с ключами анодной группы инвертора).

Устройство (Фиг.1) содержит: ключ 1, дроссель 2, конденсатор 3 и дополнительный дроссель 4. На чертежах показаны также первый силовой вывод 5 и второй силовой вывод 6.

Дроссель 2 и конденсатор 3 включены параллельно ключу 1, дополнительный дроссель 4 включен последовательно с ключом 1, при этом положительный вывод ключа 1 образует первый силовой вывод 5, а свободный вывод дополнительного дросселя 4 образует второй силовой вывод 6.

Как показано на Фиг.2, точка соединения ключа 1 с дополнительным дросселем 4 образует дополнительный силовой вывод 7 устройства.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу силового коммутатора при его подключении к базовому контуру коммутации, к схеме которого сводятся контуры коммутации тока в регуляторах напряжения, инверторах и активных выпрямителях (Фиг.4). Данная схема содержит основной ключ S со встречно-параллельным диодом, противофазный диод D, источник J тока и источник Е напряжения. Силовой коммутатор с резонансным LLC контуром в соответствии с изобретением подключается последовательно к основному ключу S. Элементы резонансного LLC контура имеют следующие параметры: дроссель 2 - индуктивность L2; конденсатор 3 - емкость С3; дополнительный дроссель 4 - индуктивность L4.

В начальный момент времени основной ключ S выключен, а силовой коммутатор 1 включен, и через него замыкается начальный ток дросселя 2, равный величине I0. Значение I0 будет определено далее. Соответственно состоянию ключей напряжение на конденсаторе 3 и ток дополнительного дросселя 4 равны нулю. Ток J нагрузки замыкается через противофазный диод D.

Представим основные интервалы мягкой коммутации тока нагрузки от диода D на ключ S и обратно.

Выключение ключа 1 при нулевом напряжении и включение основного ключа S при нулевом напряжении.

Снятием сигнала управления выключают ключ 1, который за счет параллельно включенного конденсатора 3 выключается при нулевом напряжении. При этом ток дросселя 2 начинает заряжать конденсатор 3:

U C 3 ( t ) = I 0 ρ 1 sin ω 1 t                                               ( 1 )

где ρ 1 = L 2 / C 3 ; ω 1 = 1 / L 2 C 3 .

Тогда напряжение на основном ключе S изменяется в соответствии с формулой:

U S ( t ) = E I 0 ρ 1 sin ω 1 t                                         ( 2 )

Если выполняется условие:

I 0 ρ 1 E                                                               ( 3 )

основной ключ S может быть включен при нулевом напряжении за счет спада напряжения UC3(t) до нулевого уровня через интервал времени:

Δ t 1 = L 2 C 3 arcsin E / I 0 ρ 1                                    ( 4 )

Включение ключа 1 при нулевом напряжении.

После включения основного ключа S в работу вступает дополнительный дроссель 4, при этом изменяется резонансная частота в LLC контуре, которая становится равной:

ω 0 = 1 / L 0 C 3                                                        ( 5 )

где L 0 = L 2 L 4 L 2 + L 4 .

Напряжение на конденсаторе 3 будет изменяться в соответствии с формулой:

U C 3 ( t ) = E + I 0 ρ 0 sin ω 0 t                                          ( 6 )

где ρ 0 = L 0 / C 3 .

При условии:

I 0 ρ 0 E                                                                    ( 7 )

ключ 1 можно включить при нулевом напряжении через интервал времени:

Δ t 2 = L 0 C 3 ( π + arcsin E / I 0 ρ 0 )                                   ( 8 )

В конце данного интервала ток дросселя 2 спадает практически до нуля, а в основном ключе S появляется отрицательный ток ΔI1, протекающий через встречно-параллельный диод ключа S:

Δ I 1 = I 0 cos ω 0 Δ t 2                                                     ( 9 )

Линейное нарастание тока в основном ключе S и выключение противофазного диода при нулевом токе.

После включения ключа 1 ток основного ключа S будет изменяться по линейному закону:

I S ( t ) = Δ I 1 + E L 4 t                                                            ( 10 )

Через интервал времени Δt3 ток основного ключа S достигает значения тока нагрузки, а противофазный диод D запирается при нулевом токе:

Δ t 3 = ( J + Δ I 1 ) L 4 E                                                                 ( 11 )

Далее ток J нагрузки протекает через основной ключ S, находящийся во включенном состоянии в течение интервала проводимости.

Выключение ключа 1 при нулевом напряжении и включение противофазного диода D при нулевом токе.

Снятием сигнала управления выключают ключ 1, который за счет параллельного конденсатора 3 выключается при нулевом напряжении. При этом напряжение на конденсаторе 3 изменяется в соответствии с формулой:

U C 3 ( t ) = J ρ 1 sin ω 1 t                                                               ( 12 )

Через интервал времени Δt4 напряжение UC3(t) возрастает до напряжения Е источника, и противофазный диод D включается при нулевом токе, поскольку ток нагрузки по-прежнему протекает через дополнительный дроссель 4 и основной ключ S. Значение Δt4 можно определить по формуле:

Δ t 4 = L 2 C 3 arcsin E / J ρ 1                                                     ( 13 )

Через интервал времени Δt4 ток дросселя 2 возрастает до значения:

I L 2 ( Δ t 4 ) = J ( 1 cos ω 1 Δ t 4 ) = J ( 1 1 ( E / J ρ 1 ) 2 )                  ( 14 )

Выключение основного ключа S при нулевом токе.

После включения противофазного диода LLC контур подключается к источнику Е напряжения.

При этом напряжение на конденсаторе 3 начинает изменяться в соответствии с формулой:

U C 3 ( t ) = E + J ρ 0 1 ( E / J ρ 1 ) 2 sin ω 0 t                                            ( 15 )

Ток в дросселе 2 изменяется в соответствии с формулой:

I 2 ( t ) = E L 2 t J L 4 L 2 + L 4 1 ( E / J ρ 1 ) 2 cos ω 0 t                                  ( 16 )

Ток в дополнительном дросселе 4 и основном ключе S изменяется в соответствии с формулой:

I L 4 ( t ) = I S ( t ) = E L 2 t + J L 2 L 2 + L 4 1 ( E / J ρ 1 ) 2 cos ω 0 t                        ( 17 )

Если выполняется условие:

J L 2 L 2 + L 4 1 ( E / J ρ 1 ) 2 E L 2 π L 0 C 3                                             ( 18 )

ток дополнительного дросселя 4 достигает нулевого значения, и основной ключ S можно выключить при нулевом токе.

На данном интервале в основном ключе S появляется отрицательный ток, протекающий через его встречно-параллельный диод. Амплитуда отрицательного тока определяется выражением:

Δ I 2 = E L 2 π L 0 C 3 J L 2 L 2 + L 4 1 ( E / J ρ 1 ) 2                                   ( 19 )

Длительность интервала выключения основного ключа S при нулевом токе определяется формулой:

Δ t 5 = L 0 C 3 ( π + arcsin E / J ρ 0 )                                                     ( 20 )

После выключения основного ключа S ток дросселя 2 увеличивается до значения:

I L 2 ( Δ t 5 ) = J ( 1 1 ( E / J ρ 1 ) 2 ) + J L 4 L 2 + L 4 1 ( E / J ρ 1 ) 2 1 ( E / J ρ 0 ) 2 + E ω 0 L 2 ( π + arcsin E J ρ 0 ) ( 21 )

Отметим, что напряжение на конденсаторе 3 в конце интервала Δt5, спадает практически до нуля.

Восстановление начальной энергии в LLC контуре и включение ключа 1 при нулевом напряжении.

При выключенном основном ключе S и ключе 1 в параллельном LC контуре, образованном дросселем 2 и конденсатором 3, начинается колебательный процесс с частотой ω1:

{ I L 2 ( t ) = I L 2 ( Δ t 5 ) cos ω 1 t U C 3 ( t ) = I L 2 ( Δ t 5 ) ρ 1 sin ω 1 t                                                ( 22 )

При этом на конденсаторе 3 появляется отрицательное по отношению к ключу 1 напряжение. Через половину периода резонансной частоты ω1 напряжение на конденсаторе 3 спадает до нулевого значения, а ток дросселя 2 достигает начального значения IL2(Δt5), но с обратным знаком. Таким образом, в дросселе 2 восстанавливается начальное значение тока I0, с которого и начинался цикл коммутации:

I 0 = I L 2 ( Δ t 5 )                                                                   ( 23 )

Очевидно, что импульс управления на ключ 1 необходимо подать в течение рассматриваемого полупериода, тогда по его окончании произойдет автоматическое включение ключа 1 при нулевом напряжении.

После восстановления начальной энергии в LLC контуре можно начинать новый цикл коммутации и т.д.

Основные осциллограммы процессов мягкой коммутации для рассмотренного варианта представлены на Фиг.5, которые получены с помощью программы схемотехнического моделирования PSpice при следующих параметрах схемы:

Напряжение источника Е питания = 80 B.

Ток J нагрузки = 40 A.

Дроссель 2 - индуктивность 6,5 мкГн.

Дроссель 4 - индуктивность 1,0 мкГн.

Конденсатор 5 - емкость 0,1 мкФ.

Масштаб по вертикали:

Канал 1: напряжение на ключе S; 200 B/дел.

Канал 2: ток ключа S; 100 A/дел.

Канал 3: напряжение на ключе 1 и конденсаторе 3; 200 B/дел.

Канал 4: ток ключа 1; 100 A/дел.

Канал 5: ток дросселя 2; 100 A/дел.

Масштаб по горизонтали:

Время - 4 мкс/дел.

Условия мягкой коммутации в схеме не изменяются, если силовой коммутатор с резонансным LLC контуром выводится из цепи последовательного соединения с ключом S и включается последовательно в цепь противофазного диода D (Фиг.6). Это утверждение следует из того факта, что система уравнений, описывающих электрические процессы в схеме, остается неизменной, а ток и напряжение ключа S при перемещении силового коммутатора с резонансным LLC контуром в цепь диода D по-прежнему остаются независимыми переменными. Основные осциллограммы процессов мягкой коммутации для данного варианта показаны на Фиг.7, которые получены с помощью программы схемотехнического моделирования PSpice при следующих параметрах схемы:

Напряжение источника Е питания = 500 B.

Ток J нагрузки = 40 A.

Дроссель 2 - индуктивность 6,5 мкГн.

Дроссель 4 - индуктивность 1,0 мкГн.

Конденсатор 5 - емкость 0,1 мкФ.

Масштаб по вертикали:

Канал 1: напряжение на ключе S; 200 B/дел.

Канал 2: ток ключа S; 100 A/дел.

Канал 3: напряжение на ключе 1 и конденсаторе 3; 200 B/дел.

Канал 4: ток ключа 1; 100 A/дел.

Канал 5: ток дросселя 2; 100 A/дел.

Масштаб по горизонтали:

Время - 4 мкс/дел.

Условия мягкой коммутации в схеме не изменяются, если дополнительный дроссель 4 выводится из цепи последовательного соединения с ключом S и с помощью дополнительного силового вывода 7 включается последовательно в цепь противофазного диода D (Фиг.8). Это утверждение следует из того факта, что система уравнений, описывающих электрические процессы в схеме, остается неизменной, а ток и напряжение ключа S при перемещении дополнительного дросселя 4 в цепь диода D по-прежнему остаются независимыми переменными. Основные осциллограммы процессов мягкой коммутации для данного варианта представлены на Фиг.9, которые получены с помощью программы схемотехнического моделирования PSpice при следующих параметрах схемы:

Напряжение источника Е питания = 500 B.

Ток J нагрузки = 40 A.

Дроссель 2 - индуктивность 6,5 мкГн.

Дроссель 4 - индуктивность 1,0 мкГн.

Конденсатор 5 - емкость 0,1 мкФ.

Масштаб по вертикали:

Канал 1: напряжение на ключе S; 200 B/дел.

Канал 2: ток ключа S; 100 A/дел.

Канал 3: напряжение на ключе 1 и конденсаторе 3; 200 B/дел.

Канал 4: ток ключа 1; 100 A/дел.

Канал 5: ток дросселя 2; 100 A/дел.

Масштаб по горизонтали:

Время - 4 мкс/дел.

Условия мягкой коммутации в схеме не изменяются, если ключ 1 с параллельно подключенными к нему дросселем 2 и конденсатором 3 выводится из цепи последовательного соединения с ключом S и с помощью дополнительного силового вывода 7 включается последовательно в цепь противофазного диода D (Фиг.10). Это утверждение следует из того факта, что система уравнений, описывающих электрические процессы в схеме, остается неизменной, а ток и напряжение ключа S при перемещении ключа 1 с параллельно подключенными к нему дросселем 2 и конденсатором 3 в цепь диода D по-прежнему остаются независимыми переменными. Основные осциллограммы процессов мягкой коммутации для данного варианта представлены на Фиг.11, которые получены с помощью программы схемотехнического моделирования PSpice при следующих параметрах схемы:

Напряжение источника Е питания = 500 B.

Ток J нагрузки = 40 A.

Дроссель 2 - индуктивность 6,5 мкГн.

Дроссель 4 - индуктивность 1,0 мкГн.

Конденсатор 5 - емкость 0,1 мкФ.

Масштаб по вертикали:

Канал 1: напряжение на ключе S; 200 B/дел.

Канал 2: ток ключа S; 100 A/дел.

Канал 3: напряжение на ключе 1 и конденсаторе 3; 200 B/дел.

Канал 4: ток ключа 1; 100 A/дел.

Канал 5: ток дросселя 2; 100 A/дел.

Масштаб по горизонтали:

Время - 4 мкс/дел.

Принцип работы силового коммутатора с резонансным LLC контуром не изменяется при применении различных типов ключей: биполярных и полевых транзисторов, тиристоров, биполярных транзисторов с изолированным затвором - IGBT и др.

Далее рассмотрим варианты конкретного применения предложенного устройства.

В преобразователях постоянного напряжения повышающего типа контур коммутации состоит из основного транзистора Т, противофазного ему диода D, источника напряжения на выходном фильтровом конденсаторе Сф и источника тока во входном дросселе Lф. Подключение силового коммутатора с резонансным LLC контуром в соответствии с настоящим изобретением (Фиг.12, 13, 14, 15) позволяет обеспечить мягкую коммутацию ключевых элементов преобразователя.

На Фиг.12 представлен силовой коммутатор с резонансным LLC контуром по Фиг.1, подключенный последовательно с силовым ключом преобразователя постоянного напряжения (повышающий импульсный регулятор).

На Фиг.13 представлен силовой коммутатор с резонансным LLC контуром по Фиг.1, подключенный последовательно с противофазным диодом преобразователя постоянного напряжения (повышающий импульсный регулятор).

На Фиг.14 представлен силовой коммутатор с резонансным LLC контуром по Фиг.2, дополнительный дроссель подключен последовательно с силовым ключом преобразователя постоянного напряжения (повышающий импульсный регулятор).

На Фиг.15 представлен силовой коммутатор с резонансным LLC контуром по Фиг.2, дополнительный дроссель подключен последовательно с противофазным диодом преобразователя постоянного напряжения (повышающий импульсный регулятор).

В трехфазных инверторах напряжения дополнительный ключ Ta в цепи постоянного тока инвертора, встречно-параллельные диоды ключевого блока инвертора, источник Е входного напряжения и входной ток инвертора образуют контур коммутации, к которому в соответствии с настоящим изобретением может быть подключен силовой коммутатор с резонансным LLC контуром. На Фиг.16 представлен силовой коммутатор с резонансным LLC контуром по Фиг.1, подключенный к цепи постоянного тока инвертора напряжения последовательно с дополнительным ключом Та.

В трехфазных активных выпрямителях напряжения дополнительный диод Da в цепи постоянного тока инвертора, основные ключи ключевого блока активного выпрямителя, источник выходного напряжения на фильтровом конденсаторе Сф и выходной ток активного выпрямителя образуют контур коммутации, к которому в соответствии с настоящим изобретением может быть подключен силовой коммутатор с резонансным LLC контуром. На Фиг.17 представлен силовой коммутатор с резонансным LLC контуром по Фиг.1, подключенный к цепи постоянного тока активного выпрямителя напряжения последовательно с дополнительным диодом Da.

В трехфазных инверторах тока дополнительный ключ Та в цепи постоянного тока инвертора, однонаправленные ключи ключевого блока инвертора, источник входного тока на фильтровом дросселе Lф и напряжение на входе инвертора образуют контур коммутации, к которому в соответствии с настоящим изобретением (Фиг.18, 19, 20, 21) может быть подключен силовой коммутатор с резонансным LLC контуром.

На Фиг.18 представлен силовой коммутатор с резонансным LLC контуром по Фиг.1, подключенный к цепи постоянного тока инвертора тока последовательно с однонаправленными ключами ключевого блока инвертора.

На Фиг.19 представлен силовой коммутатор с резонансным LLC контуром по Фиг.1, подключенный к цепи постоянного тока инвертора тока последовательно с дополнительным ключом.

На Фиг.20 представлен силовой коммутатор с резонансным LLC контуром по Фиг.2, подключенный к цепи постоянного тока инвертора тока (дополнительный дроссель включен последовательно с однонаправленными ключами ключевого блока инвертора).

На Фиг.21 представлен силовой коммутатор с резонансным LLC контуром по Фиг.2, подключенный к цепи постоянного тока инвертора тока (дополнительный дроссель включен последовательно с дополнительным ключом).

На стороне переменного тока трехфазных инверторов напряжения верхний и нижний ключ в стойке ключей каждой из фаз инвертора, источник Е постоянного напряжения и фазный ток инвертора образуют контур коммутации, к которому в соответствии с настоящим изобретением (Фиг.22, 23, 24, 25) может быть подключен силовой коммутатор с резонансным LLC контуром.

На Фиг.22 представлено три силовых коммутатора с резонансным LLC контуром по Фиг.1, подключенных к цепи переменного тока инвертора напряжения последовательно с основными ключами катодной группы инвертора. При этом коммутация основных ключей анодной группы проводится при помощи тех же силовых коммутаторов с резонансным LLC контуром, которые для ключей анодной группы можно рассматривать как включенные последовательно с их противофазными диодами, в качестве которых выступают встречно-параллельные диоды основных ключей катодной группы.

На Фиг.23 представлено три силовых коммутатора с резонансным LLC контуром по Фиг.1, подключенных к цепи переменного тока инвертора напряжения последовательно с основными ключами анодной группы инвертора. При этом коммутация основных ключей катодной группы проводится при помощи тех же силовых коммутаторов с резонансным LLC контуром, которые для ключей катодной группы можно рассматривать как включенные последовательно с их противофазными диодами, в качестве которых выступают встречно-параллельные диоды основных ключей анодной группы.

На Фиг.24 представлено три силовых коммутатора с резонансным LLC контуром по Фиг.2, подключенных к цепи переменного тока инвертора напряжения (дополнительные дроссели включены последовательно с ключами катодной группы инвертора). При этом коммутация основных ключей анодной группы проводится при помощи тех же силовых коммутаторов с резонансным LLC контуром, которые для ключей анодной группы можно рассматривать как решение по Фиг.2 с дополнительными дросселями, включенными последовательно с их противофазными диодами, в качестве которых выступают встречно-параллельные диоды основных ключей катодной группы.

На Фиг.25 представлено три силовых коммутатора с резонансным LLC контуром по Фиг.2, подключенных к цепи переменного тока инвертора напряжения (дроссели включены последовательно с ключами анодной группы инвертора). При этом коммутация основных ключей катодной группы проводится при помощи тех же силовых коммутаторов с резонансным LLC контуром, которые для ключей катодной группы можно рассматривать как решение по Фиг.2 с дополнительными дросселями, включенными последовательно с их противофазными диодами, в качестве которых выступают встречно-параллельные диоды основных ключей анодной группы.

1. Силовой коммутатор, содержащий ключ с параллельно присоединенным к нему дросселем, причем один из выводов ключа образует первый силовой вывод коммутатора, отличающийся тем, что параллельно к ключу присоединен конденсатор, а последовательно - дополнительный дроссель, свободный вывод которого образует второй силовой вывод коммутатора.

2. Силовой коммутатор по п.1, отличающийся тем, что точка соединения ключа с дополнительным дросселем образует дополнительный силовой вывод коммутатора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления тиристорными преобразователями постоянного и переменного тока. .

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для работы в составе трехфазного автономного инвертора напряжения (АИН). .

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для работы в составе трехфазного автономного инвертора напряжения, регулируемого по цепи питания и предназначенного для питания и частотного пуска мощных (более 10 кВт) асинхронных двигателей, а также для питания мощных синхронных двигателей и активно-индуктивной нагрузки с переменной частотой и напряжением.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, в частности в преобразователях постоянного напряжения в переменное, в преобразователях частоты.

Изобретение относится к электротехнике , а именно к устройствам управления вентильными преобразователями . .

Изобретение относится к силовой электронике, в частности к преобразователям с пониженными динамическими потерями в силовых полупроводниковых ключах, и может быть использовано в схемах импульсных регуляторов постоянного напряжения

Изобретение относится к силовой электронике, в частности к преобразователям с пониженными динамическими потерями в силовых полупроводниковых ключах, и может быть использовано в схемах регуляторов постоянного напряжения

Изобретение относится к силовой электронике, в частности к преобразователям с пониженными динамическими потерями в силовых полупроводниковых ключах, и может быть использовано в автономных инверторах тока и активных выпрямителях тока. Технический результат заключается в возможности проведения мягкой коммутации в цепях переменного тока преобразователей тока в случае, если напряжение в силовых выводах модуля меняет свою полярность. Силовой модуль содержит два последовательно соединенных двунаправленных по току ключевых узла с прямой блокирующей способностью по напряжению (первый ключевой узел 1 и второй ключевой узел 2), и последовательно соединенные дроссель (3) и первый и второй конденсаторы (4, 5), ключевые узлы (1, 2) силового модуля выполнены с обратной блокирующей способностью по напряжению. 3 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх