Способ снижения коммутационных перенапряжений и использование их энергии для питания другого электрооборудования

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к электротехнике, в частности к цепям защиты коммутационных аппаратов от перенапряжений, накоплению и полезному использованию этой энергии для питания другого электрооборудования и может быть использовано в преобразовательной технике.

Уровень техники

Известны способы и реализующие их устройства защиты тиристорного электрооборудования от коммутационных перенапряжений, основанные на поглощении энергии перенапряжения при помощи демпфирующих конденсаторов и резисторов; оксидно-цинковых нелинейных ограничителей; разрядников; диодных ограничителей (Бикфорд Дж.П. и др. Основы теории перенапряжений в электрических сетях: Пер. с англ. / В.В. Базуткин; Под ред. А.А. Обуха. - М.: Энергоиздат, 1981, с. 147-158; Глух Е.М., Зеленов В.Е. Защита полупроводниковых преобразователей. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоиздат, 1982. - 152 с.; Хабигер Э. Электромагнитная совместимость. Основы ее обеспечения в технике: Пер. с нем. / И.П. Кужекин; Под ред. Б.К. Максимова. - М.: Энергоатомиздат, 1995, с. 127-137, 178-184; SU 851615, 30.07.1981).

Недостатком указанных способов и реализующих их устройств является невозможность с их помощью добиться эффективного снижения коммутационных перенапряжений, а также то, что энергия коммутационных перенапряжений гасится на снабберной (демпфирующей) цепи в виде потерь.

Известен способ защиты от коммутационных перенапряжений IGBT модуля выпрямительной установки возбуждения электровоза (RU 2565633 С1, 20.10.2015). Данный способ позволяет защитить IGBT модуль от коммутационных перенапряжений путем отведения с его коллектора большей части энергии индуктивностей рассеяния через дополнительные управляемые электронные ключи на дополнительные вторичные обмотки тягового трансформатора электровоза с общим сердечником, путем включения дополнительных электронных ключей поочередно, в зависимости от полупериода сетевого напряжения, в момент не позже выключения защищаемого IGBT транзисторного модуля, а выключение происходит через некоторый промежуток времени, зависящий от длительности коммутационных перенапряжений. Недостатком предлагаемого способа является то, что энергия коммутационных перенапряжений отдается в сеть, что может вызвать дополнительные искажения напряжения сети, а также значительное усложнение тягового трансформатора.

Известны импульсные источники питания с обратноходовым преобразователем, например (SU 1707606 А1, 23.01.1992) (прототип). Данное изобретение обеспечивает повышение качества стабилизации и надежности источника за счет стабилизации базового тока силового транзистора. Подобные изобретения не предназначались и не использовались для защиты от коммутационных перенапряжений.

Раскрытие изобретения

Способ снижения коммутационных перенапряжений и использование их энергии для питания другого электрооборудования, возникающих при размыкании нагрузки, содержащей индуктивности, отличающийся тем, что энергия коммутационных перенапряжений запасается и преобразуется подключенным к защищаемым цепям импульсным трансформаторным источником питания, состоящим из диодного выпрямителя или моста, конденсатора, подключенного к выходу диодного выпрямителя или моста, импульсного трансформатора, подключенного к конденсатору, электронного ключа, схемы управления электронным ключом, выходного выпрямителя, подключенного к трансформатору и предназначенного для питания электроэнергией другого оборудования.

Описание чертежей

На фиг. 1 представлена схема устройства, запасающего и преобразующего энергию коммутационных перенапряжений.

Осуществление изобретения

Устройство представляет собой импульсный трансформаторный источник питания 5, подключенный к выводам вторичной обмотки трансформатора напряжения 1 (имеющий индуктивности рассеяния 2) перед ключевыми элементами 3, включает в себя диодный выпрямитель или мост 6, конденсатор 7, подключенный к выходу диодного выпрямителя или моста, импульсный трансформатор 8, электронный ключ 9, схему управления электронным ключом 10, выходной выпрямитель 11. Диод 4 обеспечивает непрерывность протекания тока нагрузки при разомкнутых ключах 3.

Техническим результатом является защита ключевых элементов от коммутационных перенапряжений, а также накопление и преобразование этой энергии для питания другого электрооборудования.