Способ управления преобразовательной схемой и устройство для его осуществления



Способ управления преобразовательной схемой и устройство для его осуществления
Способ управления преобразовательной схемой и устройство для его осуществления
Способ управления преобразовательной схемой и устройство для его осуществления
Способ управления преобразовательной схемой и устройство для его осуществления
Способ управления преобразовательной схемой и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2510835:

АББ ШВАЙЦ АГ (CH)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления преобразовательной схемы. Технический результат - поддержание пульсаций напряжения на низком уровне. В способе управления преобразовательной схемой, содержащей частичные преобразовательные системы (1), (2), индуктивности (L1, L2), каждая частичная преобразовательная система (1, 2) содержит, по меньшей мере, одну двухполюсную коммутационную ячейку (3), каждая из которых содержит два последовательно включенных управляемых двунаправленных силовых полупроводниковых выключателя с управляемым однонаправленным направлением прохождения тока, и емкостной накопитель энергии. Силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек (3) первой и второй частичной преобразовательной системы (1) управляют посредством управляющих сигналов (S1) и (S2) соответственно. Для расчета емкостных накопителей энергии преобразовательной схемы, независимого от требуемого тока на выходе преобразовательной схемы, т.е. от его частоты, управляющий сигнал (S1) формируют из сигнала (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и коммутационной функции (α1). Дополнительный управляющий сигнал (S2) формируют из сигнала (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и коммутационной функции (α2). Коммутационные функции (α1, α2) формируют посредством сигнала (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) и выбираемого опорного сигнала (Vref).

 

Область техники

Изобретение относится к области силовой электроники. Конкретно относится к способу управления преобразовательной схемой и устройству для осуществления способа в соответствии с ограничительными частями независимых пунктов формулы.

Уровень техники

Преобразовательные схемы используются сегодня во множестве применений. В WO 2007/023064 А1 описана преобразовательная схема, напряжение которой особенно легко пересчитывается. Она содержит первую и вторую частичные преобразовательные системы, которые последовательно соединены между собой посредством двух последовательно включенных индуктивностей. Точка соединения обеих последовательно включенных индуктивностей образует выход, например для электрической нагрузки. Каждая частичная преобразовательная система включает в себя, по меньшей мере, одну двухполюсную коммутационную ячейку, причем в случае нескольких коммутационных ячеек одной частичной преобразовательной системы они последовательно соединены между собой. Каждая двухполюсная коммутационная ячейка содержит два последовательно включенных управляемых двунаправленных силовых полупроводниковых выключателя с управляемым однонаправленным прохождением тока и емкостной накопитель энергии, включенный параллельно последовательной схеме из силовых полупроводниковых выключателей.

Для управления преобразовательной схемой по WO 2007/023064 А1 предусмотрено изображенное на фиг.1 известное устройство, которое содержит первую управляющую схему для формирования управляющего сигнала для управления силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек первой частичной преобразовательной системы и вторую управляющую схему для формирования дополнительного управляющего сигнала для управления силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек второй частичной преобразовательной системы.

Обычно преобразовательная схема по WO 2007/023064 А1 управляется таким образом, что на выходе вырабатываются чистое переменное напряжение и чистый переменный ток. Расчет емкостных накопителей энергии коммутационных ячеек осуществляется таким образом, что пульсация напряжения на емкостных накопителях остается в пределах заданного диапазона колебаний для данного максимального тока на выходе, причем этот ток имеет данную частоту. Если желательна меньшая частота, нежели та, которая была положена в основу расчета, то пульсация напряжения возрастает. Если на выходе должен вырабатываться постоянный ток или переменный ток с постоянной составляющей, то пульсация напряжения возрастает почти до бесконечности. В этом случае емкостные накопители энергии должны либо запитываться извне, либо должны быть выбраны бесконечно большими, с тем чтобы они при работе с постоянным током или с постоянной составляющей на выходе не разряжались полностью или не перезаряжались произвольно.

Способ управления преобразовательной схемой по WO 2007/023064 А1, который позволял бы рассчитывать емкостные накопители энергии независимо от желаемого тока на выходе, т.е. независимо от его частоты, в настоящее время неизвестен.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание способа управления преобразовательной схемой, который обеспечивал бы расчет ее емкостных накопителей энергии, независимо от желаемого тока на выходе преобразовательной схемы, т.е. от его частоты. Кроме того, задачей изобретения является создание устройства, с помощью которого особенно простым образом можно было бы осуществить предложенный способ.

Эти задачи решаются согласно признакам пп.1 и 10 формулы соответственно. В зависимых пунктах приведены предпочтительные варианты осуществления изобретения.

Преобразовательная схема содержит первую и вторую частичные преобразовательные системы, которые последовательно соединены между собой посредством двух последовательно включенных индуктивностей. Точка соединения обеих последовательно включенных индуктивностей образует выход. Каждая частичная преобразовательная система включает в себя, по меньшей мере, одну двухполюсную коммутационную ячейку, и каждая двухполюсная коммутационная ячейка содержит два последовательно включенных управляемых двунаправленных силовых полупроводниковых выключателя с управляемым однонаправленным направлением прохождения тока и включенный параллельно последовательной схеме из силовых полупроводниковых выключателей емкостной накопитель энергии. Преимущественно число коммутационных ячеек первой частичной преобразовательной системы соответствует числу коммутационных ячеек второй частичной преобразовательной системы. В части способа силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек первой частичной преобразовательной системы управляют посредством управляющего сигнала, а силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек второй частичной преобразовательной системы - посредством дополнительного управляющего сигнала. Согласно изобретению, управляющий сигнал формируют из сигнала колебаний напряжения на индуктивностях и коммутационной функции для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек первой частичной преобразовательной системы, а дополнительный управляющий сигнал - из сигнала колебаний напряжения на индуктивностях и коммутационной функции для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек второй частичной преобразовательной системы, причем коммутационные функции формируют посредством сигнала колебаний напряжения на выходе и выбираемого опорного сигнала, в частности одновременно. Посредством приложения колебаний, т.е. за счет сигнала колебаний напряжения на индуктивностях для формирования управляющего и дополнительного управляющего сигналов и за счет сигнала колебаний напряжения на выходе для формирования коммутационных функций, можно предпочтительно достичь того, что пульсацию напряжения на емкостных накопителях энергии при желаемом токе на выходе преобразовательной схемы можно заметно уменьшить, в результате чего расчет емкостных накопителях энергии, который приходится осуществлять только в отношении уменьшенной пульсации напряжения, не зависит от желаемого выходного тока.

Предложенное устройство для осуществления способа управления преобразовательной схемы содержит предназначенную для формирования управляющего сигнала первую управляющую схему, соединенную с силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек первой частичной преобразовательной системы. Кроме того, устройство содержит предназначенную для формирования дополнительного управляющего сигнала вторую управляющую схему, соединенную с силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек второй частичной преобразовательной системы. Согласно изобретению, к первой управляющей схеме для формирования управляющего сигнала подается сигнал колебаний напряжения на индуктивностях и коммутационная функция для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек первой частичной преобразовательной системы. Ко второй управляющей схеме для формирования дополнительного управляющего сигнала подается сигнал колебаний напряжения на индуктивностях и коммутационная функция для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек второй частичной преобразовательной системы. Кроме того, предусмотрен первый вычислительный блок для формирования коммутационных функций из сигнала колебаний напряжения на выходе и выбираемого опорного сигнала. Устройства для осуществления способа управления преобразовательной схемы реализовано, тем самым, очень просто и рентабельно, поскольку схемные затраты можно поддерживать крайне низкими и к тому же конструкция требует лишь небольшого числа элементов. С помощью этого устройства предложенный способ осуществляется, тем самым, особенно просто.

Эти и другие задачи, преимущества и признаки изобретения становятся очевидными из нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов его осуществления в сочетании с чертежами.

Краткое описание чертежей

На чертежах:

фиг.1 - вариант устройства для осуществления способа в соответствии с уровнем техники;

фиг.2 - вариант предложенного устройства для осуществления предложенного способа;

фиг.3 - временная характеристика тока на выходе преобразовательной схемы;

фиг.4 - временная характеристика напряжения на выходе преобразовательной схемы;

фиг.5 - временная характеристика токов через первую и вторую частичные преобразовательные системы.

Используемые на фигурах ссылочные позиции и их значение объединены в перечне. В принципе, на фигурах одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Описанные варианты являются примерами объекта изобретения и не обладают ограничительным действием.

Осуществление изобретения

На фиг.1, как уже упомянуто, изображен вариант устройства для осуществления способа в соответствии с уровнем техники. На фиг.2 изображен вариант предложенного устройства для осуществления предложенного способа. Преобразовательная схема на фиг.2 содержит первую 1 и вторую 2 частичные преобразовательные системы, которые последовательно соединены между собой посредством двух последовательно включенных индуктивностей L1, L2. Точка соединения обеих последовательно включенных индуктивностей L1, L2 образует выход. Каждая частичная преобразовательная система 1, 2 включает в себя, по меньшей мере, одну двухполюсную коммутационную ячейку 3. В случае нескольких коммутационных ячеек 3 частичной преобразовательной системы 1, 2 они последовательно соединены между собой (фиг.2). Каждая двухполюсная коммутационная ячейка 3 содержит два последовательно включенных управляемых двунаправленных силовых полупроводниковых выключателя с управляемым однонаправленным направлением прохождения тока и емкостный накопитель энергии, включенный параллельно последовательной схеме из силовых полупроводниковых выключателей. Управляемый силовой полупроводниковый выключатель выполнен, в частности, в виде запираемого тиристора (GТО) или тиристора с интегрированным управлением (IGCT) соответственно со встречно-параллельно включенным диодом. Можно также выполнить управляемый силовой полупроводниковый выключатель, например, в виде силового транзистора MOSFET с дополнительно встречно-параллельно включенным диодом или в виде биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT) с дополнительно встречно-параллельно включенным диодом. Предпочтительно число коммутационных ячеек 3 первой частичной преобразовательной системы 1 соответствует числу коммутационных ячеек 3 второй частичной преобразовательной системы 2.

В части способа силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек 3 первой частичной преобразовательной системы 1 управляют посредством управляющего сигнала S1, а силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек 3 второй частичной преобразовательной системы 2 - посредством дополнительного управляющего сигнала S2. Оба сигнала для каждой коммутационной ячейки 3 преимущественно смещены по времени, так что каждой коммутационной ячейкой 3 можно управлять предпочтительно со смещением по времени. Согласно изобретению, управляющий сигнал S1 формируется из сигнала VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 и коммутационной функции α1 для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек 3 первой частичной преобразовательной системы 1, в частности из суммы обеих величин, а дополнительный управляющий сигнал S2 - из сигнала VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 и коммутационной функции α2 для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек 3 второй частичной преобразовательной системы 2, в частности из суммы обеих величин, причем коммутационные функции α1, α2 формируются посредством сигнала VA колебаний напряжения Vu на выходе А и выбираемого опорного сигнала Vref, в частности одновременно. Преимущественно в качестве опорного сигнала Vref выбирают опорный сигнал напряжения Vu на выходе А, который формируют путем регулирования фактического значения тока iu на выходе А до заданного значения.

В результате приложенных колебаний, т.е. с помощью сигнала VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 для формирования управляющего S1 и дополнительного управляющего S2 сигналов, а также с помощью сигнала VA колебаний напряжения Vu на выходе А для формирования коммутационных функций α1, α2, можно достичь существенного уменьшения пульсации напряжения на емкостных аккумуляторах энергии при желаемом токе iu на выходе А преобразовательной схемы, что означает, что расчет емкостных аккумуляторов энергии требуется осуществлять только в отношении уменьшенной пульсации напряжения, и, следовательно, без зависимости от желаемого выходного тока iu.

Согласно изобретению, коммутационную функцию α1 для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек 3 первой частичной преобразовательной системы 1 формируют из сигнала VA колебаний напряжения Vu на выходе А и выбираемого опорного сигнала Vref по следующей формуле:

α 1 = 1 2 ( 1 V r e f V A )                              (1)

Коммутационную функцию α2 для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек 3 второй частичной преобразовательной системы 2 формируют из сигнала VA колебаний напряжения Vu на выходе А и выбираемого опорного сигнала Vref по следующей формуле:

α 1 = 1 2 ( 1 + V r e f + V A )                               (2)

Согласно изобретению, сигнал VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 формируется из сигнала Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2, как поясняет следующая формула:

V L = V i ( j ω ( L 1 + L 2 ) )                               (3)

Сигнал Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2 формируют, в свою очередь, преимущественно из амплитудного значения Аh сигнала колебаний тока, в частности путем умножения этого амплитудного значения Аh на колебания с произвольно выбираемой частотой ω и фазовым сдвигом φ, как поясняет следующая формула:

V i = A h cos ( ω t + ϕ )                                 (4)

Амплитудное значение Аh сигнала колебаний тока формируется из опорного сигнала Vref и фактического значения iu тока на выходе А, в частности из постоянной составляющей I0 тока iu, при этом фактическое значение iu тока, например, измеряют. Для формирования амплитудного значения Аh сигнала колебаний тока используется следующая взаимосвязь по формуле (5.1):

1 2 I 0 M h 2 + A h M h cos ( Δ ϕ ) ( 1 + V r e f ) I 0 0                (5 .1 .)

и, например, по формуле (5.2)

A h M h                                           (5 .2)

где Δφ - разность фаз между приложенными колебаниями и напряжением Vu на выходе А. Следует указать на то, что отношение Аh к Мh в формуле (5.2) взято лишь в качестве примера, т.е. отношение Аh к Мh может быть выбрано произвольным. Для определения амплитудного значения Аh сигнала колебаний тока формула (5.1) должна быть решена только по амплитудному значению Ah сигнала колебаний тока.

Сигнал VA колебаний напряжения Vu на выходе А формируют из амплитудного значения Мh колебаний напряжения, преимущественно путем умножения этого амплитудного значения Мh на колебания с произвольно выбираемой частотой ω и фазовым сдвигом φ, как поясняет следующая формула:

V A = M h cos ( ω t + ϕ )                                  (6)

Амплитудное значение Мh сигнала колебаний напряжения формируется из фактического значения iu тока на выходе А и опорного сигнала Vref, причем предпочтительно можно прибегнуть к формулам (5.1) и (5.2), а для определения амплитудного значения Мh сигнала колебаний напряжения формула (5.1) должна быть решена только в отношении амплитудного значения Мh сигнала колебаний.

Преимущественно сигнал Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2, сигнал VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 и сигнал VA колебаний напряжения Vu на выходе А имеют одинаковую частоту ω. Кроме того, сигнал Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2, сигнал VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 и сигнал VA колебаний напряжения Vu на выходе А имеют предпочтительно одинаковый фазовый сдвиг φ, причем одинаковый фазовый сдвиг φ необязателен.

С помощью предложенного способа предпочтительно можно вырабатывать на выходе А ток iu с постоянной и переменной составляющими с частотой ω, который основан на упомянутых выше прикладываемых колебаниях, причем только приложенные колебания влияют на пульсацию напряжения на емкостных аккумуляторах энергии коммутационных ячеек 3, благодаря чему пульсацию напряжения можно поддерживать на низком уровне. Связанный с этим расчет емкостных аккумуляторов энергии может осуществляться предпочтительно только в отношении этой низкой пульсации напряжения, т.е. без зависимости от желаемого выходного тока iu. Ток iu на выходе А вычисляется следующим образом:

i u ( t ) = I 0 + i u cos ( ω t + ϕ )                               (7)

где I0 - упомянутая постоянная составляющая, a i u - амплитуда упомянутой переменной составляющей. Для пояснения на фиг.3 изображена временная характеристика тока iu на выходе А преобразовательной схемы. Кроме того, на фиг.4 изображена временная характеристика напряжения Vu на выходе А преобразовательной схемы. На фиг.5 изображена временная характеристика тока i1 через первую частичную преобразовательную систему 1 и тока i2 через вторую частичную преобразовательную систему 2, причем в обоих токах i1, i2 также содержатся постоянная и переменная составляющие с частотой ω, вызванные упомянутыми выше приложенными колебаниями. Полноты ради следует сказать, что токи в емкостных аккумуляторах энергии не содержат никакой постоянной составляющей и никаких переменных составляющих с частотой ω, или двукратной частотой ω упомянутых выше приложенных колебаний.

В многофазной системе, например в трехфазной системе с тремя преобразовательными схемами, приложенные колебания, если они выбраны с одинаковыми фазовыми сдвигами, являются синфазным напряжением на многофазной нагрузке, подключенной к фазовым выводам А. Дополнительных колебаний тока не возникает. Этот способ применяется, например, при сверхмодуляции. В противоположность сверхмодуляции здесь частота и фазный угол синфазного напряжения произвольные. Выходной ток i0, который тогда является многофазным, является постоянным током, т.е. он не имеет переменных составляющих.

Если ток iu на выходе А должен иметь желаемую переменную составляющую i u cos ( ω u t + ϕ u ) с частотой ωu и желаемым фазовым сдвигом φu, то формула (5.1) изменяется следующим образом: 1 2 i u cos ( ω u t + φ u ) M h 2 + A h M h cos ( Δ φ ) ( 1 + V r e f ) ( 1 V r e f ) i u cos ( ω u t + + φ u ) 0                                                                                                                     (8)

причем для определения амплитудного значения Аh сигнала колебаний тока также можно прибегнуть к формуле (5.2), а амплитудное значение Аh сигнала колебаний тока и амплитудное значение Mh сигнала колебаний напряжения, как уже сказано, можно определить по формулам (8) и (5.2). Тогда на выходе А желаемым образом возникает следующий ток iu:

i u ( t ) = i u cos ( ω u t + ϕ u ) + i u cos ( ω t + ϕ )                    (9)

где i u - предполагаемое амплитудное значение тока.

Устройство на фиг.2 содержит предназначенную для формирования управляющего сигнала S1 первую управляющую схему 4, соединенную с силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек 3 первой частичной преобразовательной системы 1. Кроме того, предусмотрена предназначенная для формирования дополнительного управляющего сигнала S2 вторая управляющая схема 5, соединенная с силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек 3 второй частичной преобразовательной системы 2. Согласно изобретению, к первой управляющей схеме 4 для формирования управляющего сигнала S1 подается сумма, полученная из сигнала VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 и коммутационной функции α1 для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек 3 первой частичной преобразовательной системы 1. Ко второй управляющей схеме 5 для формирования дополнительного управляющего сигнала S2 подается сумма, полученная из сигнала VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 и коммутационной функции α2 для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек 3 второй частичной преобразовательной системы 2. Для формирования управляющего S1 и дополнительного управляющего S2 сигналов служит, например, соответствующая таблица соответствия (look-up table) в первой 4 и второй 5 управляющих схемах, в которых за коммутационной функцией α1 жестко закреплены соответствующие управляющие сигналы S1, а за коммутационной функцией α2 - соответствующие управляющие сигналы S2, или, например, соответствующий модулятор, основанный на способе широтно-импульсной модуляции. Кроме того, предусмотрены первый вычислительный блок 6 для формирования коммутационных функций α1, α2 посредством расчета по формулам (1) и (2) из сигнала VA колебаний напряжения Vu на выходе А и выбираемого опорного сигнала Vref.

На фиг.2 предусмотрен второй вычислительный блок 10 для формирования сигнала VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 из сигнала Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2, причем второй вычислительный блок 10 формирует сигнал VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 путем расчета по формуле (3).

Также предусмотрен третий вычислительный блок 7 для формирования сигнала Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2 из амплитудного значения Аh сигнала колебаний тока, который формирует сигнал Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2 путем расчета по формуле (4).

Кроме того, предусмотрен четвертый вычислительный блок 9 для формирования амплитудного значения Аh сигнала колебаний тока из фактического значения iu тока на выходе А и опорного сигнала Vref, причем четвертый вычислительный блок 9 формирует амплитудное значение Аh сигнала колебаний тока путем расчета по формулам (5.1 и (5.2) или (8) и (5.2).

Пятый вычислительный блок 8 служит для формирования сигнала VA колебаний напряжения Vu на выходе А из амплитудного значения Мh колебаний напряжения, причем пятый вычислительный блок 8 формирует сигнал VA колебаний напряжения Vu на выходе А путем расчета по формуле (6).

Четвертый вычислительный блок 9 также служит для формирования амплитудного значения Мh колебаний напряжения из фактического значения iu тока на выходе А и опорного сигнала Vref, причем четвертый вычислительный блок 9 формирует амплитудное значение Мh колебаний напряжения путем расчета по формулам (5.1 и (5.2) или (8) и (5.2).

В целом, удалось показать, что изображенное, в частности, на фиг.2 предложенное устройство может быть реализовано очень просто и рентабельно, поскольку схемные затраты крайне малы и к тому же конструкция требует лишь небольшого числа элементов. С помощью этого устройства предложенный способ осуществляется, тем самым, особенно просто.

Перечень ссылочных позиций

1 - первая частичная преобразовательная система

2 - вторая частичная преобразовательная система

3 - коммутационная ячейка

4 - первая управляющая схема

5 - вторая управляющая схема

6 - первый вычислительный блок

7 - третий вычислительный блок

8 - пятый вычислительный блок

9 - четвертый вычислительный блок

10 - второй вычислительный блок.

1. Способ управления преобразовательной схемой, содержащей первую и вторую частичные преобразовательные системы (1), причем частичные преобразовательные системы (2) последовательно соединены между собой с помощью двух последовательно включенных индуктивностей (L1, L2), и точка соединения последовательно включенных индуктивностей (L1, L2) образует выход (А), при этом каждая частичная преобразовательная система (1, 2) содержит, по меньшей мере, одну двухполюсную коммутационную ячейку (3), и каждая двухполюсная коммутационная ячейка (3) содержит два последовательно включенных управляемых двунаправленных силовых полупроводниковых выключателя с управляемым однонаправленным направлением прохождения тока и включенный параллельно последовательной схеме из силовых полупроводниковых выключателей емкостный накопитель энергии, характеризующийся тем, что силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек (3) первой частичной преобразовательной системы (1) управляют посредством управляющего сигнала (S1), а силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек (3) второй частичной преобразовательной системы (2) управляют посредством дополнительного управляющего сигнала (S2), при этом управляющий сигнал (S1) формируют из сигнала (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и коммутационной функции (α1) для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек (3) первой частичной преобразовательной системы (1), а дополнительный управляющий сигнал (S2) формируют из сигнала (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и коммутационной функции (α2) для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек (3) второй частичной преобразовательной системы (2), причем коммутационные функции (α1, α2) формируют с помощью сигнала (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) и выбираемого опорного сигнала (Vref).

2. Способ по п.1, в котором сигнал (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) формируют из сигнала (Vi) колебаний тока частичных преобразовательных систем (1, 2).

3. Способ по п.2, в котором сигнал (Vi) колебаний тока частичных преобразовательных систем (1, 2) формируют из амплитудного значения (Аh) колебаний тока.

4. Способ по п.3, в котором амплитудное значение (Аh) колебаний тока формируют из фактического значения (iu) тока на выходе (А) и опорного сигнала (Vref).

5. Способ по одному из пп.1-4, в котором сигнал (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) формируют из амплитудного значения (Mh) колебаний напряжения.

6. Способ по п.5, в котором амплитудное значение (Mh) колебаний напряжения формируют из фактического значения (iu) тока на выходе (А) и опорного сигнала (Vref).

7. Способ по п.2, в котором сигнал (Vi) колебаний тока частичных преобразовательных систем (1, 2), сигнал (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и сигнал (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) имеют одинаковую частоту.

8. Способ по п.2 или 7, в котором сигнал (Vi) колебаний тока частичных преобразовательных систем (1, 2), сигнал (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и сигнал (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) имеют одинаковый фазовый сдвиг.

9. Способ по п.1, в котором в качестве опорного сигнала (Vref) выбирают сигнал опорного напряжения (Vu) на выходе (А).

10. Устройство для осуществления способа управления преобразовательной схемой, содержащей первую и вторую частичные преобразовательные системы (1), причем частичные преобразовательные системы (2) последовательно соединены между собой с помощью двух последовательно включенных индуктивностей (L1, L2), и точка соединения последовательно включенных индуктивностей (L1, L2) образует выход (А), при этом каждая частичная преобразовательная система (1, 2) содержит по меньшей мере одну двухполюсную коммутационную ячейку (3), а каждая двухполюсная коммутационная ячейка (3) содержит два последовательно включенных управляемых двунаправленных силовых полупроводниковых выключателя с управляемым однонаправленным направлением прохождения тока и включенный параллельно последовательной схеме из силовых полупроводниковых выключателей емкостный накопитель энергии, содержащее первую управляющую схему (4), выполненную с возможностью формирования управляющего сигнала (S1) и соединенную с силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек (3) первой частичной преобразовательной системы (1), вторую управляющую схему (5), выполненную с возможностью формирования дополнительного управляющего сигнала (S2) и соединенную с силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек (3) второй частичной преобразовательной системы (2), при этом к первой управляющей схеме (4) для формирования управляющего сигнала (S1) подается сигнал (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и коммутационная функция (α1) для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек (3) первой частичной преобразовательной системы (1), ко второй управляющей схеме (5) для формирования дополнительного управляющего сигнала (S2) подается сигнал (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и коммутационная функция (α2) для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек (3) второй частичной преобразовательной системы (2), причем указанное устройство содержит первый вычислительный блок (6) для формирования коммутационных функций (α1, α2) из сигнала (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) и выбираемого опорного сигнала (Vref).

11. Устройство по п.10, характеризующееся тем, что содержит второй вычислительный блок (10) для формирования сигнала (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) из сигнала (Vi) колебаний тока частичных преобразовательных систем (1, 2).

12. Устройство по п.11, характеризующееся тем, что содержит третий вычислительный блок (7) для формирования сигнала (Vi) колебаний тока частичных преобразовательных систем (1, 2) из амплитудного значения (Ah) колебаний тока.

13. Устройство по п.12, характеризующееся тем, что содержит четвертый вычислительный блок (9) для формирования амплитудного значения (Аh) колебаний тока из фактического значения (iu) тока на выходе (А) и опорного сигнала (Vref).

14. Устройство по п.13, характеризующееся тем, что содержит пятый вычислительный блок (8) для формирования сигнала (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) из амплитудного значения (Мh) колебаний напряжения.

15. Устройство по п.14, характеризующееся тем, что четвертый вычислительный блок (9) выполнен с возможностью формирования амплитудного значения (Мh) колебаний напряжения из фактического значения (iu) тока на выходе (А) и опорного сигнала (Vref).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных частотно-регулируемых электроприводах. Техническим результатом является получение увеличенного числа уровней напряжения на выходе преобразователя частоты при меньшем числе вторичных обмоток входного многообмоточного трансформатора и при меньшем количестве силовых ячеек и обеспечение возможности управления положением байпасных ключей не только при неисправности.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока для повышения быстродействия станков, а также на преобразовательных подстанциях для питания электрифицированных железных дорог, в электрометаллургической и химической промышленности для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения и уменьшения содержания высших гармонических составляющих в кривой переменного тока в питающей их трехфазной сети.

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано при построении преобразователей постоянного напряжения в трехфазное переменное при высоких требованиях к качеству выходного напряжения, к массогабаритным показателям, к КПД и надежности.

Составной емкостный компонент содержит множество физически различных конденсаторных модулей, которые электрически соединены друг с другом. Различные модули обеспечивают повышенную электрическую и/или геометрическую гибкость при проектировании емкостного компонента.

Изобретение относится к управлению многофазным выпрямителем переменного тока. Технический результат заключается в усовершенствовании способа управления выпрямителем, чтобы при отказе в выходных цепях не проявлялись составляющие постоянного напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматизированном электроприводе и преобразовательной технике. Технический результат - снижение массогабаритных показателей.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании выпрямителей для регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока для станков для повышения их быстродействия, а также на преобразовательных подстанциях для питания электрифицированных железных дорог, в электрометаллургической и химической отраслях промышленности для уменьшения величины пульсаций выпрямленного напряжения и уменьшения содержания высших гармонических составляющих в кривой переменного тока в трехфазной сети.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах бесперебойного питания переменного тока, автоматики и измерительной техники.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в цепях генератора высокого напряжения системы формирования рентгенографических изображений, устройства трехмерной ротационной ангиографии или устройства рентгеновской компьютерной томографии типа с веерным или конусным лучом.

Изобретение относится к силовой электронике, в частности к системам вторичного электропитания. Технический результат заключается в повышении стабильности выходного напряжения постоянного тока и надежности функционирования предлагаемого интеллектуального преобразователя напряжения при эксплуатации в широком диапазоне температур окружающей среды, включая минусовые.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания радиолокационных станций, устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники. Техническим результатом является улучшение эксплуатационных характеристик преобразователя, снижение массогабаритных показателей, увеличение КПД, повышение надежности, а также расширение области его применения за счет исключения постоянной составляющей магнитного потока в силовом трансформаторе. Стабилизированный квазирезонансный преобразователь содержит два последовательно соединенных зарядных МДП-транзистора, два последовательно соединенных рекуперирующих диода, два последовательно соединенных конденсатора, последовательно соединенные резонансные конденсатор и дроссель, силовой трансформатор, два выпрямителя, два делителя напряжения, конденсатор фильтра, резистор нагрузки, модулирующий МДП-транзистор, два однотактных ШИМ-контроллера, два управляющих трансформатора, времязадающую «RC»-цепь, эмиттерный повторитель, две дифференцирующие «RC»-цепи. В него введены измерительная обмотка силового трансформатора, второй модулирующий МДП-транзистор, два однотактных ШИМ-контроллера, три времязадающие «RC»-цепи, две дифференцирующие «RC»-цепи, второй эмиттерный повторитель, два сумматора, интегратор, фильтр, генератор тактовых импульсов, триггер, два логических элемента «И» с соответствующими связями. 1ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах регулирования мощности, передаваемой в нагрузку. Технический результат - повышение энергетической эффективности и надежности. В мостовой преобразователь напряжения, выполненный на транзисторах, введена дополнительная конденсаторная цепь, включенная между первым и вторым выводами выходной цепи транзисторного моста. В простейшем случае дополнительная конденсаторная цепь содержит один конденсатор. В другом варианте устройства дополнительная конденсаторная цепь выполнена в виде четырех конденсаторов, и первый, второй, третий и четвертый ее конденсаторы включены параллельно выходным цепям соответственно первого, второго, третьего и четвертого силовых транзисторов. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах управления тиристорными преобразователями постоянного и переменного тока. Технический результат - повышение точности работы в условиях нестационарности частоты сети. Адаптивное интегрирующее устройство синхронизации представляет собой замкнутую интегрирующую автоколебательную систему с контуром амплитудной коррекции по частоте. Устройство содержит источник сигнала синхронизации (не показан) - «вход» устройства синхронизации, первый сумматор (1), интегратор (2), второй сумматор (3), релейный элемент (4), преобразователь частоты в напряжение (5), третий сумматор (6), амплитудный модулятор (7), источник опорного напряжения 8. Повышение точности работы устройства обеспечивается за счет его адаптации к частоте синхронизирующего воздействия вследствие автоматического регулирования порога переключения релейного элемента (4) за счет введения преобразователя частоты в напряжение (5), второго (3) и третьего (6) сумматоров, амплитудного модулятора (7) и источника опорного напряжения (8). 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в инверторах для подачи нескольких выходных напряжений или нескольких потенциалов выходных напряжений на соответствующих выходах (A1, A2, A3). Преобразователь содержит блоки (3) регулировки, которые соответственно присоединены к одному из нескольких источников (2) входного напряжения. Каждый из блоков (3) регулировки изменяет входное напряжение (UIN1, UIN2, UIN3, UIN4), поданное от присоединенного источника (2) входного напряжения, и подает промежуточное напряжение (U1, U2, U3, U4). Преобразователь содержит элементы (41) коммутации, причем к каждому элементу (41) коммутации приложены определенные посредством промежуточных напряжений (U1, U2, U3, U4) потенциалы (V0, V1, V2, V3, V4) промежуточных напряжений и каждый элемент (41) коммутации выбирает один из потенциалов (V0, V1, V2, V3, V4) промежуточного напряжения для выдачи в качестве соответствующего потенциала (VOUT1, VOUT2, VOUT3) выходного напряжения. Способ эксплуатации такого преобразователя включает в себя следующие этапы: настройку блоков (3) регулировки так, чтобы блоки (3) регулировки подавали потенциалы промежуточных напряжений, которые содержат подаваемые потенциалы (VOUT1, VOUT2, VOUT3) выходных напряжений; настройку элементов (41) коммутации так, чтобы соответственно выбирался один из потенциалов (V0, V1, V2, V3, V4) промежуточного напряжения и подавался на соответствующий выход (A1, A2, A3). 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может использоваться в системах управления тиристорными выпрямителями, выполненными по трехфазной нулевой схеме. Технический результат заключается в осуществлении стабильных синхронизирующих импульсов для систем управления тиристорного выпрямителя при наличии искажающих гармонических составляющих в питающей сети при использовании меньшего количества фильтрующих апериодических звеньев. Для этого в заявленное устройство введены вспомогательные шины А2, В2, С2, шесть сумматоров и два адаптивных апериодических фильтра первого порядка, обеспечивающие фильтрацию трехфазной системы напряжений при минимально необходимом количестве апериодических фильтрующих звеньев, основанное на обобщенном векторном представлении трехфазной последовательности. 4 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - увеличение выходной мощности и повышение надежности. Согласно способу осуществляется синхронизация ведомого преобразователя по тактовой частоте ведущего преобразователя, а равенство выходных токов преобразователей при допустимом их разбалансе достигают путем снятия для каждого отдельного аппарата его нагрузочной характеристики, при котором с помощью системы управления устанавливают начальную величину нагрузочного тока, изменяют сопротивление нагрузки при фиксированном значении уставки тока, измеряют значения напряжений и токов в выбранных точках и производят их сравнение, а также измеряют фазовый сдвиг и скважность импульсов на выходе аппаратов на этапе их проектирования, затем производят их сравнение и подстройку для обеспечения идентичности нагрузочных характеристик, фазы и скважности выходных импульсов тока с погрешностью не более 2-5%. 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии переменного тока или систем гарантированного электропитания переменного тока, в которых применяется инвертор напряжения. Технический результат заключается в обеспечении селективности отключения нагрузок, в которых возникает режим короткого замыкания, что приводит к повышению рабочего ресурса системы, а также к уменьшению активных потерь в инверторе напряжения в режиме короткого замыкания. Для этого в предложенном способе управления статическим преобразователем в системе электропитания генерирования электрической энергии переменного тока в режиме короткого замыкания измеряют ток нагрузки и при достижении им заданной величины изменяют сигнал управления инвертором напряжения, обеспечивая максимально возможную величину тока короткого замыкания, регулируют величину постоянного напряжения на входе инвертора, стабилизируя заданную величину тока короткого замыкания в нагрузке в течение определенного интервала времени. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а точнее к устройствам контроля состояния выходов изолированных обратноходовых преобразователей напряжения (ОХП), подключаемых к нагрузке с большим емкостным сопротивлением. Технический результат заключается в универсальности данного устройства, в возможности использования в любом ОХП с устройством управления (например, в виде ШИМ-контроллера) при работе на незначительные величины емкости в нагрузке или работе на энергоемкие нагрузки (электродвигатель постоянного тока), приводящие к значительному превышению выходного тока без использования специализированных устройств управления. Для этого заявленное устройство содержит трансформатор изолированного ОХП, диод, вторичную цепь с нагрузкой и ключевой элемент, при этом один вывод ключевого элемента соединен с анодом первого диода, катод которого соединен с входом сумматора, и одним входом первичной обмотки трансформатора, которая другим входом соединена с шиной питания; второй вывод ключевого элемента соединен с общей шиной со стороны первичной обмотки трансформатора; третий вывод ключевого элемента соединен с выходом устройства управления; вторичная обмотка соединена через вторичную цепь с нагрузкой; сумматор, соединенный одним входом с шиной питания, другим с выходом источника контролируемого сигнала, а выходом с входом измерителя; измеритель, имеющий два входа, соединенных с генератором выключающего импульса; генератор выключающего импульса, соединенный с входом устройства управления. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания электротехнических установок, например, индукционного нагрева. Технический результат заключается в снижении массы и габаритов источника тока, повышении КПД и надежности. Заявленное устройство содержит трехфазный выпрямитель с фильтром, нагруженный на инвертор напряжения с нагрузкой, например, параллельным LC-контуром, блок управления инвертора, связанный с задатчиком опорного напряжения и датчиком напряжения, датчик тока, датчик температуры и широтно-импульсный модулятор, введены согласующий трансформатор, дополнительный источник постоянного напряжения и мостовой дроссель насыщения, причем вторичная обмотка согласующего трансформатора подключена к нагрузке, а первичная обмотка связана с указанным инвертором через последовательно включенные первую диагональ мостового дросселя насыщения и датчик тока, вторая диагональ дросселя насыщения зашунтирована линейным дросселем и диодом и подсоединена через ключ к источнику постоянного напряжения, при этом ключ установлен параллельно диоду и по входу связан со схемой управления на базе широтно-импульсного модулятора. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах бесперебойного электроснабжения для преобразования напряжений постоянного тока в трехфазную симметричную систему напряжений переменного тока. Технический результат заключается в обеспечении номинального значения трехфазного напряжения на выходе инвертора за счет применения в составе источника постоянного тока двух аккумуляторных блоков и силовых ключей, а также изменения схемы включения секций первичных обмоток трансформатора с вращающимся магнитным полем. Для этого заявленное устройство содержит источник постоянного тока, однофазные автономные инверторы, трансформатор с вращающимся магнитным полем, содержащий первичные и вторичные обмотки, имеет блоки контактов и источник постоянного тока, который содержит два аккумуляторных блока и пять силовых ключей, каждый из четырех блоков контактов содержит три силовых ключа, два входа и три выхода, причем вторичные обмотки размещены на статоре под углом 120°, их начала являются трехфазными выводами устройства, а концы объединены и образуют трехфазную обмотку, включенную по схеме звезда. 2 ил.
Наверх