Многозонный преобразователь постоянного тока в переменный



Многозонный преобразователь постоянного тока в переменный
Многозонный преобразователь постоянного тока в переменный
Многозонный преобразователь постоянного тока в переменный

 


Владельцы патента RU 2523001:

Федеральное государственное унитарное предприятие Производственное объединение "Север" (RU)

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям электрической энергии, предназначенным для преобразования постоянного тока в регулируемый переменный, и может быть использовано в регулируемых электроприводах переменного тока и в качестве регулируемого второго преобразователя в преобразователях частоты с промежуточным звеном постоянного напряжения. Технический результат заключается в создании более простого многозонного преобразователя постоянного тока в переменный с повышенными массогабаритными параметрами, меньшим обратным напряжением на вентилях, с уменьшенным количеством катушек индуктивности и улучшенными энергетическими показателями, что ведет к упрощению преобразователя. Для этого заявленное устройство содержит источник тока, 3-фазную мостовую схему, в которой каждое плечо моста выполнено из 2 групп n-последовательно включенных управляемых однонаправленных вентилей, к точкам соединения которых в каждом плече моста введены дополнительно две группы неуправляемых вентилей, причем одна группа n управляемых вентилей подключена катодом крайнего вентиля к нагрузке, а анодом другого крайнего вентиля группы - к «+» источника тока, вторая группа управляемых вентилей подключена анодом крайнего вентиля к нагрузке, а катодом - к «-» источника тока, при этом между анодом последовательно включенных управляемых вентилей первой группы и нагрузкой включены диоды первой дополнительной группы, катодами к нагрузке, аналогично, между катодами управляемых вентилей второй группы и нагрузкой также включены диоды второй дополнительной группы, анодами к нагрузке. 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к полупроводниковым преобразователям электрической энергии, предназначенным для преобразования постоянного тока в регулируемый переменный, и может быть использовано в регулируемых электроприводах переменного тока и в качестве регулируемого второго преобразователя в преобразователях частоты с промежуточным звеном постоянного напряжения.

Известен преобразователь постоянного тока в переменный (Максимов Евгений Андреевич, «Автономный инвертор тока», патент №2045812 H02M 7/515 от 28.06.1993), который содержит источник тока, к выводам которого подключены управляемые вентили с последовательно соединенными диодами, образующие анодную (катодную) группу вентилей преобразователя постоянного тока в переменный, то есть инвертора тока.

Поскольку инвертор собран по мостовой схеме, то при больших напряжениях питания обратное напряжение на вентилях достигает величины двойного значения амплитуды выходного напряжения, а также увеличивается количество последовательно включенных управляемых вентилей, если используются вентили низкого класса.

Кроме того, известен многозонный преобразователь постоянного тока в переменный (IEEE transactions on industral electronics, vol.46, no.1, february 1999, Application if a Generalized Current Multilevel Cell to Current-Source Inverts, Fernando L.M. Antunes), являющийся прототипом, содержащий источник тока и три одинаковых инверторных ячейки (ИЯ1, ИЯ2, ИЯ3), соединенных по выходу параллельно через катушки индуктивности. Каждая из инверторных ячеек состоит из двух групп управляемых однонаправленных вентилей - первой анодной и второй катодной группы, подключенных к источнику постоянного тока. Причем первая группа n управляемых однонаправленных вентилей подключена анодами к «+» источника постоянного тока, а катодами - к нагрузке. Вторая группа управляемых однонаправленных вентилей подключена анодами к нагрузке, а катодами - к «-» источника постоянного тока фазы. Вторая аналогичная инверторная ячейка соединена анодами первой группы управляемых однонаправленных вентилей ИЯ2 с анодами первой группы однонаправленных управляемых вентилей ИЯ1 через катушку индуктивности, а также с «+» источника постоянного тока. Вторая же группа управляемых однонаправленных вентилей ИЯ2 в свою очередь соединена катодами через катушку индуктивности с катодами второй группы однонаправленных управляемых вентилей ИЯ1, а также с «-» источника постоянного тока.

Недостатками преобразователя являются его сложность и высокие массогабаритные параметры.

Задачей предлагаемого изобретения является создание более простого многозонного преобразователя постоянного тока в переменный с улучшенными массогабаритными параметрами, меньшим обратным напряжением на вентилях, с уменьшенным количеством катушек индуктивности и лучшими энергетическими показателями, что ведет к упрощению преобразователя.

Поставленная задача достигается тем, что в преобразователь постоянного тока в переменное, содержащий источник тока и 3-фазную мостовую схему, в которой каждое плечо моста выполнено из 2 групп n-последовательно включенных управляемых однонаправленных вентилей, к точкам соединения которых в каждом плече моста введены дополнительно две группы неуправляемых вентилей, причем одна группа n управляемых вентилей подключена катодом крайнего вентиля к нагрузке, а анодом другого крайнего вентиля группы - к «+» источника тока, вторая группа управляемых вентилей подключена анодом крайнего вентиля к нагрузке, а катодом - к «-» источника тока, при этом между анодами последовательно включенных управляемых вентилей первой группы и нагрузкой включены диоды первой дополнительной группы, катодами к нагрузке аналогично, между катодами управляемых вентилей второй группы и нагрузкой также включены диоды второй дополнительной группы, анодами к нагрузке.

На фиг.1 приведена схема предлагаемого преобразователя на примере двухзонного, на фиг.2 приведена диаграмма выходного тока и напряжения для второго поддиапазона регулирования. На фиг.3 приведена диаграмма выходного тока и напряжения для первого поддиапазона регулирования.

Преобразователь постоянного тока в переменный (фиг.1) содержит трехфазный источник тока 1. Для каждой фазы выходного тока существуют 3 одинаковых вентильных комплекта (2, 3, 4), один из которых будет рассмотрен ниже. Вентильный комплект состоит из первой группы n-последовательно включенных управляемых однонаправленных вентилей 5 (для рассматриваемой фиг.1 с n=2 уровнями это вентили 17, 19, аналогично для фазы В вентильный комплект состоит из группы 7 последовательно включенных управляемых однонаправленных вентилей 25, 27, для фазы С вентильный комплект состоит из группы 9 последовательно включенных управляемых однонаправленных вентилей 33, 35), подключенной катодом к средней точке конденсаторов 44, 45 нагрузки фазы A41 (аналогично для фазы B к средней точке конденсаторов 46, 47 нагрузки фазы B42, для фазы С к средней точке конденсаторов 48, 49 нагрузки фазы C43) и к «+» источника входного тока 1, второй группы из n-последовательно включенных управляемых однонаправленных вентилей 6 (в рассматриваемой фиг.1 с n=2 это вентили 21, 23, аналогично для фазы В вентильный комплект состоит из группы 8 последовательно включенных управляемых однонаправленных вентилей 29, 31, для фазы С вентильный комплект состоит из группы 10 последовательно включенных управляемых однонаправленных вентилей 37, 39), подключенных анодом к средней точке конденсаторов 44, 45 нагрузки фазы A41 (аналогично для фазы В к средней точке конденсаторов 46, 47 нагрузки фазы B42, для фазы С к средней точке конденсаторов 48, 49 нагрузки фазы C43) и к «-» входного источника тока 1 нагрузки преобразователя, к точкам соединения которых включены две группы диодов - первая 11, и вторая 12, состоящих в первой группе из n-1 диодов (в случае фиг.1 n=2 это диод 11 и во второй группе из n-1 диодов, в случае фиг.1 n=2 это диод 12, для фазы В первая группа диодов 13, вторая 14, для фазы С первая группа диодов 15, вторая 16), подключенных катодами первой группы диодов к фазе А нагрузки 41 и анодами к анодам первой группы последовательно включенных управляемых однонаправленных вентилей 17, 19 и подключенных анодами второй группы диодов к фазе A нагрузки 41, а катодами - к катодам второй группы управляемых однонаправленных вентилей 21, 23. Однонаправленность вентилей достигается путем включения диодов последовательно с вентилем. Для вентильного комплекта 2 это диоды 18, 20, 22, 24, для вентильного комплекта 3 это диоды 26, 28, 30, 32, вентильного комплекта 4 это диоды 34, 36, 38, 40.

Устройство работает следующим образом. Весь диапазон регулирования выходного тока разделен на n поддиапазонов, в рассматриваемом случае на n=2 поддиапазона. Во втором поддиапазоне импульсы управления, сгенерированные по принципу синусоидальной модуляции с нулевыми интервалами времени, подаются на ключи 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 35, 37, 39 вентильных комплектов 5, 6, 7, 8, 9, 10 соответственно. Мгновенное значение выходного тока на нагрузке возрастает до максимального значения, как показано на фиг.2, где наряду с выходным током показаны фазные напряжения нагрузки.

В первом поддиапазоне регулирования импульсы управления, сгенерированные по принципу синусоидальной модуляции с нулевыми интервалами времени, подаются на ключи 17, 23, 25, 31, 33, 39 вентильных комплектов 5, 6, 7, 8, 9, 10 соответственно. На ключи 19, 21, 27, 29, 35, 37 импульсы управления не подаются.

Таким образом, создан более простой многозонный преобразователь постоянного тока в переменный, имеющий меньшее число ключей и реакторов.

Многозонный преобразователь постоянного тока в переменный, содержащий источник тока и 3-фазную мостовую схему, в которой каждое плечо моста выполнено из 2 групп n-последовательно включенных управляемых однонаправленных вентилей, отличающийся тем, что к точкам соединения вентилей в каждое плечо моста вводят дополнительно две группы неуправляемых вентилей, причем одну группу n управляемых вентилей подключают катодом крайнего вентиля к нагрузке, а анодом другого крайнего вентиля группы - к «+» источника тока, вторую группу управляемых вентилей подключают анодом крайнего вентиля к нагрузке, а катодом - к «-» источника тока, при этом между анодами последовательно включенных управляемых вентилей первой группы и нагрузкой включают диоды первой дополнительной группы, катодами к нагрузке, аналогично, между катодами управляемых вентилей второй группы и нагрузкой также включают диоды второй дополнительной группы, анодами к нагрузке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано при эксплуатации преобразовательной схемы. .

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для питания электроприводов постоянного тока, в составе преобразователей частоты для питания электроприводов переменного тока, в системах электропитания постоянным током, в силовых выпрямительных установках, питающихся от источников электрической энергии ограниченной мощности.

Изобретение относится к области электроники и электротехники и может быть использовано в выпрямителях, в устройствах с параллельным соединением источников напряжения питания на общую нагрузку и т.п.

Изобретение относится к электротехнике, к преобразователям переменного напряжения в постоянное для обеспечения защиты нагрузки от перенапряжений, возникающих в источнике переменного напряжения.

Изобретение относится к электротехнике. .

Изобретение относится к блокам питания, в особенности к схемам выпрямителей, выполненных на полевых МОП-транзисторах. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах питания устройств автоматики и вычислительной техники. .

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразователям переменного напряжения в постоянное с электрической изоляцией входного и выходного напряжений, и может быть использовано в качестве источника вторичного электропитания электронных или электротехнических приборов различного назначения.

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.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания электротехнических установок, например, индукционного нагрева.

Изобретение относится к области электротехники, а точнее к устройствам контроля состояния выходов изолированных обратноходовых преобразователей напряжения (ОХП), подключаемых к нагрузке с большим емкостным сопротивлением.

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.

Использование: в области электротехники. Технический результат - увеличение выходной мощности и повышение надежности.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может использоваться в системах управления тиристорными выпрямителями, выполненными по трехфазной нулевой схеме.

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).

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.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах регулирования мощности, передаваемой в нагрузку. Технический результат - повышение энергетической эффективности и надежности.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания радиолокационных станций, устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователе напряжения источника питания. Технический результат - повышение надежности. Преобразователь напряжения источника питания содержит: многоуровневый преобразователь напряжения источника питания, выполненный с возможностью вывода множества уровней первого напряжения на одном из двух первых выходных выводов через множество первых электропроводных дорожек; первый накопитель энергии и первый элемент переключения, выполненный с возможностью непосредственного соединения с первым выходным выводом и выполненный также с возможностью подключения первого накопителя энергии к первой электропроводной дорожке или отключения его от нее таким образом, чтобы комбинировать уровень напряжения первого накопителя энергии с уровнем первого напряжения, в качестве второго напряжения, выводимого на второй выходной вывод. Имея представленную выше топологию, класс напряжения каждого из силовых полупроводниковых приборов может поддерживаться на более низком уровне без изменения количества силовых полупроводниковых приборов. Кроме того, VDRM ниже по сравнению с обычной топологией. Это позволяет уменьшить стоимость и повысить надежность. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 16 ил., 9 табл.
Наверх