Устройство для соединения с электрическим сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер

Авторы патента:


Устройство для соединения с электрическим сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер
Устройство для соединения с электрическим сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер
Устройство для соединения с электрическим сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер
Устройство для соединения с электрическим сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер
Устройство для соединения с электрическим сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер
Устройство для соединения с электрическим сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер
Устройство для соединения с электрическим сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер

 


Владельцы патента RU 2524169:

АТЛАС КОПКО ЭРПАУЭР Н.В. (BE)

Настоящее изобретение относится к устройству для соединения с электрическим сопротивлением (2), имеющим преимущественно индуктивный характер. Устройство содержит реактивный элемент (3А, 3В, 3С). Кроме того, устройство снабжено выходами (U1, U2, W1, W2, V1, V2) для введения выходных сигналов электрических инверторов для параллельного подвода и, по меньшей мере, одним выходом для соединения с зажимом питания для фазы сопротивления, так что устройство создано по существу для фильтрации высокочастотного дифференциального компонента, по меньшей мере, двух выходных сигналов во время использования. Технический результат - уменьшение уровня высших гармоник. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Настоящее изобретение относится к устройству для соединения с электрическим сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер, например электродвигателем.

Электрический привод, например для компрессора, соединен посредством контактных зажимов с электроприводным блоком, который на практике содержит, например, инверторы. При относительно высокой частоте инверторы представляют высокие и низкие напряжения и/или токи в форме импульсов. Вследствие индуктивного характера электропривода получается среднее напряжение, которое при оптимальных расчетных условиях приблизительно равно заранее установленному контрольному напряжению.

Однако помимо среднего напряжения с частотой основной гармоники в результате коммутации инверторов существуют также компоненты напряжения с более высокими гармониками. Последние компоненты напряжения, сокращенно называемые высшими гармониками, вызывают в электродвигателе высокочастотные токи и в результате изменения связи. Это приводит к колебаниям скорости, а также электрическим потерям, в результате которых происходит нежелательное нагревание привода.

Настоящее изобретение предлагает устройство для соединения с электрическим сопротивлением с индуктивной реактивной составляющей, посредством которого устраняется вышеуказанный недостаток. В частности, целью настоящего изобретения является создание устройства для соединения с электрическим сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер, в результате чего предотвращается образование компонентов напряжения с высшими гармониками. С этой целью устройство содержит реактивный элемент, при этом устройство снабжено также входами для введения выходных сигналов электрических инверторов для параллельной подачи и, по меньшей мере, одним выходом для соединения с зажимом питания для фазы сопротивления, так что данное устройство создано для обеспечения по существу фильтрации высокочастотного дифференциального компонента, по меньшей мере, двух выходных сигналов во время использования.

В результате присутствия в выходных сигналах электрических инверторов реактивного элемента преимущественно высокочастотный дифференциальный компонент двух или более выходных сигналов может быть по существу отфильтрован. Таким образом, по меньшей мере, один выход для соединения с зажимом питания для фазы сопротивления, имеющего преимущественно индуктивный характер, может генерировать возбуждающий сигнал, в котором, по меньшей мере, один высокочастотный дифференциальный компонент исходных выходных сигналов по существу устранен. В результате количество компонентов напряжения с высшими гармониками и их энергетические компоненты во всем возбуждающем сигнале уменьшаются.

Следовательно, изменения связи электрического сопротивления, имеющего преимущественно индуктивный характер, остаются более постоянными, таким образом, предотвращаются флуктуации скорости, а также нежелательное нагревание сопротивления и преждевременное старение. Кроме того, повышается эффективность системы, поскольку уменьшаются потери энергии. Отмечается, что частота отфильтрованного дифференциального компонента является высокой относительно частоты основной гармоники.

Кроме того, посредством использования множества инверторов с параллельным питанием увеличивается количество дискретных уровней напряжения, таким образом, отклонение относительно заранее установленного контрольного напряжения также уменьшается. К тому же уменьшается перерегулирование и время нарастания напряжения на контактном зажиме питания. Это уменьшает общий сигнал электрических выходных напряжений, называемый также синфазным сигналом, поэтому, например, уменьшаются также нежелательные токи в подшипниках в электрических машинах. Кроме того, в результате уменьшается механическое напряжение в обмотках сопротивления, имеющего преимущественно индуктивный характер. К тому же в результате уменьшаются проблемы электромагнитной совместимости. Кроме того, в результате более оптимальной работы всего устройства частота импульсов инверторов может быть снижена, поэтому потери в инверторах также уменьшаются.

Отмечается также, что устройство в соответствии с настоящим изобретением может применяться для сопротивлений преимущественно индуктивного характера, имеющих либо одну, либо несколько обмоток, например, для источника питания с тремя фазами.

Реактивный элемент преимущественно выполнен как индуктивный элемент, так что выходные сигналы инверторов источника напряжения могут быть развязаны. Естественно, можно выполнить реактивный элемент по-другому, например, как емкостной элемент. Таким образом, выходные сигналы инверторов, особенно источника тока, могут быть развязаны, т.е., по меньшей мере, один высокочастотный дифференциальный компонент двух выходных сигналов может быть по существу отфильтрован.

Отмечается, что известны индуктивные системы для уменьшения синфазных сигналов, использующие катушку, называемую также синфазным дросселем. Таким образом, высокочастотные дифференциальные сигналы фактически могут быть относительно легко пропущены, тогда как общая часть двух входных сигналов фактически фильтруется.

Следует отметить, что вместо одного реактивного элемента в устройстве в соответствии с настоящим изобретением может быть использовано множество реактивных элементов, например в случае источника питания с более чем одной фазой или для дополнительного уменьшения высших гармоник.

При использовании обычной выходной катушки, соединенной с выходом инвертора, размеры и, следовательно, стоимость зависят от суммарного фазового тока. В случае устройства в соответствии с настоящим изобретением размеры реактивного элемента зависят от разностного сигнала. Обычно разностный сигнал составляет лишь часть суммарного пропущенного сигнала питания для сопротивления. Поскольку размеры реактивного элемента остаются относительно малыми, может быть получено преимущество в стоимости.

Интересно, что устройство в соответствии с настоящим изобретением находит применение при приведении в действие электроприводов с относительно высокой скоростью. Это объясняется тем, что использование обычной выходной катушки, соединенной с выходом инвертора, кроме того, вызывает дополнительные потери и падение напряжения, которое зависит от частоты основной гармоники напряжения питания. Поскольку падение напряжения в устройстве в соответствии с настоящим изобретением практически отсутствует, устройство преимущественно может применяться с сопротивлением преимущественно индуктивного характера, когда номинальная скорость может быть установлена относительно высокой.

Кроме того, когда моменты коммутации отдельных выходных сигналов, вводимых в реактивный элемент, установлены отличными друг от друга, разностный сигнал двух выходных сигналов может быть отфильтрован еще более эффективно. Это объясняется тем, что долевое участие более высокой гармоники в первом выходном сигнале отличается от долевого участия более высокой гармоники во втором выходном сигнале. В результате введения в реактивный элемент обоих выходных сигналов более высокая гармоника, образующая разностный сигнал, может быть по существу отфильтрована.

Таким образом, алгоритм для переключения инверторов может быть установлен таким образом, что во время каждого периода повторения импульса один выходной сигнал, который вводится в реактивный элемент, не изменяется. Естественно, можно создать другой алгоритм, например, когда во время каждого периода повторения импульса изменяется только один выходной сигнал. Кроме того, может быть выбрана стратегия, посредством которой выходное напряжение реактивного элемента во время каждого периода повторения импульса включает только два состояния, в которых напряжение максимально приближается к заранее установленному контрольному напряжению.

Дополнительные предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения изложены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Настоящее изобретение будет дополнительно объяснено на основе примеров осуществления, представленных в чертежах. В чертежах:

фиг.1 изображает схематичный вид первого варианта осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением, которое соединено с электрическим сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер;

фиг.2 изображает схематичный вид второго варианта осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением, которое соединено с электрическим сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер;

фиг.3 изображает схематичный вид третьего варианта осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением, которое соединено с электрическим сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер;

фиг.4 изображает схематичный вид четвертого варианта осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением, которое соединено с электрическим сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер;

фиг.5 изображает графическое представление результирующего напряжения, которое существует в зажиме питания выходного сопротивления, имеющего преимущественно индуктивный характер;

фиг.6 изображает графическое представление силы тока на выходе инвертора; и

фиг.7 изображает графическое представление силы тока, которая приложена через зажимы питания к электрическому сопротивлению, имеющему преимущественно индуктивный характер.

Чертежи являются только схематическими представлениями настоящего изобретения и приводятся исключительно в качестве неограничивающих примеров осуществления.

Фиг.1 изображает схематичный вид первого варианта осуществления устройства 1 в соответствии с настоящим изобретением, которое соединено с электрическим сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер 2. Устройство 1 содержит реактивный элемент, выполненный как индуктивный элемент, более конкретно как трансформатор 3. Количество витков двух обмоток трансформатора 3 согласовано, поэтому осуществляется передача напряжения из 1. Трансформатор 3 имеет входы для введения выходных сигналов электрических инверторов для параллельной подачи, которые символически обозначены как U1 и U2. Через первый вход первый ток I1 проходит через первую обмотку трансформатора, а через второй вход второй ток I2 проходит через вторую обмотку трансформатора 3 в направлении, обратном направлению первого тока I1. На первой обмотке имеется напряжение UL. Суммарный сигнал I1 и I2, называемый также синфазным сигналом, генерирует противоположные магнитные потоки в магнитном сердечнике трансформатора 3, так что суммарный сигнал может проходить свободно. Разностный сигнал I1 и I2, называемый также сигналом дифференциального режима, генерирует результирующий магнитный поток, так что разностный сигнал, конечно его высокочастотные компоненты, исключен. Таким образом, выходной сигнал трансформатора 3, по меньшей мере, одна высокочастотная дифференциальная компонента двух выходных сигналов I1 и I2 по существу отфильтрована.

Выходы трансформатора соединены и ведут к зажиму питания для фазы сопротивления, имеющего преимущественно индуктивный характер 2. Таким образом, результирующий отфильтрованный сигнал представлен в сопротивлении, имеющем преимущественно индуктивный характер 2. На концах сопротивления, имеющего преимущественно индуктивный характер, приложено напряжение ULOAD.

Фиг.2 изображает схематичный вид второго варианта осуществления устройства 1 в соответствии с настоящим изобретением, которое соединено с сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер. Сопротивление, имеющее преимущественно индуктивный характер, выполнено как электрическая машина 2 с тремя фазами. Электрическая машина 2 может быть использована, например, в качестве электропривода для двигателя или генератора. Кроме того, электропривод может быть использован для компрессоров. Кроме того, могут быть использованы другие виды нагрузки, имеющей преимущественно индуктивный характер, например активный выпрямитель и/или активный фильтр.

Как и в первом варианте осуществления устройства 1, в соответствии с настоящим изобретением два инвертора 4, 5, прямо показанные на фиг.2, генерируют электрическое выходное напряжение для приведения в действие электрической машины 2. Однако каждый инвертор 4, 5 установлен для генерирования выходных напряжений с тремя фазами Uu1, Uv1, Uw1, Uu2, Uv2 и Uw2. Ветви каждой фазы попарно подведены в индуктивный элемент 3А, 3В и 3С устройства 1 в соответствии с настоящим изобретением, которое, например, выполнено как трансформатор, описанный применительно к фиг.1. Выходной сигнал каждого индуктивного элемента 3А, 3В и 3С подается на зажим питания для фазы электрической машины 2. Таким же образом, как описано применительно к фиг.1, в электрическую машину 2 подаются сигналы, в которых, по меньшей мере, одна высокочастотная дифференциальная компонента двух выходных сигналов по существу отфильтрована.

Фиг.3 изображает схематичный вид третьего варианта практического осуществления устройства 1 в соответствии с настоящим изобретением, которое соединено с сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер. Устройство 1, как и в случае устройства 1, соответствующего фиг.2, содержит три трансформатора 3А, 3В и 3С, которые соединены подобно тому, как было описано выше. Кроме того, выходные зажимы трансформаторов 3А, 3В и 3С соединены с зажимами питания трехфазного электропривода 2. Зажимы являются начальными точками и/или конечными точками двойного слоя обмоток 8 с двумя изолированными точками звезд.

По аналогии с фиг.2 фиг.4 изображает схематичный вид четвертого варианта осуществления устройства 1 в соответствии с настоящим изобретением, которое соединено с однофазным сопротивлением с индуктивной реактивной составляющей 2. Вместо двух инверторов в настоящем варианте осуществления используются три инвертора для генерирования трех выходных напряжений U1, U2 и U3. При использовании устройства 1 посредством комбинированных индуктивных элементов 3D, 3E, 3F и 3G высокочастотные дифференциальные компоненты трех выходных сигналов U1, U2 и U3 по существу отфильтровываются. Подобно тому, как показано на фиг.3, использование устройства в соответствии с фиг.4 может обеспечить приведение в действие трехфазной электрической машины. Естественно, могут быть также созданы другие схемы, которые выполняют такую же или по существу такую же функцию, как и устройство 1 в соответствии с фиг.4. В данном варианте насыщение устройства может быть предотвращено путем обеспечения в среднем одинаковых выходных токов в каждой ветви и одинакового количества противоположных витков в индуктивных элементах 3, то есть так, чтобы количество витков, генерирующих поле в положительном направлении, было равно количеству витков, генерирующих поле в отрицательном направлении.

Фиг.5, 6 и 7 изображают графические представления соответственно результирующего напряжения, которое существует в зажиме питания сопротивления, имеющего преимущественно индуктивный характер, силу тока на выходе инвертора и силу тока, который подается через зажимы питания в сопротивление, имеющее преимущественно индуктивный характер.

На горизонтальной оси, по которой отложено время, в интервале 0-5 мс показана ситуация, когда трехфазной электрической машиной управляет один инвертор в соответствии с известным уровнем техники. В интервале 5-10 мс показана ситуация, когда трехфазной электрической машиной управляют два инвертора для параллельной подачи, как показано на фиг.2, и в интервале 10-15 мс показана ситуация, когда трехфазной электрической машиной управляют три инвертора для параллельной подачи, один из которых показан на фиг.4.

Фиг.5 изображает заранее установленное контрольное напряжение 20 разности напряжений U12 между первой и второй фазой, которая представлена в электрической машине. В показанном примере управляемым выходным сигналом инвертора (инверторов) является импульсно-кодовая модуляция 21 с тремя уровнями. При использовании более двух инверторов с параллельной подачей количество дискретных уровней увеличивается, соответственно, до пяти и семи (интервалы 5-10 мс и 10-15 мс).

Фиг.6 изображает в вышеуказанных интервалах соответствующие электрические выходные токи iinv из инверторов для всех трех фаз. Очевидно, что амплитуда сигналов из отдельных инверторов уменьшается. Однако это компенсируется за счет комбинирования сигналов.

Кроме того, фиг.7 изображает результирующие электрические токи imot, которые представлены на зажимах трех фаз электрической машины. В соответствии с настоящим изобретением пульсация сигнала тока уменьшается с увеличением количества параллельно соединенных инверторов. Это обусловлено фильтрацией высших гармоник.

Настоящее изобретение не ограничено описанным здесь примером осуществления. Возможно множество вариантов.

Например, индуктивный элемент может быть выполнен не только как трансформатор, но также и как другой индуктивный элемент, такой как тороид, дроссель, ферритовое кольцо, стальной сердечник, синфазный дроссель, дроссель с компенсацией по току и др.

Устройство для соединения с электрическим сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер, содержащее реактивный элемент, может быть также установлено в сопротивлении, имеющем преимущественно индуктивный характер. В варианте осуществления в соответствии с настоящим изобретением индуктивный элемент, по меньшей мере, частично выполнен посредством блока обмоток сопротивления, имеющего преимущественно индуктивный характер. Однако возможно также размещение устройства отдельно, за пределами сопротивления, имеющего преимущественно индуктивный характер. Устройство может быть также размещено в одном или более инверторах.

Кроме того, вместо импульсно-кодовой модуляции для выходных сигналов инверторов может быть также использован другой метод, например управление гистерезисом.

Вместо электрической машины переменного тока возможно также использование другого типа электрического сопротивления, имеющего преимущественно индуктивный характер, например электрической машины, в которую подается постоянный ток и/или постоянное напряжение.

Кроме того, электрическое сопротивление, имеющее преимущественно индуктивный характер, может быть использовано в качестве нагрузки, например, для преобразования электрической энергии в механическую энергию, как в электродвигателе, а также в качестве источника для генерирования электрической энергии, как в генераторе.

Такие варианты будут понятны для специалистов в данной области техники и также характеризуются прилагаемой формулой изобретения.

1. Устройство для соединения с электрическим сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер, содержащее
первый и второй электрические инверторы для параллельной подачи первого и второго выходных сигналов импульсно-кодовой модуляции, причем моменты переключения первого и второго инверторов устанавливаются по-разному относительно друг друга,
реактивный элемент, снабженный трансформатором, имеющим первую обмотку и вторую обмотку, при этом трансформатор имеет
по меньшей мере, один выход для соединения с зажимом питания для фазы сопротивления,
первый вход для ввода первого выходного сигнала первого электрического инвертора, при этом первый вход соединен с первой обмоткой для прохождения первого выходного сигнала в первой обмотке,
второй вход для ввода второго выходного сигнала второго электрического инвертора, при этом второй вход соединен со второй обмоткой для прохождения второго выходного сигнала во второй обмотке, так что первый выходной сигнал и второй выходной сигнал проходят в противоположных направлениях через соответствующие обмотки, так что первый выходной сигнал и второй выходной сигнал генерируют противоположные магнитные потоки в первой и второй обмотках и так что устройство сконфигурировано для обеспечения по существу фильтрации высокочастотного дифференциального компонента, по меньшей мере, двух выходных сигналов во время использования.

2. Устройство по п.1, содержащее выходы для соединения с трехфазным сопротивлением, имеющим преимущественно индуктивный характер.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором реактивный элемент содержит индуктивный элемент для развязки инвертора источника напряжения.

4. Устройство по п.1 или 2, в котором первый и второй электрические инверторы сконфигурированы для генерирования первого и второго выходных сигналов, каждый с множеством дискретных уровней, причем реактивный элемент объединяет первый и второй выходные сигналы, увеличивая посредством этого количество дискретных уровней.

5. Устройство по п.1, в котором сопротивление включает электрический привод.

6. Устройство по п.1, в котором сопротивление включает привод компрессора.

7. Устройство по п.1, в котором сопротивление включает привод, имеющий высокую номинальную скорость.

8. Устройство по п.1, в котором устройство размещено в упомянутом сопротивлении.

9. Устройство по п.1, в котором индуктивный элемент, по меньшей мере, частично выполнен посредством блока обмоток сопротивления.

10. Устройство по п.1, в котором моменты переключения инверторов различаются.

11. Устройство по п.1, которое расположено таким образом, что во время периода повторения импульса один выходной сигнал, который вводится в реактивный элемент, остается неизменным.

12. Устройство по п.1, которое расположено таким образом, что выходное напряжение реактивного элемента во время периода повторения импульса включает только два состояния, в которых напряжение максимально приближается к заранее установленному контрольному напряжению.

13. Устройство по п.1, в котором электрическое сопротивление, имеющее преимущественно индуктивный характер, содержит активный выпрямитель и/или активный фильтр.

14. Устройство по п.1, установленное также для переключения между электрическими инверторами для параллельного подвода.

15. Способ для обеспечения электроснабжения зажима питания для фазы электрического сопротивления, имеющего преимущественно индуктивный характер, способ, содержащий этапы, на которых:
предоставляют выходные сигналы электрических инвертеров для параллельной подачи, при этом выходные сигналы являются выходными сигналами импульсно-кодовой модуляции, причем моменты переключения выходных сигналов от разных инверторов устанавливаются по-разному относительно друг друга;
вводят выходные сигналы в устройство для соединения с электрическим сопротивлением, при этом устройство содержит реактивный элемент; и
осуществляют фильтрацию высокочастотного дифференциального компонента, по меньшей мере, двух выходных сигналов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователе напряжения источника питания. Технический результат - повышение надежности.

Изобретение относится в основном к системам передачи электроэнергии, в частности к подстанции системы передачи электроэнергии. Технический результат заключается в разработке подстанции для работы при высоких напряжениях.

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

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности.

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).

Группа изобретений относится к аналого-цифровым преобразователям и может быть использована в устройствах преобразования энергии для силовой электроники. Техническим результатом является повышение быстродействия.

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.

Устройство относится к устройству преобразователя мощности, которое преобразует мощность постоянного тока в мощность переменного тока, в частности относится к устройству приведения в действие электродвигателя с регулируемой скоростью вращения.

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 преобразовательной технике. Для получения подмодуля (13) для зарядки или разрядки накопителя (22) энергии с конденсаторным блоком (14) и схемой (15) силовых полупроводниковых приборов, содержащей подключаемые и отключаемые силовые полупроводниковые приборы (16, 17), причём конденсаторный блок (14) и схема (15) силовых полупроводниковых приборов соединены друг с другом таким образом, что в зависимости от управления силовыми полупроводниковыми приборами (16, 17) на выходных зажимах (19, 20) подмодуля (1) формируется напряжение, падающее на конденсаторе, или нулевое напряжение, причем подмодуль (13) обеспечивает индивидуальное согласование процесса зарядки с требованиями соответствующего накопителя энергии и, кроме того, является недорогим, предлагается, чтобы накопитель (22) энергии подсоединялся к подмодулю (13) через стабилизатор (21) постоянного напряжения, причем чтобы стабилизатор (21) постоянного напряжения был соединен с конденсаторным блоком (14) и был оборудован для преобразования напряжения (Uc) конденсатора, падающего на конденсаторном блоке (14), в зарядное напряжение, необходимое для зарядки накопителя (22) энергии, а также для преобразования разрядного напряжения (EL), падающего при разряде на накопителе (22) энергии, в напряжение (Uc) конденсатора. Технический результат - обеспечение индивидуального согласования процесса зарядки. 2 н.и 8 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Магнитный интегральный симметричный конвертер с интегральной функцией трансформатора и индуктора включает в себя: интегральный магнитный элемент, имеющий магнитный сердечник с тремя магнитными колоннами, включающий в себя, по меньшей мере, три обмотки (Np, NS1, NS2) и, по меньшей мере, один воздушный зазор для накопления энергии, где первичная (Np) обмотка и первая вторичная (NS1) обмотка - обе намотаны вокруг первой магнитной колонны или обе намотаны вокруг второй магнитной колонны и третьей магнитной колонны, а вторая вторичная обмотка (NS2) намотана вокруг второй магнитной колонны, и полный выходной ток течет по второй вторичной обмотке (NS2); симметрично работающая инвертирующая схема с двумя выводами, воздействующая на первичную обмотку (Np); и группа синхронных выпрямителей (SR1, SR2), управляющие сигналы электродов затвора которых и управляющие сигналы электродов затвора группы диодов переключателя электропитания (S1, S2) симметрично работающей инвертирующей схемы с двумя выводами дополняют друг друга. Магнитный интегральный симметричный конвертер может снижать потери на обмотки и индуктивность рассеяния стороны первичной обмотки и стороны вторичной обмотки с достижением таким образом технического результата - высокоэффективного преобразования энергии. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано при построении трехфазных инверторов в системах как основного, так и резервного электропитания автономных объектов, где уровень напряжения первичного источника требует повышения его трансформаторным путем. Трехфазный инвертор, содержащий последовательно включенные инверторное звено, выполненное в виде трех пар фазных полублоков (по два фазных полублока на фазу), трансформаторное звено и трехфазный выходной фильтр, а также основной блок управления, инверторное звено выполнено в виде двух трехфазных инверторных мостов (с тремя стойками ключей в каждом мосте), каждая одноименная по фазе стойка ключей которых образует фазный полублок, кроме того, он снабжен тремя двухобмоточными трансфильтрами и трехфазным трансформатором, причем пара последовательно соединенных обмоток каждого из трех трансфильтров включена между одними одноименными по фазе выходными выводами трехфазных инверторных мостов, точки соединения этих двух обмоток в каждом трансфильтре образуют три результирующих вывода, которые подключены к трехфазному фильтру, выходные выводы которого подключены к первичной трехфазной обмотке согласующего трансформатора, а выходные выводы трехфазного инвертора образованы вторичной трехфазной обмоткой. Технический результат заключается в работе без дополнительных потерь от высших гармоник напряжения трехфазного трансформатора, а также отсутствии импульсных перенапряжений на элементах трехфазного инвертора, вызываемых индуктивностями рассеяния обмоток трансфильтров и обмоток трехфазного трансформатора, поскольку благодаря иной топологии инверторного звена в них отсутствует режим прерывистых токов. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в прямых преобразователях. Технический результат - уменьшение нежелательных флуктуаций энергии на фазовых модулях. В способе управления прямым преобразователем силовые полупроводниковые ключи коммутационных ячеек (2) соответствующего фазового модуля (1) управляются управляющим сигналом (S1). Для каждого фазового модуля (1) формируют управляющий сигнал (S1) на основе разности между опорным сигналом (Vref,UR, Vref,US, Vref,UT, Vref,VR, Vref,VS, Vref,VT, Vref,WR, Vref,WS, Vref,WT) в отношении напряжения (UUR, UUS, UUT; UVR, UVS, UVT; UWR, UWS, UWT) на фазовом модуле (1) и сигналом напряжения (VLUR, VLUS, VLUT, VLVR, VLVS, VLVT,VLWR,VLWS,VLWT) на индуктивности (LUR,LUS,LUT,LVR,LVS,LVT,LWR,LWS,LWT), который формируют из опорного сигнала (Vref,UR, Vref,US, Vref.UT, Vref,VR Vref.VS, Vref,VT, Vref,WR, Vref,WS, Vref,WT) в отношении тока (iUR, iUS, iUT; iVR, iVS, iVT; iWR, iWS, iWT) через фазовый модуль (1), формируют из среднего значения ( P ¯ U ,   P ¯ V ,   P ¯ W ) или мгновенного значения (PU, PV, PW) мощности фазы (U, V, W) первой системы тока или системы напряжения, подключенной к фазовому модулю (1), из среднего значения ( P ¯ R ,   P ¯ S ,   P ¯ T ) или мгновенного значения (PR, PS, PT) мощности фазы (R, S, Т) второй системы тока или системы напряжения, подключенной к фазовому модулю (1), из суммы мгновенных значений (PUVW) или средних значений (PUVWM) мощностей фаз (U, V, W) первой системы тока или системы напряжения и из суммы мгновенных значений (PRST) или средних значений (PRSTM) мощностей фаз (R, S, Т) второй системы тока или системы напряжения. Также предлагается устройство для осуществления способа. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

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

Группа изобретений относится к области электротехники. В настоящей группе изобретений раскрыта конструкция многослойной шины для использования в трехуровневом силовом преобразователе и силовой преобразователь. Конструкция многослойной шины содержит первый слой шины, содержащий нейтральную субшину для обеспечения электрических соединений между соответствующими компонентами в трехуровневом силовом преобразователе и потенциалом нейтральной точки; и второй слой шины, содержащий множество субшин для обеспечения электрических соединений между соответствующими компонентами в трехуровневом силовом преобразователе и положительным входом постоянного тока, отрицательным входом постоянного тока и входом/выходом переменного тока в трехуровневом силовом преобразователе, а также между соответствующими переключающими полупроводниковыми компонентами. Настоящая группа изобретений позволяет получить технический результат - эффективно снизить паразитную индуктивность. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 30 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления преобразовательными схемами. Технический результат - обеспечение демпфирования нежелательных токов в преобразовательных системах. Преобразовательная схема содержит по меньшей мере два фазных модуля (4), каждый из которых включает в себя первую и вторую частичные преобразовательные системы (1, 2). В каждом фазном модуле (4) частичные преобразовательные системы (1, 2) последовательно соединены между собой. Каждая частичная преобразовательная система (1, 2) содержит несколько последовательно включенных двухполюсных коммутационных ячеек (3). Способ управления преобразовательной схемой включает формирование управляющих сигналов (S1, S2) для коммутационных ячеек (3) дополнительно из демпфирующего сигнала (Vd, U1, Vd, U2), который формируют из измеренного тока (11, i2) через соответствующую частичную преобразовательную систему (1, 2) и задаваемого значения сопротивления (Rd). 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления преобразователем. Технический результат - улучшение балансировки внутреннего состояния электрического преобразователя, управляемого способом широтно-импульсной модуляции. В способе прогнозирования последовательности переключения с широтно-импульсной модуляцией для многофазного многоуровневого преобразователя в первой прогнозируемой последовательности переключения из-за многофазной избыточности определяют эквивалентные последовательности переключения. Из эквивалентных последовательностей переключения выбирают одну последовательность переключения, оптимальную в отношении заданной цели оптимизации. Выбранная последовательность переключения используется для переключения преобразователя. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

Многоуровневый преобразователь энергии постоянного тока в энергию переменного тока, содержащий три входа (IN1, IN2, IN3) постоянного тока для приема, соответственно, трех напряжений (V1, V2, V3), так что V1>V2>V3, один выход (OUT1) переменного тока для передачи напряжения (Va) переменного тока, группу по меньшей мере из шести переключающих элементов (Т1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6), расположенных в виде симметричной пирамидальной схемы, как показано на Фиг.1, и схему управления переключением для управления состояниями «замкнуто»/«разомкнуто» (ON/OFF) каждого из шести переключающих элементов. Схема управления переключением конфигурирована так, что замыкание (ON) и размыкание (OFF) двух верхних по схеме переключающих элементов (Т5, Т6) осуществляется комплементарным образом и исключительно с основной частотой (Fa) напряжения переменного тока, передаваемого на выход (OUT1) переменного тока, тогда как замыкание (ON) и размыкание (OFF) по меньшей мере некоторых из остальных четырех переключающих элементов (Т1, Т2, Т3, Т4) осуществляется с более высокими частотами. Следовательно, указанные два верхних по схеме переключающих элемента (Т5, Т6) вносят меньшие потери на переключение, что увеличивает общую эффективность преобразователя.3 н. и 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электромеханической трансмиссии гибридного транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, высоковольтными электрическими машинами и низковольтной аккумуляторной батареей, используемой для запуска двигателя внутреннего сгорания. Технический результат - обеспечение эффективного двунаправленного преобразования энергии и изоляции цепей, связанных с аккумуляторной батареей от звена постоянного тока в режиме передачи энергии от звена постоянного тока в аккумуляторную батарею. Блок преобразователей включает двунаправленный неизолированный преобразователь постоянного напряжения (2), преобразователь постоянного напряжения (3) с гальванической изоляцией между входом и выходом и систему управления, низковольтную аккумуляторную батарею (5), общее высоковольтное звено постоянного тока (6), по меньшей мере один преобразователь, связанный с электрической машиной переменного тока, по меньшей мере два управляемых переключателя (4) и систему управления. Система управления выполнена таким образом, что управляемые переключатели (4) замкнуты при передаче энергии двунаправленным неизолированным преобразователем постоянного напряжения (2) по направлению от его входа к его выходу и разомкнуты при передаче энергии в обратном направлении. 15 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх