Способ баланса напряжений на конденсаторах однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании электромеханических систем, например при создании систем генерирования переменного тока. Техническим результатом является увеличение временных интервалов комбинаций состояний ключей, воздействующих на баланс напряжений конденсаторов, что приводит к увеличению скорости баланса напряжений на конденсаторах звена постоянного тока. В способе баланса напряжений на конденсаторах однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами на такте широтно-импульсной модуляции выбирают комбинации состояний ключей, отвечающие за формирование задающего вектора. Формируют импульсы управления согласно выбранным комбинациям состояний ключей. Сформированные импульсы управления подают на входы транзисторов однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами. Из выбранных комбинаций состояний ключей исключают комбинации, которые не реализуют баланс напряжений на конденсаторах. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления однофазным трехуровневым преобразователем с фиксирующими диодами при создании электротехнических систем, например при создании систем генерирования переменного тока.

Известен способ баланса напряжений на конденсаторах однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами (статья Wen Sheng Song, XiaoYun Feng и др. "A neutral point voltage regulation method with SVPWM control for single-phase three-level NPC converters" - Proceedings of the Conference on Vehicle Power and Propulsion, Harbin, September 3-5, 2008, PP. 1-4), при котором снимают информацию с датчика о переменном токе, проводят dq преобразование, определяют токи конденсаторов звена постоянного тока с учетом комбинаций состояния ключей, рассчитывают ток средней линии, рассчитывают разницу напряжений конденсаторов, рассчитывают времена перераспределения длительностей включения комбинаций состояния ключей, отвечающих за баланс напряжений конденсаторов, формируют импульсы управления соответствующими транзисторами.

В указанном способе недостатком является то, что каждая операция производится с погрешностью, что приводит к накапливанию ошибки и снижению точности способа управления однофазным трехуровневым преобразователем с фиксирующими диодами.

Кроме того, известен способ баланса напряжений на конденсаторах однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами (статья Zhang Zhi, Xie Yun-xiang, Huang Wei-ping и др. "A New SVPWM Method for Single-phase Three-level NPC Inverter and the Control Method of Neutral Point Voltage Balance" - Proceedings of the International Conference on Electrical Machines and Systems, Tokyo, November 15-18, 2009, PP. 1-4), являющийся прототипом предлагаемого изобретения и заключающийся в том, что на такте широтно-импульсной модуляции выбирают комбинации состояний ключей, отвечающие за формирование задающего вектора, формируют импульсы управления согласно выбранным комбинациям состояний ключей, сформированные импульсы управления подают на входы транзисторов однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами.

В указанном способе недостатком является то, что на такте широтно-импульсной модуляции присутствуют временные интервалы, соответствующие комбинациям состояний ключей, не отвечающие за баланс напряжений на конденсаторах звена постоянного тока, что приводит к сокращению временных интервалов комбинаций состояний ключей, воздействующих на баланс напряжений конденсаторов и, следовательно, к уменьшению скорости баланса напряжений на конденсаторах звена постоянного тока.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа баланса напряжений на конденсаторах звена постоянного тока однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами при реализации векторной широтно-импульсной модуляции, при котором устраняются временные интервалы, соответствующие комбинациям состояний ключей, не отвечающим за баланс напряжений на конденсаторах звена постоянного тока, что приводит к увеличению временных интервалов комбинаций состояний ключей, воздействующих на баланс напряжений конденсаторов и, следовательно, к увеличению скорости баланса напряжений на конденсаторах звена постоянного тока.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе баланса напряжений на конденсаторах однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами на такте широтно-импульсной модуляции выбирают комбинации состояний ключей, отвечающие за формирование задающего вектора, формируют импульсы управления согласно выбранным комбинациям состояний ключей, сформированные импульсы управления подают на входы транзисторов однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами, а из выбранных комбинаций состояний ключей исключают комбинации, которые не реализуют баланс напряжений на конденсаторах.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, реализующая предложенный способ баланса напряжений на конденсаторах однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами. На фиг. 2 представлена векторная диаграмма, поясняющая способ баланса.

Устройство (фиг. 1) содержит однофазный трехуровневый преобразователь с фиксирующими диодами (ОТП) - 1. В звене постоянного тока преобразователя 1 последовательно соединены конденсаторы С1 и С2 - 2 и 3. К данным конденсаторам подключены датчики напряжений конденсаторов 4, 5. Выходы датчиков 4 и 5 подключены к блоку 6 - схема вычисления разности напряжений конденсаторов С1 и С2. Блок 6 соединен со схемой выбора комбинаций состояния ключей - блок 7. Выход блока 7 соединен со входом блока широтно-импульсной модуляции - 8.

Способ баланса напряжений на конденсаторах ОТП осуществляется следующим образом: напряжения с конденсаторов С1 и С2 - 3 и 4 снимается датчиками 5, 6 и подаются на вход блока 6. В этом блоке вычисляют разницу напряжений конденсаторов С1 и С2. Результат вычисления подают в блок 7, где выбирают комбинации состояния ключей, отвечающие только за баланс напряжений конденсаторов звена постоянного тока С1 и С2. Данные комбинации состояний ключей поступают в блок 8, где формируют импульсы управления транзисторами ОТП для осуществления баланса напряжений на конденсаторах С1 и С2.

Таким образом, отсутствие комбинаций состояний ключей при формировании импульсов управления ОТП, не отвечающих за баланс напряжений на конденсаторах, является условием повышения скорости баланса напряжений конденсаторов С1 и С2.

Покажем это, проанализировав электромагнитные процессы в однофазном трехуровневом преобразователе.

При синтезе задающего вектора V* на такте широтно-импульсной модуляции в пределах первого сектора I (Фиг. 2) запишем в общем виде выражения для напряжений на конденсаторах С1 и С2

где i~, Z - ток и комплексное сопротивление звена переменного тока, XC1 и XC2 - реактивное сопротивление конденсаторов, UC10, UC20 - начальные средние значения напряжений на конденсаторах С1 и С2 соответственно. T 21 I , T 10 I , T 20 I - временные интервалы, относящиеся к комбинациям состояний ключей (2; 1), (1; 0) и (2; 0) на такте широтно-импульсной модуляции соответственно.

Скорость изменения напряжений на конденсаторах определяется как сумма приращений напряжений, отнесенная к интервалу времени

где N - номер сектора.

Определим приращение напряжений на конденсаторах С1 и С2 в первом секторе в виде

Величина UC10 - UC20 отражает разницу начальных значений напряжений на конденсаторах. T 21 I , T 10 I - длительности подключения комбинаций состояний ключей, отвечающих за заряд и разряд конденсаторов. Соответственно, как видно из (4), на скорость баланса напряжений конденсаторов влияет величины T 21 I , T 10 I .

Соответственно, исключив из (4) T 21 I , увеличиться скорость изменения напряжений на конденсаторах, а следовательно, и скорость баланса.

Техническим результатом является создание способа баланса напряжений на конденсаторах звена постоянного тока однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами при реализации векторной широтно-импульсной модуляции, при котором устраняются временные интервалы, соответствующие комбинациям состояний ключей, не отвечающим за баланс напряжений на конденсаторах звена постоянного тока, что приводит к увеличению временных интервалов комбинаций состояний ключей, воздействующих на баланс напряжений конденсаторов и, следовательно, к увеличению скорости баланса напряжений на конденсаторах звена постоянного тока.

Способ баланса напряжений на конденсаторах однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами, заключающийся в том, что на такте широтно-импульсной модуляции выбирают комбинации состояний ключей, отвечающие за формирование задающего вектора, формируют импульсы управления согласно выбранным комбинациям состояний ключей, сформированные импульсы управления подают на входы транзисторов однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами, отличающийся тем, что из выбранных комбинаций состояний ключей исключают комбинации, которые не реализуют баланс напряжений на конденсаторах.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических системах. Техническим результатом является обеспечение быстрой реакции на управляющее воздействие, в частности на вращающий момент, и малых искажений высшими гармониками.

Предложено устройство преобразования мощности, в котором напряжение смещения импульса отпирания и напряжение смещения нейтральной точки не создают помех друг для друга.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для формирования изменяемого по частоте выходного напряжения. Техническим результатом является снижение потерь выпрямителя тока.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах преобразования электрической мощности. Технический результат - предотвращение нарушения коммутации в устройстве преобразования мощности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления трехфазными автономными инверторами с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), в частности, для частотного регулирования скорости асинхронного двигателя.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления автономными инверторами с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) для частотного регулирования скорости асинхронного двигателя.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в импульсном сварочном источнике питания. Техническим результатом является обеспечение быстрого реагирования на быстро происходящие события в сварочной дуге, возникающие с интервалами времени менее 1 мс.

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 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 индукционной тепловой обработке непрерывных или дискретных изделий, в которой для управления индукцией тепловой обработкой изделий используют управление на основе широтно-импульсной модуляции или управление амплитудой.

Изобретение относится к области электротехники. Чтобы создать субмодуль (13) для модульного многоступенчатого преобразователя (1), включающий в себя по меньшей мере один униполярный накопитель (14) энергии, первую и вторую соединительные клеммы (16, 17) и схему силовых полупроводников, которая имеет включаемые и отключаемые посредством сигнала управления силовые полупроводниковые реле (T1, T4, 19) и безынерционные диоды (D1, D2), включенные встречно параллельно предусмотренному силовому полупроводниковому реле (T1, T4), при этом в зависимости от настройки силовых полупроводниковых реле (T1, T4, 19) может создаваться напряжение, падающее на одном или всех накопителях энергии (14), или же нулевое напряжение между первой и второй соединительной клеммой (16, 17), и при этом схема силовых полупроводниковых реле образует шунтирующую ветвь (18), которая находится между точками потенциала первой и второй соединительных клемм (16, 17), который при нормальной эксплуатации обеспечивает технический результат - имеет низкие потери пропускания и, кроме того, оптимален по стоимости, предлагается, чтобы только расположенные в шунтирующей ветви (18) силовые полупроводниковые реле являлись силовыми полупроводниковыми реле (19), проводящими в обратном направлении.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводах с регулируемой скоростью, ветровых турбогенераторах и в системах распределения электрической энергии.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления приводами, используемыми на подводных лодках. Техническим результатом является обеспечение возможности избирательного управления двигателями переменного или постоянного тока.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических системах. Техническим результатом является обеспечение быстрой реакции на управляющее воздействие, в частности на вращающий момент, и малых искажений высшими гармониками.

Изобретение относится к устройствам малогабаритных озонаторов модульного типа и может быть использован для обработки складов и хранилищ от вредителей, бактерий и микробов, а также в бытовых целях для очистки и обеззараживания жилых помещений.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам электропривода и электроснабжения. Трехфазный Z-инвертор, содержащий мостовой инвертор напряжения с ШИМ и повышающее импедансное звено, состоящее из первой индуктивности, один конец которого является положительным входом трехфазного Z-инвертора, а второй конец соединен с анодом диода, второй индуктивности, подключенной одним концом к катоду диода, а вторым концом - к положительному входу мостового инвертора, первого конденсатора, подключенного положительным полюсом ко второму концу первой индуктивности и аноду диода, а отрицательным - ко второму концу второй индуктивности и к положительному входу мостового инвертора напряжения, второго конденсатора, подключенного положительным полюсом к катоду диода, коллектору силового транзистора и первому концу второй индуктивности, а отрицательным - к отрицательному входу трехфазного Z-инвертора, соединенного с отрицательным входом мостового инвертора напряжения, третьего конденсатора, подключенного параллельно входу трехфазного Z-инвертора, и третьей индуктивности, подключенной одним концом к аноду диода, а вторым - к эмиттеру силового транзистора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в инверторе для предоставления масштабируемого по частоте выходного сигнала инвертора, в особенности с высокой выходной мощностью.

Предложено устройство преобразования мощности, в котором напряжение смещения импульса отпирания и напряжение смещения нейтральной точки не создают помех друг для друга.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания аппаратуры различного назначения при работе в агрессивных средах, например атомных электростанциях или в космосе.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях трехфазного переменного напряжения в постоянное напряжение. Технический результат - отсутствие всех видов намагничивания трансформатора.

Изобретение относится к способу работы трехфазного инвертора (6) питаемого вентильным преобразователем магнитного подшипника (2), в котором находящаяся на верхнем магнитном якоре (8) катушка (12) соединена с помощью первого контактного вывода (20) с первым выходом (W) трехфазного инвертора (6), а находящаяся на нижнем магнитном якоре (10) катушка (14) соединена с помощью своего первого контактного вывода (22) со вторым выходом (V) инвертора (6), и обе катушки (12, 14) с помощью их соответствующего второго контактного вывода (24, 26) соединены с третьим выходом (U) инвертора. Изменяемый управляющий ток магнитного подшипника (2) создается в третьем выходе (U) трехфазного инвертора (6) и разделяется на катушки (12, 14) и соединенные с ними другие выходы (W, V) трехфазного инвертора (6), а также создается неизменный ток предварительного намагничивания в первом выходе (W) и втором выходе (V) трехфазного инвертора (6) и в соединенных с ними включенных последовательно катушках (12, 14), в результате чего из разницы изменяемого управляющего тока и неизменного тока предварительного намагничивания, в зависимости от их знака, в катушках (12, 14) и в соединенных с ними обеих выходах (V, W) создаются соответствующие фазовые токи (iw, iv). Технический результат: усовершенствование способа работы питаемого вентильным преобразователем магнитного подшипника так, что значительно уменьшается эффективный ток и достигается возможно высокая скорость нарастания тока. 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании электромеханических систем, например при создании систем генерирования переменного тока. Техническим результатом является увеличение временных интервалов комбинаций состояний ключей, воздействующих на баланс напряжений конденсаторов, что приводит к увеличению скорости баланса напряжений на конденсаторах звена постоянного тока. В способе баланса напряжений на конденсаторах однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами на такте широтно-импульсной модуляции выбирают комбинации состояний ключей, отвечающие за формирование задающего вектора. Формируют импульсы управления согласно выбранным комбинациям состояний ключей. Сформированные импульсы управления подают на входы транзисторов однофазного трехуровневого преобразователя с фиксирующими диодами. Из выбранных комбинаций состояний ключей исключают комбинации, которые не реализуют баланс напряжений на конденсаторах. 2 ил.

Наверх