Способ импульсного преобразования постоянного тока



Способ импульсного преобразования постоянного тока
Способ импульсного преобразования постоянного тока

 


Владельцы патента RU 2598463:

Мещеряков Виктор Николаевич (RU)
Ивашкин Владимир Николаевич (RU)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях постоянного напряжения в переменное. Техническим результатом является повышение эффективности преобразования и получение выходного напряжения с задаваемой формой, в частности синусоидальной. В способе импульсного преобразования постоянного напряжения энергию от источника питания передают в конденсатор, с помощью системы управления коммутируя ключи инвертора с односторонней проводимостью, при этом измеряют мгновенные значения выходного сигнала и сравнивают их с эталонным сигналом и при превышении разности сигналов порогового значения коммутируют ключи инвертора. Пороговое значение срабатывания ключей увеличивают по мере роста и уменьшают по мере снижения мгновенного значения выходного тока. В качестве регулируемого параметра используют ток в нагрузке, в инверторе используют и коммутируют 4 ключа, с высокой частотой переключая пары ключей, расположенных в разных плечах инвертора, сначала открывают 2 ключа, запасая энергию в конденсаторе, затем закрывают ранее открытые ключи и открывают другую пару ключей и прикладывают к конденсатору обратное напряжение. Входной ток инвертора ограничивается с помощью дросселя и изменяется по апериодическому закону. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и к импульсной силовой электронике, в частности к способам формирования синусоидального тока в нагрузке при использовании в автономных системах электропитания и электроприводах переменного тока.

Известен способ импульсного преобразования постоянного напряжения [Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Однотактные преобразования напряжения в устройствах электропитания РЭАю. - М.: Радио и связь. 1989 г., с. 61, 67, 68].

В данном способе энергию преобразуют с помощью регулирующего транзисторного ключа, дозирующего дросселя, диода.

Недостатком указанного способа импульсного преобразования постоянного напряжения являются пониженная эффективность преобразования из-за значительных потерь в двухобмоточном дросселе, так как мощность преобразования обеспечивается только пульсацией электромагнитной энергии - этого основного компонента - и частотой преобразования, и большая величина напряжения на разомкнутом регулирующем ключе, превышающая напряжение питания, с дополнительным коммутационным выбросом из-за индуктивности рассеяния обмотки дозирующего дросселя и резким набросом тока в дополнительный диод, а также трудность обеспечения безопасной траектории коммутации транзисторного ключа. Это приводит к необходимости завышения установочной мощности силового ключа и дозирующего дросселя для получения необходимой надежности, что вызывает ухудшение энергетических, массогабаритных и экономических показателей преобразователя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ импульсного преобразования постоянного напряжения, при котором энергию от источника питания постоянного тока непрерывно предают непосредственно подключенной к нему двухконденсаторной емкостной стойке. Причем с помощью импульсного управления двумя регулируемыми ключами на первом этапе каждого периода высокочастотного периодического процесса дозирования осуществляют накопление энергии в дозирующем дросселе путем его подключения к одному из двух конденсаторов стойки. А на втором этапе энергию, накопленную на первом этапе, передают в другой конденсатор стойки при разомкнутых состояниях обоих ключей. [Патент на изобретение №2510871. Способ импульсного преобразования постоянного напряжения и устройство для его осуществления. Резников С.Б., Бочаров В.В., Харченко И.А., Ермилов Ю.В. Бюл. №10 от 10.04.2014].

Недостатком данного способа являются пониженная эффективность преобразования из-за использования полумостового инвертора: энергию необходимо прокачивать через конденсаторный делитель напряжения, из-за чего напряжение питания снижается в 2 раза (для компенсации этого приходится использовать специальный двуполярный источник питания), кроме этого, нужно завышать установочные мощности конденсаторов, через которые передается вся мощность.

Техническим результатом предложения является повышение эффективности и качества преобразования энергии при импульсном преобразовании постоянного тока. А именно более высокая энергоэффективность при получении выходного тока с произвольно задаваемой периодически-непрерывной формой, в частности синусоидальной, из-за использования мостового инвертора вместо полумостового. И улучшенный гармонический состав выходного тока из-за использования релейного принципа формирования выходного тока с изменяющимся в зависимости от значения выходного тока пороговым значением срабатывания регулирующих ключей.

Указанный технический результат обеспечивается благодаря тому, что в способе импульсного преобразования постоянного напряжения, в соответствии с которым энергию от источника питания передают в конденсатор, коммутируют ключи инвертора с односторонней проводимостью с помощью системы управления, при этом измеряют мгновенные значения выходного сигнала, сравнивают их с эталонным сигналом и при превышении разности сигналов порогового значения подают сигнал на переключение ключей инвертора, в качестве регулируемого параметра используют ток в нагрузке, в инверторе используют и коммутируют с высокой частотой четыре ключа, переключают пары ключей, расположенных в разных плечах инвертора, при этом сначала открывают первую пару ключей и запасают энергию в конденсаторе, затем закрывают ранее открытые ключи и открывают другую пару ключей и прикладывают к конденсатору обратное напряжение, входной ток инвертора ограничивают с помощью дросселя и изменяют по апериодическому закону, пороговое значение срабатывания ключей увеличивают по мере роста и уменьшают по мере уменьшения мгновенного значения выходного тока.

На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующая предложенный способ импульсного преобразования постоянного напряжения в однофазное переменное.

Предложенный способ реализован в устройстве, схема которого приведена на чертеже. Устройство содержит источник питания постоянного тока 1 и подключенный к его выводам через индуктивность 2 инвертор, выполненный по мостовой схеме, состоящей из четырех ключей 3-6. К выходам инвертора подключена активно-индуктивная нагрузка 7, 8 и включенный параллельно ей конденсатор 9, необходимый для обмена реактивной мощностью с нагрузкой. Датчик тока 10 подключен последовательно с нагрузкой. Выходные выводы схемы управления 11 подключены к управляющим выводам регулирующих ключей 3-6, а цепь обратной связи подключена к сигнальному выводу датчика тока 10. Выход источника эталонного сигнала 12 соединен с положительным входом узла сравнения 13. Вывод датчика тока 10 подключен к блоку формирования порогового значения срабатывания ключей инвертора 14 и к отрицательному входу блока сравнения 13. Блок сравнения 13, в свою очередь, выходом подключен через блок гистерезиса 15 к формирователю импульсов 16, а затем к выходным клеммам системы управления.

Лабораторные испытания устройства для реализации заявленного способа и исследования на компьютерной модели показали их работоспособность и пригодность для широкого применения в промышленности. Способ позволяет формировать требуемую форму выходного тока в нагрузке с заданным отклонением. Величина отклонения уменьшается при уменьшении мгновенных значений выходного тока и увеличивается по мере роста мгновенных значений выходного тока за счет регулирования порогового значения срабатывания релейного элемента 15. Это позволяет получить более качественную, в частности приближенную к синусоидальной, форму выходного тока.

Способ импульсного преобразования постоянного напряжения, в соответствии с которым энергию от источника питания передают в конденсатор, коммутируют ключи инвертора с односторонней проводимостью с помощью системы управления, при этом измеряют мгновенные значения выходного сигнала, сравнивают их с эталонным сигналом и при превышении разности сигналов порогового значения подают сигнал на переключение ключей инвертора, отличающийся тем, что в качестве регулируемого параметра используют ток в нагрузке, в инверторе используют и коммутируют с высокой частотой четыре ключа, переключают пары ключей, расположенных в разных плечах инвертора, при этом сначала открывают первую пару ключей и запасают энергию в конденсаторе, затем закрывают ранее открытые ключи и открывают другую пару ключей и прикладывают к конденсатору обратное напряжение, входной ток инвертора ограничивают с помощью дросселя и изменяют по апериодическому закону, пороговое значение срабатывания ключей увеличивают по мере роста и уменьшают по мере уменьшения мгновенного значения выходного тока.



 

Похожие патенты:

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 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.

Настоящее изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, в частности, для создания источников питания с увеличенной выходной мощностью, малыми потерями и улучшенными параметрами электромагнитной совместимости.

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.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления преобразователями. Технический результат - обеспечение компенсации нежелательного насыщения трансформатора преобразователя в течение короткого времени.

Изобретение относится к устройствам преобразовательной техники и может быть использовано для питания с частотой 400 Гц бортовых систем летательных аппаратов (ЛА), а также для питания высокочастотного инструмента частотой 400 Гц или 200 Гц.

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и является устройством, реализующим энергетически эффективный импульсный способ регулирования мощности, передаваемой в нагрузку.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано, например, в системах регулируемого электропривода переменного тока и в системах вторичного электропитания.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях мощности. Технический результат - повышение коэффициента мощности и коэффициента полезного действия.

Изобретение относится к трехфазному источнику бесперебойного питания. Технический результат заключается в осуществлении заявленного изобретения без использования ступенчатого изменения в работе двух преобразователей электроэнергии так, чтобы на нагрузку могла подаваться стандартная трехфазная электроэнергия.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам преобразования электрической энергии переменного тока в переменный ток. Устройство преобразования мощности содержит трансформаторы, снабженные первичными обмотками, соединенными с входными клеммами, и вторичными обмотками, включающими в себя множества однофазных открытых обмоток, которые изолированы друг от друга; множество ячеек преобразователя, соединенных с вторичными обмотками трансформаторов; и управляющую схему включения/выключения переключающих элементов, при этом входы ячеек преобразователя, выполненных с промежуточными звеньями постоянного тока, соединены взаимно параллельным образом с соответствующими однофазными открытыми обмотками, а выходы соединены взаимно последовательно с выходными клеммами каждой фазы.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах для ограничения тока заряда конденсатора нагрузки, применяемых, в частности, для фильтрации выходного напряжения источника, предназначенного для питания различных потребителей постоянного тока.

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 электротехнике, в частности к однофазным инверторам напряжения. Однофазный инвертор напряжения содержит систему управления, транзисторный полумост, дополнительные два транзистора, два диода, два дросселя и два конденсатора, что позволяет реализовать изменение частоты, фазы и уровень действующего значения выходного напряжения как ниже, так и выше уровня, определяемого напряжением первичного источника постоянного напряжения.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к однофазным инверторам напряжения. Однофазный инвертор напряжения содержит систему управления, транзисторный полумост, дополнительные два транзистора, два диода, два дросселя и два конденсатора, что позволяет реализовать изменение частоты, фазы и уровень действующего значения выходного напряжения как ниже, так и выше уровня, определяемого напряжением первичного источника постоянного напряжения.

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 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.

Настоящее изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, в частности, для создания источников питания с увеличенной выходной мощностью, малыми потерями и улучшенными параметрами электромагнитной совместимости.

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.

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