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 2599624:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)

Многозонный преобразователь постоянного тока в переменный, то есть инвертор тока, относится к электротехнике и необходим для питания регулируемых электродвигателей переменного тока. Многозонный преобразователь постоянного тока в переменный содержит источник постоянного тока, конденсаторный делитель напряжения и 3n параллельных групп последовательно включенных управляемых однонаправленных вентилей, причем каждая такая группа подключена анодом верхнего вентиля к «+» источника тока, а катодом - к верхней обкладке соответствующего конденсатора в конденсаторном делителе напряжения. Катод нижнего управляемого вентиля подключен к «-» источника тока, а анод соединен с катодом верхнего вентиля и с верхней обкладкой соответствующего конденсатора в конденсаторном делителе. Предлагаемый многоуровневый трехфазный преобразователь постоянного тока в переменный характеризуется меньшим количеством полупроводниковых элементов, что ведет к уменьшению массогабаритных параметров преобразователя. 4 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 многозонный преобразователь постоянного тока в переменный (Максимов Евгений Андреевич, «Автономный инвертор тока», патент №2045812, Н02М 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 (Волков Александр Геннадьевич, Зиновьев Геннадий Степанович, «Многозонный преобразователь постоянного тока в переменный», патент №2523001, Н02М 7/217 от 20.07.2014), являющийся прототипом, содержащий источник тока и 3-фазную мостовую схему, в котором каждое плечо моста выполнено из 2 групп n последовательно включенных управляемых однонаправленных вентилей, к точкам соединения которых в каждом плече моста присоединены 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 неуправляемые вентили первой дополнительной группы катодами к нагрузке, аналогично, между катодами управляемых вентилей второй группы и нагрузкой также включены неуправляемые вентили второй дополнительной группы анодами к нагрузке.

Недостатком преобразователя является невысокие значения массогабаритных показателей преобразователя, что обусловлено большим количеством полупроводниковых неуправляемых вентилей.

Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является создание многозонного преобразователя постоянного тока в переменный с улучшенными массогабаритными показателями преобразователя.

Поставленная задача достигается тем, что в многозонный преобразователь постоянного тока в переменный, содержащий источник постоянного тока на входе, конденсаторный делитель напряжения на выходе, включенный параллельно с нагрузкой, и включенную между ними 3-фазную мостовую схему, имеющий одну группу последовательно включенных полностью управляемых однонаправленных вентилей в каждом плече моста, дополнительно к имеющейся группе последовательно включенных полностью управляемых однонаправленных вентилей введены еще (n-1) параллельных групп последовательно включенных полностью управляемых однонаправленных вентилей (транзисторов или GTO-тиристоров), причем каждая такая группа подключена коллектором (анодом) верхнего вентиля к «+» источника постоянного тока, а эмиттером (катодом) - к верхней обкладке соответствующего конденсатора в конденсаторном делителе напряжения. Эмиттер (катод) нижнего управляемого вентиля подключен к «-» источника постоянного тока, а коллектор (анод) соединен с эмиттером (катодом) верхнего управляемого вентиля и с верхней обкладкой соответствующего конденсатора в конденсаторном делителе напряжения.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого преобразователя на примере трехфазного двухзонного режима, на фиг. 2 приведена осциллограммы выходного тока и напряжения для первого (верхнего по уровню напряжения) поддиапазона регулирования. На фиг. 3 приведена диаграмма выходного тока и напряжения для второго (нижнего по уровню напряжения) поддиапазона регулирования. На фиг. 4 приведен ток фазы А преобразователя до выходного фильтра.

Многозонный преобразователь постоянного тока в переменный на примере трехфазного (фиг. 1) содержит источник постоянного тока 1, блоки вентилей 2, 3, 4, образующие три фазы преобразователя, а для каждой фазы выходного тока существует n параллельных одинаковых групп последовательно включенных управляемых однонаправленных вентилей (5, 6, 7 для фазы А), конденсаторный делитель напряжения 8, подключенный к соответствующим выходам преобразователя совместно с трехфазной (в примере) активно-индуктивной нагрузкой 9. Каждая группа вентилей (5, 6, 7) содержит по два плеча, состоящих каждое из последовательно включенного управляемого вентиля (транзистора или GTO-тиристора) и диода (для рассматриваемой фиг. 1 с n=2 уровнями), это управляемый вентиль 10 и диод 11 для верхнего плеча группы вентилей 5 и управляемый вентиль 12 и диод 13 для нижнего плеча группы вентилей 5, управляемый вентиль 14 и диод 15 для верхнего плеча группы вентилей 6 и управляемый вентиль 16 и диод 17 для нижнего плеча группы вентилей 6, управляемый вентиль 18 и диод 19 для верхнего плеча группы вентилей 7 и управляемый вентиль 20 и диод 21 для нижнего плеча группы вентилей 7, при этом подключенных коллекторами (анодами) вентилей 10, 14, 18 - к «+» источника постоянного тока 1, а их эмиттерами (катодами) - к соответствующей верхней обкладке конденсатора конденсаторного делителя. Эмиттеры (катоды) нижних управляемых вентилей 12, 16, 20 подключены к «-» источника постоянного тока 1, а коллекторы (аноды) подключены к соответствующей верхней обкладке конденсатора в конденсаторном делителе. В двух других блоках вентилей 3, 4 других фаз нагрузки параллельные одинаковые группы последовательно включенных однонаправленных вентилей соединены с выходными конденсаторами конденсаторного делителя напряжения соответствующей фазы.

Устройство работает следующим образом. Весь диапазон регулирования выходного тока разделен на n поддиапазонов, в рассматриваемом случае на n=2 поддиапазона.

В первом поддиапазоне регулирования импульсы управления, сгенерированные по принципу синусоидальной ШИМ, подаются на управляемые однонаправленные вентили 10, 12 вентильных групп 2, 3, 4 соответственно. На ключи 14, 16 импульсы управления не подаются. Мгновенное значение выходного напряжения на нагрузке возрастает до максимального значения, как показано на фиг. 2

Во втором поддиапазоне импульсы управления, сгенерированные по принципу синусоидальной широтно-импульсной модуляции, подаются на управляемые однонаправленные вентили 14, 16 вентильных групп 2, 3, 4 соответственно. Мгновенное значение выходного напряжения на нагрузке уменьшаются примерно в 2 раза по сравнению со значением напряжения в первом поддиапазоне, как показано на фиг. 3, где наряду с выходным напряжением показаны фазные токи нагрузки.

Результирующая частота коммутации при ШИМ выходного тока слагается из частот коммутации вентилей параллельных плеч моста и может превосходить частоту коммутации плеча моста прототипа, что приведет к улучшению качества выходного напряжения преобразователя.

Таким образом, создан новый многозонный преобразователь постоянного тока в переменный, имеющий улучшенные массогабаритные показатели. Это достигнуто за счет уменьшения количества полупроводниковых элементов преобразователя и независимого управления вентилями плеч моста.

Кроме того, независимое управление вентилями плеч моста позволяет улучшить качество выходного напряжения преобразователя.

Многозонный преобразователь постоянного тока в переменный, содержащий источник постоянного тока на входе, конденсаторный делитель напряжения на выходе, включенный параллельно с нагрузкой, и включенную между ними 3-фазную мостовую схему на полностью управляемых однонаправленных вентилях (транзисторах или GTO-тиристорах), имеющий одну группу последовательно включенных полностью управляемых однонаправленных вентилей в каждом плече моста, отличающийся тем, что в каждое плечо моста дополнительно к имеющейся группе последовательно включенных полностью управляемых однонаправленных вентилей введены еще (n-1) параллельных групп последовательно включенных полностью управляемых однонаправленных вентилей, причем каждая такая группа подключена коллектором (анодом) верхнего вентиля к «+» источника постоянного тока, а эмиттером (катодом) - к верхней обкладке соответствующего конденсатора в конденсаторном делителе напряжения, эмиттер (катод) же нижнего управляемого вентиля подключен к «-» источника постоянного тока, а коллектор (анод) соединен с эмиттером (катодом) верхнего вентиля и с верхней обкладкой соответствующего конденсатора в конденсаторном делителе напряжения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники. Объектом изобретения является многоуровневый преобразователь, содержащий одно или несколько плеч (В), каждое из которых подключают между источником напряжения (VDC) и источником тока (I).

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.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании электромеханических систем, например при создании систем генерирования переменного тока.

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.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в модульном многоуровневом преобразователе, например, для транспортных средств. Многоуровневый преобразователь (1) содержит: активный каскад (2) для преобразования переменного входного напряжения (uin) на входе переменного тока в промежуточное постоянное напряжение (Uz); DC/DC преобразователь (3) для преобразования промежуточного постоянного напряжения (Uz) в выходное постоянное напряжение (Uout) на выходе постоянного тока. DC/DC преобразователь (3) содержит резонансный трансформатор (32, 33), образованный резонансным контуром (32) и трансформатором (33). Блок (5) управления преобразователя (1) выполнен с возможностью активной работы активного каскада (2) только на основании выходного постоянного напряжения (Uout) DC/DC преобразователя (3), входного напряжения (uin) и входного тока преобразователя (1) и работы DC/DC преобразователя (3) в режиме работы без обратной связи. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Настоящее изобретение относится к способу управления преобразователем (1), содержащим множество мостовых плеч (2), содержащих одну или более переключающих ячеек (3), соединенных последовательно, при этом каждое плечо (2) моста соединяет один из множества входов с одним из множества выходов преобразователя (1). Способ включает этапы, на которых: осуществляют контроль каждой переключающей ячейки (3) в отношении выявления неисправности; запускают один из триггерных элементов (41) для замыкания накоротко выводов переключающей ячейки, если выявленная в одной из переключающих ячеек (3) неисправность не сопровождается выявлением неисправности в еще одной из переключающих ячеек (3), в частности, в пределах предварительно заданного периода времени. Технический результат - исключение ошибки при выявлении неисправной ячейки. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх