Электронный трансформатор

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям и может быть использовано для непосредственного преобразования трехфазного переменного напряжения в переменное по величине. Такие преобразователи могут быть использованы в системах генерирования переменного напряжения. В электронный трансформатор, в качестве которого можно использовать преобразователь, состоящий из двух ступеней и содержащий каскадно включенные первичную сеть, LC - входной фильтр, выпрямитель на базе инвертора напряжения в обращенном режиме, емкостной фильтр на выходе выпрямителя, автономный инвертор, выходной фильтр и вторичную сеть. Введен сглаживающий реактор между емкостным фильтром на выходе выпрямителя и входом автономного инвертора, при этом автономный инвертор выполнен в виде инвертора тока на полностью управляемых ключах с параллельно включенным двусторонней проводимостью с емкостным фильтром на выходе и также введен индуктивный фильтр, включенный между выходом инвертора тока и вторичной сетью. В результате существенно повысился коэффициент преобразования по напряжению, так как теперь обе ступени - выпрямитель и автономный инвертор - предлагаемого электронного трансформатора имеют коэффициенты преобразования по напряжению выше единицы. 2 ил.

 

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям электрической энергии и может быть использовано в качестве электронного трансформатора с плавным изменением коэффициента трансформации в смарт-сетях при согласовании переменного напряжения с переменным, регулируемым по величине и частоте. Такие преобразователи могут быть использованы в системах генерирования переменного тока, когда не требуется гальваническая изоляция двух сетей переменного напряжения.

Известен электронный трансформатор, в качестве которого можно использовать преобразователь, состоящий из двух ступеней: первая - активный выпрямитель тока; вторая - инвертор тока (Hombu A., Nakazato М. Current Source Inverters with Sinusoidal Inpunts and Outputs // Hitachi Review. 1987. Vol. 36, N1. P. 29-34). Данный электронный трансформатор является совокупностью двух трехфазных мостовых схем на ключах, к входам одной из них подключается питающая сеть и она исполняет роль активного выпрямителя тока, а соответствующие выходы другой подключены к нагрузке и на ней формируется трехфазная система напряжений с регулируемой частотой и величиной. На выходе первой мостовой схемы трансформатора включен реактор, который является источником тока для второй ступени электронного трансформатора.

В данном электронном трансформаторе повышение напряжения на нагрузке происходит за счет только второй ступени преобразователя путем накопления напряжения на емкости, подключенной параллельно нагрузке. В первой ступени регулирование напряжения возможно только в сторону уменьшения. То есть данный электронный трансформатор имеет низкий коэффициент преобразования напряжения, который определяется как отношение выходного напряжения к входному напряжению электронного трансформатора.

Известен также электронный трансформатор, являющийся прототипом, в качестве которого можно использовать преобразователь (Р.Т. Шрейнер. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. Екатеринбург. 2000 г., с. 284). Он содержит также две ступени преобразования: первая - активный выпрямитель напряжения и инвертор напряжения, между которыми включен накопительный конденсатор, одновременно выполняющий и фильтрацию выпрямленного напряжения; вторая ступень представляет собой инвертор напряжения и формирует на нагрузке переменное регулируемое напряжение по частоте и по величине, причем по величине - регулируемое только в сторону уменьшения.

Такой электронный трансформатор позволяет регулировать величину выходного напряжения как ниже, так и выше величины входного напряжения. Регулирование в сторону увеличения возможно здесь только за счет одной ступени, а именно первой - активного выпрямителя напряжения.

То есть данный электронный трансформатор имеет также низкий коэффициент преобразования напряжения.

Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является создание электронного трансформатора с бо’льшим коэффициентом преобразования напряжения.

Это достигается тем, что в схему электронного трансформатора, содержащего каскадно включенные первичную сеть, LC - входной фильтр, выпрямитель на базе инвертора напряжения в обращенном режиме, емкостной фильтр на выходе выпрямителя, автономный инвертор, выходной фильтр и вторичную сеть, дополнительно введен сглаживающий реактор между емкостным фильтром на выходе выпрямителя и входом автономного инвертора, при этом автономный инвертор выполнен в виде инвертора тока на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью с емкостным фильтром на выходе и также введен индуктивный фильтр, включенный между выходом инвертора тока и вторичной сетью.

На Фиг. 1 представлена схема предлагаемого электронного трансформатора, рассматриваемого на примере трансформатора, трехфазного (m=3) входного напряжения в трехфазное выходное напряжение, а на Фиг. 2 - диаграммы его работы.

Предлагаемый электронный трансформатор (Фиг. 1) содержит первичную сеть 1; входной фильтровой реактор 2; активный выпрямитель на базе инвертора напряжения в обращенном режиме 3; емкостной фильтр на выходе выпрямителя 4, на котором обеспечивается повышение напряжения и фильтрация выпрямленного напряжения; сглаживающий реактор 5, выполняющий роль источника тока для автономного инвертора 6 на ключах с двухсторонней проводимостью; фильтровой выходной конденсатор 7 и выходной фильтровой реактор 8, включенный между выходом автономного инвертора и вторичной сетью 9.

На Фиг. 2 показаны эпюры напряжений в предлагаемой схеме электронного трансформатора, а именно на Фиг. 2а U1 - напряжение питающей сети 1, U4 - напряжение на конденсаторе 4, U7 - напряжение на выходе электронного трансформатора. На Фиг. 2б показаны напряжение и ток питающей сети.

Поставленная задача повышения напряжения на нагрузке с коэффициентом, бо’льшим, чем в прототипе, достигается тем, что первая ступень - выпрямитель и вторая - автономный инвертор имеют коэффициенты преобразования напряжения больше единицы. В результате коэффициент преобразования напряжения в предлагаемом электронном трансформаторе может достигать значений 10-15, в то время как в электронном трансформаторе прототипа он не превосходит 3-4.

Работа предлагаемого электронного трансформатора (Фиг. 1.) заключается в следующем. Он содержит две ступени преобразования: первая - активный выпрямитель напряжения, выполненный на базе инвертора напряжения в обращенном режиме. На выходе этого выпрямителя формируется постоянное напряжение, величина которого регулируется в сторону увеличения за счет задания соответствующей фазы входного напряжения выпрямителя относительно напряжения питающей сети. Эта фаза регулируется фазой модулирующего сигнала в системе управления выпрямителем. Кривая входного тока выпрямителя формируется методом синусоидальной ШИМ. Коэффициент повышения напряжения в таком активном выпрямителе составляет 3-4. На выходе выпрямителя включен реактор, который выступает в роли источника тока для второй ступени трансформатора - автономного инвертора на базе инвертора тока. Данный инвертор благодаря своей специфики работы имеет коэффициент преобразования напряжения также примерно равный 3-4. Таким образом, суммарный коэффициент преобразования напряжения для предлагаемого электронного трансформатора будет равен произведению коэффициентов преобразования напряжения обеих ступеней. Это будет существенно больше, чем в прототипе.

Электронный трансформатор, содержащий каскадно включенные первичную сеть, L-входной фильтр, активный выпрямитель на базе инвертора напряжения в обращенном режиме, емкостной фильтр на выходе выпрямителя, автономный инвертор, выходной фильтр и вторичную сеть, отличающийся тем, что в него дополнительно введен сглаживающий реактор между емкостным фильтром на выходе выпрямителя и входом автономного инвертора, при этом автономный инвертор выполнен в виде инвертора тока на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью с емкостным фильтром на выходе, а также введен индуктивный фильтр, включенный между выходом инвертора тока и вторичной сетью.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источников питания индукционных и сварочных установок, в частотно-регулируемом электроприводе, во вторичных источниках электропитания.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в гидроэлектрических турбинах. Техническим результатом является обеспечение оптимизации производительности отдельных турбин и группы турбин.

Настоящее изобретение относится к области электротехники и преобразовательной техники, в частности к статическим преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей.

Настоящее изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей.

Изобретение относится к способу генерации напряжения, осуществляемому генераторным модулем (20) электрической сети (1) летательного аппарата, причем упомянутой электрической сети (1), содержащей линию (3) подачи электропитания, питаемую упомянутым генераторным модулем (20), шину (4) постоянного тока, питаемую от упомянутой линии (3) подачи электропитания через выпрямитель (5) и, по меньшей мере, один электропривод (9), питаемый переменным током от шины (4) постоянного тока через инвертор (8); причем способ генерации содержит этап, на котором подают напряжения (VAC) переменного тока как функцию от устанавливаемого значения напряжения и напряжения, измеренного в упомянутой бортовой сети (1) электропитания.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей.

Настоящее изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей. Технический результат - повышение энергетической эффективности устройства, уменьшение времени подготовки преобразователя частоты к работе, повышение надежности, а также улучшение эксплуатационных характеристик.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных частотно-регулируемых электроприводах для контроля исправности входного трансформатора и силовых ячеек.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в для управления преобразователем частоты в системе двигателя. Технический результат - уменьшение потерь при коммутации.

Изобретение относится к области электротехники и преобразовательной техники, в частности к обратимым статическим преобразователям электрической энергии, построенным по схеме двухзвенных электрических преобразователей.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования скорости вращения асинхронного электродвигателя. Техническим результатом является обеспечение нейтрализации отрицательного действия ЭДС самоиндукции на обмотках статора электродвигателя, уменьшение расхода электрической энергии. Реверсивное полупроводниковое устройство регулирования скорости трехфазного асинхронного электродвигателя содержит две полупроводниковые вентильные группы. Первая вентильная группа выполнена в виде диодного выпрямительного моста, первый вход переменного напряжения которого соединен с фазой питающей сети, второй вход переменного напряжения соединен с нулем питающей сети. Во второй вентильной группе использованы двенадцать полупроводниковых ключей, шесть из которых, второй, четвертый, шестой, десятый и двенадцатый, выполнены на основе транзисторов n-p-n структуры. Выход первого ключа объединен с коллектором второго ключа и с началом первой обмотки статора электродвигателя. Выход третьего ключа объединен с коллектором четвертого ключа и с концом первой обмотки статора электродвигателя. Выход пятого ключа объединен с коллектором шестого ключа и с началом второй обмотки статора электродвигателя. Выход седьмого ключа объединен с коллектором восьмого ключа и с концом второй обмотки статора электродвигателя. Выход девятого ключа объединен с коллектором десятого ключа и с началом третьей обмотки статора электродвигателя. Выход одиннадцатого ключа объединен с коллектором двенадцатого ключа и с концом третьей обмотки статора электродвигателя. Эмиттеры второго, четвертого, шестого, восьмого, десятого и двенадцатого ключей подключены к минусу выпрямленного напряжения диодного моста. В качестве первого, третьего, пятого, седьмого, девятого и одиннадцатого полупроводниковых ключей использованы тиристоры со встречно-параллельно соединенными диодами. Входы первого, второго, третьего, пятого, седьмого, девятого и одиннадцатого полупроводниковых ключей подключены к плюсу выпрямленного напряжения диодного моста. В первом, третьем, пятом, седьмом, девятом и одиннадцатом полупроводниковых ключах анод тиристора объединен с катодом диода и со входом ключа, а катод тиристора объединен с анодом диода и с выходом ключа. 10 ил.

Изобретение относится к системе управления для управления работой гидроэлектрической турбины. Техническим результатом является создание системы для преобразования электрической мощности, производимой турбиной, в форму, совместимую с системой передачи электроэнергии для передачи электрической мощности на берег с обеспечением оптимизации производительности отдельной турбины и групп турбин в целом. Система управления содержит систему преобразователя для преобразования мощности переменного тока, подаваемой генератором, соединенным с турбиной, и имеющей напряжение и частоту, которые зависят от скорости вращения турбины, в мощность переменного тока, имеющую напряжение и частоту системы передачи, для передачи мощности переменного тока к приемной подстанции. Система дополнительно содержит модуль управления для регулирования напряжения переменного тока, подаваемого генератором в зависимости от скорости потока воды через турбину для управления таким образом вращением турбины. Система преобразователя содержит преобразователь первой ступени и преобразователь второй ступени, при этом между этими преобразователями расположено звено постоянного тока. Преобразователь первой ступени выполнен с возможностью преобразования мощности переменного тока, подаваемой генератором, в мощность постоянного тока. Преобразователь второй ступени выполнен с возможностью преобразования мощности постоянного тока в мощность переменного тока для передачи к приемной подстанции, причем преобразователь второй ступени представляет собой преобразователь типа инвертора напряжения. 19 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к преобразователям частоты с двойным преобразованием электрической энергии. Технический результат - улучшение функциональных возможностей изделия и повышение надежности его работы. Кроме того, преобразователь частоты обладает достаточной универсальностью, позволяющей осуществлять работу инвертора напряжения в режимах двухуровнего инвертора напряжения или в режиме трехуровнего инвертора напряжения, а также позволяющей функционально совместить на одних и тех же полупроводниковых ключах режимы инвертора напряжения и тормозного прерывателя при торможении электропривода. Достоинством преобразователя частоты является высокая степень надежности, позволяющая при выходе из строя силовых полупроводниковых ключей нулевой точки полноценно работать преобразователю частоты в режиме работы двухуровнего инвертора напряжения. Элементы и связи между ними в преобразователе частоты таковы, что позволяют использовать одни и те же транзисторы в режиме инвертирования и в режиме торможения, а также при необходимости осуществлять коммутацию элементов силовой части плеча инвертора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям и может быть использовано для непосредственного преобразования трехфазного переменного напряжения в переменное по величине. Такие преобразователи могут быть использованы в системах генерирования переменного напряжения. В электронный трансформатор, в качестве которого можно использовать преобразователь, состоящий из двух ступеней и содержащий каскадно включенные первичную сеть, LC - входной фильтр, выпрямитель на базе инвертора напряжения в обращенном режиме, емкостной фильтр на выходе выпрямителя, автономный инвертор, выходной фильтр и вторичную сеть. Введен сглаживающий реактор между емкостным фильтром на выходе выпрямителя и входом автономного инвертора, при этом автономный инвертор выполнен в виде инвертора тока на полностью управляемых ключах с параллельно включенным двусторонней проводимостью с емкостным фильтром на выходе и также введен индуктивный фильтр, включенный между выходом инвертора тока и вторичной сетью. В результате существенно повысился коэффициент преобразования по напряжению, так как теперь обе ступени - выпрямитель и автономный инвертор - предлагаемого электронного трансформатора имеют коэффициенты преобразования по напряжению выше единицы. 2 ил.

Наверх