Электронный трансформатор



Электронный трансформатор
Электронный трансформатор
Электронный трансформатор

 


Владельцы патента RU 2619773:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный технический университет" (RU)

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.
Наверх