RU190083U1 - Импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения - Google Patents
Импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряженияInfo
- Publication number
- RU190083U1 RU190083U1 RU2018138276U RU2018138276U RU190083U1 RU 190083 U1 RU190083 U1 RU 190083U1 RU 2018138276 U RU2018138276 U RU 2018138276U RU 2018138276 U RU2018138276 U RU 2018138276U RU 190083 U1 RU190083 U1 RU 190083U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- terminals
- group
- rack
- pins
- keys
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 30
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- WYUYEJNGHIOFOC-NWBUNABESA-N triprolidine hydrochloride (anh.) Chemical compound Cl.C1=CC(C)=CC=C1C(\C=1N=CC=CC=1)=C/CN1CCCC1 WYUYEJNGHIOFOC-NWBUNABESA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M5/00—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/40—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC
- H02M5/42—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters
- H02M5/44—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC
- H02M5/453—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M5/458—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электротехнике и к импульсной силовой электронике и предназначена для использования в качестве вторичного источника электропитания для потребителей переменного тока (одно- или трехфазных) с регулируемыми частотой и амплитудой, в частности - мощных исполнительных электроприводов, от сети или автономного генератора переменного тока с нестабилизируемыми параметрами и/или резервной аккумуляторной (суперконденсаторной) батареи.Основным техническим результатом предложения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения обратимости преобразования электроэнергии, в частности - ее рекуперации из нагрузки в основной и в резервный источники, а также питание дополнительной нагрузки переменного тока со стабилизированной амплитудой напряжения. К дополнительным результатам относятся: повышение удельной мощности, КПД и надежности и снижение помехоизлучений за счет обеспечения «мягкой» коммутации электронных ключей с помощью использования нерассеивающих демпферно-снабберных цепочек. Указанные результаты обеспечиваются благодаря тому, что в импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения, содержащий первую и вторую основные группы 1-2 и 3-4 внешних фазных выводов переменного тока для подключения источника электропитания с нестабильными параметрами и основной нагрузки с регулируемыми частотой и амплитудой напряжения, внешние дифференциальные выводы 5-6-7 постоянных напряжений для подключения резервного источника или накопителя электроэнергии постоянного тока, фазные фильтровые конденсаторы 8, 9 и двухконденсаторную фильтровую стойку 10-11, входной Виенна-выпрямитель 12 с первым корректором коэффициента мощности в виде входных балластных дросселей 13 с первой группой 14 заземляющих двунаправленных ключей, первый и второй трансреакторы 15-16 и 17-18, две двухключевые стойки 19-20 и 21-22, а также блок управления 23 с цепями 24, 25 обратных связей и с основными группами 26, 27 импульсно-модуляторных выводов, во-первых, ВВЕДЕНЫ выходной выпрямитель 28 со вторым корректором коэффициента мощности в виде выходных балластных дросселей 29 со второй группой 30 заземляющих ключей, а также два управляемых вентиля 31 и 32, а блок управления СНАБЖЕН релейно-сигнальными выводами 33 и дополнительной группой 34 импульсно-модуляторных выводов, во-вторых, каждый из ключей, подключенных ко второму трансреактору, СНАБЖЕН обратно-блокирующим диодом, зарядно-разрядной двухдиодной стойкой 35, 36 и снабберным конденсатором 37, 38, выходной выпрямитель СНАБЖЕН рекуператорной электронной стойкой 39, а блок управления СНАБЖЕН вспомогательной группой 40 импульсно-модуляторных выводов, в-третьих, в него ВВЕДЕНЫ третья дополнительная группа 41-42 внешних фазных выводов для подключения дополнительной нагрузки переменного тока со стабилизированной амплитудой напряжения и фильтр 43-44, и в-четвертых, его перечисленные узлы и элементы ВЫПОЛНЕНЫ в трехфазном варианте.
Description
Полезная модель относится к электротехнике и к импульсной силовой электронике и предназначена для использования в качестве вторичного источника электропитания для потребителей переменного тока (одно- или трехфазных) с регулируемыми частотой и амплитудой, в частности - мощных исполнительных электроприводов, от сети или автономного генератора переменного тока с нестабилизируемыми параметрами и/или резервной аккумуляторной (суперконденсаторной) батареи.
Известен импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения (аналог), содержащий первую и вторую группы внешних фазных выводов переменного тока, включая заземленные для подключения источника электропитания с нестабильными параметрами нагрузки с регулируемыми частотой и амплитудой и две группы дифференциальных выводов, включая заземленные среднепотенциальные, для подключения резервных источников электропитания постоянного тока, зашунтированные двухконденсаторными фильтровыми стойками, разделенные обратимым трансформаторным импульсным конвертором с шунтирующими перемычками и подключенные к внешним фазным выводам через соответствующие обратимые выпрямительно-инверторные преобразователи с корректорами коэффициента мощности, а также блок управления с цепями обратных связей и импульсно-модуляторными выводами (Резников С.Б., Бочаров В.В., Харченко Н.А. Электромагнитная и электроэнергетическая совместимость систем электроснабжения и вторичных источников питания полностью электрифицированных самолетов. Под ред. С.Б. Резникова. М.: Изд-во МАИ, 2014. - 160 с. Стр. 107, Рис. 2.5.2, стр. 108, Рис. 2.5.3., стр. 110, Рис. 2.5.4. и стр. 112, Рис. 2.5.5).
Его основным достоинством является обратимость преобразователя электроэнергии, гальваническая развязка между источником и нагрузкой и исключение цепи для «сквозных сверхтоков» при несанкционированных включениях электронных ключей (из-за воздействия на блок управления электромагнитных импульсов молнии).
К недостаткам указанного известного устройства (аналога) относятся: низкие удельная мощность, КПД и надежность из-за многократного преобразования и наличия трансформаторного узла, а также из-за жесткой коммутации электронных ключей (со ступенчатыми одновременными скачками токов и напряжений с большими коммутационными тепловыми потерями и помехоизлучениями).
Из известных устройств наиболее близким по технической сути к предлагаемому устройству является импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения (прототип), содержащий первую и вторую трехфазные группы внешних фазных выводов переменного тока, включая заземленные, для подключения источника электропитания с нестабильными параметрами и нагрузки с регулируемыми частотой и амплитудой и дифференциальные внешние выводы постоянного тока, включая заземленный среднепотенциальный, для подключения резервного источника электропитания постоянного тока, зашунтированные фильтровыми конденсаторами и двумя двухконденсаторными фильтровыми стойками, входной Виенна-выпрямитель с повышающим импульсным корректором коэффициента мощности на базе входных балластных дросселей и заземляющих двунаправленных электронных ключей, два двухсекционных трансреактора, соединенных друг с другом через две двухключевые электронные стойки, группы выходных фазных балластных дросселей с подключенными к ним парами двунаправленных электронных ключей и блок управления с цепями обратных связей и группами импульсно-модуляторных выводов (Патент на полезную модель №125426. Импульсный преобразователь частоты. Резников С.Б., Бочаров В.В., Харченко И.А., Ермилов Ю.В. Бюлл. №6 от 27.02.2013 г.).
К недостаткам описанного известного устройства (прототипа) относятся: узкие функциональные возможности из-за отсутствия обратимости преобразования электроэнергии (в частности-рекуперации электроэнергии из нагрузки в основной и в резервный источники электропитания) и неспособности питания дополнительной нагрузки переменного тока со стабилизированной амплитудой напряжения, а так же низкие удельная мощность, КПД и надежность и большие помехоизлучения из-за жесткой коммутации электронных ключей (с одновременными скачками токов и напряжений, вызывающими большие коммутационные тепловые потери).
Основным техническим результатом предложения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения обратимости преобразования электроэнергии, в частности - ее рекуперации из нагрузки в основной и в резервный источники, а также питание дополнительной нагрузки переменного тока со стабилизированной амплитудой напряжения. К дополнительным результатам относятся: повышение удельной мощности, КПД и надежности и снижение помехоизлучений за счет обеспечения «мягкой» коммутации электронных ключей с помощью использования нерассеивающих демпферно-снабберных цепочек.
Указанные результаты обеспечиваются благодаря тому, что в импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения, содержащий первую и вторую основные группы внешних фазных выводов переменного тока для подключения источника электропитания с нестабильными параметрами и основной нагрузки с регулируемыми частотой и амплитудой напряжения, внешние дифференциальные выводы постоянных напряжений для подключения резервного источника или накопителя электроэнергии постоянного тока, фазные фильтровые конденсаторы и двухконденсаторную фильтровую стойку, входной Виенна-выпрямитель с первым корректором коэффициента мощности в виде входных балластных дросселей с первой группой заземляющих двунаправленных ключей, первый и второй трансреакторы, две двухключевые стойки, а также блок управления с цепями обратных связей и с основными группами импульсно- модуляторных выводов, во-первых ВВЕДЕНЫ выходной выпрямитель со вторым корректором коэффициента мощности в виде выходных балластных дросселей со второй группой заземляющих ключей, а также два управляемых вентиля, а блок управления СНАБЖЕН релейно-сигнальными выводами и дополнительной группой импульсно-модуляторных выводов, во-вторых, каждый из ключей, подключенных ко второму трансреактору, СНАБЖЕН обратно-блокирующим диодом, зарядно-разрядной двухдиодной стойкой и снабберным конденсатором, выходной выпрямитель СНАБЖЕН рекуператорной электронной стойкой, а блок управления СНАБЖЕН вспомогательной группой импульсно-модуляторных выводов, в-третьих, в него ВВЕДЕНЫ третья дополнительная группа внешних фазных выводов для подключения дополнительной нагрузки переменного тока со стабилизированной амплитудой напряжения и фильтр, и в-четвертых, его перечисленные узлы и элементы ВЫПОЛНЕНЫ в трехфазном варианте.
Экспериментальные исследования лабораторного макета и имитационно-компьютерное моделирование предлагаемого устройства подтвердили его работоспособность и целесообразность широкого промышленного использования.
На чертеже (Фиг.) представлены принципиальная силовая схема и каналы управления предлагаемого импульсного преобразователя частоты со звеном постоянного напряжения.
Импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения содержит: первую и вторую основные группы 1-2 и 3-4 внешних фазных выводов переменного тока, включая заземленные, для подключения источника электропитания с нестабильными параметрами и основной нагрузки с регулируемыми частотой и амплитудой напряжения, внешние дифференциальные выводы 5-6-7 постоянных напряжений, включая заземленный среднепотенциальный, для подключения резервного источника или накопителя электроэнергии постоянного тока, фазные фильтровые конденсаторы 8, 9 и двухконденсаторную фильтровую стойку 10-11, шунтирующие указанные внешние выводы, входной Виенна-выпрямитель 12 с первым повышающим импульсным корректором коэффициента мощности в виде входных балластных дросселей 13 с первой группой 14 заземляющих двухнаправленных электронных ключей. Устройство так же содержит первый и второй двухсекционные трансреакторы 15-16 и 17-18, две электронные двухключевые стойки 19-20 и 21-22, с разнонаправленными ключами, зашунтированными обратными диодами, в каждой стойке.
Помимо этого устройство содержит блок управления 23 с цепями 24, 25 обратных связей по внешним токам и напряжениям и с основными группами 26, 27 импульсно-модуляторных выводов. Устройство содержит также выходной Виенна-выпрямитель 28 со вторым повышающим импульсным корректором коэффициента мощности в виде выходных балластных дросселей 29 со второй группой 30 заземляющих двунаправленных электронных, а также два управляемых электронных вентиля 31 и 32, заземляющих крайние выводы первого трансформатора.
В блоке управления имеются также релейно-сигнальные выводы 33 и дополнительная группа 34 импульсно-управляющих выводов. Каждый из ключей двухключевых стоек, подключенный к выводу второго трансформатора, зашунтирован цепочкой из зарядного диода 35, 36, и снабберного конденсатора 37, 38. Помимо перечисленного устройства содержит третью дополнительную группу 41-42 внешних фазных выводов, включая заземленный, для подключения дополнительной нагрузки переменного тока со стабилизированной амплитудой напряжения и индуктивно-емкостный фильтр 43-44.
Двухключевые стойки 19-20 и 21-22 подключенные своими средними выводами к крайним выводам двухконденсаторной фильтровой стойки 10-11, а своими крайними выводами - к соответствующим выводам трансформаторов 15-16 и 17-18. Входной Виенна-выпрямитель 12 с корректором коэффициента мощности 13-14 включен между первой основной группой 1-2 внешних выводов и выводами фильтровой стойки 10-11, а выходной (28, 29, 30) - между второй основной группой 3-4 внешних выводов и выводами секций второго трансформатора 17-18, выполненного, как и первый трансформатор 15-16, в виде двух последовательно-согласно включенных секций, подключенных своими крайними выводами другого трансформатора через соответствующие двухключевые стойки 19-20 и 21-22. Общие выводы цепочек из зарядных диодов 35, 36 и снабберных конденсаторов 37, 38 подключены к соответствующим. выводам выпрямленного напряжения выходного Виенна-выпрямителя 28. Индуктивно-емкостный фильтр 43-44 включен между третьей дополнительной группой 41-42 внешних фазных выводов и выводами переменного тока входного Виенна-выпрямителя 12. Блок управления 23 своими основными группами 26 и 27 импульсно-модуляторных выводов подключен к управляющим выводам первой группы двухнаправленных ключей 14 и двухключевых стоек 19-20, 21-22, своими релейно-сигнальными выводами 33 - к управляющим выводам управляемых вентилей 31, 32, а своей дополнительной 34 импульсно-модуляторных выводов - к управляющим выводам второй группы двунаправленных ключей 30.
В качестве электронных ключей двухключевых стоек 19-20 и 21-22 использованы ключевые транзисторы с внутренними или внешними обратно-шунтирующими диодами. В качестве двунаправленных электронных ключей 14 и 30 использованы, соответственно, диодно-мостовые выпрямители с шунтирующими по выходу транзисторными ключами и двухтранзисторные стойки из встречно-включенных транзисторных ключей обратно-шунтирующими диодами. В качестве управляемых вентилей 31 и 32 использованы либо обычные (однооперационные) тиристоры, либо диодно-транзисторные стойки.
Импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения работает следующим образом. К первой группе 1-2 внешних фазных выводов подключают источник электропитания переменного тока, в общем случае - с нестабильными параметром (частоты и/или амплитуды), например, промышленную сеть или автономный синхронный генератор (в частности: стартер-генератор). Ко второй группе 3-4 внешних фазных выводов подключают нагрузку переменного тока с регулируемыми (в частности - стабилизированными) частотой и амплитудой напряжения, например, электродвигатель исполнительного электропривода (синхронный или асинхронный). К дифференциальным внешним выводам 5-6-7 подключают резервный источник или потребитель электропитания постоянного напряжения, например, аккумуляторную, или суперконденсаторную батарею или/и фильтровую стойку другого магистрального канала автономной системы электроснабжения постоянного напряжения с параллельно включенными звеньями постоянного напряжения.
К дополнительной третьей группе 41-42 внешних выводов подключают дополнительную нагрузку переменного тока со стабилизированной амплитудой (U0-const), например, вычислительную или радиоэлектронную аппаратуру.
На импульсно-модуляторных выводах 26, 27 и 34 блока управления 23 формируются высокочастотные импульсы с постоянным периодом широтно-импульсной модуляции (Тшим) и регулируемой по цепям обратных связей (24, 25) длительностью импульса: tимп=γ⋅Тшим, где γ - относительная длительность (коэффициент -заполнения) импульса.
Рассмотрим поочередно работу четырех основных силовых функциональных узлов: 1) входного Виенна выпрямителя (12-13-14); 2) ключей 20 и 22, двухключевых стоек и выходного выпрямителя в режимах инвертирования и выпрямления; 3) ключей 19 и 21 и ветилей 31, 32 в режиме рекуперации, а также 4) узлов со снабберными конденсаторами 37, 38.
1. Работа входного Виенна-выпрямителя 12 с корректором коэффициентом мощности (13-14). Этот узел выполняет одновременно три функции: а) формирование синусоидальных входных фазных токов, синхронных и синфазных с питающими фазными напряжениями для приближения коэффициента мощности к единице (с целью сохранения качества питающей электроэнергии, разгрузки источника питания и снижения тепловых потерь во входных цепях); б) стабилизация и симметрирование выпрямленных напряжений в плечах дифференциального звена постоянных напряжений на конденсаторах фильтровой стойки 10-11 и в) стабилизация амплитуды переменного напряжения на третьей группе 39-40 внешних фазных выводов - как следствие второй функции (б).
Рассмотрим интервал положительного полупериода синусоидального напряжения на фильтровом конденсаторе 8 (U8=U1-2>0). На произвольном периоде Тшим ток входного балластного дросселя 13 сначала нарастает по цепи: 8-13-14-8, а затем частично (или полностью) спадает по цепи: 8-13-10-8, заряжая конденсатор 10. Далее эти процессы высокочастотно -периодически качественно повторяются в пределах положительного полупериода.
В интервале отрицательного полупериода (U8<0) на произвольном периоде Тшим ток дросселя 13 сначала нарастает по цепи: 8-14-13-8, а затем частично (или полностью) спадает по цепи: 8-11-12-13-8, заряжая конденсатор 11. Благодаря регулированию параметра γ с помощью обратных связей блока управления 23 осуществляются первые две из перечисленных выше функций. При этом диоды фазной двухдиодной стойки 12 высокочастотно коммутируются, чередуясь в соответствии с полупериодами питающего напряжения и выполняя при этом роль пассивных (неуправляемых) ключей, поочередно подводящих разнополярные трапецеидальные потенциалы крайних выводов стойки 10-11. К входному выводу фильтра 43-44, формирующему синусоидальное напряжение на выводах 41-42 со стабилизированной амплитудой.
2. Работа в режиме регулируемого полумостового ШИМ-инвертора синусоидального фазного напряжения. Рассмотрим интервал полупериода положительного напряжения: U9=U3-4>0. На произвольном периоде Тшим полное потокосцепление второго трансреактора 17-18 и ток выходного балластного дросселя 29. Сначала нарастают вместе с током в цепи 10-20-17-29-9-10. Затем потокосцепление второго трансреактора 17-18 частично (или полностью) спадает вместе с током в цепи: 17-39-28-10-11-28-17, а ток дросселя 29 частично (или полностью) спадает по цепи: 29-9-30-29. Далее эти процессы высокочастотно-периодически качественно повторяются в пределах данного полупериода напряжения U3-4. На другом полупериоде этого напряжения аналогичным образом работают ключи 22, 30 и 39. При этом с помощью регулирования параметра γ блоком управления 23 формируются синусоидальные ток выходного балластного дросселя 29 и напряжения на внешних выводах 3-4.
3. Работа того же узла в режиме выпрямления (рекуперации электроэнергии из основной нагрузки переменного тока в фильтровую стойку 10-11). Рассмотрим интервал первого полупериодного напряжения: U9=U3-4>0. На произвольном периоде ТШИМ ток дросселя 29 сначала нарастает по цепи: 9-29-30-9, а затем частично (или полностью) спадет по цепи: 29-39-28-10-9-29, заряжая конденсатор 10 фильтровой стойки. Далее эти процессы высокочастотно-периодически качественно повторяются в пределах данного полупериода. На втором полупериоде аналогично работают ключи 30 (левый) и 39 (нижний), заряжая конденсатор 11 фильтровой стойки.
При этом как и во входном Виенна-выпрямителе с помощью регулирования параметра γ блоком управления 23 формируется синусоидальный ток дросселя 29, синхронный и синфазный с переменным напряжением питания (U3-4), т.е. обеспечивается приближение коэффициента потребляемой мощности к единицы.
4. Работа ключей 19 и 21 и вентилей 31, 32 в режиме рекуперации электроэнергии из фильтровой стойки 10-11 в источник электропитания (питающую сеть). Рассмотрим первый («положительный») полупериод питающего напряжения: U8=U1-2>0. На произвольном период ТШИМ полное потокосцепление первого трансреактора 15-16 сначала нарастает вместе с током в цепи: 10-19-15-8-10, а затем частично (или полностью) спадает вместе с током в цепи: 15-8-31-15. Далее эти процессы высокочастотно- периодически качественно повторяются в пределах данного полупериода напряжения: U1-2. На втором полупериоде этого напряжения аналогично работают ключ 21 и вентиль 32 совместно с секцией 16 первого трансформатора.
При этом с помощью регулирования параметра γ блок управления 23 формирует синусоидальный ток рекупераций электроэнергии в источник электропитания (питающую сеть) с коэффициентом мощности близким к 1.
5. Работа узлов со снабберными конденсаторами 37. 38 и рекуператорной (разрядной) двухключевой стойкой 39. Перед произвольным включением ключа 20 снабберный конденсатор 37 заряжен по цепи: 10-блокирующий диод ключа 20-37-левый диод зарядно-разрядной стойки 35-17-29-9-10. При очередном включении ключа 20 ток относительно плавно нарастает благодаря индуктивности секции 17 второго трансреактора ("мягкое" включение). При этом снабберный конденсатор 37 относительно быстро колебательно полностью разряжается по цепи одновременно включаемого верхнего ключа рекуператорной стойки 39: 37-20-39 правый диод 35-37, после чего ток секции 17 закорачивается на цепь: 17-39-35-17 вплоть до момента выключения ключа 39, соответствующего максимуму тока. После выключения последнего указанный ток (несколько спавший ниже максимума) переключается в цепь рекуперации остаточной электромагнитной энергии трансреактора в фильтровую стойку: 17-30-11-28-17. К моменту выключения ключа 20 напряжение снабберного конденсатора 37 равно нулю, т.е. напряжение на ключе после его выключения плавно нарастает вместе с зарядкой конденсатора ("мягкое" выключение).
Благодаря наличию "нерассеивающей" демпферно-снабберной цепочки (17-37) реализуется "мягкая" коммутация ключа 20 в режиме инвертирования (наиболее напряженного по мощности преобразования).
Таким образом, в предложенном устройстве по сравнению с прототипом обеспечиваются основной технический результат: расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения обратимости преобразования электроэнергии всех основных каскадов, в частности -рекуперации электроэнергии из нагрузки в основной и в резервный источники электропитания, и за счет питания дополнительной нагрузки переменного тока со стабилизированной амплитудой напряжения, а также дополнительные технические результаты: повышение удельной мощности, КПД и надежности при одновременном снижении помехоизлучений устройства за счет обеспечения "мягкой" коммутации электронных ключей (без скачков рассеиваемой мощности) с помощью использования нерассеивающих демпферно-снабберных цепочек.
Claims (4)
1. Импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения, содержащий первую и вторую основные группы внешних фазных выводов переменного тока, включая заземленные, для подключения источника электропитания с нестабильными параметрами и основной нагрузки с регулируемыми частотой и амплитудой напряжения, внешние дифференциальные выводы постоянных напряжений, включая заземленный среднепотенциальный, для подключения резервного источника электроэнергии постоянного тока, фазные фильтровые конденсаторы и двухконденсаторную фильтровую стойку, шунтирующие указанные внешние выводы, входной Виенна-выпрямитель с первым повышающим импульсным корректором коэффициента мощности в виде входных балластных дросселей с первой группой заземляющих двунаправленных ключей, включенный между первой основной группой внешних выводов и выводами фильтровой стойки, первый и второй двухсекционные трансреакторы, две электронные двухключевые стойки и разнонаправленные ключи с последовательными обратно-блокирующими диодами в каждой стойке, а также блок управления с цепями обратных связей по внешним токам и напряжениям и с основными группами импульсно-модуляторных выводов, подключенных к управляющим выводам ключей входного Виенна-выпрямителя, подключенных своими средними выводами к соответствующим крайним выводам фильтровой стойки, а своими крайними выводами - к соответствующим выводам трансреакторов, отличающийся тем, что в него введены выходной выпрямитель со вторым повышающим импульсным корректором коэффициента мощности в виде выходных балластных дросселей со второй группой заземляющих двунаправленных электронных ключей, а также два управляемых электронных вентиля, заземляющих крайние выводы первого трансреактора, а блок управления снабжён релейно-сигнальными выводами, подключенными к управляющим выводам указанных вентилей, и дополнительной группой импульсно-модуляторных выводов, подключенных к управляющим выводам ключей выходного выпрямителя, включенного между второй основной группой внешних фазных выводов и выводами секций второго трансреактора, выполненного, как и первый трансреактор, в виде двух последовательно-согласно включенных секций, подключенных своими крайними выводами к аналогичным выводам другого трансреактора через соответствующие двухключевые стойки.
2. Импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения по п. 1, отличащийся тем, что каждый из ключей двухключевых стоек, подключенных к выводам второго трансреактора, снабжён последовательно с ним включенным обратно-блокирующим диодом, зарядно-разрядной двухдиодной стойкой и шунтирующим снабберным конденсатором, выходной выпрямитель снабжён двухключевой рекуператорной электронной стойкой, средний вывод которой подключен непосредственно к среднему выводу второго трансреактора и через выходной балластный дроссель - к незаземленному внешнему фазному выводу второй их основной группы, а крайние выводы которой подключены к свободным крайним выводам соответствующих зарядно-разрядных двухдиодных стоек и к соответствующим выводам выпрямленного напряжения выходного выпрямителя, а блок управления снабжён вспомогательной группой импульсно-модуляторных выводов, подключенных к управляющим выводам электронной стойки.
3. Импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения по п. 1, отличающийся тем, что в него введены третья дополнительная группа внешних фазных выводов, включая заземленный, для подключения дополнительной нагрузки переменного тока со стабилизированной амплитудой напряжения, и индуктивно-емкостной фильтр, включенный между этими выводами и выводами переменного тока входного Виенна-выпрямителя.
4. Импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения по п. 1, отличающийся тем, что его перечисленные узлы и элементы выполнены в трехфазном варианте с общей фильтровой стойкой и общими заземленными выводами.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018138276U RU190083U1 (ru) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | Импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018138276U RU190083U1 (ru) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | Импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU190083U1 true RU190083U1 (ru) | 2019-06-18 |
Family
ID=66948114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018138276U RU190083U1 (ru) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | Импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU190083U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023212786A3 (ru) * | 2022-05-04 | 2023-12-21 | Джейхун Мирали оглы ХАЛИЛОВ | Инверторный стабилизатор |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5625545A (en) * | 1994-03-01 | 1997-04-29 | Halmar Robicon Group | Medium voltage PWM drive and method |
| RU2344535C2 (ru) * | 2004-06-23 | 2009-01-20 | Абб Швайц Аг | Многофазная преобразовательная схема с малым содержанием высших гармоник |
| RU125426U1 (ru) * | 2012-09-27 | 2013-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) | Импульсный преобразователь частоты |
-
2018
- 2018-10-30 RU RU2018138276U patent/RU190083U1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5625545A (en) * | 1994-03-01 | 1997-04-29 | Halmar Robicon Group | Medium voltage PWM drive and method |
| RU2344535C2 (ru) * | 2004-06-23 | 2009-01-20 | Абб Швайц Аг | Многофазная преобразовательная схема с малым содержанием высших гармоник |
| RU125426U1 (ru) * | 2012-09-27 | 2013-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) | Импульсный преобразователь частоты |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023212786A3 (ru) * | 2022-05-04 | 2023-12-21 | Джейхун Мирали оглы ХАЛИЛОВ | Инверторный стабилизатор |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8824179B2 (en) | Soft-switching high voltage power converter | |
| US7402983B2 (en) | Method for use of charge-transfer apparatus | |
| US9543842B2 (en) | Converter for transferring power between DC systems | |
| Amirabadi | A new class of high-power-density universal power converters | |
| RU172182U1 (ru) | Импульсный преобразователь напряжения | |
| EP2338222A1 (en) | Power converter | |
| RU2675726C1 (ru) | Конвертор напряжения | |
| RU2681839C1 (ru) | Автономная система электроснабжения | |
| Singh et al. | High gain DC-DC converter based on hybrid switched-inductor topology for PV application | |
| CA2709100A1 (en) | Power converter | |
| RU2454779C1 (ru) | Двунаправленный понижающий преобразователь постоянного напряжения | |
| RU190083U1 (ru) | Импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения | |
| Torresan et al. | A high voltage converter for auxiliary supply applications using a reduced flying capacitor topology | |
| RU174024U1 (ru) | Двухтактный трансформаторный импульсный преобразователь | |
| RU2345473C1 (ru) | Преобразователь постоянного напряжения | |
| RU2762338C1 (ru) | Статический преобразователь напряжения | |
| Takahashi et al. | Power decoupling method for isolated DC to single-phase AC converter using matrix converter | |
| RU175512U1 (ru) | Импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения | |
| Jagan et al. | Reduced capacitor stress one switched-inductor improved Z-source inverter | |
| Dabour et al. | Analysis and control of simplified dual-output single-phase split-source boost inverters | |
| RU63620U1 (ru) | Преобразователь постоянного напряжения | |
| RU167948U1 (ru) | Трансформаторный импульсный преобразователь | |
| Santhi et al. | A ZVCS lc-resonant push-pull power converter circuit for battery-fuel cell hybrid systems | |
| Vermulst et al. | Single-stage three-phase ac to dc conversion with isolation and bi-directional power flow | |
| RU2717966C1 (ru) | Статический преобразователь напряжения |