RU2556035C1 - Трехфазный инвертор со звеном постоянного тока и способ управления им - Google Patents
Трехфазный инвертор со звеном постоянного тока и способ управления им Download PDFInfo
- Publication number
- RU2556035C1 RU2556035C1 RU2014130970/07A RU2014130970A RU2556035C1 RU 2556035 C1 RU2556035 C1 RU 2556035C1 RU 2014130970/07 A RU2014130970/07 A RU 2014130970/07A RU 2014130970 A RU2014130970 A RU 2014130970A RU 2556035 C1 RU2556035 C1 RU 2556035C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- keys
- auxiliary
- phase
- link
- auxiliary keys
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
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. Техническим результатом является снижение коэффициента гармоник в 1,8 раз при изменении cosφн от 1,0 до 0,6 во всем диапазоне изменения нагрузки при частотах 400 и 200 Гц. Результат достигается тем, что общий вывод вспомогательных ключей присоединен к средней точке, образованной двумя фильтровыми конденсаторами источника постоянного тока, причем в качестве вспомогательных ключей применены силовые модули на совмещенных (IGBT) транзисторах, управляющие входы которых подключены к выходам дешифраторов управляющих импульсов вспомогательных ключей, а входы подключены к выходам соответствующих дешифраторов основных ключей; между общим выводом вспомогательных ключей и средней точкой фильтровых конденсаторов может быть включен дополнительный конденсатор; длительность включенного состояния вспомогательных ключей соответствующих фаз инвертора при cosφн=0,98 и ниже задают 0,06Т, а при cosφн=0,98÷1,0 задают 0,052Т. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам преобразовательной техники, 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.
Известны трехфазные инверторы со звеном постоянного тока, включением нагрузки по схеме звезда, с продолжительностью (λ) открытого состояния управляемых ключей половины периода (λ=180° эл.), в которых фазное напряжение на нагрузке имеет двухступенчатую форму [Справочник по преобразовательной технике. Под ред. И.М. Чиженко. Киев. Изд-во: Техника, 1978, с. 131, 132, рис. 3.38 и 3.39 б, в].
Недостатками таких инверторов и способов управления ими являются относительно невысокая надежность из-за возможности протекания сквозных токов через противофазные управляемые вентили всех фаз при переключении, а также высокий коэффициент гармоник (Кг), т.е. значительное отличие выходного напряжения от синусоидального.
Известен трехфазный инвертор со звеном постоянного тока и способ управления им, выполненный по мостовой схеме, содержащий полностью управляемые ключи со встречно-параллельными диодами, нагрузки фаз, соединенные по схеме звезда, блок управления, который содержит задающий генератор, формирователь трехфазной последовательности импульсов и задатчик параметров периода выходного напряжения Τ и коэффициента мощности нагрузки coscpH, входы которого подключены к цепи нагрузки и к выходу задающего генератора, а выход к генератору паузы включения управляемых ключей, причем длительность паузы между включениями управляемых ключей противофазных плеч инвертора при cosφн=1,0÷0,8 задают 0,05Т÷0,044Т. [Патент РФ №2479915 от 22.03.2012 г., МПК Н02М 7/5387, Бюл. №11, опубл. 20.04.2013 г.].
Недостатком данного инвертора и способа управления им является невозможность получения формы выходного напряжения, близкой к синусоидальной в широком диапазоне изменения cosφн.
Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является трехфазный инвертор со звеном постоянного тока, содержащий основные ключи, соединенные по мостовой схеме, вспомогательные ключи и выполненный на полностью управляемых ключах, снабженный диодами, соединенными встречно-параллельно основным ключам, вспомогательные ключи, соединенные попарно встречно-параллельно, одним зажимом с соответствующей фазой нагрузки, а другим - через конденсатор с отрицательным зажимом источника постоянного тока, причем по способу управления основные ключи находятся в проводящем состоянии 5/12Т, а вспомогательные - 1/12Т в момент изменения знака фазного напряжения [Патент РФ №2125761, Н02М 7/5387, 1999].
Недостатками данного устройства являются относительно высокое значение коэффициента гармоник (Кг) выходного напряжения, сложность управления, относительно низкие КПД и надежность из-за повышенной длительности включенного состояния 1/12Т вспомогательных ключей (запираемых тиристоров).
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение качества выходного напряжения, надежности и КПД в широком диапазоне изменения cosφн и частоты.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является снижение коэффициента гармоник в 1,8 раз при изменении cosφн от 1,0 до 0,6 во всем диапазоне изменения нагрузки при частотах 400 и 200 Гц.
Поставленная задача решается трехфазным инвертором со звеном постоянного тока, содержащим основные ключи, соединенные по мостовой схеме, вспомогательные ключи и выполненный на полностью управляемых ключах, снабженный диодами, соединенными встречно-параллельно основным ключам, вспомогательные ключи, соединенные попарно встречно-параллельно, одним зажимом с соответствующей фазой нагрузки, а другим через конденсатор с отрицательным зажимом источника постоянного тока, причем по способу управления основные ключи находятся в проводящем состоянии 5/12Т, а вспомогательные - 1/12Т в момент изменения знака фазного напряжения, согласно изобретению, общий вывод вспомогательных ключей присоединен к средней точке, образованной двумя фильтровыми конденсаторами источника постоянного тока, причем в качестве вспомогательных ключей применены силовые модули на совмещенных (IGBT) транзисторах, управляющие входы которых подключены к выходам дешифраторов управляющих импульсов вспомогательных ключей, а входы подключены к выходам соответствующих дешифраторов основных ключей.
Кроме того, согласно изобретению, между общим выводом вспомогательных ключей и средней точкой фильтровых конденсаторов может быть включен дополнительный конденсатор.
Поставленная задача решается также способом управления трехфазным инвертором со звеном постоянного тока, по которому основные ключи находятся в проводящем состоянии 5/12Т, а вспомогательные - 1/12Т в момент изменения знака фазного напряжения, согласно изобретению длительность включенного состояния вспомогательных ключей соответствующих фаз инвертора при cosφн=0,98 и ниже задают 0,06Т, а при cosφн=0,98÷1,0 задают 0,052Т.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 - приведена схема трехфазного инвертора со звеном постоянного тока;
На фиг. 2 - временные диаграммы напряжений.
Трехфазный инвертор со звеном постоянного тока состоит из основных силовых модулей (IGBT) 1-6, соединенных по мостовой схеме, состоящих из полностью управляемых ключей и диодов, включенных встречно-параллельно основным ключам, силовых модулей 7-9 вспомогательных ключей, состоящих из полностью управляемых ключей (IGBT), включенных параллельно основным ключам, общий вывод вспомогательных ключей присоединен непосредственно к средней точке либо через дополнительный конденсатор 10 к средней точке, образованной двумя фильтровыми конденсаторами 11, 12, отрицательный зажим источника питания 13 соединен с соответствующей фазой нагрузки 14. Блок управления 15 состоит из задающего генератора 16, формирователя трехфазной последовательности импульсов 17, первого, второго и третьего дешифраторов управляющих импульсов 18, 19, 20 каждой фазы А, В, С, генератора паузы 20, задатчика параметров периода выходного напряжения Т, коэффициента мощности нагрузки cosφн 22, дешифраторов вспомогательных ключей 23-25 (фиг. 1).
Трехфазный инвертор со звеном постоянного тока с дополнительным конденсатором 10, включенным между общим выводом вспомогательных ключей и средней точкой фильтровых конденсаторов (фиг. 1).
Трехфазный инвертор со звеном постоянного тока в установившемся режиме работает следующим образом. От задающего генератора 16 поступают импульсы (u16) (фиг. 2) формирователю трехфазной последовательности импульсов 17, выдающему импульсы управления (u17) на дешифраторы 18, 19, 20, обеспечивающие управление верхних и нижних силовых модулей 1-6 каждого плеча моста в течение полупериода выходного напряжения. Для управления силовых модулей 7-9 вспомогательных ключей управляющие импульсы поступают с дешифраторов основных ключей к входам дешифраторов 23, 24, 25 управляющих импульсов вспомогательных ключей. Длительность паузы (tп) между включениями противофазных плеч инвертора (u21) задается генератором паузы 21, на вход которого подаются импульсы с задающего генератора 16. Генератор паузы 21 осуществляет одновременное введение паузы в первый, второй, третий дешифраторы управляющих импульсов 18, 19, 20, основных ключей, а также введение паузы в дешифраторы вспомогательных ключей 23, 24, 25 (u23). Импульсы поступают с блока управления 15 на верхние и нижние (u1,2) силовые модули 1-6 каждого плеча моста с паузой между включениями противофазных плеч инвертора. Задатчик параметров периода выходного напряжения Τ и коэффициента мощности нагрузки cosφн 22, на вход которого поступают с задающего генератора 16 импульсы, осуществляет контроль и управление генератором паузы 21 по полученным значениям периода выходного напряжения Т, коэффициента мощности нагрузки cosφн с фаз нагрузки 14.
Включение между общим выводом вспомогательных ключей и средней точкой фильтровых конденсаторов дополнительного конденсатора 10 позволяет снизить Кг, повысить коэффициент сглаживания напряжения источника питания путем увеличения конденсаторов фильтра.
Как видно из временных диаграмм (фиг. 2), напряжение на нагрузке (u14) имеет трехступенчатую форму с паузой между включениями управляемых ключей противофазных плеч инвертора, что приближает форму фазного напряжения к синусоидальной.
Пример конкретной реализации способа
От задающего генератора 16 подают импульсы формирователю трехфазной последовательности импульсов 17, выдающему импульсы управления на дешифраторы 18, 19, 20, основных ключей, обеспечивающие управление верхних и нижних силовых модулей 1-6 каждого плеча моста в течение полупериода выходного напряжения. Для управления силовыми модулями 7-9 вспомогательных ключей управляющие импульсы поступают с дешифраторов основных ключей к входам дешифраторов 23, 24, 25 управляющих импульсов вспомогательных ключей. Длительность паузы между включениями противофазных плеч инвертора для значения cosφн=1,0÷0,99 задают генератором паузы 21 равной значению 0,05Т. Генератор паузы 22 осуществляет одновременное введение значения 0,052Т в первый, второй, третий дешифраторы управляющих импульсов 19, 20, 21. Импульсы поступают с блока управления 15 на верхние и нижние силовые модули 1-6 каждого плеча моста с паузой, равной значению 0,05 Τ между включениями противофазных плеч инвертора, длительность включенного состояния вспомогательных ключей соответствующих фаз инвертора при cosφн=0,98 и ниже задают 0,06Т, а при cosφн=0,99÷1,0 задают 0,052Т, формируя трехступенчатую форму выходного напряжения.
Применение данного трехфазного инвертора со звеном постоянного тока позволяет повысить качество выходного напряжения, надежность и КПД в широком диапазоне изменения cosφн и частоты. Способ управления трехфазным инвертором со звеном постоянного тока приближает форму выходного напряжения к синусоидальной, что улучшает качество выходного напряжения, в результате снижения коэффициента гармоник при изменении cosφн от 0,98 и ниже при частотах 400 и 200 Гц во всем диапазоне изменения нагрузки, при этом длительность включенного состояния вспомогательных ключей соответствующих фаз инвертора при cosφн=0,98 и ниже задают 0,06Т, а при cosφн=0,98÷4,0 задают 0,052Т.
Claims (3)
1. Трехфазный инвертор со звеном постоянного тока, содержащий основные ключи, соединенные по мостовой схеме, и вспомогательные ключи, выполненный на полностью управляемых ключах, снабженный диодами, соединенными встречно-параллельно основным ключам, вспомогательные ключи, соединенными попарно встречно-параллельно одним зажимом с соответствующей фазой нагрузки, а другим через конденсатор с отрицательным зажимом источника постоянного тока, причем по способу управления основные ключи находятся в проводящем состоянии 5/12T, а вспомогательные - 1/12T в момент изменения знака фазного напряжения, отличающийся тем, что общий вывод вспомогательных ключей присоединен к средней точке, образованной двумя фильтровыми конденсаторами источника постоянного тока, причем в качестве вспомогательных ключей применены силовые модули на совмещенных транзисторах, управляющие входы которых подключены к выходам дешифраторов управляющих импульсов вспомогательных ключей, а входы подключены к выходам соответствующих дешифраторов основных ключей.
2. Трехфазный инвертор со звеном постоянного тока по п. 1, отличающийся тем, что между общим выводом вспомогательных ключей и средней точкой фильтровых конденсаторов включен дополнительный конденсатор.
3. Способ управления трехфазным инвертором со звеном постоянного тока, по которому основные ключи находятся в проводящем состоянии 5/12T, а вспомогательные - 1/12T в момент изменения знака фазного напряжения, отличающийся тем, что длительность включенного состояния вспомогательных ключей соответствующих фаз инвертора при cosφн=0,98 и ниже задают 0,06T, а при cosφн=0,99÷1,0 задают 0,052T.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014130970/07A RU2556035C1 (ru) | 2014-07-25 | 2014-07-25 | Трехфазный инвертор со звеном постоянного тока и способ управления им |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014130970/07A RU2556035C1 (ru) | 2014-07-25 | 2014-07-25 | Трехфазный инвертор со звеном постоянного тока и способ управления им |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2556035C1 true RU2556035C1 (ru) | 2015-07-10 |
Family
ID=53538647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014130970/07A RU2556035C1 (ru) | 2014-07-25 | 2014-07-25 | Трехфазный инвертор со звеном постоянного тока и способ управления им |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2556035C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4635177A (en) * | 1984-11-16 | 1987-01-06 | Sundstrand Corporation | Control for a neutral point clamped PWM inverter |
| US5060129A (en) * | 1990-04-11 | 1991-10-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of controlling three-phase, three-level inverter |
| WO1992007419A1 (en) * | 1990-10-19 | 1992-04-30 | Italtel Società Italiana Telecommunicazioni S.P.A. | Triphase inverter |
| US5355297A (en) * | 1992-04-13 | 1994-10-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Three-level three-phase inverter apparatus |
| RU2125761C1 (ru) * | 1997-10-23 | 1999-01-27 | Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий | Трехфазный инвертор со звеном постоянного тока |
| RU2254658C1 (ru) * | 2004-03-02 | 2005-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Трёхфазный транзисторный источник реактивных токов |
-
2014
- 2014-07-25 RU RU2014130970/07A patent/RU2556035C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4635177A (en) * | 1984-11-16 | 1987-01-06 | Sundstrand Corporation | Control for a neutral point clamped PWM inverter |
| US5060129A (en) * | 1990-04-11 | 1991-10-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of controlling three-phase, three-level inverter |
| WO1992007419A1 (en) * | 1990-10-19 | 1992-04-30 | Italtel Società Italiana Telecommunicazioni S.P.A. | Triphase inverter |
| US5355297A (en) * | 1992-04-13 | 1994-10-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Three-level three-phase inverter apparatus |
| RU2125761C1 (ru) * | 1997-10-23 | 1999-01-27 | Тюменский научно-исследовательский и проектный институт природного газа и газовых технологий | Трехфазный инвертор со звеном постоянного тока |
| RU2254658C1 (ru) * | 2004-03-02 | 2005-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Трёхфазный транзисторный источник реактивных токов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sirisukprasert et al. | Optimum harmonic reduction with a wide range of modulation indexes for multilevel converters | |
| EP3076539A1 (en) | Discontinuous PWM with overmodulation and neutral point balancing for 3-level converters | |
| EP2681836A2 (en) | Method of shoot-through generation for modified sine wave z-source, quasi-z-source and trans-z-source inverters | |
| US10122165B2 (en) | Apparatus and method for reducing harmonics | |
| Abdar et al. | Design and implementation a specific grid-tie inverter for an agent-based microgrid | |
| Zhang et al. | A hybrid modulation method for single-phase quasi-Z source inverter | |
| Singh et al. | Delta-modulated ac–ac converter for PM WECS | |
| Karthikeyan et al. | Selective harmonic elimination (she) for 3-phase voltage source inverter (vsi) | |
| Boora et al. | A new general topology for asymmetrical multilevel inverter with reduced number of switching components | |
| Zahira et al. | SPWM technique for reducing harmonics in three-phase non-linear load | |
| RU2556035C1 (ru) | Трехфазный инвертор со звеном постоянного тока и способ управления им | |
| CN106992703A (zh) | 采用载波脉冲调制技术的并联式三电平逆变电路 | |
| Patel | THD comparison for 180, 120 & 150 degree conduction mode of three phase inverter | |
| Zhang et al. | A New PWM scheme for loss balancing and neutral-point voltage balancing in three-level active NPC converter | |
| Nguyen et al. | Space vector modulation for single-input dual-output indirect matrix converter | |
| KR20190110125A (ko) | 전원 제어 장치, 전력 변환 시스템 및 전원 제어 방법 | |
| RU2479915C1 (ru) | Трехфазный инвертор со звеном постоянного тока и способ управления им | |
| Hareesh et al. | A novel three phase infinite level inverter (TILI) topology for induction motor drive application | |
| Zygmanowski et al. | DC-link voltage balancing method for a hybrid asymmetric multilevel converter | |
| Komolafe et al. | GAPPED ALTERNATE PHASED OPPOSITE DISPOSITION-PULSE WIDTH MODULATION CONTROL FOR MULTILEVEL INVERTERS | |
| Aganza-Torres et al. | Analysis and modelling of HF-Link Cycloconverter based inverter for low-power renewable energy sources applications | |
| WO2015124461A1 (en) | Apparatus and method for reducing harmonics | |
| Shah et al. | DSP based PWM generation for high switching frequency voltage source inverter | |
| Bhargava et al. | Analysis of Asymmetrical Cascaded 7 level and 9 level Multilevel inverter design for Asynchronous Motor | |
| Raghuram et al. | Simulation of single phase matrix converter as all in one converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160726 |