×
20.09.2015
216.013.7ba2

Результат интеллектуальной деятельности: ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники. Технический результат заключается в улучшении массогабаритных показателей, КПД, в улучшении технологичности изготовления, повышении надежности, расширении функциональных возможностей. Для этого заявленное устройство содержит шесть силовых фазных полублоков, которые своими силовыми входами подключены к шинам питания постоянного тока, а выходами - к первичным обмоткам фазных трансформаторных узлов, вторичные фазные обмотки которых соединены пофазно согласно последовательно и подключены ко входным выводам трехфазного фильтра, а также систему управления фазными полублоками, формирующую две трехфазные системы сигналов с широтно-импульсной модуляцией, сдвинутые на тактовой частоте f на угол π, для управления ключевыми элементами фазных полублоков, трансформаторные узлы выполнены в виде двух трехфазных трансформаторов, первая половина из трех фазных полублоков выполнена в виде первого трехфазного инвертора напряжения по мостовой схеме на транзисторах с обратными диодами, который своим силовым входом подключен к шинам питания постоянного тока, вторая половина из трех фазных полублоков также выполнена по схеме трехфазного инвертора напряжения, своим силовым входом подключенного аналогично к шинам питания постоянного тока, а выходы первого и второго трехфазных инверторов напряжения подключены к трехфазной первичной обмотке одного из двух трехфазных трансформаторов напряжения. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано при построении трехфазных инверторов напряжения в системах как основного, так и резервного электропитания автономных объектов, где в качестве первичного источника используется, например, аккумуляторная батарея с уровнем напряжения, требующим повышения его трансформаторным путем.

Известен преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное, в принципе позволяющий решить данную задачу с некоторыми ограничениями - см. рис.9.12 на стр.335 в [1]: Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 376 с. Его силовая часть содержит два трехфазных инверторных моста, выходы каждого из которых подключены к первичным трехфазным обмоткам одного из двух трехфазных трансформаторов. При этом два комплекта вторичных трехфазных обмоток у одного из трансформаторов выполнены по схеме «зигзаг» и соединены пофазно последовательно с комплектом вторичных трехфазных обмоток второго трансформатора, образуя выходные выводы трехфазного инвертора. Его фазные выходные напряжения имеют многоступенчатую форму (в виде 6 равновременных интервалов его квантования на полупериоде) с коэффициентом гармоник КГ(U)=0,15. Ближайшей высшей гармоникой в спектре напряжения, на которую рассчитывается выходной фильтр, является 11-я гармоника. Известно, что установленная мощность этого фильтра тем меньше, чем больше номер этой высшей гармоники. При выходной частоте 50 Гц масса фильтра здесь оказывается значительной - это первый недостаток данного решения. Второй его недостаток заключается в ограниченных функциональных возможностях - в [1] отсутствует информация о возможности регулирования выходного напряжения в этом инверторе, так что эта задача должна решаться дополнительно.

Наиболее близким по технической сущности решением является преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное с широтно-импульсной модуляцией, описанный на стр.5÷11 в [2]: журнал «Практическая силовая электроника», №5, 2005 г. Преобразователь выполнен в виде трех фазных блоков. Каждый его фазный блок выполнен в виде двух фазных полублоков, каждый из которых в свою очередь содержит 6 синхронно работающих инверторных ячеек по нулевой схеме (с трансформаторным выходом). В целом преобразователь содержит 36 инверторных ячеек. Выходы фазных полублоков в каждой фазе (в виде вторичных обмоток трансформаторов) соединены последовательно. Алгоритмы управления ключевыми элементами инверторных ячеек каждой пары фазных полублоков задаются блоком управления, который формирует две трехфазные системы задающих сигналов с ШИМ, сдвинутые между собой по фазе на тактовой частоте fт на угол π, а задающие сигналы (с выходной частотой f2) в каждой фазе трехфазной системы между собой сдвинуты на угол 2π/3. Таким образом, формирование выходного фазного напряжения в каждом фазном полублоке осуществляется по алгоритму двухполярной ШИМ (ДШИМ) по синусоидальноиу закону синфазно на частоте задающего сигнала, но с фазовым сдвигом сигналов управления между фазными полублоками на угол π на тактовой частотой fт. Поскольку выходы фазных полублоков соединены последовательно, то в результате суммирования двух напряжений с ДШИМ результирующее напряжение в каждом фазном блоке получается со значительно меньшими искажениями и имеет вид сигнала с однополярной ШИМ (ОШИМ) с частотой квантования импульсов в нем 2fт. Наряду с известными достоинствами нулевые инверторные ячейки, на которых построен этот преобразователь, имеют следующий недостаток. Две первичные обмотки каждого из 36 трансформаторов работают попеременно. Из-за прерывания в них токов с тактовой частотой fт на ключевых элементах возникают импульсные перенапряжения, обусловленные индуктивностями рассеяния этих обмоток. Работоспособность инверторных ячеек в известном решении [2] достигается введением специальных схемотехнических средств (называемых снабберными устройствами), которые снижают эти перенапряжения до приемлемого уровня. Фактически их функциональная надежность определяет и надежность инвертора в целом. Использование этих средств негативно сказывается и на КПД инвертора, а неполное использование первичных обмоток трансформаторов по току (из-за попеременной их работы) ухудшает их массогабаритные показатели и преобразователя в целом. Кроме того, транзисторные ключи в инверторных ячейках по нулевой схеме работают при рабочем напряжении несколько большем, чем 2ЕП, где ЕП - напряжение источника питания, что в ряде случаев может ограничивать применение этого решения из-за близости предельно допустимых значений рабочих напряжений транзисторных ключей к этому значению.

Таким образом, недостатками решения-прототипа [2] является его структурная (и технологическая) сложность, пониженные значения КПД и надежности, а также невысокие массогабаритные показатели и завышенное значение напряжения на ключевых элементах, ограничивающее область их применения.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в улучшении массогабаритных показателей, КПД, в улучшении технологичности изготовления, повышении надежности, расширения области применения и достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное с широтно-импульсной модуляцией, содержащий шесть силовых фазных полублоков, которые своими силовыми входами подключены к шинам питания постоянного тока, а выходами - к первичным обмоткам фазных трансформаторных узлов, вторичные фазные обмотки которых соединены пофазно согласно последовательно и подключены ко входным выводам трехфазного фильтра, выходные выводы которых образуют выход преобразователя, а также систему управления фазными полублоками, формирующую две трехфазные системы сигналов с широтно-импульсной модуляцией, сдвинутые на тактовой частоте fт на угол π, для управления ключевыми элементами фазных полублоков, трансформаторные узлы выполнены в виде двух трехфазных трансформаторов, первая половина из трех фазных полублоков, принадлежащих трем разным фазам, выполнена в виде первого трехфазного инвертора напряжения по мостовой схеме на транзисторах с обратными диодами, который своим силовым входом подключен к шинам питания постоянного тока, вторая половина из трех фазных полублоков также выполнена по схеме трехфазного инвертора напряжения, своим силовым входом подключенного аналогично к шинам питания постоянного тока, а выходы первого и второго трехфазных инверторов напряжения подключены к трехфазной первичной обмотке одного из двух трехфазных трансформаторов напряжения.

При этом возможны два способа реализации двух трехфазных трансформаторов. В первом варианте каждый из двух трехфазных трансформаторов выполняют на трех однофазных магнитопроводах, а во втором - на одном трехфазном магнитопроводе, причем в первом варианте первичные трехфазные обмотки каждого из трансформаторов соединены по схеме «треугольник», а во втором - по схеме «треугольник» или «звезда».

Техническая сущность изобретения поясняется чертежами:

на фиг.1 показана принципиальная электрическая схема силовой части преобразователя постоянного напряжения в квазисинусоидальное и функциональная блок-схема его системы управления;

на фиг.2 приведены осциллограммы его работы: вверху - фазное напряжение до фильтра; внизу - фазное напряжение после фильтра и ток активно-индуктивной нагрузки.

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное по фиг.1, содержит два трехфазных инвертора напряжения 1 и 2 (ТИН1 и ТИН2), выполненных по трехфазной мостовой схеме и образующих два одинаковых по мощности преобразующих канала с трансформаторным выходом. Трансформаторный выход каждого трехфазного инвертора 1 и 2 обеспечивается двумя трехфазными трансформаторами, один из которых (для ТИН1) выполнен на трех однофазных магнитопроводах 3, 4, 5 с расположенными на них первичной трехфазной обмоткой 6 (W1-1) и вторичной трехфазной обмоткой 7 (W2-1). Другой трехфазный трансформатор (для ТИН2) выполнен аналогично - на трех однофазных магнитопроводах 8, 9, 10 с расположенными на них первичной трехфазной обмоткой 11 (W1-1) и вторичной трехфазной обмоткой 12 (W2-1). Первичные трехфазные обмотки 6 (W1-1) и 11 (W1-1) обоих трехфазных трансформаторов соединены по схеме «треугольник» и подключены к выходным фазным выводам A1, B1, C1 и A2, B2, C2 инверторов 1 и 2 соответственно. Вторичные трехфазные обмотки двух трехфазных трансформаторов 7 (W2-1) и 12 (W2-1) соединены пофазно согласно последовательно, причем одни одноименные по полярности концы обмоток объединены, образуя нулевую точку 13 (02), а другие образуют промежуточные фазные выводы 14 (A), 15 (B), 16 (C), к которым одними своими концами подключены дроссели индуктивности 17, 18, 19, а между другими их концами включены конденсаторы 20, 21, 22, которые вместе с этими элементами (17, 18, 19) образуют трехфазный Г-образный LC фильтр. Для защиты от перегрузок по току в выходной цепи преобразователя установлен датчик тока 23, включенный между выходными выводами Г-образного LC фильтра и выходными выводами 24, 25, 26 преобразователя. К выходным выводам 24, 25, 26 подключен также датчик трехфазного напряжения (ДН) 27. Выходы датчиков 23 и 27 подключены к соответствующим входам системы управления (СУ) 28. Принцип ее построения достаточно подробно описан в [2], а в упрощенном виде представлен на фиг.1. СУ 28 содержит блоки управления 29, 30, формирующие импульсы управления с ШИМ (с тактовой частотой fT) транзисторными ключами инверторов (ТИН1) 1 и (ТИН2) 2 соответственно, которые сдвинуты между собой на этой тактовой частоте на угол π. Блоки 29, 30 содержат трехфазные модуляторы ширины импульсов (ТМШИ1) 31 и (ТМШИ2) 32, на входы каждого из которых от задатчика сигналов (ТЗС) 33 подается трехфазная система задающих сигналов синусоидальной формы. Блоки 31, 32, 33 синхронизируются таймером 34. Распределение импульсов между транзисторными ключами инверторов 1 и 2 осуществляется логическими узлами (ЛУ1 и ЛУ2) 35 и 36 соответственно, входы которых подключены к выходам блоков 31, 32. Блоки и узлы 29÷36 образуют основную часть системы управления, а блок 37 представляет вспомогательную ее часть. Она содержит два контура отрицательной обратной связи - (КООС1) 38 и (КООС2) 39, входы которых подключены к выходам датчиков напряжения 27 и тока 23 соответственно. Контур 38 обеспечивает стабилизацию выходного напряжения преобразователя, а контур 39 защиту его от перегрузок по току. Узлами 40, 41 задаются уставки для этих контуров (38, 39). Выходные сигналы с узлов 38, 39 через сумматор 42 подаются на управляющий вход блока 33, с которого обеспечивается управление амплитудой трехфазного задающего сигнала. Электропитание всех блоков и узлов СУ 28 обеспечивается блоком питания внутренних нужд (БПВН) 43.

Работает преобразователь следующим образом. Импульсы управления инверторами 1 и 2 формируются трехфазными модуляторами ширины импульсов 31 и 32 соответственно путем логического сравнения трех фазных сигналов ua(t), uв(t), uc(t) синусоидальной формы, поступающих от трехфазного задатчика сигналов 33, с развертывающими сигналами up1(t) и up2(t) треугольной формы тактовой частоты fT, которые сдвинуты между собой по фазе на угол π. Сигнал up1(t) вырабатывается в блоке 31, а сигнал up2(t) - в блоке 32. Трехфазный задатчик сигналов 33 выполняется регулируемым по уровню. Тактовую частоту fT выбирают не менее, чем на порядок большей выходной частоты преобразователя F. На выходах каждого из блоков 31, 32 получают последовательности импульсов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) по синусоидальному закону, которые на тактовой частоте сдвинуты относительно друг друга на угол π. Затем эти импульсы с помощью логических устройств 35, 36 (после предварительного усиления и гальванической развязки) распределяют по шести транзисторным ключам инверторов 1 и 2 соответственно. Требуемая синхронизация работы блоков 31, 32, 33 обеспечивается таймером 34. Функции стабилизации выходного напряжения и защиты от перегрузок по току осуществляются вспомогательной частью системы управления 37.


ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 41-50 of 632 items.
10.11.2014
№216.013.0378

Раскрываемый руль ракеты

Изобретение относится к ракетной технике и касается складываемых аэродинамических поверхностей и механизмов их раскрытия. Раскрываемый руль ракеты состоит из вала, установленного в корпусе ракеты с возможностью поворота, аэродинамической поверхности, жестко фиксируемой в раскрытом положении и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532286
Дата охранного документа: 10.11.2014
20.11.2014
№216.013.088f

Система подачи топлива двигательной установки космического аппарата

Изобретение относится к области ракетно-космической техники. Система подачи топлива двигательной установки космического аппарата, содержащая блок управления, топливные баки с деформируемыми металлическими перегородками, разделяющими их на жидкостные и газовые полости, пневмомагистраль с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533592
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.12.2014
№216.013.1320

Способ и устройство генерации импульсного гамма-излучения короткоживущих изомеров атомных ядер

Изобретение относится к лазерной технике и технике формирования пучков заряженных частиц и генерации потоков электромагнитного излучения. Изобретение может использоваться, в частности, для разработки и получения источников импульсного (когерентного) электромагнитного ионизирующего излучения в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536319
Дата охранного документа: 20.12.2014
10.01.2015
№216.013.1d38

Способ стабилизации параметров лампы бегущей волны (лбв) при настройке передатчика свч

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано в радиотехнической и авиационной промышленности. Технический результат - повышение надежности работы СВЧ передатчика восьми миллиметрового диапазона длин волн с импульсной лампой бегущей волны (ЛБВ). Для этого способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538908
Дата охранного документа: 10.01.2015
27.01.2015
№216.013.2147

Устройство детектирования каналов видеоконференцсвязи в системах передачи с временным уплотнением

Изобретение относится к технике цифровой связи и может быть использовано для поиска каналов видеоконференцсвязи в цифровых системах передачи информации с временным уплотнением. Технический результат состоит в обеспечении поиска сигналов видеоконференции в мультиплексном цифровом потоке в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539967
Дата охранного документа: 27.01.2015
10.02.2015
№216.013.24a3

Система поиска разнородной информации в локальной компьютерной сети

Изобретение относится к средствам поиска и идентификации документов по их описаниям. Технический результат заключается в сокращении времени, затрачиваемого на проведение поиска нужной информации. Блок формирования индексных образов документов содержит первый блок удаления служебных символов и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540832
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.24a4

Мультиплексирующий цифровой коррелятор

Изобретение относится к технике цифровой связи и может быть использовано для синхронизации канала управления динамического мультиплексора с временным или кодовым разделением каналов. Техническим результатом является сокращение интервала времени входа в синхронизм канала управления динамического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540833
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.2566

Способ эвакуации экипажа из аварийной подводной лодки

Изобретение относится к способам спасания личного состава из аварийной подводной лодки. Способ эвакуации экипажа аварийной подводной лодки включает операции по эвакуации экипажа за пределы прочного корпуса подводной лодки, которые осуществляют шлюзованием через средства обеспечения выхода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541027
Дата охранного документа: 10.02.2015
20.02.2015
№216.013.2be4

Устройство обеспечения чистоты полезной нагрузки под сборочно-защитным блоком ракеты космического назначения

Изобретение относится к управлению параметрами среды в изделиях ракетно-космической технике при их подготовке на стартовом сооружении и в полете. Устройство включает в себя установленный на переходном отсеке (4) головной обтекатель (ГО) (3) полезной нагрузки (ПН) (1), выводимой ракетой (2)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542693
Дата охранного документа: 20.02.2015
27.02.2015
№216.013.2c93

Ключевой усилитель мощности

Изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к ключевым усилителям высокой частоты, и может быть использовано в радиопередатчиках. Технический результат изобретения заключается в улучшении линейности усиления ключевых усилителей мощности за счет существенного снижения уровня...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542879
Дата охранного документа: 27.02.2015
Showing 41-50 of 371 items.
27.10.2014
№216.013.018c

Способ повышения эффективности наведения на подводную цель корректируемого подводного снаряда противолодочного боеприпаса и устройство для его реализации

Изобретение относится военной технике и может быть использовано в противолодочных боеприпасах. Противолодочный боеприпас (ПБ) содержит корпус, систему запуска и разделения, тормозной отсек с парашютом и поплавком с невозвратным клапаном, отделяемый корректируемый подводный снаряд (КПС) с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531794
Дата охранного документа: 27.10.2014
10.11.2014
№216.013.0378

Раскрываемый руль ракеты

Изобретение относится к ракетной технике и касается складываемых аэродинамических поверхностей и механизмов их раскрытия. Раскрываемый руль ракеты состоит из вала, установленного в корпусе ракеты с возможностью поворота, аэродинамической поверхности, жестко фиксируемой в раскрытом положении и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532286
Дата охранного документа: 10.11.2014
20.11.2014
№216.013.088f

Система подачи топлива двигательной установки космического аппарата

Изобретение относится к области ракетно-космической техники. Система подачи топлива двигательной установки космического аппарата, содержащая блок управления, топливные баки с деформируемыми металлическими перегородками, разделяющими их на жидкостные и газовые полости, пневмомагистраль с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533592
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.12.2014
№216.013.1320

Способ и устройство генерации импульсного гамма-излучения короткоживущих изомеров атомных ядер

Изобретение относится к лазерной технике и технике формирования пучков заряженных частиц и генерации потоков электромагнитного излучения. Изобретение может использоваться, в частности, для разработки и получения источников импульсного (когерентного) электромагнитного ионизирующего излучения в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536319
Дата охранного документа: 20.12.2014
10.01.2015
№216.013.1d38

Способ стабилизации параметров лампы бегущей волны (лбв) при настройке передатчика свч

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано в радиотехнической и авиационной промышленности. Технический результат - повышение надежности работы СВЧ передатчика восьми миллиметрового диапазона длин волн с импульсной лампой бегущей волны (ЛБВ). Для этого способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538908
Дата охранного документа: 10.01.2015
27.01.2015
№216.013.2147

Устройство детектирования каналов видеоконференцсвязи в системах передачи с временным уплотнением

Изобретение относится к технике цифровой связи и может быть использовано для поиска каналов видеоконференцсвязи в цифровых системах передачи информации с временным уплотнением. Технический результат состоит в обеспечении поиска сигналов видеоконференции в мультиплексном цифровом потоке в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539967
Дата охранного документа: 27.01.2015
10.02.2015
№216.013.24a3

Система поиска разнородной информации в локальной компьютерной сети

Изобретение относится к средствам поиска и идентификации документов по их описаниям. Технический результат заключается в сокращении времени, затрачиваемого на проведение поиска нужной информации. Блок формирования индексных образов документов содержит первый блок удаления служебных символов и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540832
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.24a4

Мультиплексирующий цифровой коррелятор

Изобретение относится к технике цифровой связи и может быть использовано для синхронизации канала управления динамического мультиплексора с временным или кодовым разделением каналов. Техническим результатом является сокращение интервала времени входа в синхронизм канала управления динамического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540833
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.2566

Способ эвакуации экипажа из аварийной подводной лодки

Изобретение относится к способам спасания личного состава из аварийной подводной лодки. Способ эвакуации экипажа аварийной подводной лодки включает операции по эвакуации экипажа за пределы прочного корпуса подводной лодки, которые осуществляют шлюзованием через средства обеспечения выхода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541027
Дата охранного документа: 10.02.2015
20.02.2015
№216.013.2be4

Устройство обеспечения чистоты полезной нагрузки под сборочно-защитным блоком ракеты космического назначения

Изобретение относится к управлению параметрами среды в изделиях ракетно-космической технике при их подготовке на стартовом сооружении и в полете. Устройство включает в себя установленный на переходном отсеке (4) головной обтекатель (ГО) (3) полезной нагрузки (ПН) (1), выводимой ракетой (2)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542693
Дата охранного документа: 20.02.2015
+ добавить свой РИД