×
24.07.2018
218.016.7410

Результат интеллектуальной деятельности: Способ управления трехфазным инвертором напряжения по мостовой схеме

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении трехфазных инверторов напряжения (ТИН) централизованного типа для питания трехфазной и однофазной нагрузок. Техническим результатом является повышение КПД. В способе управления трехфазным инвертором напряжения по мостовой схеме, содержащим четыре стойки ключей, включенных между положительной и отрицательной шинами его питания, заключающемся в формировании сигнала развертки треугольной формы u(t) с максимальным значением U и частотой ƒ, трех последовательно сдвинутых между собой по фазе на угол 2π/3 задающих сигналов синусоидальной формы u(t)=Usin[ωt-(j-1)2π/3] с амплитудой U и частотой F=ω/2π, где j=А, В, С - фазовый индекс, при выполнении условия F<<ƒ, путем логического сравнения сигналов u(t) и u(t) и формирования на этой основе сигналов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) управляющими ключами трех стоек, а также формирования сигнала u(t) управляющими ключами 4-й стойки, при формировании сигнала u(t) задают условие U>U, формируют три квазитрапецеидальных сигнала u(t) ограничением трех задающих сигналов u(t) на уровне равенства их текущих значений максимальному значению сигнала развертки U=U, суммируют три полученных сигнала - , умножают суммарный сигнал на коэффициент 1/3 и на основе логического сравнения полученного сигнала (1/3)⋅u(t) с сигналом развертки u(t) формируют прямой и инверсный сигналы с широтно-импульсной модуляцией управления ключами четвертой стойки. Управление ключами 7, 8 дополнительной стойки осуществляют по способу ШИМ, формируют три последовательно сдвинутых между собой по фазе на угол 2π/3 задающих сигнала 25, 26, 27 синусоидальной формы u(t)=Usin[ωt-(j-1)2π/3] с амплитудой U и частотой F=ω/2π, где j=А, В, С - фазовый индекс. 3 ил.

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано при построении трехфазных инверторов напряжения (ТИН) централизованного типа для питания трехфазной и однофазной нагрузок.

Известны ТИН по трехфазной мостовой схеме, нечувствительные к несимметрии трехфазной нагрузки, которые выполнены в виде 4-х стоек полностью управляемых ключей (на базе транзисторов, зашунтированных обратными диодами), включенных между шинами питания источника постоянного напряжения (см. рис. 9.11а, б на стр. 333 в кн. Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 376 с.). Каждая из трех основных стоек ключей содержит два последовательно соединенных ключа, точка соединения которых образует один из трех выходных выводов ТИН. Три основные стойки ключей образуют традиционную схему трехфазного инвертора, который при управлении его ключами с использованием способа широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) на своем выходе формирует трехфазное напряжение с ШИМ. Четвертая дополнительная стойка ключей, обеспечивает нечувствительность ТИН к несимметрии трехфазной нагрузки (выполненной, например, в виде симметричной трехфазной и однофазной нагрузок). Ключами этой стойки управляют так чтобы исключить в нагрузке гармоники нулевой последовательности (ГНП).

Недостатком этого решения является его сложность, которая определяется наличием автотрансформатора, а также требованием наличия средней точки источника питания.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является трехфазный инвертор напряжения (см. рис. 1б на стр. 38 и стр. 37 в статье: Чаплыгин Е.Е., Вилков А.Е., Хухтиков С.В. Широтно-импульсная модуляция с пассивной фазой в инверторах напряжения с дополнительным полумостом. Журнал «Электричество», №8, 2012), содержащий три основных и одну дополнительную стойки ключей, которые включены между положительной и отрицательной шинами его питания. При этом управление ключами трех основных стоек заключающийся в формировании сигнала развертки треугольной формы up(t) с максимальным его значением Upm и частотой ƒр, а также трех последовательно сдвинутых между собой по фазе на угол 2π/3 задающих сигналов синусоидальной формы uзj(t)=Uзmsin[(ωt-(j-1)2π/3] с амплитудой Uзm и частотой F=ω/2π, где j=А, В, С - фазовый индекс, причем выполняют условие F<<ƒp; затем на этой основе путем логического сравнения сигналов up(t) и uзj(t) формируются сигналы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) для управления ключами трех стоек ТИН (то есть ими управляют на основе способа двухполярной широтно-импульсной модуляции по синусоидальному закону). Для управления двумя ключами четвертой стойки «усредненный потенциал средней точки ключей дополнительной стойки поддерживают равным Еп/2 за счет формирования с помощью ключей дополнительной стойки ШИМ - последовательности с коэффициентом модуляции, равным нулю».

Недостаток такого решения заключается в том, что однофазную нагрузку подключают параллельно одной из фаз симметричной трехфазной нагрузки. При этом различная токовая загрузка дросселей переменного тока фильтра вызывает некоторую амплитудную и фазовую несимметрию в связи с использованием общего трехфазного Г образного L1C1 фильтра одновременно для трехфазной и однофазной нагрузок, что ухудшает качество выходного напряжения при симметрии трехфазной нагрузки

Техническая задача изобретения заключается в улучшении качества выходного напряжения при несимметрии трехфазной нагрузки.

Техническим результатом изобретения является повышение КПД и улучшение спектрального состава выходного напряжения инвертора, уменьшение чувствительности трехфазного инвертора напряжения к несимметрии трехфазной нагрузки.

Это достигается тем, что в известном способе управления трехфазным инвертором напряжения по мостовой схеме, содержащим четыре стойки ключей, включенных между положительной и отрицательной шинами его питания, заключающемся в формировании сигнала развертки треугольной формы up(t) с максимальным значением Upm и частотой ƒр, трех последовательно сдвинутых между собой по фазе на угол 2π/3 задающих сигналов синусоидальной формы uзj(t)=Uзmsin[ωt-(j-1)2π/3] с амплитудой Uзm и частотой F=ω/2π, где j=А, В, С - фазовый индекс, при выполнении условия F<<ƒp, путем логического сравнения сигналов up(t) и uзj(t) и формирования на этой основе сигналов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) управляющими ключами трех стоек, а также формирования сигнала u4(t) управляющими ключами 4-й стойки, при формировании сигнала u4(t) задают условие Uзm>Upm, формируют три квазитрапецеидальных сигнала uктзj(t) ограничением трех задающих сигналов uзj(t) на уровне равенства их текущих значений максимальному значению сигнала развертки Uктзj(max)=Upm, суммируют три полученных сигнала - , умножают суммарный сигнал на коэффициент 1/3 и на основе логического сравнения полученного сигнала (1/3)⋅uктзΣ(t) с сигналом развертки up(t) формируют прямой и инверсный сигналы с широтно-импульсной модуляцией управления ключами четвертой стойки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема силовой части трехфазного инвертора напряжения, реализующая способ управления трехфазным инвертором напряжения по мостовой схеме, на фиг. 2 показана схема, где для однофазной нагрузки использован индивидуальный Г образный L2С2 фильтр, на фиг. 3 приведены осциллограммы, поясняющие процесс формирования алгоритмов управления ключами 4-й стойки.

Электрическая схема силовой части трехфазного инвертора напряжения (ТИН) содержит транзисторные ключи 1÷8, которые соединены попарно последовательно - 1, 2; 3, 4; 5, 6; 7, 8, образуя 4 стойки ключей, включенные между шинами питания 9, 10, источник напряжения 11. Три его основные стойки, образованные ключами 1÷6, представляют собой традиционную схему трехфазного инверторного моста с выходными выводами 12, 13, 14, к которым через три дросселя переменного тока 15, 16, 17 подключена трехфазная симметричная нагрузка в виде сопротивлений 18, 19, 20. Однофазная нагрузка 21 может быть подключена к одному из выходных выводов трехфазного общего Г образного L1C1 фильтра, образованного дросселями 15, 16, 17 и конденсаторами 22, 23, 24. Точка соединения ключей 7, 8 четвертой дополнительной стойки 01 соединена с нулевой точкой нагрузок 02 и нулевой точкой «звезды» конденсатов 22÷24.

Управление ключами 7, 8 дополнительной стойки осуществляют по способу ШИМ формируют три последовательно сдвинутых между собой по фазе на угол 2π/3 задающих сигнала 25, 26, 27 синусоидальной формы uзj(t)=Uзmsin[ωt-(j-1)2π/3] с амплитудой Uзm и частотой F=ω/2π, где j=А, В, С - фазовый индекс. Затем с помощью ограничителей ограничивают эти три задающих сигнала на заданном уровне (равном Upm). В результате получают три сигнала 28, 29, 30 квазитрапецеидальной формы частоты F. Далее эти три сигнала 28÷30 суммируют - и получают сигнал uкmзΣ(t) - 31 квазитрапецеидальной формы частоты 3F (но с другой степенью трапецеидальности относительно сигналов 28÷30) и после умножения его на коэффициент 1/3 получают сигнал (1/3)⋅uктзΣ(t) - 32. Затем формируют сигнал развертки треугольной формы up(t) - 33 с максимальным значением Uзm>Upm и частотой ƒр, причем выполняют условие F<<ƒp, производят операцию логического сравнения сигналов 32, 33 и на этой основе формируют прямой и инверсный сигналы 34, 35 с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) для управления ключами 7, 8 четвертой стойки. Как видно из осциллограмм, глубина дополнительной модуляции - μд управляющих сигналов 34, 35, определяемая отношением максимальных значений сравниваемых сигналов 32, 33, не равна нулю - μд=U32max/U33mах=1/3=0,333 (в отличие, например, от способа, описанного в статье: Чаплыгин Е.Е., Вилков А.Е., Хухтиков С.В. Широтно-импульсная модуляция с пассивной фазой в инверторах напряжения с дополнительным полумостом. Журнал «Электричество», №8, 2012, где указано, что коэффициент модуляции должен быть равен 0).

Сигналы для управления ключами 1÷6 трех основных стоек ТИН производят известным путем на основе логического сравнения сигнала развертки up(f) - 33 с каждым из трех задающих сигналов uктзj(t) - 28÷30 и формирования на этой основе сигналов управления с ШИМ по квазитрапецеидальному закону (а не по синусоидальному). В приведенном здесь примере для снижения числа переключения ключей 1÷6 основных трех стоек и повышения КПД ТИН за счет снижения динамических потерь глубина основной модуляции - μ0=Uзm/Upm=2,5. На фиг. 2 для этого режима представлены осциллограммы трех фазных напряжения до фильтра - 36, 37, 38 и после фильтра - 39, 40, 41, а также фазные токи 42, 43, 44 активно-индуктивной нагрузки. Осциллограммы представлены для случая, когда для однофазной нагрузки использован индивидуальный Г образный L2C2 фильтр (с элементами 45, 46). Несмотря на то, что несимметрия трехфазной нагрузки достаточно большая - 15% (т.е. доля тока однофазной нагрузки относительно тока нагрузки одной фазы трехфазной нагрузки), никакой несимметрии в выходных напряжениях ТИН не наблюдается.

Использование изобретения позволяет улучшить качество выходного напряжения при несимметрии трехфазной нагрузки, при этом повысить КПД и улучшить спектральный состав выходного напряжения инвертора, уменьшить чувствительность.

Способ управления трехфазным инвертором напряжения по мостовой схеме, содержащим четыре стойки ключей, включенных между положительной и отрицательной шинами его питания, заключающийся в формировании сигнала развертки треугольной формы u(t) с максимальным значением U и частотой f, трех последовательно сдвинутых между собой по фазе на угол 2π/3 задающих сигналов синусоидальной формы u(t)=Usin[ωt-(j-1)2π/3] с амплитудой U и частотой F=ω/2π, где j=А, В, С - фазовый индекс, при выполнении условия F<U, формируют три квазитрапецеидальных сигнала u(t) ограничением трех задающих сигналов u(t) на уровне равенства их текущих значений максимальному значению сигнала развертки U=U, суммируют три полученных сигнала - , умножают суммарный сигнал на коэффициент 1/3 и на основе логического сравнения полученного сигнала (1/3)⋅u(t) с сигналом развертки u(t) формируют прямой и инверсный сигналы с широтно-импульсной модуляцией управления ключами четвертой стойки.
Способ управления трехфазным инвертором напряжения по мостовой схеме
Способ управления трехфазным инвертором напряжения по мостовой схеме
Способ управления трехфазным инвертором напряжения по мостовой схеме
Способ управления трехфазным инвертором напряжения по мостовой схеме
Способ управления трехфазным инвертором напряжения по мостовой схеме
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 111-120 of 208 items.
19.12.2018
№218.016.a8e2

Способ идентификации линейной динамической системы

Изобретение относится к автоматическому управлению. Способ идентификации линейной динамической системы включает первоначальное задание передаточной функции системы априорного вида в дробно-рациональной форме. Устанавливают нормированную длительность неустановившегося движения, затем массивы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675281
Дата охранного документа: 18.12.2018
24.01.2019
№219.016.b320

Способ определения коэффициента теплопередачи через стенку конвективно охлаждаемой детали

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и направлено на определение коэффициента теплопередачи в конвективно охлаждаемых деталях, например в лопатках газовых турбин. Предложен способ определения коэффициента теплопередачи через стенку конвективно охлаждаемой детали, включающий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677973
Дата охранного документа: 22.01.2019
09.02.2019
№219.016.b895

Комбинированный ротор для высокоскоростной электрической машины

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции ротора с постоянными магнитами для высокоскоростной электрической машины. Технический результат – повышение надежности. Комбинированный ротор содержит постоянные магниты, установленные на валу из магнитомягкого материала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679311
Дата охранного документа: 07.02.2019
15.02.2019
№219.016.ba9b

Способ управления током асинхронного двигателя при питании от автономного инвертора напряжения

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления оптимальными по быстродействию электроприводами. Техническим результатом является стабилизация частоты переключения тока автономного инвертора напряжения, питающего статор асинхронного двигателя. что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679831
Дата охранного документа: 13.02.2019
15.02.2019
№219.016.bac6

Способ управления напряжением на нагрузке в регуляторе с регулируемым преобразователем напряжения

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано в электрических сетях для гибкого регулирования и стабилизации напряжения электрической сети и направлено на расширение диапазона регулирования напряжения на нагрузке. Техническим результатом является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679829
Дата охранного документа: 13.02.2019
20.02.2019
№219.016.bc23

Регулятор переменного напряжения

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано в электрических сетях. Техническим результатом является расширение области применения за счет увеличения диапазона и дискретности регулирования напряжения на нагрузке без повышения массогабаритных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680146
Дата охранного документа: 18.02.2019
20.02.2019
№219.016.bc42

Способ стабилизации напряжения генератора с изменяющейся частотой вращения вала и комбинированным возбуждением

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электропитания летательных аппаратов. Техническим результатом является повышение энергоэффективности процесса стабилизации. Способ стабилизации напряжения генератора заключается в изменении значения тока...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680147
Дата охранного документа: 18.02.2019
20.02.2019
№219.016.bc57

Катодный блок сварочной электронной пушки

Изобретение относится к области вакуумной электроники, а именно к оборудованию для электронно-лучевой обработки материалов. Технический результат - расширение технологических возможностей, упрощение работы по сборке и замене катодного узла электронной пушки и сокращение времени...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680150
Дата охранного документа: 18.02.2019
21.03.2019
№219.016.eac9

Способ моделирования процессов в химических реакторах

Изобретение относится к способам моделирования процессов получения водорода за счет гидролиза твердого реагента - алюминия в реакционном сосуде, и может быть использовано для оптимизации гидродинамических процессов и массообмена в альтернативных вариантах проектируемых генераторах водорода на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682612
Дата охранного документа: 19.03.2019
29.03.2019
№219.016.ee55

Энергосберегающий электропривод для стенда испытаний тракторных шин

Изобретение относится к испытаниям транспортных средств, в частности к стендам для динамических испытаний пневматических шин. Стенд для динамических испытаний тракторных шин содержит установленный на опорах барабан, электродвигатель, вращающий барабан, инвертор напряжения, нагружающие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682806
Дата охранного документа: 21.03.2019
Showing 11-14 of 14 items.
06.02.2020
№220.017.feda

Бесконтактный стабилизированный по напряжению генератор переменного тока с комбинированным возбуждением

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении генераторов переменного и постоянного тока для систем электропитания автономных объектов, прежде всего, для летательных аппаратов, где требуются минимально возможная масса, габариты и бесконтактность, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713470
Дата охранного документа: 05.02.2020
23.02.2020
№220.018.0545

Способ стабилизации выходного напряжения вентильного магнитоэлектрического генератора

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системе электропитания автономных объектов. Техническим результатом является улучшение массогабаритных и энергетических показателей при упрощении технической реализации способа, что обеспечивает повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714921
Дата охранного документа: 21.02.2020
21.07.2020
№220.018.34d3

Стабилизированный по напряжению вентильный магнитоэлектрический генератор

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в повышении КПД и улучшении удельного его показателя. Стабилизированный по напряжению вентильный магнитоэлектрический генератор (ВМЭГ) содержит синхронную машину с возбуждением от постоянных магнитов 1, выпрямительный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002726950
Дата охранного документа: 17.07.2020
06.06.2023
№223.018.788f

Преобразователь постоянного напряжения в квазисинусоидальное трёхфазное напряжение повышенной мощности

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано в системах электроснабжения и электропривода промышленных установок и транспортных средств. Технический результат заключается в повышении КПД и расширении области его применения при повышенных значениях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002762829
Дата охранного документа: 23.12.2021
+ добавить свой РИД