×
24.07.2018
218.016.7410

Способ управления трехфазным инвертором напряжения по мостовой схеме

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
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.
Реферат Свернуть Развернуть

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

Показаны записи 1-10 из 208.
10.09.2015
№216.013.7894

Способ изготовления электродно-диафрагменного блока для щелочного электролизера воды

Изобретение относится к способу изготовления электродно-диафрагменного блока для щелочного электролизера воды, включающему приготовление формующего раствора диафрагмы, нанесение формующего раствора на подложку, изготовление диафрагмы методом фазовой инверсии и формирование...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562457
Дата охранного документа: 10.09.2015
20.10.2015
№216.013.83b4

Способ изготовления диафрагменного материала для электролитического разложения воды

Изобретение относится к технологии изготовления нетканых диафрагменных материалов на основе волокон полимера с внедренными по поверхности частицами гидрофильного наполнителя для электролизеров воды с щелочным электролитом. Способ изготовления диафрагменного материала для электролитического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565319
Дата охранного документа: 20.10.2015
27.10.2015
№216.013.8881

Пылеугольная топка

Изобретение относится к области тепловой энергетики и может быть использовано на паровых котлах с прямым вдуванием угольной пыли. Пылеугольная топка содержит экранированные прямоугольную вертикальную камеру сгорания 1 и двускатную холодную воронку 2, шлаковый комод 3, установленные по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566548
Дата охранного документа: 27.10.2015
20.12.2015
№216.013.9cf0

Устройство для токарной обработки некруглых деталей

Устройство относится к электромеханике и может быть использовано для повышения точности токарной обработки серийных некруглых деталей, выполняемой по бескопирной технологии, в условиях колебания скорости вращения детали. Технический результат - повышение точности формообразования в условиях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571801
Дата охранного документа: 20.12.2015
20.01.2016
№216.013.a0cb

Устройство для управления вентильно-индукторным электроприводом

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводе станков, гибридного и электрического транспорта, установок общепромышленного назначения. Техническим результатом является повышение надежности устройства. Устройство управления предусматривает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572805
Дата охранного документа: 20.01.2016
10.04.2016
№216.015.2e6a

Способ электропитания генератора озона поверхностного разряда

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для экономии электроэнергии и повышения надежности генераторов озона барьерно-поверхностного разряда. Технический результат - повышение эффективности использования электроэнергии и уменьшение потребляемой мощности озонатора от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579354
Дата охранного документа: 10.04.2016
20.05.2016
№216.015.4023

Микроканальный теплообменник

Изобретение относится к теплообменной технике и может использоваться в микроканальных теплообменниках. Микроканальный теплообменник состоит из жесткого корпуса, содержащего теплообменную матрицу, образованную из спаянных между собой тонких гладких теплопроводных пластин одинаковой конструкции,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002584081
Дата охранного документа: 20.05.2016
20.08.2016
№216.015.4a79

Гель-полимерный электролит для литиевых источников тока

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве литиевых первичных и вторичных источников тока, а также суперконденсаторов. Повышение удельной электрической проводимости гель-полимерного электролита, обеспечение его химической и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594763
Дата охранного документа: 20.08.2016
20.08.2016
№216.015.4cd4

Энергоустановка с электрохимическим генератором на основе водородно-кислородных топливных элементов

Изобретение относится к энергетическому оборудованию и может быть использовано для получения электрической энергии как в стационарных установках, так и на транспорте, а также при производстве и эксплуатации энергоустановок. Повышение эффективности работы энергоустановки с электрохимическим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594895
Дата охранного документа: 20.08.2016
20.08.2016
№216.015.4d93

Установка для нанесения покрытий на поверхности деталей

Изобретение относится к установке для нанесения покрытий на поверхности деталей. Внутри корпуса вакуумной камеры установлен, по меньшей мере, один источник распыляемого материала, выполненный в виде N магнетронов, где N - целое число и N>1, и ионный источник. Внутри корпуса камеры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595187
Дата охранного документа: 20.08.2016
Показаны записи 1-10 из 14.
10.03.2014
№216.012.aaa9

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано при построении преобразователей постоянного напряжения в трехфазное переменное при высоких требованиях к качеству выходного напряжения, к массогабаритным показателям, к КПД и надежности. Техническим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509404
Дата охранного документа: 10.03.2014
20.10.2014
№216.012.fff2

Трехфазный инвертор напряжения с трансформаторным выходом

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано при построении трехфазных инверторов в системах как основного, так и резервного электропитания автономных объектов, где уровень напряжения первичного источника требует повышения его трансформаторным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531378
Дата охранного документа: 20.10.2014
10.06.2015
№216.013.4f9f

Машинно-вентильный генератор постоянного тока

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат изобретения заключается в снижении массы и габаритов системы. Машинно-вентильный генератор постоянного тока (МВГПТ) содержит электрическую машину переменного тока с двумя группами гальванически развязанных трехфазных якорных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551904
Дата охранного документа: 10.06.2015
20.09.2015
№216.013.7ba2

Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное с широтно-импульсной модуляцией

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563247
Дата охранного документа: 20.09.2015
27.11.2015
№216.013.94a1

Система генерирования постоянного тока

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении систем генерирования постоянного тока. Технический результат - уменьшение амплитуды пульсаций выходного напряжения и улучшение массогабаритных показателей. Система генерирования постоянного тока содержит три...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569668
Дата охранного документа: 27.11.2015
13.02.2018
№218.016.2036

Устройство генерирования напряжения переменного тока постоянной частоты при переменной частоте вращения привода генератора

Устройство генерирования напряжения переменного тока постоянной частоты при переменной частоте вращения привода генератора относится к области электротехники, позволяет расширить функциональные возможности и содержит электрическую машину в генераторном режиме 1 с якорными обмотками 2, 3,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641314
Дата охранного документа: 17.01.2018
28.08.2018
№218.016.8017

Система электропитания

Изобретение относится к области электротехники, а именно силовой преобразовательной техники. Технический результат заключается в повышении точности стабилизации напряжения на выходных выводах преобразователя системы питания и достигается за счет того, что система электропитания содержит блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665030
Дата охранного документа: 27.08.2018
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
19.04.2019
№219.017.3058

Регулятор-стабилизатор переменного тока

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано в тех случаях применения, где требуется расширенный диапазон регулирования выходного напряжения (со стабилизацией тока при нескольких заданных его значениях) и хорошие показатели по электромагнитной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002364916
Дата охранного документа: 20.08.2009
18.12.2019
№219.017.ee12

Стабилизированный по напряжению генератор на основе асинхронной машины с короткозамкнутой роторной обмоткой

Стабилизированный по напряжению генератор на основе асинхронной машины с короткозамкнутой роторной обмоткой относится к области электротехники и может быть использован при построении машинно-электронных генерирующих систем постоянного (МЭГС-1) или переменного (МЭГС-2) тока при переменной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002709101
Дата охранного документа: 16.12.2019
+ добавить свой РИД