DK158688B - Elektrisk vekselretter - Google Patents
Elektrisk vekselretter Download PDFInfo
- Publication number
- DK158688B DK158688B DK467478A DK467478A DK158688B DK 158688 B DK158688 B DK 158688B DK 467478 A DK467478 A DK 467478A DK 467478 A DK467478 A DK 467478A DK 158688 B DK158688 B DK 158688B
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- waveform
- inverter
- switching
- programmed
- output
- Prior art date
Links
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 13
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 7
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 241000277331 Salmonidae Species 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
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
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
- H02M7/53871—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
- H02M7/53875—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output
-
- 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
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Description
i
DK 158688 B
Den foreliggende opfindelse vedrører en elektrisk vekselretter til omsætning af elenergi fra en jævnstrømskilde til en i alt væsentligt sinusformet vekselstrømskurveform med en positiv og en negativ halvperiode, hvilken vekselretter har indgangsorganer til modtagelse af 5 elektrisk jævnstrømsenergi fra jævnstrømskilden i form af et negativt og et positivt indgangssignal, omkoblingsorganer, der kan gøres strømførende og strømløse afhængigt af tilstanden af et styresignal, som tilføres en styreklemme til generering af en række positive og negative impulser fra jævnstrøms kilden, og et filterorgan, der er 10 forbundet med omkoblingsorganerne til fjernelse af højereordensover-tonerne fra de positive og negative impulser, som afgives fra omkoblingsorganerne, for tilvejebringelse af en i hovedsagen sinusformet vekselstrøms kurveform.
Elektriske vekselrettere er almindeligt kendte som indretninger til om-15 dannelse af elektrisk jævnstrømsenergi, fx fra en brændstofcelle eller lignende, til elektrisk vekselstrømsenergi, der er den som i første række anvendes af elforbrugere. Sådanne apparater indeholder som regel et par omkoblere eller omskiftere, der er koblet som en halvbro eller bro, der er serieforbundet med jævnstrømskildens positive og 20 negative samleskinner eller poler. Ved at omkoble omskifterne i hver pol dannes en række positive og negative impulser, der har en primær komposant svarende til den ønskede grundfrekvens for den sinusformede vekselstrøm. Generering af elektrisk vekselstrømsenergi ved hjælp af en sådan indretning medfører, at der ud over den 25 sinusformede grundfrekvenskomponent for vekselstrømmen dannes overtonekomposanter, der på en eller anden måde skal fjernes eller undertrykkes, inden belastningsstrømmen kan tilsluttes et vekselstrømsapparat eller nettet. Der er ganske vist blevet foreslået talrige forskellige fremgangsmåder til reduktion af overtoneindholdet i ud-30 gangsspændingen fra en vekselretter og en kombination af impuls-breddemodulation og seriefiltrering, hvilket har medført, at man har opnået et sinusformet udgangssignal af forholdsvis høj kvalitet.
Efter indførelsen af halvlederteknikken på vekselretterområdet har ef-fektomkoblingsorganer såsom effekttransistorer, tyristorer osv. samt 35 integrerede kredse muliggjort en væsentlig reduktion af vekselretternes komponentantal samt deres størrelse og vægt. De filtre, der 2
DK 158688 B
anvendes i et vekselretterkredsløb, har imidlertid en tilbøjelighed til at blive af de kostbareste og en af de tungeste komponenter, hvilket har medført, at der er blevet udviklet talrige fremgangsmåder til at reducere den filtrering, der er nødvendig til syntetisk at frembringe 5 en acceptabel vekselstrømskurveform. Desuden kræver brugen af filtre med høj impedans til eliminering af overtoner en stor seriekoblet induktanssspoie, og det er normalt nødvendigt at regulere spændingen for at kompensere for spændingsfaldet over denne spole, alt efter hvordan veksel retterens belastning varierer.
10 I USA patentskrift nr. 3.614.590 er beskrevet en halvlederbestykket vekselretter, i hvilken der benyttes en digitalt afledet styrekurveform ~ for~de helbrokoblede effektomkoblingsorganer. Den styrende kurve form består af spændingsimpulser, der har ens bredde, men som er adskilte ved mellemrum eller pauser, der kan være forskellige, frem-15 bragt af et heltalligt antal ens inkrementer. I fig. 4 i dette USA patentskrift er der for omkoblingsorganerne angivet et antal programmerede kurveformer, der har til opgave at reducere overtoneindholdet i veksel retterens udgangssignal.
Det primære formål med den foreliggende opfindelse er at frembringe 20 en elektrisk vekselretter af den indledningsvis nævnte art, hvilken elektrisk vekselretter er bestykket med halvlederomkoblingsorganer, har et minimalt antal styrekredse og belastningsstrømfiltre og kan produceres til en lav pris i kroner pr. kilowatt.
I overensstemmelse med den foreliggende opfindelse danner en digital 25 kreds et programmeret omkoblingsprogram eller -mønster til styring af den elektriske effektveksel retters halvlederbestykkede stærkstrømsomkoblingsorganer, idet overtonekomposanterne i veksel rette ren s udgangssignal af såvel lav som høj orden bringes til at optræde inden for acceptable grænser ved afstemning af det programmerede mønsters 30 spidser i et lavimpedansvekselretterfilter. Samtidig anvendes der i den elektriske vekselretter ifølge opfindelsen halvlederbestykkede omkoblingsorganer, der fortrinsvis er konstrueret som billige halvbroer, som aktiveres med en lav omkoblingsfrekvens, så at veksel-retterens virkningsgrad forbliver høj ved en lav fremstillingspris i 35 kroner pr. kilowatt.
3
DK 158688B
I overensstemmelse med opfindelsen anvendes der i en billig veksel ret -ter med høj virkningsgrad et udgangsfilter med lav impedans, så at der ikke behøves nogen spændingsregulering inden for vekselrette-rens belastningsområde. I overensstemmelse med opfindelsen foreslås 5 en ny type programmeret omkoblingskurveform anvendt i en elektrisk vekselretters halvlederbestykkede og halvbrokoblede omkoblingsorganer, som frembringer4 bestemte lavereordensovertoner, med det formål at reducere størrelsen af højereordensovertoner og derigennem reducere den strøm, som cirkulerer i filterorganerne, specielt den strøm, 10 som cirkulerer i en trefaset vekselretters trefasede filterorgan.
I overensstemmelse med den foreliggende opfindelse afbalanceres på helt ny måde et bestemt styresignal i et lavimpedansfilter, så at der ikke kræves nogen spændingsregulering inden for veksel retterens belastningsområde. Den styrende kurveform aktiverer de halvleder-15 bestykkede omkoblere, der fortrinsvis er koblet som en halvbrokoblet veksel retter, med en lav frekvens for dermed at opretholde en høj virkningsgrad for veksel retteren.
Den elektriske vekselretter ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at den yderligere har styreorganer til generering af en repetitiv, pro-20 grammeret kurveform med to halvperioder, ud fra hvilken kurveform styresignalet, som tilføres styreklemmen på omkoblingsorganerne, udledes, og hvilken kurveform har en række slidser, der er placeret ved begyndelsen og afslutningen af hver halvperiode, idet kurveformens anden halvperiode svarer til kurveformens første halvperiode, 25 og idet bredden, antallet og placeringen af slidserne samt styresignalet er indrettet til at aktivere omkoblingsorganerne på en sådan måde, at der på veksel retterens udgang dannes et vekselstrømssignal med grundfrekvensen og med bestemte lavereordensovertoner og enkelte højereordensovertoner samtidig med, at amplituden af andre 30 højereordens overtoner reduceres.
I overensstemmelse med den foretrukne udførelsesform for den elektriske vekselretter ifølge opfindelsen har styreorganerne et lagerorgan, i hvilket den programmerede kurveform er lagret på individuelt adresserbare pladser, et urorgan, der er indrettet til at afgive et 35 udgangssignal, som er relateret til grundfrekvensen for vekselstrøms- 4
DK 158688B
signalet, samt et tælleorgan til i rækkefølge, at adressere lagerorganets individuelle lagerpladser.
I overensstemmelse med denne foretrukne udførelsesform for opfindelsen er lagerorganet indrettet til at frembringe en række programme-5 rede kurveformer, der indbyrdes er faseforskudt 120°, samtidig med at omkoblingsorganerne har tre omkoblerpar, der er koblet til afgivelse af et trefaset vekselretterudgangssignal på tre forskellige ledninger, og at hver af omkoblerne i nævnte omkoblerpar er indrettet til skiftevis at blive gjort strømførende og strømløse i overensstemmelse 10 med den programmerede kurveform, så at der på hver enkelt ledning frembringes en række af positive og negative impulser, hvilke rækker indbyrdes har en faseforskel på 120°.
I overensstemmelse med den foreliggende opfindelse kan der til fjernelse af højereordensovertonerne fra omkobiingsorganernes udgangs-15 signal benyttes et filterorgan, der er et 5% filter.
I overensstemmelse med den for øjeblikket foretrukne udførelsesform for opfindelsen svarer den repetitive kurveform til 180°, og slidserne udgør omkoblingspunkter og optræder ved følgende kurveformsparametre: 20 Omkoblingspunkt Grader 1 5,125 2 9,875 3 21,5 4 23,5 25 5 156,5 6 158,4 7 170,125 8 · '174,875 9 180.
30 En speciel og særlig hensigtsmæssig udførelsesform for opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, på hvilken
DK 158688 B
5 fig. 1 viser et blokdiagram over en indretning, der er konstrueret i overensstemmelse med opfindelsen, og som er tilsluttet en konventionel trefaset halvbrokoblet elektrisk vekselretter, fig. 2 et diagram, som viser den styrekurveform, som tilføres om-5 koblingsorganerne, og kurveformen for den ufiltrerede udgangsspænding fra indretningen i fig. 1, fig. 3 et diagram, som viser overtonekomponenternes amplitudeværdier i vekselretterens udgangsspænding, og fig. 4 en grafisk fremstilling, som viser den specielle programmerede 10 kurveform ifølge opfindelsen sammen med en halv bølgelængde af vekselretterens udgangsspænding.
Fig. 1 viser en udførelsesform ifølge opfindelsen for en kurveformsgenerator 10, som egner sig til gene-15 rering af en gentagen række af programmerede kurveformer, der anvendes ved styring af strømledningsrækkefølgerne i en trefaset elektrisk vekselretter. I den foretrukne udførelsesform indeholder kurveformsgeneratoren 10 et digitalur 12, som genererer en række gentagne impulser 20 ved en given frekvens, der har et bestemt forhold til grundfrekvensen for vekselretterens udgangssignal. Hvis der f.eks. ønskes et udgangssignal med en frekvens på 50 Hz, skal impulsfrekvensen for uret 12 vælges således, at den udgør et multiplum af frekvensen 50 Hz, for at alle 25 grundfrekvensens 360 elektriske grader kommer til at indeholde et lige stort antal udgangsimpulser fra uret 12 ("klokken"). Ifølge den foreliggende opfindelse er denne impulsfrekvens valgt til 144 kHz.
30 Klokken 12 er gennem en ledning 14 forbundet til en tæller 16, som er indrettet til at tælle de af klokken 12 afgivne impulser og at generere en række frekvensafhængige firkantbølger, der indbyrdes på kendt måde står i forbindelse med hinanden, og som findes på en række ud-35 gangsledninger. Tælleren 16 har en nulstillingsindgang 27, der stiller de bistabile vippekredsløb i deres initial- eller nulstilling, når den tilføres et bestemt
6 DK 158688B
signal. Tælleren 16's udgang er via et flerlederkabel 18 tilsluttet indgangene på et læselager ROM (Read-Only-Memory) 20, så at de enkelte lagerpladser heri på velkendt måde kan adresseres i rækkefølge.
i
Fig. 2A, 2B og 2C viser de programmerede kurveformer, som * 5 enheden ROM 20 afgiver på ledningerne 22, 24 og 26. På ledningen 27 frembringes der periodisk en nulstillingsimpuls på et tidspunkt, der svarer til afslutningen af en hel periode af grundfrekvensen, for at nulstille tælleren 16. Det skal bemærkes, at den programmerede kurve-10 form indeholder impulser af forskellig bredde, og at den indeholder ni overgangs- eller omkoblingspunkter i hver halvperiode af grundfrekvensen. Den programmerede kurveform i den sidste halvperiode, tIvs. 180 - 360 elgrader er modsat rettet kurveformen i den første halvperiode, 15 dvs. 0 - 180 elgraderφ Digitale invertere 28, 30 og 32 er forbundet til ledningerne henholdsvis 22, 24 og 26 og indrettet til at frembringe en inverteret kurveform af hver af de programmerede kurveformer, der frembringes af ROM 20. Et drivkredsløb 34 tilføres alle de programme-20 rede kurveformer og afgiver svarende til hver programmeret kurveform et signal, der anvendes til at drive veksel-retterens omkoblingsorganer.
Et vigtigt aspekt ved den foreliggende opfindelse er at 25 tilvejebringe en elektrisk vekselretterkonstruktion samt et styresystem hertil, som kan fremstilles til en lav pris pr. kilowatt.
Styresignalerne fra drivkredsløbet 34 overføres af et flerlederkabel 36 til en vekselretter 38. Vekselretteren 38 er en trefaset vekselretter af en for fagmanden velkendt type og har en negativ og en positiv indgangssamleskinne 40 henholdsvis 42, hvortil en ydre elektrisk jævnstrømskilde (ikke vist), f.eks. en brændstofcelle eller lignende, er tilsluttet. Tre sæt halvlederbestyk-kede effektomkobleré 43 og 44, 45 og 46 samt 47 og 48 er hver for sig som vist tilsluttet mellem den negative indgangsskinne 40 og den positive indgangsskinne 42 til omformning af den elektriske jævnstrømseffekt. Denne halvbrokoblede indretning benyttes, eftersom der derved kun
DK 158688 B
i ! 7 : behøves to orakoblingsorganer i hver pol. Omkoblerne i en pol er aldrig strømførende samtidigt, eftersom dette ville resultere i et "gennemslag", der i alt væsentligt er en kortslutning mellem den negative og den positive indgangs-5 samleskinne, og som ville kunne beskadige jævnstrøraskilden, og/éller de halvlederbestykkede omkoblere. Alternativt kan omkoblingselementerne i et seriekoblet sæt ideelt set aldrig samtidigt være ikke-strømførende eller afbrudte, eftersom dette ville medføre et øjebliks af-brydelse i strømmen fra jævnstrømskilden til belastningen og derved en forringelse af virkningsgraden. Omkoblingsorganerne 43 - 48 har hver især en styreindgang henholdsvis 53 - 58, som er indrettet til selektivt at gøre den halvlederbestykkede omkobler strømførende eller ikke-strømførende afhængigt af styresignalets værdi.
Ledninger 60, 62, og 64 er tilsluttet de ledninger, der forbinder de seriekoblede omkoblere 43 og 44, 45 og 46 samt 47 og 48, og fører belastningsstrømmen fra omkob- 90 lingsorganerne. Et lavpasfilter 66 er indrettet til at blive tilført den gennem omkoblerne løbende belastningsstrøm for at frembringe en sinusformet udgangsspænding, og det indeholder en induktansspole 68, en spole 70 samt en spole 72, der er forbundet i serie med ledningerne 25 henholdsvis 60, 62 og 64. Lavpasfilteret 66 indeholder desuden en mellem ledningerne 60 og 62 forbundet kondensator 74, en mellem ledningerne 60 Og 64 forbundet kondensator 78 og en mellem ledningerne 62 og 64 forbundet kondensator 76. Lavpasfilteret 66 er konventionelt i sin 30 udførelse, men fagmanden vil forstå, at et lavimpedant og dermed billigt filter vil kunne benyttes i vekselret-terkonstruktionen ifølge opfindelsen ved anvendelse af den specielle udglatningsprogrammerede omkoblingskurveform, som vil blive beskrevet i det følgende. Dette skyldes til 35 . ' dels, at man i stedet for at anvende et omkoblingsskema, hvor impulsslidserne ("notches") eller omkoblingspunkterne er valgt således, at de laveste overtoner reduceres så meget 8
DK 158688B
som muligt, hvorved overtonerne af højere orden forøges, ifølge den foreliggende opfindelse får mulighed for at vælge lavereordensovertonernes størrelse, hvilket igen reducerer højereordensovertonerne, så at et lavimpedant 5 filter, f.eks. et 5%-filter, kan benyttes ved den sidste syntetisering af grundfrekvensen for det sinusformede signal. For at forstå funktionsmåden for indretningen ifølge den foreliggende opfindelse skal man huske, at faseforskellen indbyrdes mellem de tre ledere i et tre-10 faset net er 120 elgrader, og denne faserelation bestemmes af de programmerede kurveformssignaler fra lageret _ ROM 20 som vist i fig. 2A - 2C. Som følge heraf er de programmerede kurveformer, som tilføres hver sæt omkoblere identiske på nær deres faseforskydning, som svarer 15 til 120 elgrader af grundfrekvensen.
Desuden vil man se, at den programmerede kurveform ifølge opfindelsen er identisk i de to halvperioder og indeholder ni overgange for omkoblingspunkter, hvor hver af omkob-20 lerne skifter fra strømførende til strømløs tilstand eller omvendt. De eksakt optimale overgangspunkter for afstemningen mellem spidserne og filteret er vist i følgende tabel og angivet i elgrader svarende til signalets grundfrekvens.
25
Omkoblingstidspunkt elgrader 1 5,125 2 9,875 3 21,5 30 4 23,5 5 156,5 6 · 158,5 7 170,125 8 174,875 35 9 180 9,
DK 158688B
Som det fremgår af fig. 2A, er omkobleren 43 til tidspunktet t = 0 strømførende, medens omkobleren 44 er afbrudt, og forbinder den positive jævnstrømssamleskinne med ledningen 60. Ved den faseværdi,, der mest nøjagtigt svarer 5 til 5,125 elgrader, skifter den logiske værdi på udgangen 22 af lageret ROM 20, styret af tælleren 16's klokkestyrede inkrement, i det første punkt og tvinger dermed omkobleren 43 ind i strømløs tilstand og samtidig om-kobleren 44 ind i strømførende tilstand. Herved forbindes ^ jævnspændingens negative samleskinne 40 med ledningen 60, hvorved dennes spænding skifter til indgangsspændingens negative værdi. Disse overgange eller omkdblinger fortsætter gennem 180 elgrader styret af lageret ROM 20, og ledningstilstandene for omkoblerne 43 og 44 skifter i de ^ i tabellen angivne overgangspunkter for den positive halvperiode. Til tidspunktet t = 180 elgrader skifter dette funktionsmønster, så at omkobleren 43 bliver strømløs i den første periode, medens omkobleren 44 er strømførende. I den anden halvperiode, dvs. 180 - 360 el-grader, tilfører lageret ROM 20 den modsatte programmerede kurveform til ledningen 22, hvorved omkoblerne 43 og 44 gøres skiftevis strømførende og strømløse i nøjagtigt de samme elektriske overgangs- eller omkoblings- punkter i den negative halvperiode. Som det fremgår af 2*5 fig. 2D/ får den selektive omkobling af orakoblerne 43, 44 og 45, 46 i forbindelse med den programmerede kurveform ifølge opfindelsen den viste spænding til at optræde mellem ledningerne 60 og 62. På tilsvarende måde får den selektive omkobling af omkoblerne 45, 46 og omkoblerne 30 47, 48 ved hjælp af den tilsvarende, men faseforskudte programmerede kurveform, der afgives af lageret ROM 20 på ledningerne 24 og 26, den i fig. 2E viste kurveform til at optræde mellem ledningerne 62 og 64. Endvidere får den selektive omkobling af omkoblerne <47, 48 og af 35 omkoblerne 43, 44 i forbindelse med en anden tilsvarende, men faseforskudt programmeret kurveform den i fig. 2F viste kurveform til at optræde mellem ledningerne 64 og 10
DK 158688B
60. Som man vil forstå, er det den nøjagtige bredde, placering samt antal af firkantspidser i den programmerede kurveform, der bestemmer art og indhold af overtoner i vekselretterens udgangssignal. Samtidigt er antallet af 5 overgangs- eller omkoblingspunkter proportionalt med vekselretterens virkningsgrad, idet vekselretterens virkningsgrad bliver jo højere desto færre gange vekselretterens omkoblingsorganer tilsluttes eller afbrydes.
10 Det trefasede lavimpedansfilter 66 er tilsluttet ledningerne 60, 62 og 64 for at sammensætte de derpå optrædende impulser til en sinusformet kurveform på en for fagmanden velkendt måde. Som man vil forstå er de komponenter, der indgår i filteret 66, nøje afstemt efter den kurveform, I® som tilføres de halvlederbestykkede omkoblingsorganer 43 - 48, for at det samlede overtoneindhold i vekselretterens sinusformede udgangssignal ikke overskrider forudbestemte grænser i hele vekselretterens belastningsområde.
Som beskrevet ovenfor indeholder filteret 66 dæmpespolerne 20 68, 70 og 72, der er koblet i serie med ledningerne hen holdsvis 60, 62 og 64, samt kondensatorerne 74, 76 og 78, der er forbundet mellem ledningerne henholdsvis 60 - 62, 62 - 64 og 64 - 60. De fleste hidtil kendte trefasede vekselrettere har på udgangen været udstyret med højim-25 pedansfiltre til at fjerne højereordensovertonerne, der har større amplitudeværdier, og som ellers ville forvrænge sinusformen af grundfrekvensudgangssignalet. Sådanne høj impedansfiltre indeholder i udgangsledningen en stor seriekoblet induktantspole, der har en høj serieimpedans 5° ved grundfrekvensen. Inden for vekselretterens hele strømbelastningsområde vil spændingsfaldet over denne spole som følge heraf resultere i en tilsvarende ændring i den ledningsspænding, der tilføres belastningen. Man kan kompensere for dette spændingsfald ved regulering af
OC
den effektive udgangsspænding ved at ændre i den programmerede kurveform, der benyttes ved omkoblingen, eller ved at ændre jævnspændingen eller en kombination af begge.
DK 158688B
u !
Ud over at ændre overtoneindholdet i vekselretterens udgangssignal, kræver denne fremgangsmåde et kostbart og kompliceret kontrol- eller styresystem til at monitorere udgangsspændingen og foretage de nødvendige justeringer i det kon-5 -trolmønster, der tilføres omkoblingsorganerne. Filteret 66 i den foreliggende opfindelse har imidlertid en lav serieimpedans for belastningsstrømmen, så at variationen i udgangsspændingen ikke bliver mere end 5% fra tomgang til fuld belastning. Eftersom denne variation ligger inden 10 for acceptable tolerancer til de fleste elforsyninger og lignende formål, behøver man ikke benytte 'nogen yderligere spændingsregulering. Hvis det imidlertid skulle være ønskeligt med en mindre spændingsafvigelse inden for belastningsområdet, eller hvis den tilførte jævnspænding synker 15 om følge af belastningen, kan man benytte .en billig tilbagekoblingsregulering til at forøge indgangsjævnspændingen proportionalt med ændringerne i udgangsstrømmens belastning. Denne type regulering er simpel og velkendt af fagmanden og kan meget billigt indbygges i vekselretteren 20 ifølge den foreliggende opfindelse.
En anden væsentlig fordel ved opfindelsen ær, at den programmerede kurveform også begrænser størrelsen af de øjeblikkelige strømimpulser, der løber igennem vekselrette-25 rens omkoblingsorganer, til værdier, som ikke overstiger, hvad der er nødvendigt for at afgive belastningsstrømmen.
I fig. 3 vises et diagram over overtonernes amplitudeværdier op til og med den 49. overtone. Højeørdensovertonernes lave amplitudeværdier, der fremkommer ved aktivering 30 af omkoblingsorganerne i overensstemmelse med den programmerede kurveform ifølge opfindelsen, minimerer kravene i henseende til maksimalt tilladte strøm for filteret 66, de halvlederbestykkede omkoblingsorganer 43 - 48 samt selve jævnstrømskilden. Eftersom alle komponenter i vek-33 selretteren skal være dimensioneret under 'hensyntagen til kravet om højeste tilladte strøm, og eftersom netop denne specielle faktor oftest er direkte proportional med kom-
Claims (5)
1. Elektrisk vekselretter til omsætning af elenergi fra en jævnstrøms-kilde til en i alt væsentligt sinusformet vekselstrømskurveform med en positiv og en negativ halvperiode, hvilken vekselretter har indgangs-25 organer (42, 40) til modtagelse af elektrisk jævnstrømsenergi fra jævnstrømskilden i form af et negativt og et positivt indgangssignal, omkoblingsorganer (38), der kan gøres strømførende og strømløse afhængigt af tilstanden af et styresignal, som tilføres en styreklemme til generering af en række positive og negative impulser fra jævn-30 strømskilden, og et filterorgan (66), der er forbundet med omkoblingsorganerne (38) til fjernelse af højereordensovertonerne fra de positive og negative impulser, som afgives fra omkoblingsorganerne, for tilvejebringelse af en i hovedsagen sinusformet veksel strøms kurveform, 35 kendetegnet ved, at vekselretteren yderligere har styre- organer (10) til generering af en repetitiv, programmeret kurveform med to halvperioder, ud fra hvilken kurveform styresignaiet, som tilføres styreklemmen på omkoblingsorganerne (38), udledes, og hvil- DK 158688B ken kurveform har en række slidser, der er placeret ved begyndelsen og afslutningen af hver halvperiode, idet kurveformens anden halvperiode svarer til kurveformens første halvperiode, og idet bredden, antallet og placeringen af slidserne samt styresignalet er indrettet til at aktivere omkoblingsorganerne på en sådan måde, at der på veksel-5 retterens udgang dannes et vekselstrømssignal med grundfrekvensen og med bestemte lavereordensovertoner og enkelte højereordensoverto-ner samtidig med, at amplituden af andre højereordensovertoner reduceres.
2. Vekselretter ifølge krav 1, kendetegnet ved, at styreorganerne har et lagerorgan (20), i hvilket den programmerede kurveform er lagret på individuelt adresserbare pladser, et urorgan eller en klokke (12)-, der er indrettet til at afgive et udgangssignal, som er relateret til grundfrekven-15 sen for vekselstrømssignalet, samt et tælleorgan (16) til i rækkefølge at adressere lagerorganets individuelle lagerpladser.
3. Vekselretter ifølge krav 2, kendetegnet ved, at lagerorganet (20) er indrettet til at 20 frembringe en række programmerede kurveformer, der indbyrdes er faseforskudt 120°, at omkoblingsorganerne (38) har tre omkoblerpar (43, 44; 45, 46; 47, 48), der er koblet til afgivelse af et trefaset vekselretterudgangssignal på tre forskellige ledninger, og at hver af omkoblerne i de nævnte omkoblerpar er indrettet til at blive gjort 25 skiftevis strømførende og strømløse i overensstemmelse med den programmerede kurveform, så at der på hver enkelt ledning frembringes en række af positive og negative impulser, hvilke .-rækker indbyrdes har en faseforskel på 120°.
4. Vekselretter ifølge et hvilket som helst af kravene 1-3, kendetegnet ved, at filterorganet (66) er et 5% filter.
5. Vekselretter ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, kendetegnet ved, at den repetitive kurveform svarer til 180°, og at slidserne udgør omkoblingspunkter og optræder ved følgende kurveformsparametre: DK 158688B Omkoblingspunkt Grader 1 5,125 2 9,875 5 3 21,5 4 23,5 5 156,5 6 158,4 7 170,125 10 8 174,875 9 180. 15 20 25
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/843,930 US4153930A (en) | 1977-10-20 | 1977-10-20 | Balanced control waveform for reducing inverter harmonics |
| US84393077 | 1977-10-20 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DK467478A DK467478A (da) | 1979-04-21 |
| DK158688B true DK158688B (da) | 1990-07-02 |
| DK158688C DK158688C (da) | 1991-02-25 |
Family
ID=25291354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DK467478A DK158688C (da) | 1977-10-20 | 1978-10-19 | Elektrisk vekselretter |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4153930A (da) |
| JP (1) | JPS5471328A (da) |
| AU (1) | AU520549B2 (da) |
| BE (1) | BE871388A (da) |
| BR (1) | BR7806861A (da) |
| CA (1) | CA1143436A (da) |
| CH (1) | CH644476A5 (da) |
| DE (1) | DE2843528A1 (da) |
| DK (1) | DK158688C (da) |
| ES (1) | ES474345A1 (da) |
| FR (1) | FR2406846A1 (da) |
| GB (1) | GB2007043B (da) |
| IL (1) | IL55730A (da) |
| IT (1) | IT1100974B (da) |
| NL (1) | NL7809971A (da) |
| SE (1) | SE455147C (da) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56107788A (en) * | 1980-01-25 | 1981-08-26 | Toshiba Corp | Voltage inverter |
| US4370702A (en) * | 1981-01-15 | 1983-01-25 | Westinghouse Electric Corp. | Microprocessor control of inverter power transistors with DC content correction |
| US4357655A (en) * | 1981-05-12 | 1982-11-02 | The Garrett Corporation | Three-phase inverter |
| DE3363477D1 (en) * | 1982-03-08 | 1986-06-19 | Siemens Ag | Method and apparatus for the circulation of a heating fluid in a heating tube system |
| DE3219751A1 (de) * | 1982-05-26 | 1983-12-08 | Danfoss As | Steuerschaltung fuer einen dreiphasigen wechselrichter |
| GB2125239B (en) * | 1982-08-06 | 1986-03-05 | Ferranti Plc | A three phase supply synthesis arrangement |
| DE3313120A1 (de) * | 1983-04-12 | 1984-10-18 | Danfoss As | Digitale steuereinrichtung fuer einen wechselrichter |
| US4527226A (en) * | 1983-11-02 | 1985-07-02 | Sundstrand Corporation | Inverter control system for providing an easily filtered output |
| US4595976A (en) * | 1984-12-27 | 1986-06-17 | Sundstrand Corporation | Inverter control |
| FR2668664B1 (fr) * | 1990-10-25 | 1995-06-09 | Dassault Electronique | Convertisseur de tension a decoupage, a commande perfectionnee. |
| US5212629A (en) * | 1991-04-02 | 1993-05-18 | Jessee Ralph D | Voltage and harmonic control of a multi-pole inverter |
| US5546295A (en) * | 1994-02-24 | 1996-08-13 | Rotron Incorporated | Electrical power converter, power supply, and inverter with series-connected switching circuits |
| US9184652B2 (en) * | 2012-08-28 | 2015-11-10 | Enphase Energy, Inc. | Method and apparatus for inverter output current harmonic reduction |
| US9143078B2 (en) | 2012-11-29 | 2015-09-22 | Infineon Technologies Ag | Power inverter including SiC JFETs |
| DE102016103290A1 (de) * | 2016-02-24 | 2017-08-24 | Bauer Gear Motor GmbH | Verfahren zum Betreiben eines Drehstrommotors an einem Gleichspannungsnetz, Wechselrichter für das Verfahren, System mit Wechselrichter und Verfahren zur Bereitstellung eines Drehstrommotors |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB984567A (en) * | 1961-01-05 | 1965-02-24 | Westinghouse Brake & Signal | Inverter system |
| US3715649A (en) * | 1967-01-25 | 1973-02-06 | Westinghouse Electric Corp | Staggered phase pulse width modulated inverter apparatus |
| US3510751A (en) * | 1968-02-26 | 1970-05-05 | Trw Inc | Naturally sampled quad pulse width modulated inverter |
| DE1763530C3 (de) * | 1968-06-19 | 1980-09-11 | Danfoss As | Dreiphasiger Wechselrichter |
| CA896086A (en) * | 1969-05-19 | 1972-03-21 | Kernick Andress | Programmed waveform static inverter for digitally generating a-c waveforms comprised of a pattern of equal width voltage pulses |
| JPS5095733A (da) * | 1973-12-26 | 1975-07-30 | ||
| JPS52151820A (en) * | 1976-06-11 | 1977-12-16 | Mitsubishi Electric Corp | Semi conductor switch control device of inverter |
-
1977
- 1977-10-20 US US05/843,930 patent/US4153930A/en not_active Expired - Lifetime
-
1978
- 1978-10-03 NL NL7809971A patent/NL7809971A/xx not_active Application Discontinuation
- 1978-10-05 DE DE19782843528 patent/DE2843528A1/de active Granted
- 1978-10-13 CH CH1062278A patent/CH644476A5/de not_active IP Right Cessation
- 1978-10-13 IL IL55730A patent/IL55730A/xx unknown
- 1978-10-13 SE SE7810698A patent/SE455147C/sv not_active IP Right Cessation
- 1978-10-16 GB GB7840722A patent/GB2007043B/en not_active Expired
- 1978-10-17 BR BR7806861A patent/BR7806861A/pt unknown
- 1978-10-18 AU AU40830/78A patent/AU520549B2/en not_active Expired
- 1978-10-19 JP JP12902578A patent/JPS5471328A/ja active Pending
- 1978-10-19 BE BE191222A patent/BE871388A/xx unknown
- 1978-10-19 FR FR7829747A patent/FR2406846A1/fr active Granted
- 1978-10-19 ES ES474345A patent/ES474345A1/es not_active Expired
- 1978-10-19 DK DK467478A patent/DK158688C/da active
- 1978-10-20 CA CA000313882A patent/CA1143436A/en not_active Expired
- 1978-10-20 IT IT28957/78A patent/IT1100974B/it active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2406846B1 (da) | 1983-12-23 |
| IL55730A (en) | 1981-07-31 |
| GB2007043B (en) | 1982-12-01 |
| BR7806861A (pt) | 1979-05-15 |
| AU4083078A (en) | 1980-04-24 |
| JPS5471328A (en) | 1979-06-07 |
| BE871388A (fr) | 1979-02-15 |
| CH644476A5 (de) | 1984-07-31 |
| SE7810698L (sv) | 1979-04-21 |
| AU520549B2 (en) | 1982-02-04 |
| DE2843528C2 (da) | 1990-05-03 |
| NL7809971A (nl) | 1979-04-24 |
| DE2843528A1 (de) | 1979-04-26 |
| GB2007043A (en) | 1979-05-10 |
| IT1100974B (it) | 1985-09-28 |
| IT7828957A0 (it) | 1978-10-20 |
| SE455147C (sv) | 1990-04-30 |
| DK158688C (da) | 1991-02-25 |
| ES474345A1 (es) | 1979-04-16 |
| IL55730A0 (en) | 1978-12-17 |
| DK467478A (da) | 1979-04-21 |
| US4153930A (en) | 1979-05-08 |
| CA1143436A (en) | 1983-03-22 |
| FR2406846A1 (fr) | 1979-05-18 |
| SE455147B (sv) | 1988-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK158688B (da) | Elektrisk vekselretter | |
| JP5421904B2 (ja) | ステップ波電力変換装置のための予測方式および誘導インバータトポロジ | |
| US6556461B1 (en) | Step switched PWM sine generator | |
| US3514688A (en) | Output-transformerless static inverter | |
| CN107431358B (zh) | Hvdc网络的启动 | |
| EP3076539A1 (en) | Discontinuous PWM with overmodulation and neutral point balancing for 3-level converters | |
| EP2779403B1 (en) | Power conversion system and method | |
| SE446049B (sv) | Sett och anordning for styrning av stromriktare | |
| JP2001522218A (ja) | 可変周波数型パルスインバータ及び該パルスインバータを備えた風力発電設備 | |
| RU2562251C2 (ru) | Способ формирования выходного напряжения и устройство для осуществления способа | |
| RU157682U1 (ru) | Высоковольтный преобразователь частоты большой мощности с активными выпрямителями | |
| US4259630A (en) | AC Motor controller | |
| CN110401333A (zh) | 抑制母线电流纹波的pwm调制方法、系统及相关组件 | |
| RU2066512C1 (ru) | Непосредственный преобразователь частоты | |
| RU2289195C1 (ru) | Способ управления резонансным инвертором со встречно-параллельными диодами | |
| RU2521613C1 (ru) | Устройство для подключения управляемого выпрямителя напряжения к источнику напряжения переменного тока | |
| Kumar et al. | Performance assessment of different singlephase multi-level inverter | |
| JP2005278304A (ja) | 電力供給装置 | |
| Jena et al. | Transformer-Less Voltage Boosting Switched-Capacitor Inverter for PV Application | |
| US3439254A (en) | Single phase voltage converter | |
| SU1293818A1 (ru) | Устройство дл контрол реактивной нагрузки синхронной машины | |
| RU2172058C1 (ru) | Мощный источник питания постоянного тока | |
| SU1753563A1 (ru) | Способ управлени много чейковым последовательным инвертором | |
| RU2147785C1 (ru) | Полупроводниковый преобразователь постоянного напряжения в переменное с заданной функциональной зависимостью от времени | |
| SU1642449A1 (ru) | Импульсный регул тор переменного напр жени |