RU119546U1 - THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER - Google Patents
THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER Download PDFInfo
- Publication number
- RU119546U1 RU119546U1 RU2012110593/07U RU2012110593U RU119546U1 RU 119546 U1 RU119546 U1 RU 119546U1 RU 2012110593/07 U RU2012110593/07 U RU 2012110593/07U RU 2012110593 U RU2012110593 U RU 2012110593U RU 119546 U1 RU119546 U1 RU 119546U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- voltage
- current
- microcontroller
- output
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Преобразователь переменного трехфазного напряжения в постоянное, содержащий датчики тока в фазах питающей сети, трехфазный дроссель на стороне переменного тока, подключенный к входам трехфазного мостового инвертора, выполненного на IGBT-транзисторах со встречно-параллельными диодами, к выходу инвертора подключен сглаживающий конденсатор с датчиком напряжения и микроконтроллер, отличающийся тем, что в микроконтроллере реализована система подчиненного управления, реализующая скользящий режим управления током и поддерживающая на одном уровне выходное напряжение. A three-phase AC-to-DC converter containing current sensors in the phases of the supply network, a three-phase choke on the AC side connected to the inputs of a three-phase bridge inverter made on IGBT transistors with antiparallel diodes, a smoothing capacitor with a voltage sensor is connected to the output of the inverter and microcontroller, characterized in that the microcontroller implements a slave control system that implements a sliding current control mode and maintains the output voltage at the same level.
Description
Полезная модель относится к системам электропитания, в частности к устройствам преобразования электрической энергии и может быть использована для получения из трехфазного напряжения 380 В стабилизированного постоянного напряжения необходимой величины и для обеспечения двухстороннего обмена энергией между цепями переменного и постоянного тока или как вторичный источник питания регулируемого электропривода переменного тока.The utility model relates to power supply systems, in particular to electric energy conversion devices, and can be used to obtain a stabilized DC voltage of the required value from a three-phase voltage of 380 V and to provide a two-way energy exchange between AC and DC circuits or as a secondary power source of a variable AC drive current.
Известен стабилизирующий преобразователь переменного трехфазного напряжения в постоянное (патент РФ на полезную модель №63134). Стабилизирующий преобразователь содержит последовательно включенные радиочастотный фильтр, входной выпрямитель, блок измерения и защиты входной, емкостной фильтр, транзисторный высокочастотный инвертор, высокочастотный понижающий трансформатор, выходной выпрямитель, LC-фильтр и блок измерения и защиты выходной. Имеется также блок управления, входы которого соединены с потенциальным измерительным выходом блока измерения и защиты выходного и токовыми и потенциальными измерительными выходами блока измерения и защиты выходного, а выходы - с управляющими входами инвертора и коммутирующими входами блока измерения и защиты выходного.Known stabilizing converter of an alternating three-phase voltage to constant (RF patent for utility model No. 63134). The stabilizing converter contains a series-connected radio-frequency filter, an input rectifier, an input and capacitance filter measuring and protection unit, a high-frequency transistor inverter, a high-frequency step-down transformer, an output rectifier, an LC filter and an output measuring and protection unit. There is also a control unit, the inputs of which are connected to the potential measurement output of the output measurement and protection unit and the current and potential measurement outputs of the output measurement and protection unit, and the outputs are connected to the inverter control inputs and the switching inputs of the output measurement and protection unit.
Недостатком известного решения является невозможность потребления от питающей сети синусоидального тока и невозможность установления входного тока в фазе с питающим напряжением.A disadvantage of the known solution is the impossibility of consuming a sinusoidal current from the supply network and the inability to establish the input current in phase with the supply voltage.
Известен преобразователь трехфазного переменного напряжения (патент РФ на полезную модель №106465), содержащий трансформатор с первичной и вторичной обмотками, расположенными на однофазном магнитопроводе, первичная обмотка которого подключена к четырех проводной трехфазной сети через вентильный мост и управляемые вентильные элементы, а вторичная обмотка соединена с нагрузкой. Первичная обмотка трансформатора одним зажимом соединена непосредственно с выходом вентильного моста, а другим - с нулевым проводом. Вентильный мост выполнен на полностью управляемых элементах, выход которого закорочен.A known three-phase AC voltage converter (RF patent for utility model No. 106465), comprising a transformer with primary and secondary windings located on a single-phase magnetic circuit, the primary winding of which is connected to a four-wire three-phase network through a valve bridge and controllable valve elements, and the secondary winding is connected to load. The primary winding of the transformer with one clamp is connected directly to the output of the valve bridge, and the other with a neutral wire. The valve bridge is made on fully controllable elements, the output of which is shorted.
Недостатком данного преобразователя является сложная конструкция и значительные массогабаритные характеристики.The disadvantage of this converter is its complex design and significant weight and size characteristics.
Предлагаемый преобразователь переменного трехфазного напряжения в постоянное позволяет изменять уровень выходного напряжения как выше, так и ниже амплитуды первой гармоники входного напряжения, кроме того обеспечить:The proposed converter of alternating three-phase voltage to DC allows you to change the level of the output voltage both above and below the amplitude of the first harmonic of the input voltage, in addition to ensure:
- двухстороннюю энергетическую связь между цепями переменного и постоянного тока;- two-way energy connection between AC and DC circuits;
- синусоидальную форму потребляемого из сети тока;- the sinusoidal shape of the current consumed from the network;
- компенсацию реактивной мощности других потребителей мощности в сети.- compensation of reactive power of other power consumers in the network.
Описанные преимущества достигаются тем, что преобразователь переменного трехфазного напряжения в постоянное содержит микроконтроллер, управляющий включением и выключением IGBT-транзисторов. Изменяя скважность управляющих сигналов можно регулировать величину выходного напряжения регулятора как выше, так и ниже значения входного напряжения и управлять энергией входного дросселя. Чем выше частота управляющих сигналов, тем меньше значение емкости сглаживающего конденсатора. Значение индуктивности трехфазного дросселя практически не зависит от частоты коммутации, а определяется мощностью, потребляемой в нагрузке.The described advantages are achieved in that the three-phase AC to DC converter contains a microcontroller that controls the on and off of IGBT transistors. By changing the duty cycle of the control signals, it is possible to regulate the value of the output voltage of the controller both above and below the input voltage value and control the energy of the input choke. The higher the frequency of the control signals, the lower the value of the capacitance of the smoothing capacitor. The inductance value of a three-phase inductor is practically independent of the switching frequency, but is determined by the power consumed in the load.
На фиг.1 представлена общая функциональная схема предложенного преобразователя переменного трехфазного напряжения в постоянное.Figure 1 presents the General functional diagram of the proposed Converter three-phase voltage to DC.
Преобразователь переменного трехфазного напряжения в постоянное содержит датчики тока 1 в фазах питающей сети, трехфазный дроссель 2, трехфазный мостовой инвертор 3, выполненный на IGBT-транзисторах со встречно-параллельными диодами, сглаживающий конденсатор 4, датчик напряжения 5 на конденсаторе, микроконтроллер 6 с аналого-цифровым преобразователем, содержащий в своем составе сумматор 7, регулятор напряжения 8, преобразователь координат 9, сумматор 10 и регулятор тока 11, и систему управления 12 GВТ-транзисторами.The AC three-phase to DC voltage converter contains current sensors 1 in the phases of the supply network, a three-phase inductor 2, a three-phase bridge inverter 3, made on IGBT transistors with counter-parallel diodes, a smoothing capacitor 4, a voltage sensor 5 on the capacitor, a microcontroller 6 with analog a digital converter comprising an adder 7, a voltage regulator 8, a coordinate transformer 9, an adder 10 and a current regulator 11, and a control system of 12 GW transistors.
Работа схемы осуществляется следующим образом. Переменное напряжение трехфазной сети 380 В через датчики тока 1 в фазах А, В и С и трехфазный дроссель 2 поступает на вход трехфазного мостового инвертора 3. Выходное напряжение поступает на сглаживающий конденсатор 4, выбранный из условий работы при высоком постоянном напряжении до 1000 В. Величина выходного напряжения измеряется датчиком напряжения 5. Измеренное значение выходного напряжения поступает в микроконтроллер 6 на вход сумматора 7. Текущее значение напряжения вычитается из заданного и поступает на вход регулятора напряжения 8. В регуляторе напряжения формируется заданное значение потребляемого от сети активного тока (iакт), которое поступает на вход преобразователя координат 9. Преобразователь координат формирует из заданных значений активного и реактивного (iреак) токов во вращающейся системе координат значения токов в фазах iA, iB и iС в неподвижной системе координат, которые поступают на вход сумматора 10. В сумматоре 10 из заданных значений токов в фазах вычитаются текущие значения, и получившиеся разности поступают на вход регулятора тока 11. В регуляторе тока 11 формируются команды для системы управления 12 GВТ-транзисторами. Система управления 12 формирует импульсы включения и выключения IGBT-транзисторов. Для обеспечения достаточно высокого КПД прямое падение напряжения на IGBT-транзисторов и диодах не превышает 0,5-1,5 В, а время включения и выключения транзисторов составляет не более 0,5-1 мкс, что позволяет работать на частотах до 100 кГц.The operation of the circuit is as follows. The alternating voltage of a three-phase network 380 V through current sensors 1 in phases A, B and C and a three-phase inductor 2 is fed to the input of a three-phase bridge inverter 3. The output voltage is supplied to a smoothing capacitor 4 selected from operating conditions at a high constant voltage of up to 1000 V. the output voltage is measured by the voltage sensor 5. The measured value of the output voltage is supplied to the microcontroller 6 at the input of the adder 7. The current voltage value is subtracted from the set value and fed to the input of the voltage regulator 8. In The voltage regulator generates a set value of the active current consumed from the network (i act ), which is fed to the input of the coordinate transformer 9. The coordinate converter generates from the set values of the active and reactive (i react ) currents in the rotating coordinate system the current values in phases i A , i B and i C in a fixed coordinate system, which are fed to the input of adder 10. In adder 10, current values in phases are subtracted from the current values in phases, and the resulting differences are fed to the input of current regulator 11. In current regulator 11 commands are formed for the control system of 12 GW transistors. The control system 12 generates pulses on and off IGBT transistors. To ensure a sufficiently high efficiency, the direct voltage drop across IGBT transistors and diodes does not exceed 0.5-1.5 V, and the on and off time of the transistors is no more than 0.5-1 μs, which allows operating at frequencies up to 100 kHz.
Организованная в микроконтроллере двухконтурная система подчиненного управления, которая для стабилизации выходного напряжения и обеспечения двухстороннего обмена энергией между цепями переменного и постоянного тока поддерживает на одном уровне напряжение на сглаживающем конденсаторе 4. Контур тока является внутренним по отношению к контуру стабилизации напряжения. Обратная связь по току реализуется в неподвижной системе координат, и регулятор тока выполняется релейным, обеспечивая скользящее управление током «токовый коридор». Использование токового коридора позволяет автоматически генерировать широтно-импульсное управление IGBT-транзисторами трехфазного мостового инвертора 3. В микроконтроллер поступает информация о параметрах вырабатываемой и потребляемой электрической энергии - мгновенные значения вырабатываемого напряжения и потребляемого от сети тока в фазах, по измеренным и заданным параметрам рассчитывается длительность включенного и выключенного состояния IGBT-транзисторов трехфазного мостового инвертора.The dual-circuit slave control system organized in the microcontroller, which, to stabilize the output voltage and ensure two-way energy exchange between AC and DC circuits, maintains the voltage at the smoothing capacitor 4 at the same level. The current loop is internal to the voltage stabilization loop. Current feedback is implemented in a fixed coordinate system, and the current controller is relay-controlled, providing a sliding current control “current corridor”. Using the current corridor allows you to automatically generate pulse-width control of IGBT transistors of a three-phase bridge inverter 3. The microcontroller receives information about the parameters of the generated and consumed electric energy - the instantaneous values of the generated voltage and the current consumed from the mains in phases, the duration of the on-time is calculated from the measured and set parameters and off state of IGBTs of a three-phase bridge inverter.
Таким образом, предлагаемый вариант схемотехнической реализации электрического преобразователя переменного трехфазного напряжения в постоянное, позволяет получить регулируемый уровень выходного напряжения от нуля до напряжения выше уровня входного напряжения, обеспечить двухсторонний обмен энергией между цепями постоянного и переменного тока, синусоидальную форму потребляемого от сети ток и скомпенсировать реактивную мощность других потребителей мощности в сети.Thus, the proposed embodiment of the circuitry for the implementation of an electric converter of an alternating three-phase voltage into a constant voltage makes it possible to obtain an adjustable output voltage level from zero to a voltage higher than the input voltage level, to provide a two-way energy exchange between direct and alternating current circuits, a sinusoidal shape of the current consumed from the network, and to compensate for the reactive power of other power consumers in the network.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012110593/07U RU119546U1 (en) | 2012-03-20 | 2012-03-20 | THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012110593/07U RU119546U1 (en) | 2012-03-20 | 2012-03-20 | THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU119546U1 true RU119546U1 (en) | 2012-08-20 |
Family
ID=46937197
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012110593/07U RU119546U1 (en) | 2012-03-20 | 2012-03-20 | THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU119546U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2745365C1 (en) * | 2020-07-21 | 2021-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью "НПП Система 48" (ООО "НПП Система 48") | Energy efficient power supply system of induction heating unit |
RU2799783C2 (en) * | 2021-11-23 | 2023-07-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Синус" (ООО "НПП Синус") | Fast learning power supply system for induction heating plant |
-
2012
- 2012-03-20 RU RU2012110593/07U patent/RU119546U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2745365C1 (en) * | 2020-07-21 | 2021-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью "НПП Система 48" (ООО "НПП Система 48") | Energy efficient power supply system of induction heating unit |
RU2799783C2 (en) * | 2021-11-23 | 2023-07-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Синус" (ООО "НПП Синус") | Fast learning power supply system for induction heating plant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102686351B (en) | Utilize the universal input power supply of parallel power module | |
US8503204B2 (en) | Power converter circuit | |
CN110739861B (en) | High-frequency series AC voltage regulator | |
US9973077B2 (en) | Delta conversion rectifier | |
CN102882388A (en) | Power supply device and method of controlling power supply device | |
Banaei et al. | Power quality improvement based on novel power electronic transformer | |
CN108418422B (en) | Power supply system compatible with single-phase and three-phase input | |
CN105305842B (en) | Three-phase AC DC contactless power supply systems with power factor emendation function | |
RU155594U1 (en) | MULTIFUNCTIONAL ELECTRICITY QUALITY REGULATOR FOR THREE PHASE DISTRIBUTION SYSTEMS OF ELECTRICITY SUPPLY OF 0.4 KV | |
US20150016162A1 (en) | Photovoltaic inverter with swinging line filter inductors | |
CN112953250A (en) | Power supply control method, power supply module and storage medium | |
US8716944B2 (en) | Non-isolated AC/DC converter with power factor correction | |
Chaudhari et al. | A three-phase unity power factor front-end rectifier for AC motor drive | |
Jha et al. | Hardware implementation of single phase power factor correction system using micro-controller | |
RU119546U1 (en) | THREE-PHASE VOLTAGE CONVERTER | |
KR101609726B1 (en) | Control circuit of switching rectifier with high power factor | |
CN206506452U (en) | A kind of switching power source control circuit of wide scope input | |
Burlaka et al. | Development of single-phase high-power factor inverter welding sources | |
JP6277087B2 (en) | Power converter | |
CN103612573B (en) | What have low harmony wave high-output power can present formula traction power set and control method | |
RU2551427C1 (en) | Method and device of stabilisation of three-phase alternating voltage | |
KR20180085999A (en) | Power supply apparatus controlling harmonics, air conditioner including the same, and method for controlling harmonics | |
CN203313070U (en) | PWM rectification modules and power supply formed through integration of PWM rectification modules | |
Li et al. | A high frequency AC-AC converter for inductive power transfer (IPT) applications | |
CN107134932A (en) | A kind of micro-wave oven variable-frequency power sources |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC12 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for utility models |
Effective date: 20130319 |
|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200321 |