RU193360U1 - Повышающе-понижающий ШИМ выпрямитель - Google Patents
Повышающе-понижающий ШИМ выпрямитель Download PDFInfo
- Publication number
- RU193360U1 RU193360U1 RU2019114335U RU2019114335U RU193360U1 RU 193360 U1 RU193360 U1 RU 193360U1 RU 2019114335 U RU2019114335 U RU 2019114335U RU 2019114335 U RU2019114335 U RU 2019114335U RU 193360 U1 RU193360 U1 RU 193360U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- rectifier
- voltage
- transistor
- Prior art date
Links
Images
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
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/21—Conversion of ac power input into dc 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
- H02M7/217—Conversion of ac power input into dc 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
- H02M7/219—Conversion of ac power input into dc 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 in a bridge configuration
Abstract
Полезная модель относится к полупроводниковым выпрямителям электрической энергии, предназначенным для преобразования переменного напряжения в регулируемое по величине постоянное напряжение, которые могут быть использованы для регулирования и стабилизации постоянного напряжения на нагрузке, в том числе в системах регулирования скорости двигателей постоянного тока, а также в инверторных преобразователях частотного регулирования двигателей переменного напряжения в качестве их первого каскада преобразования.Повышающе-понижающий ШИМ выпрямитель подключен к каждой фазе питающей сети через входной реактор с последовательным с ним входным конденсатором, к точке соединения которых подключен соответствующий числу фаз питающей сети многофазный входной диодный выпрямитель, на выход которого параллельно подключен первый транзистор, а вторые зажимы входных конденсаторов подключены ко входу выходного многофазного диодного выпрямителя, к выходу которого параллельно подключен второй транзистор, а последовательно с выходом подключен выходной сглаживающий реактор, вторым концом подключенный к нагрузке. ШИМ выпрямитель отличается расширенными функциональными возможностями регулирования выпрямленного напряжения и высоким качеством входного тока, близкого по форме к синусоидальному.Таким образом, преобразователь имеет расширенные области применения.
Description
Полезная модель относится к полупроводниковым выпрямителям электрической энергии, предназначенным для преобразования переменного напряжения в регулируемое по величине постоянное напряжение, которые могут быть использованы для регулирования и стабилизации постоянного напряжения на нагрузке, в том числе в системах регулирования скорости двигателей постоянного тока, а также в инверторных преобразователях частотного регулирования двигателей переменного напряжения в качестве их первого каскада преобразования.
Известен ШИМ выпрямитель (Зиновьев Г.С., Лопаткин Н.Н., Сидоров А.В. Анализ структур силовых электронных трансформаторов, Энергетика России в XXI веке, ISBN 978-5-93908-138-2, 325-332 с.), который состоит из, из входного LC-фильтра переменного напряжения, мостового преобразователя на вентилях с полным управлением, и выходного реактора, являющийся аналогом. Недостатком такого выпрямителя является невозможность повышения выпрямленного напряжения и сложность устройства из-за большого числа вентилей с полным управлением.
Известен широтно-импульсно модулированный (ШИМ) выпрямитель выпрямитель (Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники, М.: Юрайт, 2009, с. 602, рис. 13.4.9.), являющийся прототипом. Рассмотрим структуру данного преобразователя. Он состоит из входных LC-фильтра переменного напряжения в каждой фазе, последовательно включенных с ними накопительных реакторов в каждой фазе, подключенных к трехфазному диодному мостовому выпрямителю, выходного ключа, включенного параллельно выходу выпрямителя, и последовательного с нагрузкой разделительного диода.
Недостатком такого выпрямителя являются ограниченные функциональные возможности из-за невозможности понижения выпрямленного напряжения до нуля. Кроме того, входной ток выпрямителя, как правило, является низкого качества из-за его прерывистого характера.
Задачей (техническим результатом) предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей выпрямителя, позволяющего регулировать выпрямленное напряжение и в сторону его понижения или повышения от номинального значения. Кроме того, обеспечивается повышение качества входного тока за счет его непрерывного характера.
Поставленная задача решается тем, что в выпрямитель введены входной транзистор, входная многофазная мостовая диодная схема, выходной сглаживающий реактор. При этом входная многофазная мостовая диодная схема своими входами подключена к точкам соединения входного реактора и входного конденсатора каждой фазы, а параллельно выходу входной многофазной мостовой диодной схеме включен первый транзистор, при этом вторые зажимы входных конденсаторов подключены к входам выходной многофазной мостовой диодной схемы, а к ее выходу параллельно включен выходной транзистор, а также параллельно ей включен выходной сглаживающий реактор последовательно с нагрузкой.
На фиг. 1 приведена схема предлагаемого трехфазного (как пример) ШИМ выпрямителя, на фиг. 2 приведена схема предлагаемого однофазного ШИМ выпрямителя, на фиг. 3 и фиг. 4 представлены эпюры напряжений и токов на входе и выходе трехфазного ШИМ выпрямителя соответственно.
Рассмотрим структуру ШИМ выпрямителя на примере трехфазного выпрямителя (фиг. 1), аналогичную структуре однофазного ШИМ выпрямителя (фиг. 2). Предлагаемый выпрямитель 1 (фиг. 1) на входе связан с источником питания 2 (здесь трехфазным), а на выходе связан с нагрузкой 3 (здесь трехфазной). На входе каждая фаза выпрямителя состоит из последовательно соединенных входного реактора 4 и входного конденсатора 5, к точкам соединения которых подключены входы входной диодной мостовой схемы 6 (здесь трехфазной). Параллельно выходу этой мостовой схемы включен входной транзистор 7. Вторые концы входных конденсаторов 5 подключены ко входам второй диодной мостовой схемы 8 (здесь трехфазной). Параллельно выходу второй мостовой схемы включен выходной транзистор 9 (или полупроводниковый ключ, образованный встречно-параллельным соединением транзистора и диода), а последовательно с выходом подключен сглаживающий реактор 10, вторым концом подключенный к нагрузке 3, а также параллельно выходу второй мостовой схемы включен выходной сглаживающий реактор последовательно с нагрузкой.
Устройство работает следующим образом (на примере, когда источник питания 2 трехфазный). Транзисторы 7 и 9 работают попеременно, т.е. когда транзистор 7 находится в проводящем режиме, транзистор 9 находится в непроводящем режиме. Это первое состояние выпрямителя. В нем входные реакторы 4, выполняющие функцию накопительных элементов, подключены звездой через мост 6 и транзистор 7 к источнику питания 2 и в них нарастают токи, увеличивая запасаемую энергию реакторов. Входные конденсаторы 5 при этом подключены к входам второго диодного моста 8, выходным выпрямленным напряжением которого при этом питается нагрузка 3 через выходной сглаживающий реактор 10.
Во втором состоянии выпрямителя входные реакторы и входные конденсаторы во всех фазах, также выполняющие функцию накопительных энергообменных элементов, оказавшись включенными последовательно в каждой фазе через диоды моста 8 и проводящий транзистор 7, передают накопленную в реакторах 4 энергию в входные конденсаторы 5, восполняя ее утрату в первом состоянии. Ток нагрузки при этом замыкается через диоды плеч моста 8 и проводящий транзистор 9 (или полупроводниковый ключ, образованный встречно-параллельным соединением транзистора и диода), которые создают нулевую паузу в выходном напряжении выпрямителя, позволяющую обеспечивать ШИМ выходного напряжения. Процессы здесь подобны процессам в DC-DC преобразователе Кука, который, как известно, при изменении скважности импульсов, обеспечивает возможность регулирования среднего значения выходного напряжения как выше, так и ниже амплитуды входного напряжения. На рис.3 приведены диаграммы входного напряжения и тока фазы выпрямителя (который опережает напряжение), а на рис.4 приведены диаграммы ШИМ выходного напряжения и тока выпрямителя для режима повышения а) и понижения б) выходного постоянного напряжения по сравнению с амплитудой показанного здесь входного синусоидального напряжения. Видны широкие функциональные возможности регулирования выпрямленного напряжения вверх и вниз от входного напряжения, а также высокое качество входного тока, близкого по форме к синусоидальному.
Таким образом, повышающе-понижающий ШИМ выпрямитель имеет расширенные функциональные возможности, обеспечивая регулирование выпрямленного напряжения как в сторону его увеличения, так и в сторону его уменьшения по сравнению с номинальным выпрямленным напряжением. Кроме того, он имеет лучшее качество входного тока за счет его непрерывности по сравнению с прерывистым током выпрямителя прототипа.
Claims (1)
- Повышающе-понижающий ШИМ выпрямитель, содержащий в каждой входной фазе входной реактор и входной конденсатор, выходную многофазную мостовую диодную схему, выходной транзистор, отличающийся тем, что в него введены входной транзистор, входная многофазная мостовая диодная схема, выходной сглаживающий реактор, при этом входная многофазная мостовая диодная схема своими входами подключена к точкам соединения входного реактора и входного конденсатора каждой фазы, а параллельно выходу входной многофазной мостовой диодной схеме включен входной транзистор, при этом вторые зажимы входных конденсаторов подключены к входам выходной многофазной мостовой диодной схемы, а к ее выходу параллельно включен выходной транзистор, а также параллельно ей включен выходной сглаживающий реактор последовательно с нагрузкой.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019114335U RU193360U1 (ru) | 2019-05-07 | 2019-05-07 | Повышающе-понижающий ШИМ выпрямитель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019114335U RU193360U1 (ru) | 2019-05-07 | 2019-05-07 | Повышающе-понижающий ШИМ выпрямитель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU193360U1 true RU193360U1 (ru) | 2019-10-28 |
Family
ID=68499879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019114335U RU193360U1 (ru) | 2019-05-07 | 2019-05-07 | Повышающе-понижающий ШИМ выпрямитель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU193360U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2802914C1 (ru) * | 2023-02-02 | 2023-09-05 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн" | Преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160181944A1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-06-23 | Flex Power Control, Inc. | Reliable ac-dc power converter with high voltage dc link |
RU2601419C1 (ru) * | 2015-12-01 | 2016-11-10 | Открытое акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" | Вторичный источник питания |
RU2634348C1 (ru) * | 2017-01-10 | 2017-10-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Управляемый выпрямитель |
-
2019
- 2019-05-07 RU RU2019114335U patent/RU193360U1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160181944A1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-06-23 | Flex Power Control, Inc. | Reliable ac-dc power converter with high voltage dc link |
RU2601419C1 (ru) * | 2015-12-01 | 2016-11-10 | Открытое акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" | Вторичный источник питания |
RU2634348C1 (ru) * | 2017-01-10 | 2017-10-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Управляемый выпрямитель |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2802914C1 (ru) * | 2023-02-02 | 2023-09-05 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн" | Преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение |
RU2806673C1 (ru) * | 2023-09-11 | 2023-11-02 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн" | Корректор коэффициента мощности со стабилизацией постоянного выходного напряжения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8503204B2 (en) | Power converter circuit | |
Suresh et al. | A novel dual-leg DC-DC converter for wide range DC-AC conversion | |
Maswood et al. | A novel suppressed-link rectifier-inverter topology with near unity power factor | |
Sayed et al. | New PWM technique for grid-tie isolated bidirectional DC-AC inverter based high frequency transformer | |
Shi et al. | Model predictive control of PWM AC/DC converters for Bi-directional power flow control in microgrids | |
Sayed et al. | Modeling and control of bidirectional isolated battery charging and discharging converter based high-frequency link transformer | |
RU2732851C2 (ru) | Регулируемый повышающий выпрямитель напряжения | |
RU2297707C2 (ru) | Выпрямитель трехфазного тока | |
RU193360U1 (ru) | Повышающе-понижающий ШИМ выпрямитель | |
JPH07322634A (ja) | インバータ制御方法及びインバータ装置 | |
Abbaskhanian et al. | A Generalized Modulation Method for Capacitive AC-Link Universal Converter with Wide Reactive Power Range | |
CN102118035A (zh) | 一种并网逆变器 | |
CN114977859A (zh) | 一种三相n模块级联式单向能流多电平变频器及控制方法 | |
Hossain et al. | True three-phase bidirectional switch based buck AC voltage controller topology | |
RU2534749C1 (ru) | Обратимый преобразователь частоты | |
RU124455U1 (ru) | Резонансный коммутатор | |
RU2551427C1 (ru) | Способ и устройство стабилизации трехфазного переменного напряжения | |
Di Benedetto et al. | Design of high-power density interleaved 3-phase 5-level E-type back-to-back converter | |
RU2660131C1 (ru) | Многоуровневый выпрямитель напряжения | |
CN106712548B (zh) | 三相单级升降压整流变换器 | |
RU63994U1 (ru) | Трехфазный инвертор тока | |
CN110768539A (zh) | 一种利用igbt或mos管的ac-ac变换器及其控制方法 | |
Toyama et al. | Study on a control method of a single-phase utility interactive inverter with a power decoupling function | |
Sarali et al. | Mitigation of harmonics using thyristor based 12 pulse voltage source PWM rectifier | |
RU2751546C1 (ru) | Регулируемый выпрямитель напряжения (варианты) |