RU2011277C1 - 50-Hz THREE-PHASE-TO-60-Hz SINGLE-PHASE VOLTAGE CONVERTER - Google Patents
50-Hz THREE-PHASE-TO-60-Hz SINGLE-PHASE VOLTAGE CONVERTER Download PDFInfo
- Publication number
- RU2011277C1 RU2011277C1 SU5037183A RU2011277C1 RU 2011277 C1 RU2011277 C1 RU 2011277C1 SU 5037183 A SU5037183 A SU 5037183A RU 2011277 C1 RU2011277 C1 RU 2011277C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- voltage
- output
- switches
- twelve
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания от трехфазной сети 50 Гц устройств, для которых необходимо однофазное напряжение 60 Гц, применяемое в странах Америки и в Японии. The invention relates to electrical engineering and can be used to supply 50 Hz devices from a three-phase network, which require a single-phase voltage of 60 Hz, used in the countries of America and Japan.
Известны преобразователи трехфазного напряжения одной частоты в однофазное напряжение другой частоты, содержащие трехфазный трансформатор с многофазной вторичной обмоткой и две вентильные группы, которые обеспечивают прохождение выходного тока в обоих направлениях с заданной частотой. Наиболее близким к предлагаемому преобразователю является преобразователь, содержащий трансформатор, имеющий трехфазную первичную и шестифазную вторичную обмотку, которая соединена в виде двойной звезды, и две группы вентилей, присоединенных к фазным выводам вторичной обмотки. Known converters of three-phase voltage of one frequency to a single-phase voltage of another frequency, containing a three-phase transformer with a multiphase secondary winding and two valve groups that provide the passage of the output current in both directions with a given frequency. Closest to the proposed converter is a converter containing a transformer having a three-phase primary and six-phase secondary winding, which is connected in the form of a double star, and two groups of valves connected to the phase terminals of the secondary winding.
Выходное напряжение преобразователя, принятое за прототип, состоит за период из двух разнополярных блоков, каждый из которых близок к прямоугольнику (каждый блок - это выпрямленное напряжение одной группы вентилей на промежутке времени, близком к половине периода выходного напряжения). При такой форме выходное напряжение, кроме основной (первой) гармоники, содержит большие относительные значения высших гармоник: по отношению к первой гармонике третья гармоника составляет около 30% , пятая - 20% , седьмая - 14 и т. д. Коэффициент несинусоидальности выходного напряжения близок к 50% . Таким образом, недостатком прототипа является неудовлетворительный гармонический состав его выходного напряжения. The output voltage of the converter, taken as a prototype, consists of two bipolar blocks, each of which is close to a rectangle (each block is the rectified voltage of one group of valves for a period of time close to half the period of the output voltage). With this form, the output voltage, in addition to the main (first) harmonic, contains large relative values of higher harmonics: with respect to the first harmonic, the third harmonic is about 30%, the fifth - 20%, the seventh - 14, etc. The output voltage non-sinusoidality coefficient is close to 50%. Thus, the disadvantage of the prototype is the unsatisfactory harmonic composition of its output voltage.
Целью изобретения является улучшение гармонического состава выходного напряжения, приближение его формы к синусоидальной. The aim of the invention is to improve the harmonic composition of the output voltage, the approximation of its shape to a sinusoidal.
Сущность изобретения состоит в том, что выходное напряжение 60 Гц формируется из смежных напряжений 50 Гц двенадцатифазной системы, причем в течение каждой половины периода частоты 60 Гц к выходу преобразователя подводится напряжение одной фазы двенадцатифазной системы, а переход на смежное опережающее напряжение другой фазы производится в момент, когда мгновенные значения напряжений этих фаз примерно равны. В результате выходное напряжение 60 Гц оказывается близким к синусоидальному, высшие гармоники в нем имеют малые относительные значения, коэффициент несинусоидальности на порядок меньше, чем у прототипа. The essence of the invention lies in the fact that the output voltage of 60 Hz is formed from adjacent voltages of 50 Hz of the twelve-phase system, and during each half of the frequency period of 60 Hz, the voltage of one phase of the twelve-phase system is supplied to the output of the converter, and the transition to the adjacent leading voltage of the other phase is made at the moment when the instantaneous voltage values of these phases are approximately equal. As a result, the output voltage of 60 Hz is close to sinusoidal, the higher harmonics in it have small relative values, the coefficient of non-sinusoidality is an order of magnitude lower than that of the prototype.
Для указанного формирования выходного напряжения 60 Гц преобразователь содержит два трансформатора, вторичные напряжения которых образуют двенадцатифазную симметричную систему. К двенадцати фазным выводам вторичных обмоток трансформаторов присоединены соответственно первые выводы двенадцати полностью управляемых ключей с двусторонней проводимостью, вторые выводы ключей соединены между собой и образуют один вывод преобразователя. Нулевые выводы вторичных обмоток трансформаторов соединены между собой и образуют другой вывод преобразователя. Устройства управления ключами обеспечивают последовательное переключение ключей, необходимое для формирования однофазного выходного напряжения 60 Гц. For the specified formation of the output voltage of 60 Hz, the converter contains two transformers, the secondary voltages of which form a twelve-phase symmetric system. To the twelve phase terminals of the secondary windings of the transformers are connected, respectively, the first terminals of the twelve fully controllable keys with two-sided conductivity, the second terminals of the keys are interconnected and form one terminal of the converter. The zero conclusions of the secondary windings of the transformers are interconnected and form another output of the converter. Key management devices provide sequential key switching required to generate a single-phase output voltage of 60 Hz.
На фиг. 1 приведена схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - графики, поясняющие формирование однофазного напряжения 60 Гц. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed Converter; in FIG. 2 is a graph explaining the formation of a single-phase voltage of 60 Hz.
Преобразователь содержит трансформаторы 1 и 2 и блок ключей 3. Трехфазные первичные обмотки 4 и 5 обоих трансформаторов соединены параллельно и подключены к источнику трехфазного напряжения частоты 50 Гц. Первичные обмотки 4 и 5 соединены соответственно звездой и треугольником. Каждый трансформатор имеет две трехфазные вторичные обмотки, соединенные в две обратные звезды. Нулевые выводы вторичных обмоток обоих трансформаторов соединены между собой и их общий вывод подключен к выходу преобразователя. Напряжения всех вторичных обмоток одинаковы по величине. В результате указанного выполнения трансформаторов 1 и 2 на их вторичной стороне между фазными выводами и общим нулевым выводом образуется двенадцатифазная симметричная система напряжений, векторная диаграмма 6 которой показана на фиг. 1. Обозначения векторов напряжений совпадает с обозначениями фазных выводов вторичных обмоток. The converter contains
Блок ключей 3 содержит двенадцать полностью управляемых ключей с двусторонней проводимостью. Первые выводы двенадцати ключей соединены соответственно с двенадцатью выводами вторичных обмоток трансформаторов. Вторые выводы ключей соединены между собой и подключены к выходу преобразователя. Ключи К1-К12 пронумерованы в порядке их включения согласно векторной диаграмме напряжений 6. Ключу, соединенному с фазой а1, придан номер 1. Одно из возможных выполнений ключа показано на фиг. 1 (поз. 7). Ключ 7 содержит запираемый тиристор 8 и четыре диода 9, включенных по мостовой схеме.
Для получения на выходе преобразователя практически синусоидального напряжения 60 Гц между его выходными выводами может быть включен резонансный фильтр 10, настроенный на третью гармонику, имеющую наибольшую величину (около 4% от первой гармоники). To obtain an almost sinusoidal voltage of 60 Hz at the output of the converter, a
Формиpование однофазного напряжения 60 Гц показано на оси времени 11 фиг. 2. Относительно этой оси построены синусоида напряжения U(в4) фазы в4 и частично синусоиды напряжений U(a1), U(в3) и U(с2) соответственно фаз а1, в3 и с2 вторичных обмоток трансформаторов 1 и 2 (фиг. 1). Фазовые сдвиги этих напряжений соответствуют векторной диаграмме 6. Выходное напряжение Uвых на первом промежутке времени до момента t1 образуется напряжением U(a1), на промежутке t1t2 - напряжением U(в4), на промежутке t2t3 - напряжением U(в3) и на следующем промежутке после момента t3 - напряжением U(c2). Длительность каждого промежутка времени (t1t2, t2t3 и других) равна 1/120 с или половине периода частоты 60 Гц. Переход от напряжения одной фазы двенадцатифазной системы к напряжению другой смежной и опережающей фазы производится примерно в моменты времени, когда мгновенные значения этих напряжений равны. В результате, как видно на фиг. 2, образуется кривая выходного напряжения Uвых, имеющего период равный 1/60 с или частоту 60 Гц (кривая выходного напряжения выделена более толстой линией). По своей форме кривая выходного напряжения близка к синусоиде.The formation of a single-phase voltage of 60 Hz is shown on the
На осях времени 12 и 13 фиг. 2 показаны примерные формы импульсов управления И1-И4, которые поступают к управляющим электродам запираемых тиристоров 8 соответственно ключей К1-К4 (фиг. 1). В первом промежутке времени до момента t1 на тиристор ключа К1 подан положительный импульс управления И1, ключ К1 включен, к выходу преобразователя подведено напряжение U(a1); через ключ К1 проходит ток нагрузки преобразователя, полярность которого может измениться в течение этого промежутка времени. Перед моментом t1 с малым опережением положительным импульсом И2 включается ключ К2, а в момент t1 возникает отрицательный импульс И1 и происходит отключение ключа К1 (запирается тиристор этого ключа). В результате этого на промежутке t1t2 в течение половины периода частоты 60 Гц (в течение 1/120 с) к выходу преобразователя подводится напряжение U(в4). В момент t2 отключается ключ K2 и включается ключ К3 (импульсом И3). В момент t3 аналогично происходит переключение ключей К3 и К4. Полный цикл переключения всех двенадцати ключей блока 3 (фиг. 1) продолжается в течение 0,1 с (5 периодов частоты 50 Гц или 6 периодов частоты 60 Гц).On the
Разложение кривой выходного напряжения в ряд гармоник дает результаты, помещенные в таблице. The expansion of the output voltage curve in a series of harmonics gives the results listed in the table.
Коэффициент несинусоидальности выходного напряжения
KНС= = ·100 = 4.0%
Таким образом, по величине коэффициента несинусоидальности выходное напряжение предлагаемого преобразователя удовлетворяет ГОСТ 13109-87 на качество электроэнергии (нормальное значение КНС равно 5% ). Цель изобретения - улучшение гармонического состава выходного напряжения - достигнута.The coefficient of non-sinusoidality of the output voltage
K NS = = 100 = 4.0%
Thus, in terms of the coefficient of non-sinusoidality, the output voltage of the proposed converter satisfies GOST 13109-87 for the quality of electricity (the normal value of K NS is 5%). The purpose of the invention is to improve the harmonic composition of the output voltage is achieved.
При необходимости еще лучшего приближения кривой выходного напряжения к синусоиде на выходе преобразователя включается резонансный фильтр 10 (фиг. 1), настроенный на частоту третьей гармоники, т. е. на 180 Гц. Этим фильтром практически исключается третья гармоника и уменьшаются другие высшие гармоники выходного напряжения. (56) Жемеров Г. Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. М. : Энергия, 1977, 280 с. If necessary, even better approximation of the curve of the output voltage to the sinusoid at the output of the Converter includes a resonant filter 10 (Fig. 1), tuned to the frequency of the third harmonic, i.e. 180 Hz. This filter virtually eliminates the third harmonic and reduces other higher harmonics of the output voltage. (56) Zhemerov G.G. Thyristor frequency converters with direct coupling. M.: Energy, 1977, 280 p.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5037183 RU2011277C1 (en) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | 50-Hz THREE-PHASE-TO-60-Hz SINGLE-PHASE VOLTAGE CONVERTER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5037183 RU2011277C1 (en) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | 50-Hz THREE-PHASE-TO-60-Hz SINGLE-PHASE VOLTAGE CONVERTER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011277C1 true RU2011277C1 (en) | 1994-04-15 |
Family
ID=21601790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5037183 RU2011277C1 (en) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | 50-Hz THREE-PHASE-TO-60-Hz SINGLE-PHASE VOLTAGE CONVERTER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2011277C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2477556C2 (en) * | 2008-06-12 | 2013-03-10 | Абб Текнолоджи Аг | Installation for electric power transmission |
RU2674753C2 (en) * | 2016-11-17 | 2018-12-13 | Валерий Дмитриевич Василенко | Single-phase load on three-phase network phases uniform distribution device |
-
1992
- 1992-04-14 RU SU5037183 patent/RU2011277C1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2477556C2 (en) * | 2008-06-12 | 2013-03-10 | Абб Текнолоджи Аг | Installation for electric power transmission |
US8665617B2 (en) | 2008-06-12 | 2014-03-04 | Abb Technology Ag | Plant for transmitting electric power |
RU2674753C2 (en) * | 2016-11-17 | 2018-12-13 | Валерий Дмитриевич Василенко | Single-phase load on three-phase network phases uniform distribution device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Menzies et al. | Advanced static compensation using a multilevel GTO thyristor inverter | |
Bhagwat et al. | Generalized structure of a multilevel PWM inverter | |
Mokrytzki | Pulse width modulated inverters for ac motor drives | |
US3431483A (en) | Cycloconverter power circuits | |
WO1993023913A1 (en) | Optimized high power voltage sourced inverter system | |
US5168437A (en) | Phase displaced, multiple inverter bridge circuits with waveform notching for harmonic elimination | |
Arrillaga et al. | A current reinjection scheme that adds self-commutation and pulse multiplication to the thyristor converter | |
RU2011277C1 (en) | 50-Hz THREE-PHASE-TO-60-Hz SINGLE-PHASE VOLTAGE CONVERTER | |
RU203267U1 (en) | AC voltage regulator | |
US4375076A (en) | Cyclically controlled electrical equipment having a control angle which is variable over a portion of the operating cycle | |
SU907755A1 (en) | Method of control of two-transformer 12-phase converter | |
RU6478U1 (en) | VARIABLE DISCRETE CONTROL DEVICE | |
SU1374334A1 (en) | Reactive power source | |
GB2242792A (en) | Reactive power generator | |
RU2052845C1 (en) | Device for pulse regulation of three-phase voltage | |
RU2049612C1 (en) | Power source for direct current electric arc welding | |
RU1282797C (en) | Serial inverter | |
SU1069096A1 (en) | Three-phase a.c.voltage/a.c.voltage converter | |
SU1094123A1 (en) | Three-phase ac voltage-to-dc voltage converter | |
RU2155365C2 (en) | Procedure controlling alternating voltage | |
RU2001117420A (en) | The method of stabilization and regulation of electricity parameters in three-phase power networks and a device for its implementation | |
RU2071632C1 (en) | Device to control three-phase voltage | |
SU520664A1 (en) | Reactive power source | |
RU2012985C1 (en) | Method of control over three-phase alternating-to-direct voltage converter | |
SU1282285A2 (en) | Transformer-semiconductor m-phase - n-phase frequency converter with quasi-single-side-band modulation |