RU2321147C1 - Method for relay generation of network currents in a three-phased bridge-based network inverter - Google Patents
Method for relay generation of network currents in a three-phased bridge-based network inverter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2321147C1 RU2321147C1 RU2006133986/09A RU2006133986A RU2321147C1 RU 2321147 C1 RU2321147 C1 RU 2321147C1 RU 2006133986/09 A RU2006133986/09 A RU 2006133986/09A RU 2006133986 A RU2006133986 A RU 2006133986A RU 2321147 C1 RU2321147 C1 RU 2321147C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- current
- network
- mode
- transistors
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Способ релейного формирования сетевых токов в трехфазном мостовом сетевом инверторе относится к области полупроводниковой преобразовательной техники и может быть использован в электроприводах постоянного и переменного тока для электротехнических установок.The method of relay formation of network currents in a three-phase bridge network inverter relates to the field of semiconductor converter technology and can be used in AC and DC drives for electrical installations.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является принятый за прототип способ по патенту на изобретение №2280310 "Способ релейного формирования тока и устройство для его осуществления", опубликовано 20.07.2006 в бюллетене №20 Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам, авторы Микитченко А.Я., Могучев М.В., патентообладатель ОАО «Рудоавтоматика»).The closest in technical essence and the achieved result is the method adopted for the prototype according to the invention patent No. 2280310 "Method of relay current generation and device for its implementation", published on July 20, 2006 in the bulletin No. 20 of the Federal Service for Intellectual Property, Patents and Trademarks, authors Mikitchenko A.Ya., Moguchev MV, patent holder of OJSC Rudoavtomatika).
Известен способ релейного формирования тока в трехфазном мостовом сетевом инверторе, который заключается в циклическом, с частотой срабатывания релейного регулятора, подключении нагрузки через цепочку, состоящую из последовательно соединенных диодов и транзисторов выпрямителя и коммутатора канала потребления, к линейному напряжению сети, положительному по отношению к направлению тока в нагрузке (режим потребления), при этом ток в нагрузке возрастает быстрее темпа изменения сигнала задания на ток на входе релейного регулятора, отключении транзисторов коммутатора канала потребления, при этом замыкание вытесненного из отключаемых транзисторов тока происходит через другие диоды и транзисторы выпрямителя и инвертора канала рекуперации на линейное напряжение сети, отрицательное по отношению к направлению тока в нагрузке (режим рекуперации) и убывании тока в нагрузке быстрее изменения сигнала задания. В режиме рекуперации энергии нагрузку подключают к тому же линейному напряжению сети, что и в режиме потребления, в полярности, противоположной режиму потребления. При этом транзисторы цепи рекуперации открываются в крайнем инверторном режиме без регулирования.A known method of relay current generation in a three-phase bridge network inverter, which consists in cyclic, with the frequency of operation of the relay controller, connecting the load through a chain consisting of series-connected diodes and transistors of the rectifier and the switch of the consumption channel, to the line voltage of the network, positive with respect to the direction current in the load (consumption mode), while the current in the load increases faster than the rate of change of the current reference signal at the input of the relay controller, turn off the transistors of the switch of the consumption channel, while the current displaced from the disconnected transistors is closed through other diodes and transistors of the rectifier and the inverter of the recovery channel to the line voltage of the network, which is negative with respect to the direction of the current in the load (recovery mode) and the current decreases in the load faster than the signal changes tasks. In the energy recovery mode, the load is connected to the same line voltage of the network as in the consumption mode, in the polarity opposite to the consumption mode. In this case, the transistors of the recovery circuit open in extreme inverter mode without regulation.
Недостатками данного способа является то, что форма потребляемого и отдаваемого тока далека от синусоидальной формы из-за наличия высших гармоник канонического ряда ν=6k±1, где k=0, 1, 2... и т.д. (т.е. 1, 5, 7, 11, 13... и т.д.), а также отсутствует возможность работы устройства с изменяемым коэффициентом мощности.The disadvantages of this method is that the shape of the consumed and delivered current is far from the sinusoidal shape due to the presence of higher harmonics of the canonical series ν = 6k ± 1, where k = 0, 1, 2 ... etc. (i.e. 1, 5, 7, 11, 13 ... etc.), and also there is no possibility of the device working with a variable power factor.
Технический результат изобретения - улучшение формы потребляемого из сети и отдаваемого в сеть тока, возможность регулирования потребляемой из энергосистемы реактивной мощности.The technical result of the invention is to improve the shape of the current consumed from the network and supplied to the network, the ability to control the reactive power consumed from the power system.
Способ релейного формирования сетевых токов заключается в циклическом с частотой срабатывания релейного регулятора переключении двух режимов работы: режим увеличения тока, при этом ток увеличивается быстрее задания на него, и режим уменьшения тока, при этом ток уменьшается быстрее задания на него. Ток каждой фазы формируется соответствующим релейным регулятором в каждой фазе сети согласно заданию, которое определяется амплитудой действующего значения тока фазы сети, необходимого для обеспечения равенства активной мощности на входе и выходе сетевого инвертора согласно формуле:The method of relay formation of network currents consists in switching two modes of operation cyclically with the frequency of operation of the relay controller: the mode of increasing current, while the current increases faster than setting it, and the mode of decreasing current, while the current decreases faster than setting it. The current of each phase is generated by the corresponding relay controller in each phase of the network according to the task, which is determined by the amplitude of the current value of the current of the network phase, which is necessary to ensure equal active power at the input and output of the network inverter according to the formula:
где, Iф.м. - амплитуда действующего значения тока фазы сети;where, ifm - the amplitude of the current value of the current phase of the network;
Id - ток звена постоянного напряжения, отдаваемый или получаемый нагрузкой;Id is the current of the DC link supplied or received by the load;
Ud - напряжение звена постоянного напряжения (может быть регулируемым);Ud is the voltage of the DC link (can be adjustable);
Uф - фазное напряжение сети;Uf - phase voltage of the network;
Cosφ - желаемый коэффициент мощности;Cosφ is the desired power factor;
а также его формой, полученной от датчиков фазных напряжений сети или любого другого источника трехфазного напряжения, имеющего ту же частоту, что и сеть, и фазой с учетом желаемого коэффициента мощности.as well as its shape, obtained from phase voltage sensors of the network or any other source of three-phase voltage having the same frequency as the network, and phase, taking into account the desired power factor.
Задания на сетевые токи определяются согласно выражениям:Tasks for network currents are determined according to the expressions:
для фазы А: for phase A:
для фазы В: for phase B:
для фазы С: for phase C:
где Iф - действующее значение тока фазы сети;where I f - the effective value of the current phase of the network;
ω - круговая частота сети;ω is the circular frequency of the network;
t - время;t is the time;
φ - угол нагрузки (фазовый сдвиг между напряжением и током соответствующей фазы);φ is the load angle (phase shift between voltage and current of the corresponding phase);
π - постоянное число 3,14159.π is a constant number of 3.14159.
На фиг.1 представлена структурно-принципиальная схема устройства релейного формирования сетевых токов, содержащая датчики фазного сетевого напряжения 1, датчики фазного тока 2, систему управления с фазными релейными регуляторами сетевых токов 3, сетевые индуктивности 4, сетевой инвертор, выполненный в виде трехфазного мостового выпрямителя, ключи катодной 5 и анодной 6 группы которого состоят из встречно-параллельно включенных диодов и транзисторов, звено постоянного напряжения 7 и нагрузку 8 в качестве потребителя или источника электроэнергии; на фиг.2 - структурно-принципиальная схема, поясняющая работу устройства при увеличении тока в фазе сети в режиме потребления энергии; на фиг.3 - структурно-принципиальная схема, поясняющая работу устройства при увеличении тока в фазе сети в режиме рекуперации энергии; на фиг.4 - структурно-принципиальная схема, поясняющая работу устройства при уменьшении тока в фазе сети в режиме потребления энергии; на фиг. 5 - структурно-принципиальная схема, поясняющая работу устройства при уменьшении тока в фазе сети в режиме рекуперации энергии; на фиг.6 - пример конкретного выполнения устройства, включающий систему управления с релейными регуляторами сетевых токов; на фиг.7 - осциллограммы ЭДС сетевого трансформатора, сетевого тока, задания на него, поясняющие процессы в сетевом инверторе при работе с опережающим коэффициентом мощности в режиме потребления энергии; на фиг.8 - осциллограммы токов через элементы ключей одной фазы сети, поясняющие процессы в сетевом инверторе при работе с опережающим коэффициентом мощности в режиме потребления энергии; на фиг.9 - осциллограммы ЭДС сетевого трансформатора, сетевого тока, задания на него, поясняющие процессы в сетевом инверторе при работе с опережающим коэффициентом мощности в режиме рекуперации энергии; на фиг.10 - осциллограммы токов через элементы ключей одной фазы сети, поясняющие процессы в сетевом инверторе при работе с опережающим коэффициентом мощности в режиме рекуперации энергии.Figure 1 shows the structural-schematic diagram of a device for relay formation of network currents containing phase-
Пример выполнения способа релейного формирования сетевых токов в трехфазном мостовом сетевом инверторе и работа устройства.An example of the method of relay formation of network currents in a three-phase bridge network inverter and the operation of the device.
Поочередным включением первого (увеличение тока) и второго (уменьшение тока) режимов достигается поддержание сетевых токов на уровне заданных: для увеличения тока в соответствующей фазе сети срабатывает то транзистор данной фазы анодной 6 или катодной 5 группы (фиг.1), направление коллектор-эмиттер которого совпадает с направлением задания на ток данной фазы, при этом в режиме потребления энергии (фиг.2) ток замыкается по цепочке - индуктивность данной фазы сети 4 (La), открытый транзистор данной фазы VT4 (или VT1), диод этой же группы другой фазы VD2 или VD6 (VD3 или VD5), на катоде (или аноде) которого присутствует меньший (или больший) потенциал, сетевая индуктивность 4 другой фазы сети (Lb или Lc). В режиме рекуперации энергии (фиг.3) увеличивающийся ток протекает по цепочке - индуктивность данной фазы 4 (La), открытый транзистор данной фазы VT4 (или VT1), конденсатор в звене постоянного напряжения 7 (С), открытый транзистор другой группы и фазы VT3 или VT5 (VT6 или VT2), контурный потенциал которого ниже, сетевая индуктивность 4 другой фазы сети (Lb или Lc). Для уменьшения тока в фазе сети управляющие импульсы на транзисторы не подаются, при этом ток в режиме потребления (фиг.4) и рекуперации (фиг.5) замыкается по цепочке - сетевая индуктивность 4 данной фазы сети (La), диод данной фазы VD1 (или VD4), направление анод-катод которого совпадает с направлением тока, емкость (С) в звене постоянного напряжения 7, диод другой группы и фазы VD2 или VD6 (VD3 или VD5), на катоде (или аноде) которого присутствует меньший (или больший) потенциал, сетевая индуктивность 4 другой фазы сети (Lb или Lc). Система управления с релейными регуляторами сетевых токов на фиг.6 содержит релейные регуляторы 9, 10, 11 - по количеству фаз сети, на вход которых подается сигнал рассогласования задания на ток соответствующей фазы и сетевого тока этой же фазы. Сигнал задания на ток по форме формируется согласно синусоидальной форме фазного напряжения сети, по фазе - определяется заданием на требуемый коэффициент мощности (±φ), амплитуда действующего значения сигнала задания на ток задается блоком 12 по сигналам задания на напряжение и обратных связей напряжения и тока звена постоянного напряжения.By alternately turning on the first (increasing current) and second (decreasing current) modes, the network currents are maintained at the set level: to increase the current in the corresponding phase of the network, the transistor of this phase of the
По осциллограммам, поясняющим процессы в сетевом инверторе, наблюдаются переключения режимов работы релейного регулятора (режим увеличения тока и режим уменьшения тока) при работе с опережающим коэффициентом мощности в режиме потребления энергии (фиг.7 и 8) и рекуперации энергии (фиг.9 и 10). На осциллограммах формы тока фазы сети (фиг.7 и 9) присутствуют высшие гармоники, но они не принадлежат к каноническому ряду ν=6k±1, где k=0, 1, 2... и т.д., а определяются частотой срабатывания релейного регулятора и мало влияют на синусоидальный характер формы тока. В режиме потребления энергии (фиг.8) преобладает ток через диоды сетевого инвертора, транзисторы открываются для увеличения тока в фазе сети и частота их коммутации определяется темпом увеличения и уменьшения сетевого тока. Темп увеличения сетевого тока выше (при этом в данной фазе открыт транзистор), чем темп его уменьшения (при этом в данной фазе открыт диод), и время проводящего состояния транзистора соответственно меньше времени проводящего состояния диода. В режиме рекуперации энергии (фиг.10) преобладает ток через транзисторы, диоды открываются для уменьшения тока в фазе сети. В этом режиме темп увеличения сетевого тока ниже (при этом ток замыкается через открытый транзистор данной фазы), чем темп его уменьшения (при этом ток замыкается через открытый диод данной фазы), и время проводящего состояния транзистора соответственно больше времени проводящего состояния диода. Другие интервалы времени, в течение которых происходят увеличения и уменьшения тока в фазе сети (фиг.7 и 9), напрямую не связанные с процессами коммутации диодов и транзисторов данной фазы (фиг.8 и 10), объясняются независимо происходящими от данной фазы процессами коммутации в других фазах сети согласно соотношению:According to the oscillograms explaining the processes in the network inverter, there are switching modes of the relay controller (current increase mode and current decrease mode) when working with a leading power factor in the energy consumption mode (Figs. 7 and 8) and energy recovery (Figs. 9 and 10 ) The waveforms of the current phase of the network phase (Figs. 7 and 9) contain higher harmonics, but they do not belong to the canonical series ν = 6k ± 1, where k = 0, 1, 2 ... etc., but are determined by the frequency actuation of the relay controller and little effect on the sinusoidal nature of the current shape. In the power consumption mode (Fig. 8), the current prevails through the diodes of the network inverter, the transistors open to increase the current in the phase of the network, and their switching frequency is determined by the rate of increase and decrease of the network current. The rate of increase in the mains current is higher (in this case, the transistor is open in this phase) than the rate of its decrease (in this case, the diode is open in this phase), and the time of the conducting state of the transistor is correspondingly less than the time of the conducting state of the diode. In the energy recovery mode (figure 10), the current prevails through the transistors, the diodes open to reduce the current in the phase of the network. In this mode, the rate of increase in the network current is lower (in this case, the current closes through the open transistor of this phase) than the rate of decrease (in this case, the current is closed through the open diode of this phase), and the time of the conducting state of the transistor is accordingly longer than the time of the conducting state of the diode. Other time intervals during which currents increase and decrease in the network phase (Figs. 7 and 9), which are not directly related to the switching processes of diodes and transistors of this phase (Figs. 8 and 10), are explained by switching processes independently of this phase in other phases of the network according to the ratio:
где Iфa - ток фазы А;where Ifa - phase A current;
Iфb - ток фазы В;Iph - phase current B;
Iфc - ток фазы С.Ifc - phase C current.
Выбросы тока при коммутации транзисторов (фигуры 8 и 10) объясняются наличием снабберных цепей, включенных для защиты ключевых элементов от перенапряжений (на фиг.1, 2, 3, 6 условно не показаны).The current surges during the switching of transistors (Figures 8 and 10) are explained by the presence of snubber circuits included to protect the key elements from overvoltage (conditionally not shown in Figs. 1, 2, 3, 6).
Преимущества предлагаемого способа формирования сетевых токов заключаются в том, что потребляемые и отдаваемые в питающую сеть токи имеют синусоидальный характер, а также возможна работа устройства с отстающим или опережающим коэффициентом мощности (при изменении задания на φ).The advantages of the proposed method for generating network currents are that the currents consumed and supplied to the supply network are sinusoidal in nature, and the device can operate with a lagging or leading power factor (when changing the task to φ).
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006133986/09A RU2321147C1 (en) | 2006-09-26 | 2006-09-26 | Method for relay generation of network currents in a three-phased bridge-based network inverter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006133986/09A RU2321147C1 (en) | 2006-09-26 | 2006-09-26 | Method for relay generation of network currents in a three-phased bridge-based network inverter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2321147C1 true RU2321147C1 (en) | 2008-03-27 |
Family
ID=39366478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006133986/09A RU2321147C1 (en) | 2006-09-26 | 2006-09-26 | Method for relay generation of network currents in a three-phased bridge-based network inverter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2321147C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456742C1 (en) * | 2011-04-14 | 2012-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) | Device for control of ac electric drive |
-
2006
- 2006-09-26 RU RU2006133986/09A patent/RU2321147C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456742C1 (en) * | 2011-04-14 | 2012-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) | Device for control of ac electric drive |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Du et al. | A cascade multilevel inverter using a single DC source | |
CN101499771B (en) | Frequency-changing speed-regulating driver for energy feedback three phase motor with three phase electric power | |
EP2323248B1 (en) | Operation of a three level converter | |
US20130094260A1 (en) | Multi-Level DC/AC Converter | |
US9252681B2 (en) | Power converter with a first string having controllable semiconductor switches and a second string having switching modules | |
CN103688456B (en) | Power-converting device | |
US10951131B2 (en) | Converter and method for driving converter | |
CN103117668B (en) | Vector control method of simplified five-phase and three-level voltage source inverter | |
CN103094922B (en) | Two-level type single-phase grid-connected photovoltaic power generation control method | |
CN103748777A (en) | Power conversion device | |
CN104852595B (en) | Bridge type modular multi-level switching capacity AC AC converter change of current methods | |
JP2007124732A (en) | Power converter | |
CN204046460U (en) | A kind of novel Modularized multi-level converter sub-module topology | |
CN102694481B (en) | Control circuit, inverter and system interconnection inverter system | |
EP2993777A1 (en) | Multilevel converter | |
RU2321147C1 (en) | Method for relay generation of network currents in a three-phased bridge-based network inverter | |
CN202183738U (en) | Cascading multi-level inverting circuit capable of automatically generating cascading power source | |
Kim et al. | A new multilevel inverter with reduced switch count for renewable power applications | |
RU2341002C1 (en) | Method of inverter control | |
Zhang et al. | Research on a discontinuous three-dimensional space vector modulation strategy for the three-phase four-leg inverter | |
Prasad et al. | A modified asymmetric cascaded multilevel DC–AC converter with switched diodes using FPGA processor implementation | |
RU2403670C1 (en) | Network driven adjustable transistor reducer with explicit direct current link | |
RU88486U1 (en) | THYRISTOR VOLTAGE REGULATOR CONTROL DEVICE | |
CN113965139A (en) | Thyristor and IGBT mixed three-phase motor two-phase frequency conversion control circuit and method thereof | |
Arvindan et al. | Investigation for improved power quality in hysteresis current controlled three-phase four-wire Vienna rectifier topologies |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080927 |