RU23539U1 - SELF EXCITATION THREE PHASE INVERTER - Google Patents
SELF EXCITATION THREE PHASE INVERTER Download PDFInfo
- Publication number
- RU23539U1 RU23539U1 RU2001130601/20U RU2001130601U RU23539U1 RU 23539 U1 RU23539 U1 RU 23539U1 RU 2001130601/20 U RU2001130601/20 U RU 2001130601/20U RU 2001130601 U RU2001130601 U RU 2001130601U RU 23539 U1 RU23539 U1 RU 23539U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- windings
- phase
- phase inverter
- excitation
- transistors
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Description
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве преобразователя постоянного тока в трехфазный ток синусоидальной формы, используемый в системе собственных нужд атомных электростанций и маломощном электроприводе.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used as a DC to three-phase sinusoidal current converter used in the auxiliary system of nuclear power plants and a low-power electric drive.
Известен двухтактный транзисторный инвертор с самовозбуждением и трансформаторной обратной связью, содержащий два транзистора, первичную обмотку, обмотку управления и вторичную обмотку, расположенные на тороидальном сердечнике, при этом первичная обмотка и обмотка управления разделены на две равные части, соединенные последовательно 1. Данный инвертор имеет npocTjoo электрическую схему, надежен в работе и имеет высокий КПД, однако он является однофазным, что ограничивает область его применения.Known push-pull transistor inverter with self-excitation and transformer feedback, containing two transistors, a primary winding, a control winding and a secondary winding located on the toroidal core, while the primary winding and the control winding are divided into two equal parts connected in series 1. This inverter has npocTjoo electrical circuit, reliable in operation and has a high efficiency, however, it is single-phase, which limits its scope.
Паиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является трехфазный инвертор с самовозбуждением для преобразования постоянного тока в трехфазный ток синусоидальной формы, содержащий три однофазных автогенератора с самовозбуждением, собранных по кольцевой пересчетной схеме, при этом каждый генератор состоит из двз транзисторов и трансформатора с первичными обмотками, обмотками управления и выходной обмоткой, причем первичные обмотки и обмотки управления разделены соответственно на две равные части, соединенные последовательно 2, Данный инвертор характеризуется простотой схемы и сравнительно высоким качеством электроэнергии, так как в кривой выходного напряжения отсутствует третья и кратные трем высшие гармоники, однако КПД его является относительно низким, так как его магнитная система состоит из трех однофазных трансформаторов.The closest in technical essence to the claimed utility model is a three-phase inverter with self-excitation for converting direct current into a three-phase sinusoidal current containing three single-phase self-excitation oscillators assembled according to a ring recalculation circuit, with each generator consisting of transistors and a transformer with primary windings , control windings and output winding, and the primary windings and control windings are divided into two equal parts, respectively, connected not sequentially 2, This inverter is characterized by the simplicity of the circuit and the relatively high quality of electricity, since the output voltage curve does not have a third or a multiple of three higher harmonics, but its efficiency is relatively low, since its magnetic system consists of three single-phase transformers.
Техническим результатом полезной модели является повышение ЮПД трехфазного инвертора с самовозбуждением.The technical result of the utility model is to increase the SJP of a three-phase inverter with self-excitation.
Технический результат достигается тем, что в трехфазном инверторе, содержащем для каждой фазы однофазный инвертор, выполненный по двухполупериодной схеме с самовозбуждением и с выводом средней точки первичной обмотки трансформатора, в состав каждого из которых входят дваThe technical result is achieved in that in a three-phase inverter containing for each phase a single-phase inverter made according to a two-half-wave circuit with self-excitation and with the conclusion of the midpoint of the primary winding of the transformer, each of which includes two
транзистора и магнитосвязанные первичная обмотка, состоящая из двух полуобмоток, две обмотки положительной обратной связи и вторичная обмотка, обмотки всех трех однофазных инверторов размещены на общем магнитопроводе, состоящем из внутреннего и внешнего соосных тороидальных сердечников, упомянутый внешний сердечник снабжен пазами, в которых размещены указанные обмотки, при этом соответствующие обмотки однофазных инверторов всех фаз сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол а, расположенный в диапазоне 120° - ( 0,1 °) а 120° + (0,1°).a transistor and a magnetically coupled primary winding, consisting of two semi-windings, two positive feedback windings and a secondary winding, the windings of all three single-phase inverters are placed on a common magnetic circuit consisting of internal and external coaxial toroidal cores, said outer core is provided with grooves in which said windings are placed while the corresponding windings of single-phase inverters of all phases are shifted in space relative to each other by an angle a, located in the range 120 ° - (0.1 °) a 120 ° + (0.1 °).
На фиг. 1 представлен разрез составного магнитопровода инвертора. На фиг.2 изображена принципиальная электрическая схема инвертора.In FIG. 1 shows a section through a composite magnetic circuit of an inverter. Figure 2 shows the circuit diagram of the inverter.
Трехфазный инвертор с самовозбуждением содержит составной магнитопровод 1, который выполнен тороидальным и состоит из внешнего 2 и внутреннего 3 соосных сердечников (фиг.1). Внутренний сердечник 3 выполнен в форме кольца, а внешний сердечник 2 снабжен пазами, в которых уложены три группы обмоток, каждая из которых содержит первичную обмотку 4, состоящую из двух полуобмоток 4-1 и 4-2, две обмотки 5 положительной обратной связи и вторичную обмотку 6 (фиг. 2). Кроме того, устройство содержит три пары транзисторов 7 с объединенными эмиттерами в каждой фазе, причем первые выводы двух последовательно соединенных первичных полуобмоток 4-1 и 4-2 каждой группы подключены к отрицательной клемме источника 8, вторые выводы соединены с коллекторами соответствующей пары транзисторов 7, первые выводы двух последовательно соединенных обмоток 5-1 и 5-2 положительной обратнойA three-phase inverter with self-excitation contains a composite magnetic circuit 1, which is made toroidal and consists of an external 2 and an internal 3 coaxial cores (figure 1). The inner core 3 is made in the form of a ring, and the outer core 2 is provided with grooves in which three groups of windings are stacked, each of which contains a primary winding 4, consisting of two half-windings 4-1 and 4-2, two positive feedback windings 5 and a secondary winding 6 (Fig. 2). In addition, the device contains three pairs of transistors 7 with combined emitters in each phase, with the first terminals of two series-connected primary semi-windings 4-1 and 4-2 of each group connected to the negative terminal of source 8, the second terminals connected to the collectors of the corresponding pair of transistors 7, the first conclusions of two series-connected windings 5-1 and 5-2 of positive reverse
связи каждой группы подключены к положительной клемме источника 8, соединенной с объединенными эмиттерами каждой пары транзисторов 7, вторые выводы - к базам упомянутой пары транзисторов 7, первые выводы вторичных обмоток 6 каждой группы соединены в звезду, а вторые с клеммами А, В и С для подключения нагрузки. Обозначения элементов на фиг.2 введены не полностью, чтобы не загромождать схему. Первичные обмотки 4, обмотки 5 положительной обратной связи и вторичная обмотка 6 каждой группы занимают по одной трети от общего числа пазов внешнего сердечника 2, которое определяется по формуле:the connections of each group are connected to the positive terminal of the source 8 connected to the combined emitters of each pair of transistors 7, the second leads to the bases of the said pair of transistors 7, the first leads of the secondary windings 6 of each group are connected to a star, and the second to terminals A, B and C for load connection. The designations of the elements in figure 2 are not fully entered, so as not to clutter the circuit. The primary windings 4, the positive feedback windings 5 and the secondary winding 6 of each group occupy one third of the total number of grooves of the outer core 2, which is determined by the formula:
где р - число пар полюсов составного магнитопровода 1; ш - число фаз инвертора; ш 3; q - число пазов на полюс и фазу; q 1.where p is the number of pairs of poles of the composite magnetic circuit 1; w - the number of phases of the inverter; w 3; q is the number of grooves per pole and phase; q 1.
Ввиду того, что рациональным числом полюсов является 2р 2 или 2р 4, число пазов внешнего сердечника 2 будет равно 6 или 12, при этом большее число пазов способствует использованию стали составного магнитопровода 1. Технология выполнения обмоток 4, 5 и 6 соответствует технологии изготовления обмоток электрических машин переменного тока, при этом обмотки могут быть петлевыми или волновыми в зависимости от величины напряжения источника и рабочего напряжения нагрузки. Параметры транзисторов 7 являются идентичными во всех фазах. Числа витков обмоток 4-1 и 4-2, 5-1 и 5-2 в каждой группе выбираются из условия баланса амплитуд и баланса фаз автогенератора соответственно, при этом параметры плеч автогенератора являются идентичными.Due to the fact that the rational number of poles is 2p 2 or 2p 4, the number of grooves of the outer core 2 will be 6 or 12, while a larger number of grooves facilitates the use of steel of the composite magnetic core 1. The technology for making windings 4, 5 and 6 corresponds to the technology for manufacturing electrical windings AC machines, while the windings can be loop or wave depending on the magnitude of the voltage source and the operating voltage of the load. The parameters of the transistors 7 are identical in all phases. The numbers of turns of the windings 4-1 and 4-2, 5-1 and 5-2 in each group are selected from the conditions of the balance of amplitudes and phase balance of the oscillator, respectively, while the parameters of the arms of the oscillator are identical.
Трехфазный инвертор с самовозбуждением работает следующим образом. При появлении напряжения на положительной и отрицательной клеммах источника в работу вступает одна из трех пар транзисторов 7, при этом один из транзисторов будет открыт больше другого, и под действием разности токов коллекторов возникает магнитное поле, напряженность которого насыщает составной магнитопровод 1. При намагниченностиA three-phase inverter with self-excitation works as follows. When voltage appears on the positive and negative terminals of the source, one of the three pairs of transistors 7 comes into operation, while one of the transistors will open more than the other, and under the influence of the difference of the collector currents a magnetic field arises, the intensity of which saturates the composite magnetic circuit 1. When magnetization occurs
Z 2 р m q,Z 2 p m q,
внешнего и внутреннего сердечников 2 и 3 в них образуется магнитный поток, пересекающий витки обмоток каждой группы, поэтому в обмотках 4, 5 и 6 появятся соответствующие ЭДС. Для рассматриваемого автогенератора ЭДС обмоток 5-1 и 5-2 положительной обратной связи направлены таким образом, чтобы открытый транзистор пары 7 открывался еще больше, в то время как призакрытый транзистор закроется полностью, что приведет к еще большей намагниченности сердечников 2 и 3 и еще большему возрастанию ЭДС обмоток 5-1 и 5-2 положительной обратной связи. Данный процесс протекает лавинообразно, и при полном насыщении открытого транзистора он начинает закрываться, а ранее полностью закрытый транзистор пары 7 начинает открываться, что приводит к намагничиванию сердечников 2 и 3 в нижней части петли гистерезиса, при этом ЭДС обмоток 4, 5 и 6 изменяет свое направление. Протекание магнитного потока по составному магнитопроводу 1 при работе любого из автогенераторов создает условия для включения в работу очередного автогенератора и т.д., то есть в данной схеме возникает круговое вращающееся магнитное поле (КВМП). Основной магнитный поток КВМП обеспечивает создание во вторичной обмотке ЭДС, величина которой равнаexternal and internal cores 2 and 3, a magnetic flux is formed in them, crossing the turns of the windings of each group, so the corresponding EMF will appear in the windings 4, 5 and 6. For the EMF generator under consideration, the positive feedback windings 5-1 and 5-2 are directed so that the open transistor of pair 7 opens even more, while the closed transistor closes completely, which will lead to even more magnetization of the cores 2 and 3 and even more increasing EMF of windings 5-1 and 5-2 of positive feedback. This process proceeds like an avalanche, and when the open transistor is fully saturated, it starts to close, and the previously completely closed transistor of pair 7 starts to open, which leads to the magnetization of cores 2 and 3 in the lower part of the hysteresis loop, while the EMF of windings 4, 5 and 6 changes its direction. The flow of the magnetic flux through the composite magnetic circuit 1 during operation of any of the oscillators creates the conditions for the inclusion of the next oscillator, etc., that is, in this circuit there is a circular rotating magnetic field (CMF). The main magnetic flux KVMP provides the creation in the secondary winding of the EMF, the value of which is equal to
где f - частота переключения транзисторов пары 7; W2 - число витков вторичной обмотки 6; Ф - амплитуда магнитного потока КВМП; Коб- обмоточный коэффициент вторичной обмотки 6. Ввиду того, что автогенераторы и их транзисторы 7 работают в ключевом режиме, на выходе вторичной обмотки 6 форма кривой напряжения имеет форму неполного треугольника, в которой отсутствует третья и все кратные трем гармоники. Условиями образования 1СВМП в данной модели являются:where f is the switching frequency of the transistors of pair 7; W2 is the number of turns of the secondary winding 6; F is the amplitude of the magnetic flux KVMP; The co-winding coefficient of the secondary winding 6. Due to the fact that the oscillators and their transistors 7 operate in the key mode, the output of the secondary winding 6 has the shape of a voltage curve in the form of an incomplete triangle, in which there is no third and all multiples of three harmonics. The conditions for the formation of 1CVMP in this model are:
Ег 4,44 fw20 Коб, равенство фазовых сдвигов первичных обмоток 4 иEr 4.44 fw20 cob, the equality of the phase shifts of the primary windings 4 and
обмоток 5 управления каждой группы в пространстве углу вcontrol windings 5 of each group in the corner space in
равенство фазовых сдвигов разностных коллекторныхequality of phase shifts of difference collector
токов каждой пары во времени углу в 120°;currents of each pair in time angle of 120 °;
равенство магнитодвижущих сил каждой группыequality of magnetomotive forces of each group
FI F2 l2 ,FI F2 l2,
где FI, FI, FS - магнитодвижущие силы;where FI, FI, FS are magnetomotive forces;
1ь Ь Ь - разностные коллекторные токи пар транзисторов 7; Wi, W2, W3- числа витков первичных обмоток 4 каждой группы илиавтогенераторов.1 b b - differential collector currents of pairs of transistors 7; Wi, W2, W3 - the number of turns of the primary windings 4 of each group or generator.
При необходимости синхронизация частоты переключения пар транзисторов 7 может быть осуществлена за счет подачи на любую из обмоток управления 5-1 или 5-2 управляющего сигнала от задающего генератора.If necessary, synchronization of the switching frequency of the pairs of transistors 7 can be carried out by applying to any of the control windings 5-1 or 5-2 a control signal from the master oscillator.
Таким образом, выполнение составного магнитопровода общим для всех автогенераторов и тороидальным по форме позволяет значительно повысить КПД инвертора и исключить несимметрию выходного напряжения. Расчеты показывают, что КПД прототипа, содержащего три магнитопровода, равен 0,95 0,95 О, 95 0,85, а 1СПД предлагаемого трехфазного инвертора - 0,95, то есть КПД возрастает на 11 %.Thus, the implementation of a composite magnetic circuit common to all oscillators and toroidal in shape can significantly increase the efficiency of the inverter and eliminate the asymmetry of the output voltage. Calculations show that the efficiency of the prototype containing three magnetic cores is 0.95 0.95 O, 95 0.85, and the 1SPD of the proposed three-phase inverter is 0.95, that is, the efficiency increases by 11%.
Источники, принятые во внимание:Sources taken into account:
1 Электропитание устройств связи. Под ред. О.А. Доморацкого, М:, Радио и связь, 1981, стр.150, рис.6.8.1 Power supply for communication devices. Ed. O.A. Domoratsky, M :, Radio and communications, 1981, p. 150, fig. 6.8.
2 Ромаш Э.М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, М:, Радио и связь, 1981, стр. 171, рис.829 а,б.2 Romash E.M. Sources of secondary power supply of electronic equipment, M :, Radio and communication, 1981, p. 171, Fig. 829 a, b.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001130601/20U RU23539U1 (en) | 2001-11-20 | 2001-11-20 | SELF EXCITATION THREE PHASE INVERTER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001130601/20U RU23539U1 (en) | 2001-11-20 | 2001-11-20 | SELF EXCITATION THREE PHASE INVERTER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU23539U1 true RU23539U1 (en) | 2002-06-20 |
Family
ID=34978510
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001130601/20U RU23539U1 (en) | 2001-11-20 | 2001-11-20 | SELF EXCITATION THREE PHASE INVERTER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU23539U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2581594C2 (en) * | 2014-10-06 | 2016-04-20 | Евгений Николаевич Коптяев | Improved frequency down-converter |
-
2001
- 2001-11-20 RU RU2001130601/20U patent/RU23539U1/en active Protection Beyond IP Right Term
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2581594C2 (en) * | 2014-10-06 | 2016-04-20 | Евгений Николаевич Коптяев | Improved frequency down-converter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gohil et al. | An integrated inductor for parallel interleaved VSCs and PWM schemes for flux minimization | |
Zhu et al. | Novel stator electrically field excited synchronous machines without rare-earth magnet | |
Huang et al. | Analysis of a hybrid field-modulated linear generator for wave energy conversion | |
CN102971944A (en) | Electrical machines | |
Huang et al. | Research on primary excitation fully superconducting linear generators for wave energy conversion | |
Chen et al. | DC bias treatment of hybrid type transformer based on magnetic flux modulation mechanism | |
Murakami et al. | Characteristics of a new AC motor making good use of parametric oscillation | |
Chen et al. | Capacitor-assisted excitation of permanent-magnet generators | |
Yan et al. | Comparative analysis of tubular permanent magnet linear generator with equidirectional toroidal windings and conventional toroidal windings | |
RU23539U1 (en) | SELF EXCITATION THREE PHASE INVERTER | |
CN114123711B (en) | Surface-mounted permanent magnet variable voltage frequency converter based on magnetic field modulation principle and design method | |
CN202034860U (en) | Alternating current generator | |
RU204405U1 (en) | SYNCHRONOUS GENERATOR | |
Sandeep et al. | Grid connected wind driven permanent magnet synchronous generator with high frequency solid state transformer | |
Siota et al. | Matching between straight‐wing nonarticulated vertical axis wind turbine and a new wind turbine generator | |
CN201167013Y (en) | Numeral generator inverter electric inductance | |
Yamada et al. | High-speed ac motor including the function of a magnetic frequency tripler | |
CN113285651B (en) | Device and method for converting multiphase power supply into single-phase power supply | |
RU155108U1 (en) | NINE-FREQUENCY FREQUENCY FREQUENCY | |
Keshtkar et al. | Multi-objective Optimal Design of Dual Stator Winding Induction Generators Based on Genetic Algorithm and Finite Element Analysis | |
SU758431A1 (en) | Magnetic thyristor frequency multiplier by odd number with direct coupling | |
SU608246A2 (en) | Three-phase self-exciting inverter | |
Zeng et al. | Investigation of Cascaded and Modulated Rotors for Dual-Stator Brushless Doubly-Fed Machines | |
Apeshi et al. | Performance analysis of single phase interior permanent magnet synchronous generator | |
RU2192065C1 (en) | Inverter transformer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC1K | Assignment of utility model |
Effective date: 20041115 |
|
PC1K | Assignment of utility model |
Effective date: 20050315 |
|
ND1K | Extending utility model patent duration | ||
ND1K | Extending utility model patent duration |
Extension date: 20141120 |