RU2388136C2 - Method for control of power and design of resistance converter for ac electric machines - Google Patents
Method for control of power and design of resistance converter for ac electric machines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2388136C2 RU2388136C2 RU2008100829/09A RU2008100829A RU2388136C2 RU 2388136 C2 RU2388136 C2 RU 2388136C2 RU 2008100829/09 A RU2008100829/09 A RU 2008100829/09A RU 2008100829 A RU2008100829 A RU 2008100829A RU 2388136 C2 RU2388136 C2 RU 2388136C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electric
- power
- inverter
- converter
- energy
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к полупроводниковой технике, и может быть использовано на электроподвижном составе для управления тяговыми электрическими машинами переменного тока, электродвигателями переменного тока технологических установок, электротермическими установками и другими потребителями электроэнергии, получающими питание от электрической сети переменного и постоянного тока.The invention relates to electrical engineering, in particular to semiconductor technology, and can be used on an electric rolling stock to control traction electric machines of alternating current, electric motors of alternating current of technological installations, electrothermal installations and other consumers of electricity, powered by an alternating and direct current electric network.
Известны преобразователи частоты, импульсные преобразователи постоянного тока для регулирования мощности на приемниках электрической энергии. Однако такие преобразователи имеют низкий коэффициент мощности из-за неэффективного использования напряжения на входе преобразователя, из-за нелинейных искажений тока и напряжения на входе и на выходе преобразователя [Джюджи Л., Пели Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 313 с].Known frequency converters, pulsed DC converters for regulating power at electric power receivers. However, such converters have a low power factor due to inefficient use of voltage at the input of the converter, due to non-linear distortions of the current and voltage at the input and output of the converter [Dzhuji L., Peli B. Power semiconductor frequency converters. - M .: Energoatomizdat, 1989. - 313 s].
Известен преобразователь частоты со звеном постоянного тока [патент РФ № 2020710, кл. Н02М 05/45, 1994], который содержит трехфазный выпрямитель на тиристорах с импульсно-фазовым управлением и автономный инвертор. Для снижения помех в канале обратной связи системы управления преобразователем частоты применены фильтры. Однако коэффициент мощности преобразователя частоты снижается, а нелинейные искажения тока увеличиваются с введением угла регулирования тиристоров выпрямителя.A known frequency converter with a DC link [RF patent No. 2020710, class. H02M 05/45, 1994], which contains a three-phase rectifier on thyristors with pulse-phase control and an autonomous inverter. To reduce interference in the feedback channel of the frequency converter control system, filters are applied. However, the power factor of the frequency converter decreases, and the nonlinear distortion of the current increases with the introduction of the angle of regulation of the rectifier thyristors.
Известен преобразователь частоты [патент РФ № 2011278, кл. Н02М 05/45, 1994]. Преобразователь содержит трехфазные выпрямительный и инверторные мосты, собранные на тиристорах, и вспомогательный симисторный трехфазный мост с конденсатором. За счет изменения длительности проводящего состояния симисторов достигается улучшение формы тока в нагрузке преобразователя частоты. Однако из-за неэффективного использования напряжения на входе преобразователя частоты энергетические показатели преобразователя снижаются в процессе регулирования мощности.A known frequency converter [RF patent No. 2011278, class. H02M 05/45, 1994]. The converter contains three-phase rectifier and inverter bridges assembled on thyristors, and an auxiliary triac three-phase bridge with a capacitor. By changing the duration of the conductive state of the triacs, an improvement in the shape of the current in the load of the frequency converter is achieved. However, due to the inefficient use of voltage at the input of the frequency converter, the energy performance of the converter decreases during power control.
Известен преобразователь частоты [патент РФ № 2124801, кл. Н02М 05/275, H01L 25/03, 1999], содержащий однофазный трансформатор с секционированной вторичной обмоткой, однофазный мостовой выпрямитель на диодах, явно выраженное звено постоянного тока и трехфазный мостовой инвертор на транзисторных ключах. Транзисторные ключи инвертора защищаются от выхода из строя введением ограничивающего резистора и сигнала разрешения преобразования с вторичной обмотки сетевого трансформатора.A known frequency converter [RF patent No. 2124801, class. H02M 05/275, H01L 25/03, 1999], comprising a single-phase transformer with a partitioned secondary winding, a single-phase bridge rectifier on diodes, a pronounced DC link and a three-phase bridge inverter on transistor switches. The transistor keys of the inverter are protected from failure by introducing a limiting resistor and a conversion enable signal from the secondary winding of the network transformer.
Недостатками преобразователя частоты являются ограниченная мощность и ограниченный диапазон регулирования частоты и действующего напряжения на выходе преобразователя.The disadvantages of the frequency converter are limited power and a limited range of frequency control and the effective voltage at the output of the converter.
Известен рекуперирующий электропривод с инвертором напряжения и способ управления выпрямителем на его входе [патент РФ № 2001129761, кл. Н02Р 03/18, 2003], который содержит трехфазный выпрямитель на двухоперационных вентилях, полярный конденсатор фильтра низкой частоты и автономный инвертор, к выходу которого подключена статорная обмотка электрической машины. Для управления вентилями выпрямителя применяется широтно-импульсный модулятор, который периодически с тактовой частотой подключают выходную цепь выпрямителя к двум фазам питающей сети или к двум линейным напряжениям трехфазной сети. Недостатками устройства и способа управления выпрямителем являются низкая эффективность использования питающего напряжения и несимметричная загрузка током питающей сети.Known recuperative electric drive with a voltage inverter and a method for controlling a rectifier at its input [RF patent No. 2001129761, class. Н02Р 03/18, 2003], which contains a three-phase rectifier on two-stage valves, a low-pass filter polar capacitor and an autonomous inverter, to the output of which a stator winding of an electric machine is connected. To control the rectifier valves, a pulse-width modulator is used, which periodically with a clock frequency connects the output circuit of the rectifier to two phases of the supply network or to two linear voltages of a three-phase network. The disadvantages of the device and the control method of the rectifier are the low efficiency of using the supply voltage and asymmetric loading of the current supply network.
Известен способ регулирования постоянного напряжения выпрямителя [патент DE № 2214674, кл. Н02М 07/162, 2003], основанный на управлении вентилями четырехквадрантного регулирующего органа выпрямителя с помощью регулятора напряжения и регулятора тока в системе подчиненного регулирования. Способ используется для упрощения динамического регулирования выпрямленного напряжения в контуре постоянного тока на входе автономного инвертора, нагрузкой которого является электрическая машина переменного тока.A known method of regulating the constant voltage of the rectifier [DE patent No. 2214674, class. Н02М 07/162, 2003], based on the control of valves of a quadrant regulator of a rectifier using a voltage regulator and a current regulator in a slave control system. The method is used to simplify the dynamic regulation of the rectified voltage in the DC circuit at the input of an autonomous inverter, the load of which is an electric AC machine.
Недостатками известного способа частотного управления являются низкая эффективность использования напряжения на входе преобразователя, нелинейные искажения тока в питающей сети и высокочастотные помехи во время работы преобразователя.The disadvantages of this method of frequency control are the low efficiency of using the voltage at the input of the converter, non-linear distortion of the current in the supply network and high-frequency interference during operation of the converter.
Известен способ управления многозонным преобразователем переменного тока (прототип) [патент РФ № 2168839, кл. Н02М 07/155, 2001]. Способом обеспечивается регулирование мощности преобразователя за счет изменения среднего значения напряжения в контуре постоянного тока тиристорами с импульсно-фазовым управлением. Каждая пара последовательно соединенных управляемых вентилей подключена крайними точками между шинами постоянного тока нагрузки параллельно, а средними точками - к выводам вторичной обмотки трансформатора. При работе на любой m-й зоне регулирования в начале каждого полупериода напряжения импульсы управления с заданным углом отпирания подают не только на соответствующий вентиль 1-й зоны и пару вентилей (m-1)-й зоны, но и на соответствующую пару вентилей 1-й зоны и на все вентили 2-й, 3-й и т.д. до (m-2)-й зон регулирования.A known method of controlling a multi-zone AC converter (prototype) [RF patent No. 2168839, class. H02M 07/155, 2001]. The method provides for controlling the power of the Converter by changing the average voltage in the DC circuit with thyristors with pulse-phase control. Each pair of serially connected controlled valves is connected at the extreme points between the DC buses of the load in parallel, and at the middle points to the terminals of the secondary winding of the transformer. When working on any m-th control zone at the beginning of each half-cycle of voltage, control pulses with a given unlock angle are supplied not only to the corresponding valve of the 1st zone and a pair of valves (m-1) of the zone, but also to the corresponding pair of valves 1- th zone and all valves of the 2nd, 3rd, etc. to the (m-2) th regulation zones.
Недостатками данного способа управления мощностью и многозонного преобразователя переменного тока являются низкий коэффициент мощности в начале каждой зоны регулирования из-за неэффективного использования напряжения на входе преобразователя. При изменении угла регулирования вентилей происходит загрузка сети переменного тока высшими гармоническими составляющими тока и высокий коэффициент пульсаций тока в нагрузке, а питание устройства от контактной сети переменного тока ограничивает его функциональные возможности.The disadvantages of this method of power control and multi-zone AC converter are the low power factor at the beginning of each regulation zone due to inefficient use of voltage at the input of the converter. When changing the angle of regulation of the valves, the AC network is loaded with higher harmonic components of the current and a high ripple current coefficient in the load, and the device’s power supply from the contact AC network limits its functionality.
Целью изобретения является повышение коэффициента мощности преобразователя, повышение электромагнитной совместимости преобразователя с питающими сетями и с электрическими машинами, с индукторами технологических установок, а также расширение функциональной возможности устройства.The aim of the invention is to increase the power factor of the converter, increasing the electromagnetic compatibility of the converter with power networks and with electrical machines, with inductors of technological installations, as well as expanding the functionality of the device.
Цель достигается тем, что электрическая энергия непрерывно поступает на промежуточные накопители электрической энергии большой емкости от источника энергии переменного тока через трансформатор с секционированными вторичными обмотками и выпрямитель входного преобразователя на диодах и тиристорах, а от источника энергии постоянного тока - через делитель напряжения. При работе электрической машины в режиме генератора электрическая энергия на накопители поступает через диоды обратного моста автономного инвертора напряжения и реакторы. Плавное регулирование тока в контуре промежуточные накопители энергии - электрическая машина выполняется автономным инвертором напряжения. Автономный инвертор напряжения собран на двухоперационных силовых полупроводниковых приборах и содержит обратный мост на диодах. Управление двухоперационными приборами обеспечивается известными способами импульсного регулирования или импульсной модуляции. Рекуперация электрической энергии от промежуточных накопителей энергии в сеть переменного тока выполняется двухоперационными приборами входного преобразователя с изменяемым углом опережения выключения приборов.The goal is achieved by the fact that electric energy is continuously supplied to intermediate storage devices of large-capacity electric energy from an alternating current energy source through a transformer with sectioned secondary windings and an input converter rectifier on diodes and thyristors, and from a direct current energy source through a voltage divider. When the electric machine is in generator mode, electrical energy is supplied to the drives through diodes of the reverse bridge of an autonomous voltage inverter and reactors. Stepless regulation of current in the circuit intermediate energy storage - an electric machine is performed by an autonomous voltage inverter. The autonomous voltage inverter is assembled on two-operational power semiconductor devices and contains a reverse bridge on diodes. The control of dual-operation devices is provided by known methods of pulse regulation or pulse modulation. The recovery of electrical energy from intermediate energy storage devices to an alternating current network is performed by two-operation devices of the input converter with a variable angle of advance of switching off the devices.
Для питания преобразователя от источника энергии постоянного тока плюсовой вывод источника энергии подключается к крайнему плюсовому выводу накопителя энергии устройства, а минусовой вывод - к минусовой шине контура постоянного тока. Накопители электрической энергии соединены последовательно и образуют делитель напряжения постоянного тока.To power the converter from a DC power source, the positive output of the energy source is connected to the extreme positive output of the device’s energy storage, and the negative output is connected to the negative bus of the DC circuit. Electric energy storage devices are connected in series and form a DC voltage divider.
Данным способом регулирования и соединением элементов устройства обеспечивается плавное изменение мощности преобразователя автономным инвертором напряжения с переключением секций вторичной обмотки трансформатора входным преобразователем при питании от источника энергии переменного тока или с переключением выводов делителя напряжения автономным инвертором при питании от источника энергии постоянного тока.This method of regulation and connecting the elements of the device provides a smooth change in the power of the converter by an autonomous voltage inverter with switching sections of the secondary winding of the transformer by the input converter when powered by an AC power source or by switching the terminals of the voltage divider by an autonomous inverter when powered by a DC power source.
Таким образом, заявляемый способ регулирования мощности и устройство преобразователя сопротивления для электрических машин переменного тока соответствуют критерию изобретения «новизна».Thus, the inventive method of regulating power and the device of the resistance Converter for electric AC machines meet the criteria of the invention of "novelty."
Известные способы управления многозонных преобразователей, которыми обеспечивается изменение мощности, потребляемой из сети или мощности рекуперации в пределах каждой зоны регулирования импульсно-фазовым или другим известным способом, характеризуются низким коэффициентом мощности, нелинейными искажениями тока, напряжения на входе и высокими пульсациями тока в сети постоянного тока на входе преобразователя. Предложенным способом регулирования мощности и устройством преобразователя сопротивления для электрических машин переменного тока коэффициент мощности повышается за счет непрерывной передачи электрической энергии от источника переменного или постоянного тока на промежуточные накопители электрической энергии большой емкости и от электрической машины, работающей в режиме генератора. От промежуточных накопителей плавное изменение энергии, потребляемой электродвигателем, выполняется автономным инвертором напряжения. В режиме рекуперации энергия, передаваемая от промежуточных накопителей в сеть переменного тока, изменяется инвертором, ведомым сетью, с регулируемым углом опережения выключения силовых полупроводниковых приборов. Регулируемая составляющая мощности преобразователя плавно изменяется и суммируется с нерегулируемой составляющей мощности, при этом нелинейные искажения электрических величин в сети переменного тока снижаются, а в сети постоянного тока на входе преобразователя снижаются пульсации тока.Known methods for controlling multi-zone converters, which provide a change in the power consumed from the network or the recovery power within each regulation zone by a pulse-phase or other known method, are characterized by a low power factor, non-linear distortion of current, input voltage and high ripple current in the DC network at the input of the converter. The proposed method for regulating power and the device of a resistance converter for electric AC machines increases the power factor due to the continuous transfer of electric energy from an AC or DC source to large-capacity intermediate electric energy storage devices and from an electric machine operating in generator mode. From intermediate drives, a smooth change in the energy consumed by the electric motor is performed by an autonomous voltage inverter. In the recovery mode, the energy transmitted from the intermediate storage devices to the alternating current network is changed by the inverter driven by the network, with an adjustable angle of advance of switching off the power semiconductor devices. The adjustable component of the converter power smoothly changes and sums up with the unregulated component of the power, while the nonlinear distortion of electrical quantities in the AC network is reduced, and in the DC network at the input of the converter, current ripples are reduced.
Отпайки первой секции секционированной последовательно соединенной вторичной обмотки трансформатора присоединены к анодам и катодам последовательно соединенных диодов, а также к эмиттерам (катодам) и коллекторам (анодам) двухоперационных приборов, которые образуют плечи входного преобразователя. Отпайки других секций вторичной обмотки трансформатора подключены к анодам и катодам последовательно соединенных тиристоров, а также к эмиттерам (катодам) и к коллекторам (анодам) двухоперационных приборов входного преобразователя. Катоды диодов и коллекторы (аноды) двухоперационных приборов соединены к первой плюсовой шине контура постоянного тока, а аноды диодов, тиристоров и эмиттеры (катоды) двухоперационных приборов соединены к минусовой шине контура постоянного тока. К шинам контура постоянного тока подключен накопитель электрической энергии большой емкости. Катод тиристора и коллектор (анод) двухоперационного прибора, соединенные к отпайкам второй секции вторичной обмотки трансформатора, соединены ко второй плюсовой шине контура постоянного тока. К первой и второй плюсовой шине соединен второй накопитель электрической энергии. К шинам контура постоянного тока через реакторы присоединен автономный инвертор напряжения, причем катоды диодов обратного моста соединены через реактор к первой плюсовой шине, а коллекторы (аноды) двухоперационных приборов через реактор соединены ко второй плюсовой шине. Анод дополнительного диода соединен с катодами обратного моста, а катод дополнительного диода соединен с коллекторами (анодами) двухоперационных приборов автономного инвертора.The soldering of the first section of the sectioned series-connected secondary winding of the transformer is connected to the anodes and cathodes of the series-connected diodes, as well as to the emitters (cathodes) and collectors (anodes) of the two-stage devices that form the shoulders of the input transducer. Solderings of other sections of the secondary winding of the transformer are connected to the anodes and cathodes of the thyristors connected in series, as well as to the emitters (cathodes) and collectors (anodes) of the two-stage input transducer devices. The cathodes of the diodes and collectors (anodes) of the two-stage devices are connected to the first positive bus of the DC circuit, and the anodes of the diodes, thyristors and the emitters (cathodes) of the two-stage devices are connected to the negative bus of the DC circuit. A large capacity electrical energy storage device is connected to the buses of the DC circuit. The thyristor cathode and the collector (anode) of the two-stage device connected to the tap of the second section of the secondary winding of the transformer are connected to the second positive bus of the DC circuit. A second electrical energy storage device is connected to the first and second positive bus. An autonomous voltage inverter is connected to the buses of the DC circuit through the reactors, and the cathodes of the reverse bridge diodes are connected through the reactor to the first positive bus, and the collectors (anodes) of the two-stage devices through the reactor are connected to the second positive bus. The anode of the additional diode is connected to the cathodes of the return bridge, and the cathode of the additional diode is connected to the collectors (anodes) of the two-operational devices of the autonomous inverter.
Таким образом, заявляемый способ регулирования мощности и устройство преобразователя сопротивления для электрических машин переменного тока соответствуют критерию изобретения «существенные отличия».Thus, the claimed method of regulating power and the device of the resistance Converter for electric machines of alternating current meet the criteria of the invention "significant differences".
Изобретение поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.
На чертеже дана принципиальная электрическая схема преобразователя сопротивления для электрических машин переменного тока, реализующего предложенный способ регулирования мощности, улучшающего коэффициент мощности и электромагнитную совместимость преобразователя с сетями переменного и постоянного тока.The drawing shows a schematic electrical diagram of a resistance converter for electrical AC machines that implements the proposed method of power control, improving the power factor and electromagnetic compatibility of the converter with AC and DC networks.
Выводы секционированной последовательно соединенной вторичной обмотки трансформатора TV соединены к анодам и катодам последовательно соединенных диодов 1 и 4, 2 и 3, тиристоров 5 и 6, а также к эмиттерам и коллекторам последовательно соединенных IGBT-транзисторов 7 и 10, 8 и 9, 11 и 12. Катоды диодов 1 и 2, коллекторы транзисторов 7 и 8 присоединены к первой плюсовой шине контура постоянного тока и к плюсовому выводу накопителей электрической энергии большой емкости 13 (например, ионисторов). Катод тиристора 5 и коллектор транзистора 11 присоединены ко второй плюсовой шине контура постоянного тока. Аноды диодов 3, 4, тиристора 6 и эмиттеры транзисторов 9, 10, 12 и минусовой вывод накопителя энергии 13 соединены к минусовой шине контура постоянного тока. К плюсовым шинам контура постоянного тока соединен второй накопитель электрической энергии 14. К первой плюсовой шине контура постоянного тока через реактор 15 соединены катоды диодов обратного моста автономного инвертора напряжения 16. Ко второй плюсовой шине контура постоянного тока через реактор 17 соединены коллекторы транзисторов автономного инвертора напряжения 16. К катодам диодов обратного моста автономного инвертора 16 соединен анод дополнительного диода 18, а его катод соединен с коллекторами транзисторов автономного инвертора 16. Обмотки статора асинхронной машины AM соединены к выходу автономного инвертора напряжения.The findings of the sectioned series-connected secondary winding of the transformer TV are connected to the anodes and cathodes of the series-connected diodes 1 and 4, 2 and 3, thyristors 5 and 6, as well as to the emitters and collectors of the series-connected IGBT transistors 7 and 10, 8 and 9, 11 and 12. The cathodes of diodes 1 and 2, the collectors of transistors 7 and 8 are connected to the first positive bus of the DC circuit and to the positive output of high-capacity electrical energy storage 13 (for example, ionistors). The cathode of the thyristor 5 and the collector of the transistor 11 are connected to the second positive bus of the DC circuit. The anodes of diodes 3, 4, thyristor 6 and emitters of transistors 9, 10, 12 and the negative terminal of the energy storage 13 are connected to the negative bus of the DC circuit. A second electrical energy storage device 14 is connected to the positive buses of the DC circuit 14. To the first positive bus of the DC circuit through the reactor 15 are connected the cathodes of the reverse bridge diodes of the autonomous voltage inverter 16. To the second positive bus of the DC circuit through the reactor 17 are connected the collectors of transistors of the autonomous voltage inverter 16 The anode of the additional diode 18 is connected to the cathodes of the diodes of the reverse bridge of the autonomous inverter 16, and its cathode is connected to the collectors of transistors of the autonomous inverter 16 The stator windings of the AM induction machine are connected to the output of a stand-alone voltage inverter.
Для увеличения номинальной мощности преобразователя, повышения его электромагнитной совместимости, расширения диапазона регулирования и для снижения емкости промежуточных накопителей электрической энергии количество секций вторичной обмотки трансформатора, плеч входного преобразователя, секций делителя напряжения и элементов устройства можно увеличивать и соединять их, так как показано на чертеже.To increase the nominal power of the converter, increase its electromagnetic compatibility, expand the control range and to reduce the capacity of the intermediate electrical energy storage devices, the number of sections of the secondary winding of the transformer, arms of the input converter, sections of the voltage divider and elements of the device can be increased and connected, as shown in the drawing.
Заряд накопителей электрической энергии начинается при подаче переменного напряжения ~U1 через диоды 1, 2, 3, 4 или при подаче постоянного напряжения -U на крайние выводы последовательно соединенных накопителей энергии 13, 14. С помощью автономного инвертора напряжения 16 из постоянного напряжения на накопителе энергии 13 формируется переменное напряжение на обмотках статора машины переменного тока AM различной частоты и действующего значения. С помощью диодов обратного моста автономного инвертора обеспечивается энергообмен машины переменного тока с промежуточными накопителями электрической энергии 13, 14 и дополнительный их заряд за счет энергии реактора 15. Для увеличения мощности отпираются тиристоры 5, 6 входного преобразователя с нулевым углом регулирования в установившемся режиме, который может изменяться в переходных режимах от одной зоны регулирования к другой фазовым способом. В контуре постоянного тока напряжение равно сумме напряжений на накопителях энергии 13 и 14. При рекуперативном торможении в зоне высоких скоростей электрическая энергия от электрической машины поступает через диоды обратного моста и дополнительны диод 18 на накопители энергии 13, 14. Дополнительный диод, кроме того, обеспечивает дополнительный заряд накопителя энергии 14 за счет энергии реакторов 15, 17. Избыточная энергия из контура постоянного тока поступает на вход инвертора, ведомого сетью, который собран на транзисторах 8, 9, 11, 12. Регулирование мощности рекуперации выполняется с минимальными углами опережения выключения транзисторов, формированием пачек импульсов известными способами импульсного регулирования или импульсной модуляции. В зоне низких скоростей избыточная энергия из контура постоянного тока поступает на вход автономного инвертора, ведомого сетью, 7, 8, 9, 10, 11, 12. Транзисторы 8, 9, 11, 12 запираются с минимальным углом опережения выключения, а регулирование мощности рекуперации и тормозного усилия выполняется изменением угла опережения выключения транзисторов 7, 10 от 180 градусов до минимального угла и, наоборот, в сочетании с известными способами импульсного регулирования или импульсной модуляции. Уменьшение мощности преобразователя выполняется в обратном порядке, также как и увеличение мощности. В процессе регулирования мощности преобразователя секции вторичной обмотки трансформатора переключаются бесконтактным способом, и изменяется коэффициент трансформации преобразовательного трансформатора. Внутри каждой зоны регулирования в режиме потребления энергии накопители электрической энергии и автономный инвертор выполняют функции преобразователя сопротивления, а в режиме рекуперации энергии функции преобразователя сопротивления выполняют накопители энергии и инвертор, ведомый сетью.The charge of the electric energy storage devices begins when an alternating voltage ~ U 1 is supplied through diodes 1, 2, 3, 4 or when a constant voltage -U is applied to the extreme terminals of the energy storage devices 13, 14 connected in series. Using a stand-alone voltage inverter 16, the constant voltage from the storage device energy 13 forms an alternating voltage on the stator windings of an alternating current machine AM of various frequencies and rms values. Using the reverse bridge diodes of the autonomous inverter, energy is exchanged between an alternating current machine with intermediate electrical energy stores 13, 14 and their additional charge due to reactor energy 15. To increase the power, thyristors 5, 6 of the input converter with zero control angle are unlocked in a steady state, which can change in transient conditions from one regulation zone to another in a phase manner. In the DC circuit, the voltage is equal to the sum of the voltages on the energy storage devices 13 and 14. During regenerative braking in the high-speed zone, electric energy from the electric machine is supplied through the diodes of the return bridge and additional diode 18 to the energy storage devices 13, 14. The additional diode also provides additional charge of energy storage 14 due to the energy of reactors 15, 17. Excessive energy from the DC circuit is fed to the input of the inverter driven by the network, which is collected on transistors 8, 9, 11, 12. Regul capacity of regeneration is performed with minimal off advance angles of transistors forming bursts known methods or pulse width modulation regulation. In the low-speed zone, excess energy from the DC circuit is fed to the input of an autonomous inverter driven by the network, 7, 8, 9, 10, 11, 12. Transistors 8, 9, 11, 12 are locked with a minimum turn-off angle, and regulation of the recovery power and braking force is performed by changing the lead angle of turning off the transistors 7, 10 from 180 degrees to the minimum angle and, conversely, in combination with known methods of pulse regulation or pulse modulation. Reducing the power of the converter is performed in the reverse order, as well as increasing the power. In the process of regulating the power of the converter, the sections of the secondary winding of the transformer are switched in a non-contact manner, and the transformation coefficient of the converter transformer is changed. Within each regulation zone, in the energy consumption mode, electric energy storage devices and an autonomous inverter perform the functions of a resistance converter, and in the energy recovery mode, the energy storage devices and an inverter driven by the network perform the functions of a resistance converter.
Предлагаемый способ регулирования мощности и устройство преобразователя сопротивления для электрических машин переменного тока по сравнению с известными техническими решениями имеет следующие преимущества:The proposed method for regulating power and the device of the resistance converter for electric AC machines in comparison with the known technical solutions has the following advantages:
1) коэффициент мощности устройства близок к единице на всем диапазоне регулирования мощности нагрузки;1) the power factor of the device is close to unity over the entire range of load power control;
2) от источника энергии переменного тока потребляется практически синусоидальный ток, а от источника энергии постоянного тока потребляется практически постоянный ток, поэтому устраняются нелинейные искажения напряжения в питающих сетях во время работы устройства;2) an almost sinusoidal current is consumed from an AC energy source, and an almost constant current is consumed from a DC energy source, therefore nonlinear voltage distortions in the supply networks are eliminated during operation of the device;
3) повышаются функциональные возможности устройства, питающегося от источников энергии переменного и постоянного тока с одновременным изменением входного электрического сопротивления устройства в процессе регулирования мощности.3) increases the functionality of a device powered by AC and DC power sources with a simultaneous change in the input electrical resistance of the device during power control.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008100829/09A RU2388136C2 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Method for control of power and design of resistance converter for ac electric machines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008100829/09A RU2388136C2 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Method for control of power and design of resistance converter for ac electric machines |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008100829A RU2008100829A (en) | 2009-07-20 |
| RU2388136C2 true RU2388136C2 (en) | 2010-04-27 |
Family
ID=41046696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008100829/09A RU2388136C2 (en) | 2008-01-09 | 2008-01-09 | Method for control of power and design of resistance converter for ac electric machines |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2388136C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2622889C1 (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Four-quadrant transformer |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3667889A4 (en) * | 2017-09-14 | 2021-03-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Frequency converter, frequency converter assembly, and control method thereof |
-
2008
- 2008-01-09 RU RU2008100829/09A patent/RU2388136C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2622889C1 (en) * | 2015-12-18 | 2017-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Four-quadrant transformer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008100829A (en) | 2009-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8824179B2 (en) | Soft-switching high voltage power converter | |
| EP2323248B1 (en) | Operation of a three level converter | |
| CN102377324B (en) | Converter bridge arm suitable for high-voltage applications and application system thereof | |
| US20050180175A1 (en) | Inverter topology for utility-interactive distributed generation sources | |
| CN103620942A (en) | Converter | |
| WO2020248651A1 (en) | Off-line phase split device and inverter system | |
| WO2012037964A1 (en) | Series - connected dc / dc converter for controlling the power flow in a hvdc power transmission system | |
| CN112928919B (en) | Isolated high-frequency resonant DC-DC converter with wide output voltage range and method | |
| CA2655023C (en) | Load power supply device comprising integrated energy storage | |
| Zhu et al. | The resonant modular multilevel dc–dc converter adopting switched-inductor cells for high step-up ratio | |
| US20230268844A1 (en) | Multi-level bidirectional electrical ac/dc converter | |
| US20200313565A1 (en) | Multi-segment and nonlinear droop control for parallel operating active front end power converters | |
| RU2388136C2 (en) | Method for control of power and design of resistance converter for ac electric machines | |
| CN114977859B (en) | Three-phase N-module cascading type unidirectional energy flow multi-level frequency converter and control method | |
| Joseph et al. | A review of DC DC converters for renewable energy and EV charging applications | |
| RU2367082C1 (en) | Voltage control method and three-phase rectifier | |
| CN108270356B (en) | Direct-current distribution network energy router based on PWM/diode hybrid rectification structure and control method thereof | |
| EP4113813A1 (en) | Power electronic apparatus for converting input ac into dc | |
| Udovichenko | AC voltage regulators with high frequency transformer review | |
| Muzzammel et al. | Comprehensive comparison of pwm and svm based three phase ac to ac matrix converters | |
| RU2377632C2 (en) | Method of power control and monophase converter device | |
| Gupta et al. | Phase-shedding control scheme for wide voltage range operation of extended-duty-ratio boost converter | |
| Jagan et al. | Reduced capacitor stress one switched-inductor improved Z-source inverter | |
| Kavya et al. | Matlab/Simulink based closed loop operation of semi-dual active bridge DC-DC converter | |
| Li et al. | A three-stage power electronic transformer with time-sharing H-bridges |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110110 |