RU2396689C2 - Control method of operation of power converter - Google Patents
Control method of operation of power converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2396689C2 RU2396689C2 RU2008125201/09A RU2008125201A RU2396689C2 RU 2396689 C2 RU2396689 C2 RU 2396689C2 RU 2008125201/09 A RU2008125201/09 A RU 2008125201/09A RU 2008125201 A RU2008125201 A RU 2008125201A RU 2396689 C2 RU2396689 C2 RU 2396689C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- converter
- valve
- valve control
- voltage
- valves
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
Abstract
Description
Изобретение относится к способу и системе управления работой преобразователя, которые во время работы преобразователя многократно включаются и выключаются для преобразования тока. Процессом переключения каждого из электронных вентилей управляет блок управления вентилем, который непосредственно соединен с электронным вентилем. В частности, преобразователем может являться преобразователь постоянного тока в переменный, который преобразует постоянный ток в переменный ток и/или наоборот. Точнее, изобретение относится к преобразователям высокой мощности для применения в таких областях, как снабжение электроэнергией приводных (тяговых) электродвигателей тягового железнодорожного подвижного состава.The invention relates to a method and a system for controlling the operation of the converter, which during operation of the converter are repeatedly turned on and off to convert the current. The switching process of each of the electronic valves is controlled by the valve control unit, which is directly connected to the electronic valve. In particular, the converter may be a direct current to alternating current converter, which converts direct current to alternating current and / or vice versa. More specifically, the invention relates to high power converters for use in areas such as the supply of electric power to drive (traction) motors of a traction railway rolling stock.
Преобразователи указанного выше типа хорошо известны из практики. Например, преобразователем может являться преобразователь постоянного тока в переменный, у которого сторона постоянного тока (первый преобразователь) посредством промежуточной цепи постоянного тока соединена с преобразователем переменного тока в постоянный (вторым преобразователем), который соединен с сетью переменного тока. Сторона переменного тока первого преобразователя может быть соединена с нагрузкой трехфазным переменным током, такой как асинхронный электродвигатель. Предусмотрено устройство управления преобразователем, которое управляет работой электронных вентилей преобразователя и, таким образом, работой преобразователя. На каждый из вентилей предусмотрен блок управления вентилем, при этом каждый из блоков управления вентилями соединен с устройством управления преобразователем. Для обеспечения быстрой передачи управляющих сигналов из устройства управления преобразователем в блоки управления вентилями в качестве управляющих сигналов могут использоваться световые импульсные сигналы, передаваемые по линии передачи оптических сигналов, такой как стекловолоконный кабель. Устройство управления преобразователем и блоки управления вентилями имеют соответствующие устройства преобразования для преобразования аналоговых или цифровых сигналов в оптические сигналы или наоборот.Converters of the above type are well known in the art. For example, the converter may be a direct current to alternating current converter, in which the direct current side (first converter) is connected via an intermediate DC circuit to an alternating current to direct current (second converter) converter which is connected to an alternating current network. The alternating current side of the first converter may be connected to the load by a three-phase alternating current, such as an induction motor. A converter control device is provided that controls the operation of the electronic valves of the converter and thus the operation of the converter. A valve control unit is provided for each valve, and each of the valve control units is connected to a converter control device. To ensure fast transmission of control signals from the converter control device to the valve control units, pulse light signals transmitted via an optical signal transmission line, such as a fiberglass cable, can be used as control signals. The converter control device and valve control units have corresponding conversion devices for converting analog or digital signals to optical signals or vice versa.
Для такого преобразователя обычно необходима информация о напряжении постоянного тока на стороне постоянного тока преобразователя. В прошлом для измерения напряжения постоянного тока использовали резистивные измерители напряжения. Недавно стали использовать измерители напряжения на эффекте Холла. Однако изготовление и монтаж таких измерительных устройств, а также соответствующей кабельной проводки является дорогостоящим и трудоемким. К тому же для измерительного устройства на эффекте Холла необходим источник питания. Кроме того, чтобы обеспечить работу преобразователя, могут потребоваться дублирующие измерительные устройства.Such a converter typically requires information on the DC voltage on the DC side of the converter. In the past, resistive voltage meters were used to measure DC voltage. Recently, Hall effect voltage meters have been introduced. However, the manufacture and installation of such measuring devices, as well as the corresponding cable wiring, is expensive and time-consuming. In addition, a power source is required for a Hall effect measuring device. In addition, duplicate measuring devices may be required to ensure the operation of the transmitter.
Задачей настоящего изобретения является создание системы описанного выше типа, изготовление и монтаж которой является менее трудоемким и дорогостоящим. Одновременно следует предпочтительно повысить надежность и точность измерения напряжения по сравнению с одним обычным измерителем напряжения.The objective of the present invention is to provide a system of the type described above, the manufacture and installation of which is less time-consuming and expensive. At the same time, it is preferable to increase the reliability and accuracy of voltage measurement in comparison with one conventional voltage meter.
Другой задачей изобретения является разработка соответствующего способа управления работой преобразователя.Another objective of the invention is to develop an appropriate method for controlling the operation of the Converter.
Согласно основной идее настоящего изобретения существующие измерители напряжения, которые встроены в блоки управления вентилями, должны использоваться для обеспечения устройства управления преобразователем информацией о напряжении постоянного тока на соответствующем вентиле (т.е. вентиле, управляемом блоком управления вентилем). Понятие "напряжение на вентиле" означает разность потенциалов между двумя контактами или соединениями вентиля, между которыми устанавливается контакт, когда вентиль включен, и которые изолированы друг от друга, когда вентиль выключен.According to the basic idea of the present invention, existing voltage meters that are integrated in the valve control units should be used to provide the converter control device with DC voltage information on the corresponding valve (i.e., the valve controlled by the valve control unit). The term "valve voltage" means the potential difference between two contacts or valve connections, between which a contact is established when the valve is turned on, and which are isolated from each other when the valve is turned off.
Результаты измерений от множества блоков управления вентилями предпочтительно поступают в устройство управления преобразователем. За счет этого получают избыточную информацию и/или информацию для различных состояний коммутационных состояний преобразователя (коммутационное состояние преобразователя определяется соответствующими коммутационными состояниями вентилей). Например, преобразователь содержит три ветви, каждая из которых представляет собой последовательное соединение двух вентилей и подключена к напряжению постоянного тока, при этом контакт каждой из ветвей между двумя вентилями соединен со стороной переменного тока преобразователя. В этом случае каждый из блоков управления вентилями способен измерять напряжение постоянного тока, если соответствующий управляемый им вентиль находится в выключенном состоянии, а другой вентиль той же ветви находится во включенном состоянии. Таким образом, напряжение постоянного тока предпочтительно измеряют, когда соответствующий вентиль находится в выключенном состоянии, в частности непосредственно перед включением вентиля. Например, измерение может инициироваться в зависимости от фазы и частоты периодического цикла переключения вентиля, при этом учитывается, что длительность периодов выключенного состояния меняется. В качестве альтернативы, измерение может осуществляться непрерывно или квазинепрерывно (т.е. многократно через короткие интервалы), при этом исключена передача недостоверных измеренных значений напряжения устройству управления преобразователем или их использование устройством управления преобразователем. Например, устройство управления преобразователем может обрабатывать измеренные значения в цифровой форме, чтобы программное обеспечение могло легко осуществлять проверку их достоверности.Measurement results from a plurality of valve control units are preferably provided to a converter control device. Due to this, redundant information and / or information for various states of the switching states of the converter is obtained (the switching state of the converter is determined by the corresponding switching states of the valves). For example, a converter contains three branches, each of which is a series connection of two valves and is connected to a DC voltage, while the contact of each of the branches between two valves is connected to the AC side of the converter. In this case, each of the valve control units is capable of measuring DC voltage if the corresponding valve it controls is in the off state and the other valve of the same branch is in the on state. Thus, the DC voltage is preferably measured when the corresponding valve is in the off state, in particular just before the valve is turned on. For example, a measurement may be initiated depending on the phase and frequency of the periodic valve switching cycle, taking into account that the duration of the off-state periods varies. Alternatively, the measurement can be carried out continuously or quasi-continuously (i.e., repeatedly at short intervals), while excluding the transmission of unreliable measured voltage values to the converter control device or their use by the converter control device. For example, the converter control device can process the measured values digitally so that the software can easily verify their validity.
На практике вентилями могут являться биполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗ). Вместе с тем, в настоящем изобретении также может использоваться любой вентиль, которым может управлять блок управления вентилем.In practice, valves can be insulated gate bipolar transistors (IGBTs). However, any valve that the valve control unit can control can also be used in the present invention.
Изобретение имеет следующие преимущества.The invention has the following advantages.
- Поскольку блок управления вентилем измеряет напряжение с высокой точностью, а согласно предпочтительному варианту осуществления устройство управления преобразователем использует значения измерений различных блоков управления вентилями, процесс включения и выключения вентилей может осуществляться с более высокой уверенностью в правильности результата изменения. Таким образом, может быть оптимизирован выбор времени переключения и тем самым уменьшены потери при переключении и повышена безопасность.- Since the valve control unit measures the voltage with high accuracy, and according to a preferred embodiment, the converter control device uses the measurement values of the various valve control units, the process of turning the valves on and off can be carried out with higher confidence that the result of the change is correct. In this way, the selection of the switching time can be optimized, thereby reducing switching losses and increasing safety.
- Можно обходиться без дополнительных измерительных приборов, таких как измерительный прибор на эффекте Холла. Также может быть исключена соответствующая кабельная проводка и монтажные работы. Система электроснабжения устройства управления преобразователем может быть упрощена и уменьшена в размерах. Также может быть уменьшен ее вес.- You can do without additional measuring devices, such as a Hall effect measuring device. Corresponding cabling and installation work may also be excluded. The power supply system of the converter control device can be simplified and reduced in size. Her weight may also be reduced.
- Если используются результаты измерений различных блоков управления вентилями, обеспечивается высокая надежность измерений.- If the measurement results of various valve control units are used, high reliability of measurements is ensured.
По сравнению с обычными системами могут потребоваться незначительные изменения аппаратного обеспечения. В частности, измеренный сигнал должен поступать из блока управления вентилем в устройство управления преобразователем. Однако поскольку обычно предусмотрены сигнальные линии для передачи сигналов из блоков управления вентилями в устройство управления преобразователем, дополнительные затраты являются незначительными. Выполнение соответствующих требований, касающихся электрической изоляции между измерительным прибором в блоке управления вентилем, с одной стороны, и сигнальной линией, с другой стороны, обеспечивается за счет существующих решений. Так, дополнительные затраты, связанные с измерением напряжения в блоках управления вентилями, являются низкими по сравнению с использованием дополнительного измерителя.Compared to conventional systems, minor hardware changes may be required. In particular, the measured signal must come from the valve control unit to the converter control device. However, since signal lines are usually provided for transmitting signals from the valve control units to the converter control device, the additional costs are negligible. The fulfillment of the relevant requirements regarding electrical isolation between the measuring device in the valve control unit, on the one hand, and the signal line, on the other hand, is ensured by existing solutions. Thus, the additional costs associated with measuring the voltage in the valve control units are low compared to using an additional meter.
Кроме того, предложен способ управления работой преобразователя, содержащего множество электронных вентилей, которые многократно включаются и выключаются во время работы преобразователя для преобразования тока. Например, преобразованием может являться преобразование постоянного тока в переменный ток и/или наоборот. Процессом переключения каждого из электронных вентилей управляют посредством блока управления вентилем, непосредственно соединенного с электронным вентилем. Работой множества блоков управления вентилями управляют посредством устройства управления преобразователем. При осуществлении способа:In addition, a method for controlling the operation of a converter comprising a plurality of electronic valves that are repeatedly turned on and off during operation of the converter to convert current is proposed. For example, the conversion may be the conversion of direct current to alternating current and / or vice versa. The switching process of each of the electronic valves is controlled by a valve control unit directly connected to the electronic valve. The operation of multiple valve control units is controlled by a converter control device. When implementing the method:
- выполняют измерение напряжения посредством по меньшей мере одного из множества блоков управления вентилями, причем напряжение на вентиле измеряют, когда вентиль выключен,- carry out a voltage measurement by at least one of the plurality of valve control units, the valve voltage being measured when the valve is turned off,
- передают по меньшей мере одно измеренное значение, полученное при измерении напряжения, из блока управления вентилем в устройство управления преобразователем,- transmit at least one measured value obtained by measuring the voltage from the valve control unit to the converter control device,
- посредством устройства обработки в составе устройства управления преобразователем осуществляют обработку измеренных значений и вычисляют время включения и выключения вентилей.- by means of the processing device as part of the converter control device, the measured values are processed and the valves on and off times are calculated.
Устройство управления преобразователем предпочтительно обрабатывает по меньшей мере одно измеренное значение в процессе управления работой множества блоков управления вентилями. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения посредством устройства управления преобразователем обрабатывают измеренные значения, полученные и переданные различными блоками управления вентилями (в частности, всеми блоками управления вентилями преобразователя). Измеренное значение(-я) может использоваться для расчета времени включения и выключения вентилей преобразователя. Например, для расчета может использоваться модель, описывающая работу нагрузки, соединенной с преобразователем. Напряжение на вентиле в выключенном состоянии является важной переменной входной величиной модели помимо других входных величин, таких как измеренные величины тока в соединениях между преобразователем и нагрузкой.The converter control device preferably processes at least one measured value in the process of controlling the operation of the plurality of valve control units. According to a preferred embodiment of the invention, the measured values received and transmitted by various valve control units (in particular, all converter valve control units) are processed by a converter control device. The measured value (s) can be used to calculate the on and off times of the converter valves. For example, a model that describes the operation of a load connected to a converter can be used for calculation. The voltage on the valve in the off state is an important variable input model value in addition to other input values, such as the measured current values in the connections between the converter and the load.
В частности, для обеспечения непрерывной работы устройство управления преобразователем может многократно принимать измеренные значения по меньшей мере от одного блока управления вентилем и может использовать по меньшей мере некоторые из принятых значений для управления работой множества блоков управления вентилями.In particular, to ensure continuous operation, the converter control device can repeatedly receive measured values from at least one valve control unit and can use at least some of the received values to control the operation of multiple valve control units.
Например, посредством устройства управления преобразователем можно обрабатывать значения, измеренные различными блоками управления вентилями, следующим образом.For example, using the converter control device, it is possible to process the values measured by various valve control units as follows.
После начала работы устройства управления преобразователя оно передает команды, например, первому и второму вентилю, которые последовательно соединены друг с другом для обеспечения тока с одинаковой фазой, за счет чего эти два вентиля никогда одновременно не находятся во включенном состоянии. Данный способ является обычным способом управления силовым преобразователем на основе широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Это означает, что на протяжении большей части времени за исключением коротких периодов, когда оба вентиля выключены, только один вентиль находится в выключенном состоянии. Эти периоды предусмотрены в целях безопасности, поскольку в случае включения обоих вентилей произойдет короткое замыкание. Эти короткие периоды называют "бестоковой паузой".After the converter control device starts operating, it transmits commands, for example, to the first and second valves, which are connected in series with each other to provide current with the same phase, due to which these two valves are never simultaneously on. This method is the usual way to control a power converter based on pulse width modulation (PWM). This means that for most of the time, except for short periods when both valves are off, only one valve is off. These periods are provided for safety reasons since a short circuit will occur if both valves are turned on. These short periods are called "dead time".
В результате измеренные значения почти непрерывно (или многократно в зависимости от частоты измерений и/или передачи сигнала из блока управления вентилем в устройство управления преобразователем) могут поступать в устройство управления преобразователем на протяжении всей работы. За исключением бестоковых пауз один из вентилей каждой ветви передает устройству управления преобразователем измеренные значения напряжения на ветви. Бестоковые паузы могут быть необязательно продлены за счет коротких фаз, во время которых включается соответствующий другой вентиль той же ветви, за счет чего устройство управления преобразователем принимает, и/или передает, и/или отбирает значения, измеренные только вне этих продленных бестоковых пауз.As a result, the measured values almost continuously (or repeatedly, depending on the frequency of measurements and / or signal transmission from the valve control unit to the converter control device) can be transferred to the converter control device throughout the entire operation. With the exception of currentless pauses, one of the valves of each branch transmits the measured voltage values to the branch to the converter control device. Non-current pauses can optionally be extended by short phases during which the corresponding other valve of the same branch is turned on, whereby the converter control device receives and / or transmits and / or selects values measured only outside of these extended non-current pauses.
Частота выборки при измерении напряжения на вентиле блоком управления вентилем является высокой относительно переходного периода установления измеряемого напряжения (т.е. того, насколько быстро способно меняться напряжение постоянного тока с течением времени). За счет этого может быть получено достоверное среднее значение значений, измеренных на протяжении одного цикла переключения (т.е. включения первого вентиля - выключения первого вентиля - включения второго вентиля - выключения второго вентиля).The sampling frequency when measuring the voltage across the valve by the valve control unit is high relative to the transition period for establishing the measured voltage (i.e., how fast the DC voltage can change over time). Due to this, a reliable average value of the values measured during one switching cycle can be obtained (i.e., turning on the first valve - turning off the first valve - turning on the second valve - turning off the second valve).
В системах, которые содержат три фазы (и, следовательно, три ветви), сигналы имеют фазовый сдвиг на 120 градусов. Это означает, что устройство управления преобразователем может генерировать среднее значение напряжения на вентилях на основании значений, получаемых от всех шести вентилей, и/или путем сравнения средних значений на основании измерений напряжений для каждой фазы. Например, устройство управления преобразователем может быть настроено на исключение среднего значения от ветви, которое отличается и/или колеблется наибольшим образом относительно средних значений всех ветвей.In systems that contain three phases (and therefore three branches), the signals have a phase shift of 120 degrees. This means that the converter control device can generate an average value of the voltage across the valves based on the values obtained from all six valves, and / or by comparing the average values based on voltage measurements for each phase. For example, the converter control device may be configured to exclude an average value from a branch that is different and / or fluctuates the most in relation to the average values of all branches.
Полученное среднее значение или другое измеренное значение может использоваться каким-либо образом устройством управления преобразователем для управления системой. Способы использования и обработки информации о напряжении известны из уровня техники.The obtained average value or other measured value may be used in some way by the converter control device to control the system. Methods for using and processing voltage information are known in the art.
По меньшей мере один блок управления вентилем может генерировать аналоговый сигнал, отображающий измеренное значение, причем аналоговый сигнал можно преобразовывать в цифровой сигнал и/или импульсный сигнал (например, световой импульсный сигнал), который передают в устройство управления преобразователем. Измеритель, т.е. измерительный прибор существующего типа, который используется в блоке управления вентилем, содержит резистивный делитель напряжения, а также емкостный делитель напряжения (делительное устройство). Измеритель данного типа также может использоваться для измерения значений, передаваемых устройству управления преобразователем. Аналоговым сигналом, генерируемым делительным устройством, может являться сигнал напряжения, который соответствует измеряемому напряжению. Этот сигнал напряжения можно сравнивать с эталонным сигналом. Одним из способов генерирования эталонного сигнала и измерения напряжение в цепи коллектор-эмиттер является линейное повышение эталонного напряжения и измерение времени, необходимого для того, чтобы эталонное напряжение стало равным измеряемому напряжению. С этой целью может использоваться генератор синхронизирующих импульсов блока управления вентилем.At least one valve control unit can generate an analog signal displaying the measured value, the analog signal can be converted into a digital signal and / or pulse signal (for example, a light pulse signal), which is transmitted to the converter control device. Meter, i.e. an existing type measuring device that is used in the valve control unit comprises a resistive voltage divider, as well as a capacitive voltage divider (dividing device). This type of meter can also be used to measure the values transmitted to the transmitter control device. The analog signal generated by the dividing device may be a voltage signal that corresponds to the measured voltage. This voltage signal can be compared with a reference signal. One way to generate a reference signal and measure the voltage in the collector-emitter circuit is to linearly increase the reference voltage and measure the time it takes for the reference voltage to become equal to the measured voltage. For this purpose, a clock generator of the valve control unit can be used.
Кроме того, объектом изобретения является система, или схема, управления работой преобразователя, содержащего множество электронных вентилей, которые многократно включаются и выключаются во время работы преобразователя для преобразования тока. Например, преобразованием может являться преобразование постоянного тока в переменный ток и/или наоборот.In addition, an object of the invention is a system or circuit for controlling the operation of a converter comprising a plurality of electronic valves that are repeatedly turned on and off during operation of the converter for converting current. For example, the conversion may be the conversion of direct current to alternating current and / or vice versa.
Предлагаемая в изобретении система включает в себя:Proposed in the invention system includes:
- множество блоков управления вентилями, каждый из которых выполнен с возможностью управления процессом переключения одного из электронных вентилей,- a variety of valve control units, each of which is configured to control the switching process of one of the electronic valves,
- устройство управления преобразователем, соединенное с каждым из множества блоков управления вентилями и выполненное с возможностью управления работой множества блоков управления вентилями и тем самым работой преобразователя,- a converter control device connected to each of the plurality of valve control units and configured to control the operation of the plurality of valve control units and thereby the operation of the converter,
причем по меньшей мере один из блоков управления вентилями содержит измеритель напряжения, выполненный с возможностью измерения напряжения на вентиле, управляемом этим блоком управления вентилем, и соединенный с устройством управления преобразователем, а устройство управления преобразователем содержит устройство обработки, соединенное с блоками управления вентилями и выполненное с возможностью обработки измеренных значений напряжения и вычисления времени включения и выключения вентилей.moreover, at least one of the valve control units comprises a voltage meter configured to measure the voltage across the valve controlled by this valve control unit and connected to the converter control device, and the converter control device comprises a processing device connected to the valve control units and configured to the ability to process the measured voltage values and calculate the time on and off valves.
В наилучшем варианте выполнения системы каждый из блоков управления вентилями содержит один экземпляр измерителя напряжения.In the best embodiment of the system, each of the valve control units comprises one instance of a voltage meter.
По меньшей мере один блок управления вентилем может содержать устройство преобразования сигналов, выполненное с возможностью преобразования аналогового сигнала измерителя в цифровой сигнал и/или импульсный сигнал, подлежащий передаче в устройство управления преобразователем.At least one valve control unit may comprise a signal conversion device adapted to convert the analog signal of the meter to a digital signal and / or a pulse signal to be transmitted to the converter control device.
Устройство управления преобразователем предпочтительно содержит устройство обработки, соединенное с по меньшей мере одним блоком управления вентилем и выполненное с возможностью обработки измеренных значений, принятых от по меньшей мере одного блока управления вентилем в процессе управления работой множества блоков управления вентилями.The converter control device preferably comprises a processing device connected to at least one valve control unit and adapted to process the measured values received from the at least one valve control unit in the process of controlling the operation of the plurality of valve control units.
Преимущества и другие варианты выполнения системы описаны ниже на примере осуществления предлагаемого в изобретении способа.Advantages and other embodiments of the system are described below on the example of the implementation proposed in the invention method.
Далее описан пример осуществления настоящего изобретения (который соответствует наилучшему варианту осуществления изобретения), поясняемый чертежами, на которых показано:The following describes an embodiment of the present invention (which corresponds to the best embodiment of the invention), illustrated by the drawings, which show:
на фиг.1 - схема системы 1, включающей в себя преобразователь постоянного тока в переменный и устройство управления преобразователем,figure 1 is a diagram of a
на фиг.2 - схема одного из электронных вентилей, проиллюстрированных на фиг.1, и подробности выполнения соответствующего блока управления вентилем иfigure 2 is a diagram of one of the electronic valves illustrated in figure 1, and details of the implementation of the corresponding control unit of the valve and
на фиг.3 - подробности выполнения устройства для измерения напряжения.figure 3 - details of the implementation of the device for measuring voltage.
Показанный на фиг.1 преобразователь постоянного тока в переменный содержит шесть электронных вентилей 4a-4f, которыми в данном примере являются БТИЗ. Каждый из вентилей 4a-4f объединен с одним блоком 3a-3f управления вентилем, который соединен с затвором соответствующего вентиля 4a-4f. Шесть вентилей 4a-4f расположены в виде трех ветвей, при этом каждая из ветвей содержит по два вентиля 4а, 4b; 4c, 4d; 4e, 4f, которые последовательно соединены друг с другом, за счет чего каждая из ветвей соединяет электрические линии 2а, 2b промежуточной цепи постоянного тока. Контакт (обозначенный кружком) между двумя вентилями каждой ветви соединен с одной из трех линий 6а, 6b, 6с переменного тока.The dc-to-ac converter shown in FIG. 1 contains six
Устройство управления преобразователем для управления работой блоков 3a-3f управления вентилями соединено с блоками 3a-3f управления вентилями сигнальными линиями 7a-7f. Во время работы преобразователя устройство 5 управления преобразователем передает импульсные сигналы блокам 3a-3f управления вентилями, в частности световые импульсные сигналы. Например, соответствующий блок 3 управления вентилем срабатывает на выключение связанного с ним вентиля 4, если этот блок 3 управления вентилем принял начало светового импульса. Если световой импульс завершается, блок 3 управления вентилями срабатывает на выключение связанного с ним вентиля 4.A converter control device for controlling the operation of the
Согласно настоящему изобретению каждая из сигнальных линий 7a-7f также используется для передачи сигналов обратной связи блока 3 управления вентилем в устройство 5 управления преобразователем, включая сигналы, которые отображают значения измеренного напряжения на соответствующем вентиле. Каждая из сигнальных линий 7a-7f содержит множество сигнальных соединений, например множество стекловолоконных кабелей.According to the present invention, each of the
Устройство 5 управления преобразователем содержит устройство 8 обработки, которое посредством сигнальных линий 7a-7f соединено с блоками 3a-3f управления вентилями. Для упрощения на фиг.1 и 2 показано только соединение сигнальной линии 7b с устройством 8 обработки. Устройство 8 обработки осуществляет обработку значений измеренного напряжения и рассчитывает время включения и выключения вентилей 4.The
На фиг.2 показан предпочтительный вариант выполнения блока 3a-3f управления вентилем, например блока 3b управления вентилем. Для ясности на фиг.2 показаны только компоненты блока 3b управления вентилем, которые используются для измерения напряжения. Другие компоненты, такие как компоненты для формирования тока в затвор или из затвора БТИЗ 4b, опущены.2 shows a preferred embodiment of a
Блок 3b управления вентилем содержит резистивный делитель напряжения, который состоит из последовательного соединения двух резисторов 15, 16. Последовательное соединение с одного конца соединено с точкой на ветви БТИЗ 4а, 4b, а именно точкой между БТИЗ 4а, 4b. Другой конец последовательного соединения соединен со стороной ветви, соединенной с линией 2а постоянного тока.The
Параллельно резистивному делителю напряжения включен емкостный делитель напряжения. Емкостный делитель напряжения содержит первый конденсатор 18 и второй конденсатор 19. Первый конденсатор 18 включен параллельно резистору 15. Второй конденсатор 19 включен параллельно резистору 16. Резистивный делитель напряжения и емкостный делитель напряжения образуют делительное устройство (делительную схему).A capacitive voltage divider is connected in parallel with the resistive voltage divider. The capacitive voltage divider comprises a first capacitor 18 and a second capacitor 19. The first capacitor 18 is connected in parallel with the resistor 15. The second capacitor 19 is connected in parallel with the resistor 16. The resistive voltage divider and the capacitive voltage divider form a dividing device (dividing circuit).
Делительное устройство делит напряжение на БТИЗ 4b, т.е. напряжение на коллекторе С с одной стороны и на эмиттере Е - с другой стороны, за счет чего напряжение значительно снижается по сравнению с напряжением на БТИЗ 4b.The dividing device divides the voltage into
Например, коэффициент ослабления делителя напряжения может составлять от 500:1 до 4000:1, например 2000:1.For example, the attenuation coefficient of the voltage divider can range from 500: 1 to 4000: 1, for example 2000: 1.
В примере, проиллюстрированном на фиг.2, поделенное напряжение на резисторе 16 и на конденсаторе 19, т.е. между контактами А, В, подают в компаратор 14. Этот компаратор сравнивает сигнал напряжения на линии 12 (которая соединяет контакт А с одним входом компаратора 14) с эталонным сигналом на линии 17, соединенной со вторым входом компаратора 14. Эталонным сигналом может являться, например, сигнал напряжения в диапазоне от 0 до 10 вольт, в частности от 0 до 5 вольт, в зависимости от измеряемого напряжения. На выходе компаратора 14 получают соответствующий опорный сигнал, который передают преобразователю сигналов, который может являться частью устройства 13 цифровой обработки блока 3b управления вентилем. Выход преобразователя сигналов соединен с сигнальной линией 7b.In the example illustrated in FIG. 2, the divided voltage across the resistor 16 and across the capacitor 19, i.e. between contacts A, B, is supplied to
На фиг.3 показаны подробности предпочтительного варианта осуществления изобретения для измерения напряжения. Элементы или устройства, описанные со ссылкой на фиг.2, обозначены теми же позициями. Компаратор 14 посредством резистора 23 соединен с первым электродом (стока) транзистора 21, например полевого МОП-транзистора. Соединение компаратора 14 с резистором 23 выполнено в виде линии 17. Электрод стока транзистора 21 также соединен с источником 24 постоянного тока. Вход источника 24 постоянного тока соединен с источником питания (например, положительным полюсом источника питания). Второй электрод (истока) транзистора 21 соединен с контактом В (который может быть соединен с отрицательным полюсом источника питания или с потенциалом земли). Кроме того, управляющий электрод (затвора) транзистора 21 соединен с устройством 13 цифровой обработки. Кроме того, линия 17 посредством конденсатора 22 соединена с контактом В.Figure 3 shows the details of a preferred embodiment of the invention for measuring voltage. Elements or devices described with reference to FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. The
Измерение напряжения осуществляют, когда транзистор 4b находится в выключенном состоянии. Например, измерения могут осуществляться многократно на протяжении выключенного состояния. В одном из предпочтительных вариантов осуществления устройство 13 цифровой обработки обнаруживает или определяет, что транзистор 4b находится в выключенном состоянии, а счетное устройство (счетчик) 20 устройства 13 цифровой обработки передает сигнал управляющему электроду транзистора 21, в результате чего транзистор 21 выключается. В результате источник 24 постоянного тока начинает зарядку конденсатора 22 через резистор 23, а не подает ток через электрод стока-истока транзистора 21. В то же время счетное устройство 20 начинает отсчет периодических синхронизирующих сигналов генератора (не показан).The voltage measurement is carried out when the
За счет постоянного тока, генерируемого источником 24 постоянного тока, эталонное напряжение на конденсаторе 22 линейно возрастает с течением времени. Следовательно, время, измеряемое путем отсчета синхронизирующих сигналов, пропорционально эталонному напряжению. Когда эталонное напряжение достигает уровня измеряемого напряжения, компаратор 14 передает сигнал счетному устройству 20, и процесс отсчета останавливается. Отсчитанное время является показателем напряжения в цепи коллектор-эмиттер. Для калибровки на контакт А (фиг.2) может быть подан калибровочный сигнал (напряжение).Due to the direct current generated by the direct
В устройстве 13 цифровой обработки может быть необязательно реализован цифровой фильтр, позволяющий фильтровать результаты многократных измерений и передавать устройству управления преобразователем по линии 7b соответствующее отфильтрованное значение.A digital filter may optionally be implemented in the
Поскольку каждый из шести блоков 3a-3f управления вентилями передает значения измерений в устройство 5 управления преобразователем, устройство 5 управления преобразователем может использовать множество избыточных значений измерений для управления работой преобразователя. Таким образом, обеспечивается высокая надежность измерений при низких затратах на получение и передачу значений измерений в устройство 5 управления преобразователем.Since each of the six
Claims (12)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB0523975A GB2432732A (en) | 2005-11-24 | 2005-11-24 | Operating a converter using voltage measurement |
| GB0523975.1 | 2005-11-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008125201A RU2008125201A (en) | 2009-12-27 |
| RU2396689C2 true RU2396689C2 (en) | 2010-08-10 |
Family
ID=35601166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008125201/09A RU2396689C2 (en) | 2005-11-24 | 2006-11-24 | Control method of operation of power converter |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1955432A1 (en) |
| GB (1) | GB2432732A (en) |
| RU (1) | RU2396689C2 (en) |
| WO (1) | WO2007059985A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2779631C1 (en) * | 2022-03-01 | 2022-09-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Method for controlling a charger of a capacitive energy storage device with a series bridge resonant inverter |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010000934A1 (en) * | 2010-01-15 | 2011-07-21 | Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung, 81543 | rectifier |
| US8760891B2 (en) | 2010-06-03 | 2014-06-24 | Honeywell International Inc. | Real time dynamic optimization of deadtime |
| US11929685B2 (en) | 2018-11-19 | 2024-03-12 | Bombardier Transportation Gmbh | Voltage source converter and a method for operation thereof |
| DE112020007328T5 (en) * | 2020-06-17 | 2023-03-30 | Mitsubishi Electric Corporation | power conversion device |
| SE545682C2 (en) * | 2021-06-23 | 2023-12-05 | Bombardier Transp Gmbh | A voltage source converter and a method for operation thereof |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5914357A (en) * | 1982-07-15 | 1984-01-25 | Hitachi Ltd | Controller for thyristor converter |
| DE4302056A1 (en) * | 1993-01-26 | 1994-07-28 | Fraunhofer Ges Forschung | Resonant inverter |
| SE516083C2 (en) * | 1998-08-12 | 2001-11-12 | Bombardier Transp Gmbh | Device for controlling voltage-charge controlled power semiconductor elements |
| JP2001037244A (en) * | 1999-07-26 | 2001-02-09 | Mitsubishi Electric Corp | Power converter |
| JP4432215B2 (en) * | 2000-06-05 | 2010-03-17 | 株式会社デンソー | Semiconductor switching element gate drive circuit |
| JP2003284319A (en) * | 2002-03-20 | 2003-10-03 | Mitsubishi Electric Corp | Drive circuit |
| DE10234493B3 (en) * | 2002-07-29 | 2004-02-05 | Infineon Technologies Ag | Voltage sense signal generation device for power semiconductor component uses capacitive voltage divider in parallel with source-drain path |
| FR2861915A1 (en) * | 2003-10-29 | 2005-05-06 | Int Rectifier Corp | MOSFET controlling circuit for use in power electronics application, has comparator to receive filtered voltage across MOSFET and including voltage input for producing comparison result |
-
2005
- 2005-11-24 GB GB0523975A patent/GB2432732A/en not_active Withdrawn
-
2006
- 2006-11-24 EP EP06818799A patent/EP1955432A1/en not_active Ceased
- 2006-11-24 RU RU2008125201/09A patent/RU2396689C2/en not_active IP Right Cessation
- 2006-11-24 WO PCT/EP2006/011280 patent/WO2007059985A1/en active Application Filing
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2779631C1 (en) * | 2022-03-01 | 2022-09-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Method for controlling a charger of a capacitive energy storage device with a series bridge resonant inverter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2007059985A1 (en) | 2007-05-31 |
| GB0523975D0 (en) | 2006-01-04 |
| GB2432732A (en) | 2007-05-30 |
| EP1955432A1 (en) | 2008-08-13 |
| RU2008125201A (en) | 2009-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9859803B2 (en) | Transformer-based isolated bi-directional DC-DC power converter, and method and controller for using same | |
| RU2396689C2 (en) | Control method of operation of power converter | |
| US7483279B2 (en) | Apparatus and method for detecting phase currents of inverter | |
| EP2690774B1 (en) | Voltage sensing in isolated DC/DC converters | |
| US20140327428A1 (en) | Detecting device and method, and program | |
| KR20200064934A (en) | Enhanced foreign object detection with coil current sensing in wireless power transfer systems | |
| US10024898B2 (en) | System and method for determining inductance in a power converter | |
| US9705410B2 (en) | Power conversion apparatus | |
| US20200369170A1 (en) | Charging station for charging electric vehicles with distributed energy measurement and method | |
| US20150333652A1 (en) | Deviation compensation method of potential transformer | |
| CN104426435A (en) | Motor driving device | |
| RU2406221C2 (en) | Operation control of electronic valves with insulated gates | |
| US9853558B2 (en) | High voltage direct current (HVDC) transmission system to compensate for voltage values output from a plurality of potential transformers | |
| US20230060086A1 (en) | Power conversion apparatus | |
| CN104242608A (en) | Power semiconductor module | |
| US20150333653A1 (en) | Deviation compensation method of potential transformer | |
| JP3598939B2 (en) | Inverter generator | |
| US20230163699A1 (en) | Measuring assembly for an inverter and inverter assembly | |
| AU2016354859B2 (en) | Common line communication in cascaded inverters | |
| KR200276850Y1 (en) | Electronic stirrer diagnosis device | |
| JP6890302B2 (en) | Power conversion system | |
| Mitrovic et al. | Phase Current Reconstruction, DC Link Voltage and R DS-ON Measurement Using Sensors Integrated on Gate Drivers for SiC MOSFET | |
| UA139291U (en) | DEVICE FOR MEASURING PARAMETERS OF AC VOLTAGE OF ELECTRICAL NETWORK | |
| RU8810U1 (en) | ELECTRONIC METER OF ELECTRIC ENERGY | |
| RU87304U1 (en) | VOLTAGE INVERTER WITH PREVENTION OF ONE-SIDED SATURATION OF TRANSFORMER |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181125 |