RU2470449C1 - Трехфазный реверсивный знакопеременный преобразователь частоты, ведомый сетью - Google Patents
Трехфазный реверсивный знакопеременный преобразователь частоты, ведомый сетью Download PDFInfo
- Publication number
- RU2470449C1 RU2470449C1 RU2011142719/07A RU2011142719A RU2470449C1 RU 2470449 C1 RU2470449 C1 RU 2470449C1 RU 2011142719/07 A RU2011142719/07 A RU 2011142719/07A RU 2011142719 A RU2011142719 A RU 2011142719A RU 2470449 C1 RU2470449 C1 RU 2470449C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- semiconductor
- load
- transistors
- combined
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам преобразования частоты, ведомых сетью, и может быть использовано в установках, в которых требуется регулирование частоты. Технический результат заключатся в получении на нагрузке знакопеременного напряжения различной частоты. Два полупроводниковых блока трехфазного мостового модуля выполнены из полупроводниковых элементов, причем полупроводниковые элементы одного полупроводникового блока объединены и подключены к началу нагрузки и полупроводниковые элементы другого полупроводникового блока объединены и подключены к концу нагрузки. Полупроводниковые элементы одного полупроводникового блока и полупроводниковые элементы другого полупроводникового блока соединены попарно, и эти пары подключены к соответствующим фазам трехфазного источника переменного напряжения. В качестве полупроводниковых элементов использованы транзисторы, пропускающие в ключевом режиме ток в направлениях от эмиттера к коллектору и от коллектора к эмиттеру. Коллекторы транзисторов одного полупроводникового блока трехфазного мостового модуля объединены и подключены к началу нагрузки, а коллекторы транзисторов другого полупроводникового блока трехфазного мостового модуля объединены и подключены к концу нагрузки. Эмиттеры транзисторов одного и другого полупроводниковых блоков трехфазного мостового модуля соединены попарно и подключены к соответствующим фазам трехфазного источника переменного напряжения. 3 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к устройствам преобразования частоты, ведомых сетью, и может быть использовано в установках, в которых требуется регулирование частоты.
Известно устройство преобразования переменного напряжения одной частоты в переменное напряжение другой частоты, содержащее два трехфазных мостовых реверсивных модуля, каждый из которых образован двумя полупроводниковыми блоками, выполненными из полупроводниковых элементов. В качестве полупроводниковых элементов использованы двенадцать тиристоров. Катоды трех тиристоров и аноды трех тиристоров двух полупроводниковых блоков обоих трехфазных мостовых реверсивных модулей объединены через уравнительный реактор и подключены к началу нагрузки. Аноды трех тиристоров и катоды трех тиристоров двух полупроводниковых блоков обоих трехфазных мостовых реверсивных модулей также объединены через уравнительный реактор и подключены к концу нагрузки. В каждом трехфазном мостовом реверсивном модуле катоды тиристоров одного полупроводникового блока и аноды тиристоров другого полупроводникового блока соединены попарно, и эти пары подключены к вторичной обмотке трехфазного трансформатора. Первичная обмотка трехфазного трансформатора подключена к трехфазному источнику переменного напряжения (Бернштейн А.Я., Гусяцкий Ю.М., Кудрявцев А.В., Сарбатов Р.С. Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе / А.Я.Бернштейн, Ю.М.Гусяцкий, А.В.Кудрявцев, Р.С.Сарбатов - М.: Энергия, 1980. - С.203, рис.6.1).
Основными недостатками описанного устройства преобразования переменного напряжения одной частоты в переменное напряжение другой частоты являются отсутствие возможности получения на нагрузке напряжения высокой частоты, низкая надежность, большие габариты, сложность системы управления вследствие большого количества тиристоров, используемых в трехфазных мостовых реверсивных модулях.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является полупроводниковое устройство преобразования переменного напряжения в постоянное, содержащее два полупроводниковых блока трехфазного мостового модуля, выполненных из полупроводниковых элементов. В качестве полупроводниковых элементов использованы шесть тиристоров. Катоды трех тиристоров одного полупроводникового блока объединены и подключены к началу нагрузки, аноды трех тиристоров другого полупроводникового блока объединены и подключены к концу нагрузки. Аноды одного полупроводникового блока и катоды другого полупроводникового блока соединены попарно, и эти пары подключены к соответствующим фазам трехфазного источника переменного напряжения (Терехов В.М. Элементы автоматизированного электропривода / В.М. Терехов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - С.45, рис.2.14).
Основным недостатком этого полупроводникового устройства преобразования переменного напряжения в постоянное является отсутствие возможности получения на нагрузке переменного напряжения различной частоты.
Предлагаемым изобретением решается задача получения на нагрузке знакопеременного напряжения различной частоты.
Для решения поставленной задачи в трехфазном реверсивном знакопеременном преобразователе частоты, ведомом сетью, содержащем два полупроводниковых блока трехфазного мостового модуля, выполненных из полупроводниковых элементов, причем полупроводниковые элементы одного полупроводникового блока объединены и подключены к началу нагрузки и полупроводниковые элементы другого полупроводникового блока объединены и подключены к концу нагрузки, а полупроводниковые элементы одного полупроводникового блока и полупроводниковые элементы другого полупроводникового блока соединены попарно, и эти пары подключены к соответствующим фазам трехфазного источника переменного напряжения, согласно изобретению в качестве полупроводниковых элементов использованы транзисторы, пропускающие в ключевом режиме ток в направлениях от эмиттера к коллектору и от коллектора к эмиттеру. При этом коллекторы транзисторов одного полупроводникового блока трехфазного мостового модуля объединены и подключены к началу нагрузки, а коллекторы транзисторов другого полупроводникового блока трехфазного мостового модуля объединены и подключены к концу нагрузки. Эмиттеры транзисторов одного и другого полупроводниковых блоков трехфазного мостового модуля соединены попарно и подключены к соответствующим фазам трехфазного источника переменного напряжения.
Обеспечение возможности получения на нагрузке знакопеременного напряжения различной частоты обусловлено использованием в качестве полупроводниковых элементов транзисторов, пропускающих в ключевом режиме ток в прямом и обратном направлениях вследствие симметричной структуры полупроводникового транзистора - р-n-р или n-р-n.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого трехфазного реверсивного знакопеременного преобразователя частоты, ведомого сетью; на фиг.2 изображены осциллограммы напряжений трехфазного источника переменного напряжения, осциллограммы напряжений на нагрузке при частоте 150 Гц, а также указаны транзисторы, открываемые в каждый конкретный промежуток времени; на фиг.3 изображены осциллограммы напряжений трехфазного источника переменного напряжения, осциллограммы напряжений на нагрузке при частоте 30 Гц, а также указаны транзисторы, открываемые в каждый конкретный промежуток времени.
Кроме того на чертеже используются следующие обозначения:
- Uсети - напряжение сети;
- А, В, С - фазы питания от трансформатора напряжения;
- VT1-VT6 - полупроводниковые транзисторы;
- t1-t8 - промежутки времени.
Трехфазный реверсивный знакопеременный преобразователь частоты, ведомый сетью, содержащий два полупроводниковых блока 1 и 2 трехфазного мостового модуля, выполненных из полупроводниковых элементов. В качестве полупроводниковых элементов использованы транзисторы, пропускающие в ключевом режиме ток в направлениях от эмиттера к коллектору и от коллектора к эмиттеру.
В первом полупроводниковом блоке 1 коллекторы транзисторов 2 (VT1), 3 (VT3), 4 (VT5) объединены и подключены к началу 5 нагрузки 6. Во втором полупроводниковом блоке 7 коллекторы транзисторов 8 (VT2), 9 (VT4), 10 (VT6) объединены и подключены к концу 11 нагрузки 6.
Эмиттер транзистора 2 (VT1) первого полупроводникового блока 1 и эмиттер транзистора 8 (VT2) второго полупроводникового блока соединены, и их пара подключена к фазе 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения.
Эмиттер транзистора 3 (VT3) первого полупроводникового блока 1 и эмиттер транзистора 9 (VT4) второго полупроводникового блока соединены, и их пара подключена к фазе 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения.
Эмиттер транзистора 3 (VT5) первого полупроводникового блока 1 и эмиттер транзистора 10 (VT6) второго полупроводникового блока соединены, и их пара подключена к фазе 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения.
Работа трехфазного реверсивного знакопеременного преобразователя частоты, ведомого сетью, осуществляется следующим образом.
Для получения расчетной частоты регулируемого напряжения 150 Гц в начальный момент времени t1 (фиг.2) открываются транзисторы 2 (VT1) и 9 (VT4), ток пойдет по цепи фаза 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 2 (VT1), нагрузка 6, транзистор 9 (VT4), фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t2 открываются транзисторы 8 (VT2) и 4 (VT5), ток пойдет по цепи фаза 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 8 (VT2), нагрузка 6, транзистор 4 (VT5), фаза 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t3 открываются транзисторы 3 (VT3) и 10 (VT6), ток пойдет по цепи фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 3 (VT3), нагрузка 6, транзистор 10 (VT6), фаза 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t4 открываются транзисторы 9 (VT4) и 2 (VT1), ток пойдет по цепи фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 9 (VT4), нагрузка 6, транзистор 2 (VT1), фаза 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t5 открываются транзисторы 4 (VT5) и 7 (VT2), ток пойдет по цепи фаза 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 4 (VT5), нагрузка 6, транзистор 8 (VT2), фаза 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t6 открываются транзисторы 10 (VT6) и 3 (VT3), ток пойдет по цепи фаза 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 10 (VT6), нагрузка 6, транзистор 3 (VT3), фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t7 последовательность работы трехфазного реверсивного знакопеременного преобразователя частоты, ведомого сетью, повторяется.
Для получения расчетной частоты регулируемого напряжения 33,33 Гц в начальный момент времени t0 (фиг.3) открываются транзисторы 2 (VT1) и 9 (VT4), ток пойдет по цепи фаза 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 2 (VT1), нагрузка 6, транзистор 9 (VT4), фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t1 открываются транзисторы 2 (VT1) и 10 (VT6), ток пойдет по цепи фаза 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 2 (VT1), нагрузка 6, транзистор 10 (VT6), фаза 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t2 открываются транзисторы 3 (VT3) и 10 (VT6), ток пойдет по цепи фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 3 (VT3), нагрузка 6, транзистор 10 (VT6), фаза 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t3 открываются транзисторы 3 (VT3) и 8 (VT2), ток пойдет по цепи фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 3 (VT3), нагрузка 6, транзистор 8 (VT2), фаза 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t4 открываются транзисторы 10 (VT6) и 3 (VT3), ток пойдет по цепи фаза 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 10 (VT6), нагрузка 6, транзистор 3 (VT3), фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t5 открываются транзисторы 8 (VT2) и 3 (VT3), ток пойдет по цепи фаза 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 8 (VT2), нагрузка 6, транзистор 3 (VT3), фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t6 открываются транзисторы 8 (VT2) и 4 (VT5), ток пойдет по цепи фаза 12 (фаза А) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 8 (VT2), нагрузка 6, транзистор 4 (VT5), фаза 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения. В момент времени t7 открываются транзисторы 9 (VT4) и 4 (VT5), ток пойдет по цепи фаза 13 (фаза В) трехфазного источника переменного напряжения, транзистор 9 (VT4), нагрузка 6, транзистор 4 (VT5), фаза 14 (фаза С) трехфазного источника переменного напряжения.
Таким образом, предлагаемое изобретение имеет преимущества по сравнению с известными из-за возможности получения на нагрузке знакопеременного напряжения различной частоты.
Claims (1)
- Трехфазный реверсивный знакопеременный преобразователь частоты, ведомый сетью, содержащий два полупроводниковых блока трехфазного мостового модуля, выполненных из полупроводниковых элементов, причем полупроводниковые элементы одного полупроводникового блока объединены и подключены к началу нагрузки и полупроводниковые элементы другого полупроводникового блока объединены и подключены к концу нагрузки, а полупроводниковые элементы одного полупроводникового блока и полупроводниковые элементы другого полупроводникового блока соединены попарно, и эти пары подключены к соответствующим фазам трехфазного источника переменного напряжения, отличающийся тем, что в качестве полупроводниковых элементов использованы транзисторы, пропускающие в ключевом режиме ток в направлениях от эмиттера к коллектору и от коллектора к эмиттеру, при этом коллекторы транзисторов одного полупроводникового блока трехфазного мостового модуля объединены и подключены к началу нагрузки, а коллекторы транзисторов другого полупроводникового блока трехфазного мостового модуля объединены и подключены к концу нагрузки, эмиттеры транзисторов одного и другого полупроводниковых блоков трехфазного мостового модуля соединены попарно и подключены к соответствующим фазам трехфазного источника переменного напряжения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011142719/07A RU2470449C1 (ru) | 2011-10-21 | 2011-10-21 | Трехфазный реверсивный знакопеременный преобразователь частоты, ведомый сетью |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011142719/07A RU2470449C1 (ru) | 2011-10-21 | 2011-10-21 | Трехфазный реверсивный знакопеременный преобразователь частоты, ведомый сетью |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2470449C1 true RU2470449C1 (ru) | 2012-12-20 |
Family
ID=49256673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011142719/07A RU2470449C1 (ru) | 2011-10-21 | 2011-10-21 | Трехфазный реверсивный знакопеременный преобразователь частоты, ведомый сетью |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2470449C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU200924U1 (ru) * | 2020-07-28 | 2020-11-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Универсальный полупроводниковый коммутатор для запуска и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU251075A1 (ru) * | Всесоюзный научно исследовательский , проектно конструкторский | Реверсивный преобразователь | ||
| DE102006016501A1 (de) * | 2006-04-07 | 2008-01-17 | Siemens Ag | Leistungshalbleitermodul |
| RU71193U1 (ru) * | 2007-03-15 | 2008-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Низкочастотный однофазно-трехфазный полупроводниковый преобразователь частоты, ведомый сетью переменного тока |
| RU2349019C1 (ru) * | 2008-03-11 | 2009-03-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" | Трехфазный преобразователь частоты с естественной коммутацией |
| RU95198U1 (ru) * | 2009-07-27 | 2010-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет им. И.И. Ползунова" (АлтгТУ) | Регулируемый однофазно-трехфазный полупроводниковый преобразователь частоты, ведомый сетью |
-
2011
- 2011-10-21 RU RU2011142719/07A patent/RU2470449C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU251075A1 (ru) * | Всесоюзный научно исследовательский , проектно конструкторский | Реверсивный преобразователь | ||
| DE102006016501A1 (de) * | 2006-04-07 | 2008-01-17 | Siemens Ag | Leistungshalbleitermodul |
| RU71193U1 (ru) * | 2007-03-15 | 2008-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Низкочастотный однофазно-трехфазный полупроводниковый преобразователь частоты, ведомый сетью переменного тока |
| RU2349019C1 (ru) * | 2008-03-11 | 2009-03-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" | Трехфазный преобразователь частоты с естественной коммутацией |
| RU95198U1 (ru) * | 2009-07-27 | 2010-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет им. И.И. Ползунова" (АлтгТУ) | Регулируемый однофазно-трехфазный полупроводниковый преобразователь частоты, ведомый сетью |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ТЕРЕХОВ В.М. Элементы автоматизированного электропривода. - М.: Энергоатомиздат, 1987, с.45. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU200924U1 (ru) * | 2020-07-28 | 2020-11-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Универсальный полупроводниковый коммутатор для запуска и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Three-level DC converter for balancing DC 800-V voltage | |
| ES2654245T3 (es) | Sistema de conversión de energía eólica | |
| JP2012257451A (ja) | 太陽光電力変換装置 | |
| Venkataramanaiah et al. | Design and development of a novel 19-level inverter using an effective fundamental switching strategy | |
| Vahedi et al. | Half-bridge based multilevel inverter generating higher voltage and power | |
| Omer et al. | Comparison of multicarrier PWM techniques for cascaded H-bridge inverter | |
| CN104242341A (zh) | 基于mmc和双极式直流传输结构的直驱风电变流结构 | |
| Siwakoti et al. | A new seven-level active boost neutral point clamped (7L-ABNPC) inverter | |
| Chattopadhyay et al. | Cascaded H-Bridge & neutral point clamped hybrid asymmetric multilevel inverter topology for grid interactive transformerless photovoltaic power plant | |
| bin Arif et al. | Asymmetrical multilevel inverter topology with reduced power semiconductor devices | |
| EP3157120A1 (en) | Modular multi-level flexible direct-current topology circuit suitable for fault ride-through | |
| Singh et al. | Analysis of THD and output voltage for seven level asymmetrical cascaded H-bridge multilevel inverter using LSCPWM technique | |
| RU2470449C1 (ru) | Трехфазный реверсивный знакопеременный преобразователь частоты, ведомый сетью | |
| Abdalla et al. | Power electronics converters for variable speed pump storage | |
| Kumar et al. | An approach of hybrid modulation in fusion seven-level cascaded multilevel inverter accomplishment to IM drive system | |
| CN203839974U (zh) | 一种高压三极直流输电系统 | |
| Khiavi et al. | Single-phase multilevel current source inverter with reduced device count and current balancing capability | |
| Hosseini et al. | New cascaded multilevel inverter topology with reduced number of switches and sources | |
| Rao et al. | Cascaded diode clamped inverter based grid‐connected photovoltaic energy conversion system with enhanced power handling capability and efficiency | |
| CN204458214U (zh) | 风力发电系统 | |
| RU139335U1 (ru) | Низкочастотный преобразователь частоты, ведомый сетью, для трехфазного асинхронного электродвигателя | |
| EP4135186A1 (en) | Bi-directional medium voltage to low voltage converter topology | |
| Tyagi et al. | Comprehensive Analysis And Simulation Of Multilevel Power Converters To Curtail Total Harmonic Distortion | |
| Vijayaraja et al. | Design of Thirteen Level Inverter suitable for Solar Farms | |
| Lan et al. | The investigation on a novel IGCT-based cascade high voltage large capacity converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131022 |