RU2490778C1 - Преобразователь частоты с явно выраженным звеном постоянного тока - Google Patents
Преобразователь частоты с явно выраженным звеном постоянного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2490778C1 RU2490778C1 RU2012113986/07A RU2012113986A RU2490778C1 RU 2490778 C1 RU2490778 C1 RU 2490778C1 RU 2012113986/07 A RU2012113986/07 A RU 2012113986/07A RU 2012113986 A RU2012113986 A RU 2012113986A RU 2490778 C1 RU2490778 C1 RU 2490778C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diodes
- reactor
- additional
- phase
- windings
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводе электроподвижного состава переменного тока. Техническим результатом является уменьшение коммутационных потерь мощности. Преобразователь частоты с явно выраженным звеном постоянного тока содержит трехфазный инвертор напряжения, сглаживающий конденсатор, LC-фильтр, активный выпрямитель с однофазным полностью управляемым полупроводниковым мостом на IGBT-модулях с интегрированными обратными диодами, реактор. В активный выпрямитель введены четыре дополнительных диода, а реактор составлен из двух одинаковых реактора. На магнитопроводе каждого реактора установлены по две дополнительные обмотки. Дополнительные диоды и обмотки реакторов соединены так, как указано в материалах заявки. 1 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводу электроподвижного состава переменного тока и предназначено, в частности, для преобразования энергии однофазного переменного тока на входе в энергию трехфазного переменного тока на выходе с промежуточным преобразованием в постоянное напряжение.
Известен преобразователь [1] частоты с явно выраженным звеном постоянного тока, состоящий из: трехфазного инвертора напряжения, питающегося через сглаживающий конденсатор и LC-фильтр от четырехквадрантного активного выпрямителя, содержащего однофазный полностью управляемый мост, подключенный к однофазной сети через реактор. В качестве силовых ключей упомянутых четырехквадрантного активного выпрямителя и трехфазного инвертора напряжения использованы IGBT-модули с интегрированными обратными диодами [2].
Одним из недостатков данного преобразователя частоты являются коммутационные потери мощности в выпрямительном режиме четырехквадрантного активного выпрямителя, которые не позволяют достигнуть оптимальной частоты коммутации транзисторов. Одной из причин коммутационных потерь является протекание токов восстановления через обратные диоды при приложении к ним обратного напряжения в моменты включения транзистора, а также протекание этих же токов через открывающийся транзистор.
Задача изобретения - уменьшение коммутационных потерь мощности в четырехквадрантном активном выпрямителе и увеличение частоты коммутации транзисторов.
Поставленная задача достигается тем, что известный преобразователь частоты с явно выраженным звеном постоянного тока снабжен в четырехквадрантном активном выпрямителе четырьмя дополнительными диодами, а сетевой реактор разбит на два равных реактора, на магнитопровод каждого установлены по две дополнительные обмотки, которые одним контактом подключены к выходному контакту сетевого реактора, а вторым к контакту одного из дополнительных диодов. Каждый из четырех дополнительных диодов подключен к одной из дополнительных обмоток реактора и к звену постоянного тока, параллельно интегрированному диоду IGBT-модуля. Суммарная мощность обоих реакторов не превышает номинальной мощности в известном преобразователе. Габаритная мощность дополнительных обмоток относительно основных невелика, отношение числа витков дополнительной обмотки и основной не превышает 0,1-0,2.
На Фиг.1 представлена схема предлагаемого преобразователя частоты.
Преобразователь частоты состоит из трехфазного инвертора и четырехквадрантного активного выпрямителя.
Трехфазный инвертор напряжения выполнен на шести IGBT-модулях 21, 22, 23, 24, 25, 26 с интегрированными обратными диодами 27, 28, 29, 30, 31, 32. Транзисторы управляются широтно-импульсными сигналами по синусоидальному закону, который обеспечивает преобразование постоянного напряжения в трехфазное переменное, регулируемое по величине и частоте.
Четырехквадрантный активный выпрямитель включает в себя однофазный мост на четырех IGBT-модулях 7, 8, 9, 10 с интегрированными обратными диодами 10, 11, 12, 13, двух реакторов, содержащих по одной основной обмотки 1, 2 для подключения к сети и по две дополнительные обмотки 3, 4, 5, 6 в каждом; дополнительных диодов 15, 16, 17, 18, подключенных к дополнительным обмоткам реактора и к звену постоянного тока, параллельно к каждому из интегрированных диодов; LC-фильтра 19 и сглаживающего конденсатора 20, подключенных параллельно к входу трехфазного инвертора.
Преобразователь частоты работает следующим образом: в четырехквадрантном активном выпрямителе в течение положительного полупериода входного напряжения работает диагональная пара интегрированных диодов 11 и 14; ток от питающей сети протекает последовательно через обмотки реактора 1 и 2, интегрированный диод 11, трехфазный инвертор и интегрированный диод 14, при этом транзисторы 7 и 10 находятся в закрытом состоянии. Транзисторы 8 и 9 работают в импульсном режиме, и когда они открыты, ток протекает через обмотки реакторов 1 и 2, запасая в последних энергию, когда транзисторы 8 и 9 закрываются, энергия, запасенная реактором 1 и 2, отдается в трехфазный инвертор, при этом величина напряжения в звене постоянного тока оказывается больше входного. Диоды 11 и 14 отсекают трехфазный инвертор и конденсатор фильтра 21 от транзисторов 8 и 9 в моменты их открытого состояния. В момент закрывания транзисторов 8 и 9, накопленная в реакторах энергия, суммируемая с энергией источника питания, отдается в трехфазный инвертор, при этом ток в начальный момент времени протекает через интегрированные диоды 11 и 14, а протеканию тока через дополнительные диоды 15 и 18 препятствуют дополнительные обмотки реакторов 4 и 5. После того как ток через дополнительные обмотки реакторов 4 и 5 достигнет номинального, интегрированные диоды 11 и 14 будут закрыты напряжением дополнительных обмоток 4 и 5 и ток потечет через дополнительные диоды 15 и 18. Таким образом, к моменту отпирания транзисторов 8 и 9 интегрированные диоды 11 и 14 будут закрыты. При открытии транзисторов 8 и 9, напряжение на емкости 20 прикладывается к дополнительным диодам 15 и 18 и интегрированным диодом 11 и 14. Так как основные диоды 11 и 14 были закрыты в момент открытия транзисторов 8 и 9 ток через них не протекает. Через дополнительные обмотки реакторов 4 и 5 и дополнительные диоды 15 и 18 будет протекать ток обратного восстановления, ограниченный индуктивным током дополнительных обмоток реактора 4 и 5.
В течение отрицательного полупериода входного напряжения происходят аналогичные процессы, при этом работает пара основных интегрированных диодов 12 и 13, пара дополнительных обратных диодов 16 и 17 и транзисторы 7 и 10, а диоды 11, 14, 15, 18 и транзисторы 8 и 9 находятся в закрытом состоянии. Таким образом, напряжение на выходе выпрямителя может регулироваться по величине, что позволяет обеспечить питание трехфазного инвертора стабилизированным оптимальным напряжением вне зависимости от изменения входного напряжения.
Положительный эффект от введения дополнительных диодов и обмоток реакторов заключается в том, что при каждой коммутации силового транзисторов, напряжение за время обратного восстановления диодов, прикладывается к дополнительной обмотке, что в свою очередь приводит к снижению токов обратного восстановления диодов протекающих через обратные диоды и транзисторы, и, следовательно, к уменьшению коммутационных потерь. Таким образом, появляется возможность улучшения формы входного и выходного напряжения за счет достижения оптимальной частоты коммутации ключей.
Источники информации
1. Патент РФ №105095 на полезную модель «Устройство для управления асинхронным двигателем». Авторы: Арискин О.Г., Захаржевский О.А., Морев А.И., Рожков К.А., опубл. 27.05.2011 г.
2. Плакс А.В., Раджибаев Д.О., Турсунов Х.М. Электровоз серии «O'zbekiston». Электровозостроение: Сб. научных трудов ОАО «Всерос. н-и и проектно-конструкт. ин-т электровозостроения» (ОАО «ВЭлНИИ»). - 2011. - №1(61). - C.114-127).
Claims (1)
- Преобразователь частоты с явно выраженным звеном постоянного тока, состоящий из: трехфазного инвертора напряжения, питающегося через сглаживающий конденсатор и LC-фильтр от четырехквадрантного активного выпрямителя, содержащего однофазный полностью управляемый полупроводниковый мост, образованный IGBT-модулями с интегрированными обратными диодами и подключенный к однофазной сети через реактор, отличающийся тем, что снабжен в четырехквадрантном активном выпрямителе четырьмя дополнительными диодами, а сетевой реактор разбит на два равных реактора, включенных в свой полумост, и на магнитопровод каждого установлены по две дополнительные обмотки, которые одним контактом подключены к выходному контакту сетевого реактора, а вторым - к контакту одного из дополнительных диодов, каждый из которых подключен к звену постоянного тока, параллельно интегрированному диоду IGBT-модуля.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012113986/07A RU2490778C1 (ru) | 2012-04-10 | 2012-04-10 | Преобразователь частоты с явно выраженным звеном постоянного тока |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012113986/07A RU2490778C1 (ru) | 2012-04-10 | 2012-04-10 | Преобразователь частоты с явно выраженным звеном постоянного тока |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2490778C1 true RU2490778C1 (ru) | 2013-08-20 |
Family
ID=49163007
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012113986/07A RU2490778C1 (ru) | 2012-04-10 | 2012-04-10 | Преобразователь частоты с явно выраженным звеном постоянного тока |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2490778C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU175512U1 (ru) * | 2017-06-20 | 2017-12-07 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") | Импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5990655A (en) * | 1993-05-31 | 1999-11-23 | Antonio Merloni S.P.A. | Method of operating an inverter for powering an induction motor |
EP2214301A1 (en) * | 2008-12-30 | 2010-08-04 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Power conversion systems and methods for controlling harmonic distortion |
RU2411629C1 (ru) * | 2009-10-19 | 2011-02-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством" | Многоуровневый транзисторный преобразователь частоты для управления электродвигателем переменного тока |
RU105095U1 (ru) * | 2010-12-24 | 2011-05-27 | Открытое акционерное общество "Электровыпрямитель" | Устройство для управления асинхронным двигателем |
-
2012
- 2012-04-10 RU RU2012113986/07A patent/RU2490778C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5990655A (en) * | 1993-05-31 | 1999-11-23 | Antonio Merloni S.P.A. | Method of operating an inverter for powering an induction motor |
EP2214301A1 (en) * | 2008-12-30 | 2010-08-04 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Power conversion systems and methods for controlling harmonic distortion |
US8044631B2 (en) * | 2008-12-30 | 2011-10-25 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Power conversion systems and methods for controlling harmonic distortion |
RU2411629C1 (ru) * | 2009-10-19 | 2011-02-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством" | Многоуровневый транзисторный преобразователь частоты для управления электродвигателем переменного тока |
RU105095U1 (ru) * | 2010-12-24 | 2011-05-27 | Открытое акционерное общество "Электровыпрямитель" | Устройство для управления асинхронным двигателем |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU175512U1 (ru) * | 2017-06-20 | 2017-12-07 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") | Импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11588397B2 (en) | Three-level power conversion system and control method | |
US10491098B2 (en) | Soft switching solid state transformers and converters | |
US8559193B2 (en) | Zero-voltage-switching scheme for high-frequency converter | |
US8861238B2 (en) | Isolated soft-switch single-stage AC-DC converter | |
EP2706653B1 (en) | Five-level power converter, controlling method and controlling device thereof | |
EP2025051B1 (en) | Universal power converter | |
Fang | A novel Z-source dc-dc converter | |
JP2016226272A (ja) | プリチャージ回路及び太陽光発電インバータ | |
EP2611023A1 (en) | Inverter device and solar grid-connected photovoltaic system using same | |
Suresh et al. | A novel dual-leg DC-DC converter for wide range DC-AC conversion | |
US20140153287A1 (en) | System and method for improving power conversion efficiency | |
CN106208894B (zh) | 一种多相电机驱动系统 | |
Kan et al. | High-frequency-link inverter using combined synchronous rectifiers | |
WO2010115760A1 (en) | Inverter with two asymmetric bridges and a free -wheeling path decoupling the dc input from the ac output | |
RU105091U1 (ru) | Высоковольтный преобразователь частоты | |
JP2015233406A (ja) | バイパス運転機能を有する直列型h−ブリッジインバータ | |
Ding et al. | A new current source converter using AC-type flying-capacitor technique | |
Ansari et al. | A new control method for an interleaved flyback inverter to achieve high efficiency and low output current THD | |
RU2490778C1 (ru) | Преобразователь частоты с явно выраженным звеном постоянного тока | |
Zhang et al. | A novel control method for photovoltaic grid-connected micro-inverters to achieve high efficiency in light load | |
US9325273B2 (en) | Method and system for driving electric machines | |
Alaql et al. | A Boost and LLC Resonant–based Three-port DC–DC Converter | |
CN209767411U (zh) | 一种变流电路 | |
Jain et al. | A V2G-enabled seven-level buck PFC rectifier for EV charging application | |
Floricau et al. | A new five-level rectifier based on parallel switching cells and stacked coupled inductors |