RU2510835C2 - Способ управления преобразовательной схемой и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ управления преобразовательной схемой и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2510835C2 RU2510835C2 RU2010112682/07A RU2010112682A RU2510835C2 RU 2510835 C2 RU2510835 C2 RU 2510835C2 RU 2010112682/07 A RU2010112682/07 A RU 2010112682/07A RU 2010112682 A RU2010112682 A RU 2010112682A RU 2510835 C2 RU2510835 C2 RU 2510835C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- output
- voltage fluctuations
- current
- power semiconductor
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 42
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 38
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 12
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
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
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/49—Combination of the output voltage waveforms of a plurality of converters
-
- 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
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
-
- 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
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
-
- 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
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/4835—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
- H03G3/3036—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers
- H03G3/3042—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers in modulators, frequency-changers, transmitters or power amplifiers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления преобразовательной схемы. Технический результат - поддержание пульсаций напряжения на низком уровне. В способе управления преобразовательной схемой, содержащей частичные преобразовательные системы (1), (2), индуктивности (L1, L2), каждая частичная преобразовательная система (1, 2) содержит, по меньшей мере, одну двухполюсную коммутационную ячейку (3), каждая из которых содержит два последовательно включенных управляемых двунаправленных силовых полупроводниковых выключателя с управляемым однонаправленным направлением прохождения тока, и емкостной накопитель энергии. Силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек (3) первой и второй частичной преобразовательной системы (1) управляют посредством управляющих сигналов (S1) и (S2) соответственно. Для расчета емкостных накопителей энергии преобразовательной схемы, независимого от требуемого тока на выходе преобразовательной схемы, т.е. от его частоты, управляющий сигнал (S1) формируют из сигнала (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и коммутационной функции (α1). Дополнительный управляющий сигнал (S2) формируют из сигнала (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и коммутационной функции (α2). Коммутационные функции (α1, α2) формируют посредством сигнала (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) и выбираемого опорного сигнала (Vref).
Description
Область техники
Изобретение относится к области силовой электроники. Конкретно относится к способу управления преобразовательной схемой и устройству для осуществления способа в соответствии с ограничительными частями независимых пунктов формулы.
Уровень техники
Преобразовательные схемы используются сегодня во множестве применений. В WO 2007/023064 А1 описана преобразовательная схема, напряжение которой особенно легко пересчитывается. Она содержит первую и вторую частичные преобразовательные системы, которые последовательно соединены между собой посредством двух последовательно включенных индуктивностей. Точка соединения обеих последовательно включенных индуктивностей образует выход, например для электрической нагрузки. Каждая частичная преобразовательная система включает в себя, по меньшей мере, одну двухполюсную коммутационную ячейку, причем в случае нескольких коммутационных ячеек одной частичной преобразовательной системы они последовательно соединены между собой. Каждая двухполюсная коммутационная ячейка содержит два последовательно включенных управляемых двунаправленных силовых полупроводниковых выключателя с управляемым однонаправленным прохождением тока и емкостной накопитель энергии, включенный параллельно последовательной схеме из силовых полупроводниковых выключателей.
Для управления преобразовательной схемой по WO 2007/023064 А1 предусмотрено изображенное на фиг.1 известное устройство, которое содержит первую управляющую схему для формирования управляющего сигнала для управления силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек первой частичной преобразовательной системы и вторую управляющую схему для формирования дополнительного управляющего сигнала для управления силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек второй частичной преобразовательной системы.
Обычно преобразовательная схема по WO 2007/023064 А1 управляется таким образом, что на выходе вырабатываются чистое переменное напряжение и чистый переменный ток. Расчет емкостных накопителей энергии коммутационных ячеек осуществляется таким образом, что пульсация напряжения на емкостных накопителях остается в пределах заданного диапазона колебаний для данного максимального тока на выходе, причем этот ток имеет данную частоту. Если желательна меньшая частота, нежели та, которая была положена в основу расчета, то пульсация напряжения возрастает. Если на выходе должен вырабатываться постоянный ток или переменный ток с постоянной составляющей, то пульсация напряжения возрастает почти до бесконечности. В этом случае емкостные накопители энергии должны либо запитываться извне, либо должны быть выбраны бесконечно большими, с тем чтобы они при работе с постоянным током или с постоянной составляющей на выходе не разряжались полностью или не перезаряжались произвольно.
Способ управления преобразовательной схемой по WO 2007/023064 А1, который позволял бы рассчитывать емкостные накопители энергии независимо от желаемого тока на выходе, т.е. независимо от его частоты, в настоящее время неизвестен.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание способа управления преобразовательной схемой, который обеспечивал бы расчет ее емкостных накопителей энергии, независимо от желаемого тока на выходе преобразовательной схемы, т.е. от его частоты. Кроме того, задачей изобретения является создание устройства, с помощью которого особенно простым образом можно было бы осуществить предложенный способ.
Эти задачи решаются согласно признакам пп.1 и 10 формулы соответственно. В зависимых пунктах приведены предпочтительные варианты осуществления изобретения.
Преобразовательная схема содержит первую и вторую частичные преобразовательные системы, которые последовательно соединены между собой посредством двух последовательно включенных индуктивностей. Точка соединения обеих последовательно включенных индуктивностей образует выход. Каждая частичная преобразовательная система включает в себя, по меньшей мере, одну двухполюсную коммутационную ячейку, и каждая двухполюсная коммутационная ячейка содержит два последовательно включенных управляемых двунаправленных силовых полупроводниковых выключателя с управляемым однонаправленным направлением прохождения тока и включенный параллельно последовательной схеме из силовых полупроводниковых выключателей емкостной накопитель энергии. Преимущественно число коммутационных ячеек первой частичной преобразовательной системы соответствует числу коммутационных ячеек второй частичной преобразовательной системы. В части способа силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек первой частичной преобразовательной системы управляют посредством управляющего сигнала, а силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек второй частичной преобразовательной системы - посредством дополнительного управляющего сигнала. Согласно изобретению, управляющий сигнал формируют из сигнала колебаний напряжения на индуктивностях и коммутационной функции для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек первой частичной преобразовательной системы, а дополнительный управляющий сигнал - из сигнала колебаний напряжения на индуктивностях и коммутационной функции для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек второй частичной преобразовательной системы, причем коммутационные функции формируют посредством сигнала колебаний напряжения на выходе и выбираемого опорного сигнала, в частности одновременно. Посредством приложения колебаний, т.е. за счет сигнала колебаний напряжения на индуктивностях для формирования управляющего и дополнительного управляющего сигналов и за счет сигнала колебаний напряжения на выходе для формирования коммутационных функций, можно предпочтительно достичь того, что пульсацию напряжения на емкостных накопителях энергии при желаемом токе на выходе преобразовательной схемы можно заметно уменьшить, в результате чего расчет емкостных накопителях энергии, который приходится осуществлять только в отношении уменьшенной пульсации напряжения, не зависит от желаемого выходного тока.
Предложенное устройство для осуществления способа управления преобразовательной схемы содержит предназначенную для формирования управляющего сигнала первую управляющую схему, соединенную с силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек первой частичной преобразовательной системы. Кроме того, устройство содержит предназначенную для формирования дополнительного управляющего сигнала вторую управляющую схему, соединенную с силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек второй частичной преобразовательной системы. Согласно изобретению, к первой управляющей схеме для формирования управляющего сигнала подается сигнал колебаний напряжения на индуктивностях и коммутационная функция для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек первой частичной преобразовательной системы. Ко второй управляющей схеме для формирования дополнительного управляющего сигнала подается сигнал колебаний напряжения на индуктивностях и коммутационная функция для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек второй частичной преобразовательной системы. Кроме того, предусмотрен первый вычислительный блок для формирования коммутационных функций из сигнала колебаний напряжения на выходе и выбираемого опорного сигнала. Устройства для осуществления способа управления преобразовательной схемы реализовано, тем самым, очень просто и рентабельно, поскольку схемные затраты можно поддерживать крайне низкими и к тому же конструкция требует лишь небольшого числа элементов. С помощью этого устройства предложенный способ осуществляется, тем самым, особенно просто.
Эти и другие задачи, преимущества и признаки изобретения становятся очевидными из нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов его осуществления в сочетании с чертежами.
Краткое описание чертежей
На чертежах:
фиг.1 - вариант устройства для осуществления способа в соответствии с уровнем техники;
фиг.2 - вариант предложенного устройства для осуществления предложенного способа;
фиг.3 - временная характеристика тока на выходе преобразовательной схемы;
фиг.4 - временная характеристика напряжения на выходе преобразовательной схемы;
фиг.5 - временная характеристика токов через первую и вторую частичные преобразовательные системы.
Используемые на фигурах ссылочные позиции и их значение объединены в перечне. В принципе, на фигурах одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Описанные варианты являются примерами объекта изобретения и не обладают ограничительным действием.
Осуществление изобретения
На фиг.1, как уже упомянуто, изображен вариант устройства для осуществления способа в соответствии с уровнем техники. На фиг.2 изображен вариант предложенного устройства для осуществления предложенного способа. Преобразовательная схема на фиг.2 содержит первую 1 и вторую 2 частичные преобразовательные системы, которые последовательно соединены между собой посредством двух последовательно включенных индуктивностей L1, L2. Точка соединения обеих последовательно включенных индуктивностей L1, L2 образует выход. Каждая частичная преобразовательная система 1, 2 включает в себя, по меньшей мере, одну двухполюсную коммутационную ячейку 3. В случае нескольких коммутационных ячеек 3 частичной преобразовательной системы 1, 2 они последовательно соединены между собой (фиг.2). Каждая двухполюсная коммутационная ячейка 3 содержит два последовательно включенных управляемых двунаправленных силовых полупроводниковых выключателя с управляемым однонаправленным направлением прохождения тока и емкостный накопитель энергии, включенный параллельно последовательной схеме из силовых полупроводниковых выключателей. Управляемый силовой полупроводниковый выключатель выполнен, в частности, в виде запираемого тиристора (GТО) или тиристора с интегрированным управлением (IGCT) соответственно со встречно-параллельно включенным диодом. Можно также выполнить управляемый силовой полупроводниковый выключатель, например, в виде силового транзистора MOSFET с дополнительно встречно-параллельно включенным диодом или в виде биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT) с дополнительно встречно-параллельно включенным диодом. Предпочтительно число коммутационных ячеек 3 первой частичной преобразовательной системы 1 соответствует числу коммутационных ячеек 3 второй частичной преобразовательной системы 2.
В части способа силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек 3 первой частичной преобразовательной системы 1 управляют посредством управляющего сигнала S1, а силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек 3 второй частичной преобразовательной системы 2 - посредством дополнительного управляющего сигнала S2. Оба сигнала для каждой коммутационной ячейки 3 преимущественно смещены по времени, так что каждой коммутационной ячейкой 3 можно управлять предпочтительно со смещением по времени. Согласно изобретению, управляющий сигнал S1 формируется из сигнала VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 и коммутационной функции α1 для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек 3 первой частичной преобразовательной системы 1, в частности из суммы обеих величин, а дополнительный управляющий сигнал S2 - из сигнала VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 и коммутационной функции α2 для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек 3 второй частичной преобразовательной системы 2, в частности из суммы обеих величин, причем коммутационные функции α1, α2 формируются посредством сигнала VA колебаний напряжения Vu на выходе А и выбираемого опорного сигнала Vref, в частности одновременно. Преимущественно в качестве опорного сигнала Vref выбирают опорный сигнал напряжения Vu на выходе А, который формируют путем регулирования фактического значения тока iu на выходе А до заданного значения.
В результате приложенных колебаний, т.е. с помощью сигнала VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 для формирования управляющего S1 и дополнительного управляющего S2 сигналов, а также с помощью сигнала VA колебаний напряжения Vu на выходе А для формирования коммутационных функций α1, α2, можно достичь существенного уменьшения пульсации напряжения на емкостных аккумуляторах энергии при желаемом токе iu на выходе А преобразовательной схемы, что означает, что расчет емкостных аккумуляторов энергии требуется осуществлять только в отношении уменьшенной пульсации напряжения, и, следовательно, без зависимости от желаемого выходного тока iu.
Согласно изобретению, коммутационную функцию α1 для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек 3 первой частичной преобразовательной системы 1 формируют из сигнала VA колебаний напряжения Vu на выходе А и выбираемого опорного сигнала Vref по следующей формуле:
Коммутационную функцию α2 для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек 3 второй частичной преобразовательной системы 2 формируют из сигнала VA колебаний напряжения Vu на выходе А и выбираемого опорного сигнала Vref по следующей формуле:
Согласно изобретению, сигнал VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 формируется из сигнала Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2, как поясняет следующая формула:
Сигнал Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2 формируют, в свою очередь, преимущественно из амплитудного значения Аh сигнала колебаний тока, в частности путем умножения этого амплитудного значения Аh на колебания с произвольно выбираемой частотой ω и фазовым сдвигом φ, как поясняет следующая формула:
Амплитудное значение Аh сигнала колебаний тока формируется из опорного сигнала Vref и фактического значения iu тока на выходе А, в частности из постоянной составляющей I0 тока iu, при этом фактическое значение iu тока, например, измеряют. Для формирования амплитудного значения Аh сигнала колебаний тока используется следующая взаимосвязь по формуле (5.1):
и, например, по формуле (5.2)
где Δφ - разность фаз между приложенными колебаниями и напряжением Vu на выходе А. Следует указать на то, что отношение Аh к Мh в формуле (5.2) взято лишь в качестве примера, т.е. отношение Аh к Мh может быть выбрано произвольным. Для определения амплитудного значения Аh сигнала колебаний тока формула (5.1) должна быть решена только по амплитудному значению Ah сигнала колебаний тока.
Сигнал VA колебаний напряжения Vu на выходе А формируют из амплитудного значения Мh колебаний напряжения, преимущественно путем умножения этого амплитудного значения Мh на колебания с произвольно выбираемой частотой ω и фазовым сдвигом φ, как поясняет следующая формула:
Амплитудное значение Мh сигнала колебаний напряжения формируется из фактического значения iu тока на выходе А и опорного сигнала Vref, причем предпочтительно можно прибегнуть к формулам (5.1) и (5.2), а для определения амплитудного значения Мh сигнала колебаний напряжения формула (5.1) должна быть решена только в отношении амплитудного значения Мh сигнала колебаний.
Преимущественно сигнал Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2, сигнал VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 и сигнал VA колебаний напряжения Vu на выходе А имеют одинаковую частоту ω. Кроме того, сигнал Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2, сигнал VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 и сигнал VA колебаний напряжения Vu на выходе А имеют предпочтительно одинаковый фазовый сдвиг φ, причем одинаковый фазовый сдвиг φ необязателен.
С помощью предложенного способа предпочтительно можно вырабатывать на выходе А ток iu с постоянной и переменной составляющими с частотой ω, который основан на упомянутых выше прикладываемых колебаниях, причем только приложенные колебания влияют на пульсацию напряжения на емкостных аккумуляторах энергии коммутационных ячеек 3, благодаря чему пульсацию напряжения можно поддерживать на низком уровне. Связанный с этим расчет емкостных аккумуляторов энергии может осуществляться предпочтительно только в отношении этой низкой пульсации напряжения, т.е. без зависимости от желаемого выходного тока iu. Ток iu на выходе А вычисляется следующим образом:
где I0 - упомянутая постоянная составляющая, a
- амплитуда упомянутой переменной составляющей. Для пояснения на фиг.3 изображена временная характеристика тока iu на выходе А преобразовательной схемы. Кроме того, на фиг.4 изображена временная характеристика напряжения Vu на выходе А преобразовательной схемы. На фиг.5 изображена временная характеристика тока i1 через первую частичную преобразовательную систему 1 и тока i2 через вторую частичную преобразовательную систему 2, причем в обоих токах i1, i2 также содержатся постоянная и переменная составляющие с частотой ω, вызванные упомянутыми выше приложенными колебаниями. Полноты ради следует сказать, что токи в емкостных аккумуляторах энергии не содержат никакой постоянной составляющей и никаких переменных составляющих с частотой ω, или двукратной частотой ω упомянутых выше приложенных колебаний.
В многофазной системе, например в трехфазной системе с тремя преобразовательными схемами, приложенные колебания, если они выбраны с одинаковыми фазовыми сдвигами, являются синфазным напряжением на многофазной нагрузке, подключенной к фазовым выводам А. Дополнительных колебаний тока не возникает. Этот способ применяется, например, при сверхмодуляции. В противоположность сверхмодуляции здесь частота и фазный угол синфазного напряжения произвольные. Выходной ток i0, который тогда является многофазным, является постоянным током, т.е. он не имеет переменных составляющих.
Если ток iu на выходе А должен иметь желаемую переменную составляющую
с частотой ωu и желаемым фазовым сдвигом φu, то формула (5.1) изменяется следующим образом:
причем для определения амплитудного значения Аh сигнала колебаний тока также можно прибегнуть к формуле (5.2), а амплитудное значение Аh сигнала колебаний тока и амплитудное значение Mh сигнала колебаний напряжения, как уже сказано, можно определить по формулам (8) и (5.2). Тогда на выходе А желаемым образом возникает следующий ток iu:
Устройство на фиг.2 содержит предназначенную для формирования управляющего сигнала S1 первую управляющую схему 4, соединенную с силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек 3 первой частичной преобразовательной системы 1. Кроме того, предусмотрена предназначенная для формирования дополнительного управляющего сигнала S2 вторая управляющая схема 5, соединенная с силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек 3 второй частичной преобразовательной системы 2. Согласно изобретению, к первой управляющей схеме 4 для формирования управляющего сигнала S1 подается сумма, полученная из сигнала VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 и коммутационной функции α1 для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек 3 первой частичной преобразовательной системы 1. Ко второй управляющей схеме 5 для формирования дополнительного управляющего сигнала S2 подается сумма, полученная из сигнала VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 и коммутационной функции α2 для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек 3 второй частичной преобразовательной системы 2. Для формирования управляющего S1 и дополнительного управляющего S2 сигналов служит, например, соответствующая таблица соответствия (look-up table) в первой 4 и второй 5 управляющих схемах, в которых за коммутационной функцией α1 жестко закреплены соответствующие управляющие сигналы S1, а за коммутационной функцией α2 - соответствующие управляющие сигналы S2, или, например, соответствующий модулятор, основанный на способе широтно-импульсной модуляции. Кроме того, предусмотрены первый вычислительный блок 6 для формирования коммутационных функций α1, α2 посредством расчета по формулам (1) и (2) из сигнала VA колебаний напряжения Vu на выходе А и выбираемого опорного сигнала Vref.
На фиг.2 предусмотрен второй вычислительный блок 10 для формирования сигнала VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 из сигнала Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2, причем второй вычислительный блок 10 формирует сигнал VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 путем расчета по формуле (3).
Также предусмотрен третий вычислительный блок 7 для формирования сигнала Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2 из амплитудного значения Аh сигнала колебаний тока, который формирует сигнал Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2 путем расчета по формуле (4).
Кроме того, предусмотрен четвертый вычислительный блок 9 для формирования амплитудного значения Аh сигнала колебаний тока из фактического значения iu тока на выходе А и опорного сигнала Vref, причем четвертый вычислительный блок 9 формирует амплитудное значение Аh сигнала колебаний тока путем расчета по формулам (5.1 и (5.2) или (8) и (5.2).
Пятый вычислительный блок 8 служит для формирования сигнала VA колебаний напряжения Vu на выходе А из амплитудного значения Мh колебаний напряжения, причем пятый вычислительный блок 8 формирует сигнал VA колебаний напряжения Vu на выходе А путем расчета по формуле (6).
Четвертый вычислительный блок 9 также служит для формирования амплитудного значения Мh колебаний напряжения из фактического значения iu тока на выходе А и опорного сигнала Vref, причем четвертый вычислительный блок 9 формирует амплитудное значение Мh колебаний напряжения путем расчета по формулам (5.1 и (5.2) или (8) и (5.2).
В целом, удалось показать, что изображенное, в частности, на фиг.2 предложенное устройство может быть реализовано очень просто и рентабельно, поскольку схемные затраты крайне малы и к тому же конструкция требует лишь небольшого числа элементов. С помощью этого устройства предложенный способ осуществляется, тем самым, особенно просто.
Перечень ссылочных позиций
1 - первая частичная преобразовательная система
2 - вторая частичная преобразовательная система
3 - коммутационная ячейка
4 - первая управляющая схема
5 - вторая управляющая схема
6 - первый вычислительный блок
7 - третий вычислительный блок
8 - пятый вычислительный блок
9 - четвертый вычислительный блок
10 - второй вычислительный блок.
Claims (15)
1. Способ управления преобразовательной схемой, содержащей первую и вторую частичные преобразовательные системы (1), причем частичные преобразовательные системы (2) последовательно соединены между собой с помощью двух последовательно включенных индуктивностей (L1, L2), и точка соединения последовательно включенных индуктивностей (L1, L2) образует выход (А), при этом каждая частичная преобразовательная система (1, 2) содержит, по меньшей мере, одну двухполюсную коммутационную ячейку (3), и каждая двухполюсная коммутационная ячейка (3) содержит два последовательно включенных управляемых двунаправленных силовых полупроводниковых выключателя с управляемым однонаправленным направлением прохождения тока и включенный параллельно последовательной схеме из силовых полупроводниковых выключателей емкостный накопитель энергии, характеризующийся тем, что силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек (3) первой частичной преобразовательной системы (1) управляют посредством управляющего сигнала (S1), а силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек (3) второй частичной преобразовательной системы (2) управляют посредством дополнительного управляющего сигнала (S2), при этом управляющий сигнал (S1) формируют из сигнала (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и коммутационной функции (α1) для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек (3) первой частичной преобразовательной системы (1), а дополнительный управляющий сигнал (S2) формируют из сигнала (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и коммутационной функции (α2) для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек (3) второй частичной преобразовательной системы (2), причем коммутационные функции (α1, α2) формируют с помощью сигнала (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) и выбираемого опорного сигнала (Vref).
2. Способ по п.1, в котором сигнал (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) формируют из сигнала (Vi) колебаний тока частичных преобразовательных систем (1, 2).
3. Способ по п.2, в котором сигнал (Vi) колебаний тока частичных преобразовательных систем (1, 2) формируют из амплитудного значения (Аh) колебаний тока.
4. Способ по п.3, в котором амплитудное значение (Аh) колебаний тока формируют из фактического значения (iu) тока на выходе (А) и опорного сигнала (Vref).
5. Способ по одному из пп.1-4, в котором сигнал (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) формируют из амплитудного значения (Mh) колебаний напряжения.
6. Способ по п.5, в котором амплитудное значение (Mh) колебаний напряжения формируют из фактического значения (iu) тока на выходе (А) и опорного сигнала (Vref).
7. Способ по п.2, в котором сигнал (Vi) колебаний тока частичных преобразовательных систем (1, 2), сигнал (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и сигнал (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) имеют одинаковую частоту.
8. Способ по п.2 или 7, в котором сигнал (Vi) колебаний тока частичных преобразовательных систем (1, 2), сигнал (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и сигнал (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) имеют одинаковый фазовый сдвиг.
9. Способ по п.1, в котором в качестве опорного сигнала (Vref) выбирают сигнал опорного напряжения (Vu) на выходе (А).
10. Устройство для осуществления способа управления преобразовательной схемой, содержащей первую и вторую частичные преобразовательные системы (1), причем частичные преобразовательные системы (2) последовательно соединены между собой с помощью двух последовательно включенных индуктивностей (L1, L2), и точка соединения последовательно включенных индуктивностей (L1, L2) образует выход (А), при этом каждая частичная преобразовательная система (1, 2) содержит по меньшей мере одну двухполюсную коммутационную ячейку (3), а каждая двухполюсная коммутационная ячейка (3) содержит два последовательно включенных управляемых двунаправленных силовых полупроводниковых выключателя с управляемым однонаправленным направлением прохождения тока и включенный параллельно последовательной схеме из силовых полупроводниковых выключателей емкостный накопитель энергии, содержащее первую управляющую схему (4), выполненную с возможностью формирования управляющего сигнала (S1) и соединенную с силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек (3) первой частичной преобразовательной системы (1), вторую управляющую схему (5), выполненную с возможностью формирования дополнительного управляющего сигнала (S2) и соединенную с силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек (3) второй частичной преобразовательной системы (2), при этом к первой управляющей схеме (4) для формирования управляющего сигнала (S1) подается сигнал (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и коммутационная функция (α1) для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек (3) первой частичной преобразовательной системы (1), ко второй управляющей схеме (5) для формирования дополнительного управляющего сигнала (S2) подается сигнал (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и коммутационная функция (α2) для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек (3) второй частичной преобразовательной системы (2), причем указанное устройство содержит первый вычислительный блок (6) для формирования коммутационных функций (α1, α2) из сигнала (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) и выбираемого опорного сигнала (Vref).
11. Устройство по п.10, характеризующееся тем, что содержит второй вычислительный блок (10) для формирования сигнала (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) из сигнала (Vi) колебаний тока частичных преобразовательных систем (1, 2).
12. Устройство по п.11, характеризующееся тем, что содержит третий вычислительный блок (7) для формирования сигнала (Vi) колебаний тока частичных преобразовательных систем (1, 2) из амплитудного значения (Ah) колебаний тока.
13. Устройство по п.12, характеризующееся тем, что содержит четвертый вычислительный блок (9) для формирования амплитудного значения (Аh) колебаний тока из фактического значения (iu) тока на выходе (А) и опорного сигнала (Vref).
14. Устройство по п.13, характеризующееся тем, что содержит пятый вычислительный блок (8) для формирования сигнала (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) из амплитудного значения (Мh) колебаний напряжения.
15. Устройство по п.14, характеризующееся тем, что четвертый вычислительный блок (9) выполнен с возможностью формирования амплитудного значения (Мh) колебаний напряжения из фактического значения (iu) тока на выходе (А) и опорного сигнала (Vref).
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP09157148.9 | 2009-04-02 | ||
EP09157148A EP2254233B1 (de) | 2009-04-02 | 2009-04-02 | Verfahren zum Betrieb einer Umrichterschaltung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010112682A RU2010112682A (ru) | 2011-10-10 |
RU2510835C2 true RU2510835C2 (ru) | 2014-04-10 |
Family
ID=40679480
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010112682/07A RU2510835C2 (ru) | 2009-04-02 | 2010-04-01 | Способ управления преобразовательной схемой и устройство для его осуществления |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8284577B2 (ru) |
EP (1) | EP2254233B1 (ru) |
JP (1) | JP5805374B2 (ru) |
KR (1) | KR20100110277A (ru) |
CN (1) | CN101860233B (ru) |
AT (1) | ATE520193T1 (ru) |
CA (1) | CA2694507C (ru) |
RU (1) | RU2510835C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2737035C1 (ru) * | 2020-03-17 | 2020-11-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Костромская государственная сельскохозяйственная академия" | Способ отыскания жил кабеля или проводов, питающих потребителей |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2776859C (en) | 2009-10-15 | 2018-02-27 | Abb Schweiz Ag | Method for operating a converter circuit and apparatus for implementing the method |
DE102017131042A1 (de) | 2017-12-21 | 2019-06-27 | Sma Solar Technology Ag | Umrichter mit mindestens einem wandlermodul mit drei brückenzweigen, verfahren zum betreiben und verwendung eines solchen umrichters |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2294821A (en) * | 1994-11-04 | 1996-05-08 | Gec Alsthom Ltd | Multilevel converter |
FR2814006A1 (fr) * | 2000-09-12 | 2002-03-15 | Centre Nat Rech Scient | Dispositif de conversion d'energie electrique a decoupage |
DE10103031A1 (de) * | 2001-01-24 | 2002-07-25 | Rainer Marquardt | Stromrichterschaltungen mit verteilten Energiespeichern |
US6519169B1 (en) * | 1999-03-29 | 2003-02-11 | Abb Ab | Multiphase inverter with series of connected phase legs |
RU2231905C2 (ru) * | 2002-09-26 | 2004-06-27 | Закрытое акционерное общество "РЭЛТЕК" | Устройство для индукционного нагрева и способ управления устройством для индукционного нагрева |
WO2007023064A1 (de) * | 2005-08-26 | 2007-03-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Stromrichterschaltung mit verteilten energiespeichern |
US7499290B1 (en) * | 2004-05-19 | 2009-03-03 | Mississippi State University | Power conversion |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5070440A (en) * | 1990-08-14 | 1991-12-03 | General Electric Company | Power conversion scheme employing paralleled units |
US5311419A (en) * | 1992-08-17 | 1994-05-10 | Sundstrand Corporation | Polyphase AC/DC converter |
JPH11206167A (ja) * | 1998-01-08 | 1999-07-30 | Toshiba Eng Co Ltd | 電力変換装置 |
US6545450B1 (en) * | 1999-07-02 | 2003-04-08 | Advanced Energy Industries, Inc. | Multiple power converter system using combining transformers |
US6867987B2 (en) * | 2003-06-13 | 2005-03-15 | Ballard Power Systems Corporation | Multilevel inverter control schemes |
JP2005333737A (ja) * | 2004-05-20 | 2005-12-02 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 電力変換装置 |
DE102005041087A1 (de) * | 2005-08-30 | 2007-03-01 | Siemens Ag | Stromrichterschaltung mit verteilten Energiespeichern |
DE102005045090B4 (de) * | 2005-09-21 | 2007-08-30 | Siemens Ag | Verfahren zur Steuerung eines mehrphasigen Stromrichters mit verteilten Energiespeichern |
WO2008032425A1 (fr) * | 2006-09-15 | 2008-03-20 | Mitsubishi Electric Corporation | Appareil convertisseur de courant cc/cc |
WO2008067784A1 (de) * | 2006-12-08 | 2008-06-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Steuerung eines modularen stromrichters mit verteilten energiespeichern |
CN101553977B (zh) * | 2006-12-08 | 2012-06-20 | 西门子公司 | 用于转换电流的装置 |
DK2122817T3 (en) * | 2007-01-17 | 2018-03-12 | Siemens Ag | Control of a phase module branch of a multi-level converter |
-
2009
- 2009-04-02 EP EP09157148A patent/EP2254233B1/de active Active
- 2009-04-02 AT AT09157148T patent/ATE520193T1/de active
-
2010
- 2010-02-23 CA CA2694507A patent/CA2694507C/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-04-01 RU RU2010112682/07A patent/RU2510835C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2010-04-01 KR KR1020100029836A patent/KR20100110277A/ko active IP Right Grant
- 2010-04-01 CN CN201010157246.1A patent/CN101860233B/zh active Active
- 2010-04-01 US US12/752,638 patent/US8284577B2/en active Active
- 2010-04-02 JP JP2010085962A patent/JP5805374B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2294821A (en) * | 1994-11-04 | 1996-05-08 | Gec Alsthom Ltd | Multilevel converter |
US6519169B1 (en) * | 1999-03-29 | 2003-02-11 | Abb Ab | Multiphase inverter with series of connected phase legs |
FR2814006A1 (fr) * | 2000-09-12 | 2002-03-15 | Centre Nat Rech Scient | Dispositif de conversion d'energie electrique a decoupage |
DE10103031A1 (de) * | 2001-01-24 | 2002-07-25 | Rainer Marquardt | Stromrichterschaltungen mit verteilten Energiespeichern |
RU2231905C2 (ru) * | 2002-09-26 | 2004-06-27 | Закрытое акционерное общество "РЭЛТЕК" | Устройство для индукционного нагрева и способ управления устройством для индукционного нагрева |
US7499290B1 (en) * | 2004-05-19 | 2009-03-03 | Mississippi State University | Power conversion |
WO2007023064A1 (de) * | 2005-08-26 | 2007-03-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Stromrichterschaltung mit verteilten energiespeichern |
EP1917706A1 (de) * | 2005-08-26 | 2008-05-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Stromrichterschaltung mit verteilten energiespeichern |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
). * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2737035C1 (ru) * | 2020-03-17 | 2020-11-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Костромская государственная сельскохозяйственная академия" | Способ отыскания жил кабеля или проводов, питающих потребителей |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101860233A (zh) | 2010-10-13 |
EP2254233A1 (de) | 2010-11-24 |
JP5805374B2 (ja) | 2015-11-04 |
JP2010246371A (ja) | 2010-10-28 |
CA2694507A1 (en) | 2010-10-02 |
RU2010112682A (ru) | 2011-10-10 |
CN101860233B (zh) | 2015-03-11 |
KR20100110277A (ko) | 2010-10-12 |
ATE520193T1 (de) | 2011-08-15 |
CA2694507C (en) | 2016-06-14 |
US20100253304A1 (en) | 2010-10-07 |
EP2254233B1 (de) | 2011-08-10 |
US8284577B2 (en) | 2012-10-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lee et al. | Improved single-phase split-source inverter with hybrid quasi-sinusoidal and constant PWM | |
US8625307B2 (en) | DC to AC power converting apparatus | |
US20110043273A1 (en) | Pulse width modulation control of a matrix converter | |
US20170099013A1 (en) | Multi level inverter | |
EP2846453B1 (en) | Single-phase inverter and three-phase inverter | |
JP2013172566A (ja) | マルチフェーズ・スイッチング電源回路 | |
US10044280B2 (en) | DC/DC converter | |
US20130329477A1 (en) | Method of shoot-through generation for modified sine wave z-source, quasi-z-source and trans-z-source inverters | |
US10027234B2 (en) | Power conversion device for performing power conversion between DC and DC by controlling switching of a semiconductor switching element | |
US9548657B2 (en) | Power device | |
RU2510835C2 (ru) | Способ управления преобразовательной схемой и устройство для его осуществления | |
Iijima et al. | Loss analysis of Z-source inverter using SiC-MOSFET from the perspective of current path in the short-through mode | |
US20120008358A1 (en) | Electric circuit for converting direct current into alternating current | |
WO2016105272A1 (en) | Balancing circuit and inverter comprising the same | |
RU2537963C2 (ru) | Способ управления прямым преобразователем и устройство для его осуществления | |
EP3291435A1 (en) | An active neutral point clamped converter with silicon carbide mos-fet output switches | |
RU2536162C2 (ru) | Способ работы преобразовательной схемы и устройство для его осуществления | |
Cobaleda et al. | Low-voltage cascade multilevel inverter with gan devices for energy storage system | |
US20200228028A1 (en) | Inverter system | |
RU2547448C2 (ru) | Способ управления преобразовательной схемой и устройство для его осуществления | |
Papastergiou et al. | Comparison of losses in multilevel converters for aerospace applications | |
US11888396B2 (en) | Chopper circuit | |
Van et al. | Application of the Phase Shift Full Bridge Converter for the Single-Phase Full-Bridge Inverter to Improve the Output of the Renewable Energy | |
Akbar et al. | A highly reliable and efficient differential type buck-boost DC-AC converter | |
CN116707332B (zh) | 一种逆变器及其多电平产生方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160402 |