RU2551427C1 - Method and device of stabilisation of three-phase alternating voltage - Google Patents

Method and device of stabilisation of three-phase alternating voltage Download PDF

Info

Publication number
RU2551427C1
RU2551427C1 RU2014120707/07A RU2014120707A RU2551427C1 RU 2551427 C1 RU2551427 C1 RU 2551427C1 RU 2014120707/07 A RU2014120707/07 A RU 2014120707/07A RU 2014120707 A RU2014120707 A RU 2014120707A RU 2551427 C1 RU2551427 C1 RU 2551427C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
input
output
inverter
autonomous
Prior art date
Application number
RU2014120707/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Валерьевич Бабков
Николай Александрович Кузнецов
Константин Степанович Перфильев
Алексей Александрович Федоров
Павел Иванович Хрусталев
Original Assignee
Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") filed Critical Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ")
Priority to RU2014120707/07A priority Critical patent/RU2551427C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2551427C1 publication Critical patent/RU2551427C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Abstract

FIELD: electricity.SUBSTANCE: in the method and the device for stabilisation of three-phase alternating voltage which comprises a linear choke, a switching transistor, a diode and a filter capacitance, the control unit controls an independent voltage inverter according to the law of sinusoidal vector pulse-width modulation. The control unit shapes impulses of switching on/off of the switching transistor by the differential signal from the comparison element at the input voltage below the preset value of voltage, and at the input alternating voltage above the preset value of voltage switches off the switching transistor and stabilises the output alternating voltage by the independent voltage inverter using the earlier calculated straight-line characteristic depending on the value of direct voltage at the input of the independent voltage inverter. In addition to the output of the independent voltage inverter the three-phase sinus filter is connected which consists of inductances connected in series with output phases (U, V, W), and the capacitances connected between outputs of inductances.EFFECT: providing of stabilisation of the output three-phase alternating voltage at change of input voltage in a wide range, reduction of mass-dimensional parameters.3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относиться к области производства, преобразования и распределения электрической энергии, в частности к стабилизаторам трехфазного переменного напряжения для локомотивов.The invention relates to the field of production, conversion and distribution of electrical energy, in particular to three-phase AC voltage stabilizers for locomotives.

Известен способ управления стабилизатором переменного напряжения, заключающийся в том, что напряжение вольтодобавки, формируемое выпрямителем, инвертором и вольтодобавочным трансформатором, регулируется по двум координатам - амплитуде и фазе- и суммируется или вычитается из входного напряжения в зависимости от уменьшения или увеличения выходного напряжения (RU, патент №2074494, МПК H02M 5/257, G05F 1/26, опубл. 1997 г.).A known method of controlling an AC voltage stabilizer is that the voltage boost generated by the rectifier, inverter and voltage boost transformer is regulated in two coordinates - amplitude and phase - and is summed or subtracted from the input voltage depending on the decrease or increase in the output voltage (RU, patent No. 2074494, IPC H02M 5/257, G05F 1/26, publ. 1997).

Недостатком известного способа является узкий диапазон входного напряжения и увеличенные массогабаритные параметры вольтодобавочного трансформатора в мощных стабилизаторах переменного напряжения.The disadvantage of this method is the narrow range of input voltage and increased weight and size parameters of the boost transformer in powerful AC voltage stabilizers.

Известен способ стабилизации постоянного напряжения, принятый за прототип, в котором входное постоянное напряжение прикладывают к последовательно включенным дросселю и ключевому транзистору, изменением времени включения/выключения которого схема управления формирует постоянное стабилизированное напряжение в соответствии с заданным значением при входном напряжении ниже заданного (Семенов Б.Ю. «Силовая электроника: от простого к сложному», Москва, СОЛОН-Пресс, 2005 г., стр. 235-242).A known method of stabilizing a constant voltage, adopted as a prototype, in which an input constant voltage is applied to a series-connected inductor and a key transistor, by changing the on / off time of which the control circuit generates a constant stabilized voltage in accordance with a given value when the input voltage is lower than the set (Semenov B. Yu. “Power Electronics: From Simple to Complex”, Moscow, SOLON-Press, 2005, pp. 235-242).

Недостатком известного способа является стабилизация только постоянного напряжения в узком диапазоне входного напряжения.The disadvantage of this method is the stabilization of only DC voltage in a narrow range of input voltage.

Известен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий линейный дроссель, входом подключенный к плюсу входного напряжения, а выходом - к точке соединения коллектора ключевого транзистора и анода диода, катод которого подключен к плюсовому входу нагрузки, параллельно которой подключена фильтровая емкость, при этом эмиттер ключевого транзистора соединен с минусом входного напряжения, а управляющий вход подключен к выходу схемы управления (Семенов Б.Ю. «Силовая электроника: от простого к сложному», Москва, СОЛОН-Пресс, 2005 г., стр. 235-242, рис. 10.1).A known DC voltage stabilizer containing a linear inductor connected to the input voltage plus by the output and to the junction point of the collector of the key transistor and the anode of the diode, the cathode of which is connected to the positive input of the load, in parallel with which the filter capacitance is connected, while the emitter of the key transistor is connected to minus the input voltage, and the control input is connected to the output of the control circuit (B. Yu. Semenov “Power Electronics: From Simple to Complex”, Moscow, SOLON-Press, 2005, pp. 235-242, fig. . 10.1).

Недостатком известного стабилизатора является стабилизация только постоянного напряжения в узком диапазоне входного напряжения.A disadvantage of the known stabilizer is the stabilization of only DC voltage in a narrow range of input voltage.

Известен стабилизатор переменного напряжения, принятый за прототип и содержащий трехфазный вольтодобавочный трансформатор, включенный между входными и выходными выводами, управляющим входом подключен к выходу инвертора, вход которого через выпрямитель подключен к входным и выходным выводам, при этом выпрямитель и инвертор управляются соответственно системой управления выпрямителем и системой управления инвертором, которые также подключены к входным выводам и выходным выводам, измеряемым датчиком напряжения, информационный выход которого на элементе сравнения сравнивается с заданным значением выходного напряжения, а сигнал сравнения управляет системой управления выпрямителем и системой управления инвертором (RU, патент №2074494, МПК H02M 5/257, G05F 1/26, опубл. 1997 г.).A known AC voltage stabilizer adopted for the prototype and containing a three-phase boost transformer connected between input and output terminals, the control input is connected to the inverter output, the input of which is connected to the input and output terminals through a rectifier, and the rectifier and inverter are controlled respectively by the rectifier control system and the inverter control system, which are also connected to the input terminals and output terminals measured by the voltage sensor, the information output to At a comparison element, it is compared with a given value of the output voltage, and the comparison signal controls the rectifier control system and the inverter control system (RU, patent No. 2074494, IPC H02M 5/257, G05F 1/26, publ. 1997).

Недостатком известного стабилизатора является узкий диапазон входного напряжения и увеличенные массогабаритные параметры вольтодобавочного трансформатора в мощных стабилизаторах переменного напряжения.A disadvantage of the known stabilizer is a narrow input voltage range and increased weight and size parameters of the boost transformer in powerful AC voltage stabilizers.

Техническим результатом изобретения является стабилизация выходного трехфазного переменного напряжения при изменении входного переменного напряжения в широком диапазоне, уменьшение массогабаритных параметров стабилизатора.The technical result of the invention is the stabilization of the output three-phase alternating voltage when changing the input alternating voltage in a wide range, reducing the overall dimensions of the stabilizer.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе стабилизации трехфазного переменного напряжения, заключающемся в том, что выпрямляют входное переменное трехфазное напряжение, прикладывают к последовательно включенным дросселю и ключевому транзистору, изменением времени включения/выключения которого блоком управления формируют постоянное стабилизированное напряжение на входе автономного инвертора напряжения в соответствии с заданным значением при входном напряжении ниже заданного, из которого автономным инвертором напряжения по сигналам с блока управления формируют переменное напряжение по закону синусоидальной векторной широтно-импульсной модуляции, а при входном переменном напряжении выше заданного значения отключают ключевой транзистор и стабилизируют выходное переменное напряжение автономным инвертором напряжения по заранее вычисленной линейной характеристике в зависимости от величины постоянного напряжения на входе автономного инвертора напряжения.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of stabilizing a three-phase alternating voltage, which consists in rectifying the input alternating three-phase voltage, they apply to a series-connected inductor and a key transistor, by changing the on / off time of which the control unit generates a constant stabilized voltage at the input of an autonomous inverter voltage in accordance with a given value at an input voltage below a predetermined voltage, from which a stand-alone inverter m voltage according to the signals from the control unit form an alternating voltage according to the law of sinusoidal vector pulse width modulation, and when the input alternating voltage is higher than the set value, the key transistor is turned off and the output alternating voltage is stabilized by an autonomous voltage inverter according to a pre-calculated linear characteristic depending on the value of the direct voltage input of an autonomous voltage inverter.

Указанный технический результат достигается также с помощью устройства стабилизации трехфазного переменного напряжения, содержащего источник переменного напряжения, три фазы которого (A, B, C) подключены к выпрямителю, отрицательный выход которого подключен к отрицательному входу автономного инвертора напряжения, параллельно которому подключен датчик напряжения, информационный выход которого соединен с первыми входами блока управления и элемента сравнения, на второй вход которого подается заданное значение выходного напряжения, а выход подключен к второму входу блока управления, который управляет автономным инвертором напряжения, кроме этого, введены линейный дроссель, ключевой транзистор, диод и фильтровая емкость, а блок управления управляет автономным инвертором напряжения по закону синусоидальной векторной широтно-импульсной модуляции, при этом линейный дроссель входом подключен к плюсовому выходу выпрямителя, а выходом к точке соединения коллектора ключевого транзистора и анода диода, катод которого подключен к плюсовому входу автономного инвертора напряжения, параллельно которому подключена фильтровая емкость, при этом эмиттер ключевого транзистора соединен с минусом выпрямителя, а управляющий вход подключен к выходу блока управления, формирующего импульсы включения/выключения ключевого транзистора по разностному сигналу с элемента сравнения при входном напряжении ниже заданного значения напряжения, а при входном переменном напряжении выше заданного значения напряжения отключает ключевой транзистор и стабилизирует выходное переменное напряжение автономным инвертором напряжения по заранее вычисленной линейной характеристике в зависимости от величины постоянного напряжения на входе автономного инвертора напряжения, при этом к выходу автономного инвертора напряжения подключен трехфазный синусный фильтр, состоящий из индуктивностей, включенных последовательно с выходными фазами (U, V, W) и емкостей, включенных между выходами индуктивностей.The indicated technical result is also achieved using a three-phase AC voltage stabilization device containing an AC voltage source, the three phases of which (A, B, C) are connected to a rectifier, the negative output of which is connected to the negative input of an autonomous voltage inverter, in parallel with which a voltage sensor is connected, information the output of which is connected to the first inputs of the control unit and the comparison element, to the second input of which a given value of the output voltage is supplied, and you the stroke is connected to the second input of the control unit, which controls an autonomous voltage inverter, in addition, a linear choke, a key transistor, a diode and filter capacitance are introduced, and the control unit controls an autonomous voltage inverter according to the law of a sinusoidal vector pulse-width modulation, with a linear choke input connected to the positive output of the rectifier, and the output to the junction point of the collector of the key transistor and the anode of the diode, the cathode of which is connected to the positive input of a stand-alone inverter a parallel to which a filter capacitance is connected, while the emitter of the key transistor is connected to the minus of the rectifier, and the control input is connected to the output of the control unit, which generates pulses on / off of the key transistor by the difference signal from the comparison element at an input voltage below the specified voltage value, and at input AC voltage above the specified voltage value turns off the key transistor and stabilizes the output AC voltage with a stand-alone voltage inverter according to a pre-calculated linear characteristic, depending on the value of the direct voltage at the input of the autonomous voltage inverter, while a three-phase sine filter is connected to the output of the autonomous voltage inverter, consisting of inductors connected in series with the output phases (U, V, W) and capacitors connected between inductance outputs.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для реализации предложенного способа стабилизации трехфазного переменного напряжения. На фиг. 2 представлен график зависимости постоянного напряжения Uи на входе автономного инвертора напряжения от входного трехфазного переменного напряжения ~U (A, B, C). На фиг. 3 представлен график зависимости амплитуды базового вектора выходного напряжения Aи автономного инвертора напряжения в относительных единицах от входного трехфазного переменного напряжения ~U (A, B, C).In FIG. 1 shows a block diagram of a device for implementing the proposed method for stabilizing a three-phase AC voltage. In FIG. Figure 2 shows a graph of the dependence of the constant voltage Uand at the input of an autonomous voltage inverter on the input three-phase alternating voltage ~ U (A, B, C). In FIG. Figure 3 shows a graph of the amplitude of the base vector of the output voltage A and the autonomous voltage inverter in relative units from the input three-phase alternating voltage ~ U (A, B, C).

Устройство, реализующее способ стабилизации трехфазного переменного напряжения, содержит (фиг. 1) источник переменного напряжения 1, три фазы которого (A, B, C) подключены к выпрямителю 2, представляющего собой трехфазный мостовой выпрямитель, отрицательный выход которого подключен к отрицательный входу автономного инвертора напряжения 3, параллельно которому подключен датчик напряжения 4, информационный выход которого соединен с первыми входами блока управления 5 и элемента сравнения 6, на второй вход которого подается заданное значение выходного напряжения Uзад., а выход подключен к второму входу блока управления 5, который управляет автономным инвертором напряжения 3, кроме этого, введен линейный дроссель 7, входом подключенный к плюсовому выходу выпрямителя 2, а выходом - к точке соединения коллектора ключевого транзистора 8 и анода диода 9, катод которого подключен к плюсовому входу автономного инвертора напряжения 3, параллельно которому подключена фильтровая емкость 10, при этом эмиттер ключевого транзистора 8 соединен с минусом выпрямителя 2, а управляющий вход подключен к одному из выходов блока управления 5, формирующего импульсы управления по разностному сигналу с элемента сравнения 6, при этом к выходу автономного инвертора напряжения 3 подключен трехфазный синусный фильтр 11, состоящий из индуктивностей 12, включенных последовательно с выходными фазами (U, V, W) и емкостей 13, включенных между выходами индуктивностей 12.A device that implements a method of stabilizing a three-phase alternating voltage contains (Fig. 1) an alternating voltage source 1, the three phases of which (A, B, C) are connected to a rectifier 2, which is a three-phase bridge rectifier, the negative output of which is connected to the negative input of an autonomous inverter voltage 3, in parallel to which a voltage sensor 4 is connected, the information output of which is connected to the first inputs of the control unit 5 and the comparison element 6, to the second input of which a predetermined value is supplied input voltage Uad., and the output is connected to the second input of the control unit 5, which controls the autonomous voltage inverter 3, in addition, a line reactor 7 is introduced, connected to the positive output of rectifier 2 by the input, and the output to the junction point of the collector of the key transistor 8 and the anode diode 9, the cathode of which is connected to the positive input of an autonomous voltage inverter 3, in parallel with which a filter capacitance 10 is connected, while the emitter of the key transistor 8 is connected to the negative of the rectifier 2, and the control input is connected to one of the outputs of the control unit 5, which generates control pulses by the difference signal from the comparison element 6, while a three-phase sine filter 11 is connected to the output of the autonomous voltage inverter 3, consisting of inductors 12 connected in series with the output phases (U, V, W) and capacitors 13 connected between the outputs of the inductances 12.

Устройство, реализующее предлагаемый способ стабилизации трехфазного переменного напряжения, работает следующим образом.A device that implements the proposed method for stabilizing a three-phase AC voltage, operates as follows.

Напряжение ~U с источника переменного напряжения 1 (A, B, C) подают на вход выпрямителя 2, выпрямленное постоянное напряжение Uв с выхода выпрямителя 2 поступает на вход линейного дросселя 7. Выход линейного дросселя 7 подключают к точке соединения коллектора ключевого транзистора 8 и анода диода 9. Блоком управления 5 управляют временем включения/выключения ключевого транзистора 8 и формируют постоянное стабилизированное напряжение Uи на входе автономного инвертора напряжения 3 в соответствии с заданным значением напряжения Uзад. и при входном напряжении ~U ниже заданного значения, из которого автономным инвертором напряжения формируют переменное напряжение по закону синусоидальной векторной широтно-импульсной модуляции. Выходное напряжение автономного инвертора напряжения 3 формируют с использованием шести базовых векторов U1, U2, U3, U4, U5, U6 и двух нулевых U(0), U(1). Путем переключения на периоде ШИМ между двумя соседними базовыми векторами и одним из нулевых векторов формируют требуемое выходное напряжение. Алгоритм управления сводиться к заданию порядка смены состояний ключевых элементов автономного инвертора напряжения 3, длительностей пребывания в каждом из них, частоты ШИМ и частоты выходного напряжения. Процесс формирования напряжения с использованием векторной ШИМ известен и подробно описан в технической литературе (например А.В. Клевцов «Преобразователи частоты для электропривода переменного тока», Тула «Гриф и К», 2008 г. стр. 47-51).The voltage ~ U from the source of alternating voltage 1 (A, B, C) is fed to the input of rectifier 2, the rectified constant voltage U from the output of rectifier 2 is fed to the input of the linear inductor 7. The output of the linear inductor 7 is connected to the connection point of the collector of the key transistor 8 and the anode diode 9. The control unit 5 controls the on / off time of the key transistor 8 and generates a constant stabilized voltage Uand at the input of a stand-alone voltage inverter 3 in accordance with a predetermined voltage value Uad. and at an input voltage of ~ U below a predetermined value, from which an autonomous voltage inverter generates an alternating voltage according to the law of a sinusoidal vector pulse-width modulation. The output voltage of a stand-alone voltage inverter 3 is generated using six base vectors U1, U2, U3, U4, U5, U6 and two zero U (0), U (1). By switching on the PWM period between the two adjacent base vectors and one of the zero vectors, the required output voltage is generated. The control algorithm comes down to setting the order of changing the states of the key elements of an autonomous voltage inverter 3, the length of stay in each of them, the PWM frequency, and the output voltage frequency. The process of voltage generation using vector PWM is known and described in detail in the technical literature (for example, AV Klevtsov “Frequency converters for AC electric drive”, Tula “Grif and K”, 2008, pp. 47-51).

При включении ключевого транзистора 8 в дросселе 7 происходит линейное нарастание тока от нулевого значения по закону:When you turn on the key transistor 8 in the inductor 7, a linear increase in current from a zero value occurs according to the law:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Uв - напряжение на выходе выпрямителя 2;where Uв - voltage at the output of rectifier 2;

T - время включения ключевого транзистора 8;T is the turn-on time of the key transistor 8;

L - индуктивность линейного дросселя 7.L is the inductance of the linear inductor 7.

Линейный дроссель 7 будет находиться в фазе накопления энергии, при этом диод 9 закрывается и не позволяет фильтровой емкости 10 разряжаться через ключевой транзистор 8. Входной ток автономного инвертора напряжения 3 в этот промежуток времени поддерживают только за счет энергии, запасенной в фильтровой емкости 10. При выключении ключевого транзистора 8 линейный дроссель 7 переходит в фазу передачи энергии в нагрузку и энергия, запасенная в линейном дросселе, подзаряжает фильтровую емкость 10. Напряжение Uи на входе автономного инвертора напряжения 3 становится больше напряжения Uв на выходе выпрямителя 2 на величину определяемую индуктивностью линейного дросселя 7 и временем включения/выключения ключевого транзистора 8. Датчиком напряжения 4 измеряют напряжение на входе автономного инвертора напряжения 3, сравнивают с заданным значением выходного напряжения на элементе сравнения 6 и по разностному сигналу блок управления 5 управляет ключевым транзистором 8. При входном напряжении ниже заданного значения блок управления 5 реализует алгоритм работы повышающего стабилизатора. При входном переменном напряжении ~U выше заданного значения отключают ключевой транзистор 8 и стабилизируют выходное переменное напряжение (U, V, W) автономным инвертором напряжения 3 по заранее вычисленной линейной характеристике в зависимости от величины входного переменного напряжения ~U (фиг. 3).Line inductor 7 will be in the phase of energy storage, while the diode 9 is closed and does not allow the filter tank 10 to discharge through the key transistor 8. The input current of the autonomous voltage inverter 3 during this period of time is supported only by the energy stored in the filter tank 10. When turning off the key transistor 8, the linear inductor 7 goes into the phase of energy transfer to the load and the energy stored in the linear inductor recharges the filter tank 10. Voltage Uand the input of the autonomous inverter 3 becomes greater than the voltage U at the output of the rectifier 2 by an amount determined by the inductance of the linear inductor 7 and the on / off time of the key transistor 8. The voltage sensor 4 measures the voltage at the input of the autonomous voltage inverter 3, compares it with the set value of the output voltage at the comparison element 6, and the differential signal, the control unit 5 controls the key transistor 8. When the input voltage is lower than the specified value, the control unit 5 implements the operation algorithm of the boost stabilizer. When the input alternating voltage ~ U is higher than the set value, the key transistor 8 is turned off and the output alternating voltage (U, V, W) is stabilized by an independent voltage inverter 3 according to a pre-calculated linear characteristic depending on the magnitude of the input alternating voltage ~ U (Fig. 3).

На фиг. 2 приведен график зависимости постоянного напряжения Uи на входе автономного инвертора напряжения от входного трехфазного переменного напряжения ~U. При изменении входного трехфазного переменного напряжения ~U в диапазоне от 120 B до 220 B напряжение Uи стабилизируют на уровне 310 B. При изменении входного трехфазного переменного напряжения ~U в диапазоне от 220 B до 380 B напряжение Uи линейно нарастает до 540 B. Переменное напряжение 220 B (U, V, W) на выходе автономного инвертора напряжения 3 возможно сформировать только из постоянного напряжения Uи, равного 310 B, при этом амплитуды базовых векторов (Aи) в относительных единицах по которым формируют выходное напряжение автономного инвертора напряжения 3 составляют 0,866 (фиг. 3). При изменении входного трехфазного переменного напряжения ~U в диапазоне от 220 B до 380 B отключают ключевой транзистор 8 и стабилируют выходное напряжение (U, V, W) автономного инвертора напряжения 3 за счет линейного снижения амплитуды единичных базовых векторов (Aи) до величины 0,497 (фиг. 3) (А.В. Клевцов «Преобразователи частоты для электропривода переменного тока», Тула «Гриф и К», 2008 г. стр. 47-51). При этом входное напряжение Uи автономного инвертора напряжения 3 становиться больше напряжения Uзад., полярность сигнала с элемента сравнения 6 меняется на противоположную и блоком управления 5 закрывают ключевой транзистор 8 и начинают снижать амплитуды базовых векторов Aи по заранее вычисленной линейной характеристике (фиг. 3) в зависимости от величины входного трехфазного переменного напряжения ~U. При формировании выходного напряжения автономного инвертора напряжения 3 по закону синусоидальной векторной широтно-импульсной модуляции форма выходного напряжения прямоугольно-ступенчатая. Для получения выходного синусоидального напряжения к выходу автономного инвертора напряжения 3 подключают синусный фильтр 11, состоящий из индуктивностей 12 и емкостей 13, величины которых определяют частотные параметры синусного фильтра 11. Синусный фильтр 11 выделяет первую гармонику выходного напряжения автономного инвертора напряжения 3 (U1, V1, W1).In FIG. Figure 2 shows a graph of the dependence of the constant voltage Uand at the input of an autonomous voltage inverter on the input three-phase alternating voltage ~ U. By changing the input three-phase AC voltage ~ U in the range from 120 V to 220 V, the voltage Uand stabilize at 310 V. When changing the input three-phase AC voltage ~ U in the range from 220 V to 380 V, the voltage Uand increases linearly to 540 B. The alternating voltage 220 V (U, V, W) at the output of the autonomous voltage inverter 3 can only be formed from a constant voltage Ui equal to 310 V, while the amplitudes of the base vectors (Ai) in relative units by which the output voltage of the autonomous voltage inverter 3 co put 0.866 (Fig. 3). When changing the input three-phase AC voltage ~ U in the range from 220 V to 380 V, turn off the key transistor 8 and stabilize the output voltage (U, V, W) of the stand-alone voltage inverter 3 by linearly decreasing the amplitude of the unit base vectors (Ai) to 0.497 ( Fig. 3) (A.V. Klevtsov “Frequency converters for an alternating current electric drive”, Tula “Vulture and K”, 2008, pp. 47-51). In this case, the input voltage Uand the stand-alone voltage inverter 3 become larger than the voltage Uad., The polarity of the signal from the comparison element 6 is reversed and the key transistor 8 is closed by the control unit 5 and the amplitudes of the base vectors Ai begin to decrease according to a pre-calculated linear characteristic (Fig. 3) depending on the magnitude of the input three-phase AC voltage ~ U. When generating the output voltage of a stand-alone voltage inverter 3 according to the law of sinusoidal vector pulse-width modulation, the shape of the output voltage is rectangular-step. To obtain the output sinusoidal voltage, a sine filter 11 is connected to the output of the autonomous voltage inverter 3, consisting of inductors 12 and capacitors 13, the values of which determine the frequency parameters of the sine filter 11. Sine filter 11 selects the first harmonic of the output voltage of the autonomous voltage inverter 3 (U1, V1, W1).

Предложенный способ и устройство стабилизации трехфазного переменного напряжения реализовано в опытном двухдизельном тепловозе на базе тепловоза ЧМЭЗ и показал свою эффективность и надежность.The proposed method and device for stabilizing a three-phase AC voltage is implemented in an experimental two-diesel locomotive based on the CMEZ diesel locomotive and has shown its effectiveness and reliability.

Claims (3)

1. Способ стабилизации трехфазного переменного напряжения, при котором выпрямляют входное трехфазное переменное напряжение, прикладывают к последовательно включенным дросселю и ключевому транзистору, изменением времени включения/выключения которого блоком управления формируют постоянное стабилизированное напряжение на входе автономного инвертора напряжения в соответствии с заданным значением при входном напряжении ниже заданного, из которого автономным инвертором напряжения по сигналам с блока управления формируют переменное напряжение по закону синусоидальной векторной широтно- импульсной модуляции, отличающееся тем, что при входном переменном напряжении выше заданного значения отключают ключевой транзистор и стабилизируют выходное переменное напряжение автономным инвертором напряжения по заранее вычисленной линейной характеристике в зависимости от величины постоянного напряжения на входе автономного инвертора напряжения.1. A method of stabilizing a three-phase alternating voltage, at which the input three-phase alternating voltage is rectified, is applied to a series-connected inductor and a key transistor, by changing the on / off time of which the control unit generates a constant stabilized voltage at the input of an autonomous voltage inverter in accordance with a predetermined value at the input voltage below a predetermined one, from which an autonomous inverter voltage on the signals from the control unit form an alternating sinusoidal voltage was legally vector pulse width modulation, characterized in that at an input alternating voltage higher than the set switching transistor is switched off and stabilize the AC output voltage on inverter autonomous precalculated linear characteristic depending on the magnitude of the DC voltage at the input auxiliary inverter voltage. 2. Устройство стабилизации трехфазного переменного напряжения, содержащее источник переменного напряжения, три фазы которого подключены к выпрямителю, отрицательный выход которого подключен к отрицательному входу автономного инвертора напряжения, параллельно которому подключен датчик напряжения, информационный выход которого соединен с первыми входами блока управления и элемента сравнения, на второй вход которого подается заданное значение выходного напряжения, а выход подключен к второму входу блока управления, который управляет автономным инвертором напряжения, отличающееся тем, что введены линейный дроссель, ключевой транзистор, диод и фильтровая емкость, а блок управления управляет автономным инвертором напряжения по закону синусоидальной векторной широтно-импульсной модуляции, при этом линейный дроссель входом подключен к плюсовому выходу выпрямителя, а выходом к точке соединения коллектора ключевого транзистора и анода диода, катод которого подключен к плюсовому входу автономного инвертора напряжения, параллельно которому подключена фильтровая емкость, при этом эмиттер ключевого транзистора соединен с минусом выпрямителя, а управляющий вход подключен к выходу блока управления, формирующего импульсы включения/выключения ключевого транзистора по разностному сигналу с элемента сравнения при входном напряжении ниже заданного значения напряжения, а при входном переменном напряжении выше заданного значения напряжения отключает ключевой транзистор и стабилизирует выходное переменное напряжение автономным инвертором напряжения по заранее вычисленной линейной характеристике в зависимости от величины постоянного напряжения на входе автономного инвертора напряжения.2. A three-phase AC voltage stabilization device containing an AC voltage source, the three phases of which are connected to a rectifier, the negative output of which is connected to the negative input of a stand-alone voltage inverter, in parallel with which a voltage sensor is connected, the information output of which is connected to the first inputs of the control unit and the comparison element, to the second input of which a given value of the output voltage is supplied, and the output is connected to the second input of the control unit, which controls an autonomous voltage inverter, characterized in that a linear inductor, a key transistor, a diode and filter capacitance are introduced, and the control unit controls an autonomous voltage inverter according to the law of a sine wave vector pulse-width modulation, while the linear inductor is connected to the positive output of the rectifier and the output to the connection point of the collector of the key transistor and the anode of the diode, the cathode of which is connected to the positive input of an autonomous voltage inverter, in parallel to which a filter capacitance is connected b, while the emitter of the key transistor is connected to the minus of the rectifier, and the control input is connected to the output of the control unit, which generates pulses on / off of the key transistor by the difference signal from the comparison element when the input voltage is lower than the specified voltage value, and when the input alternating voltage is higher than the specified value voltage turns off the key transistor and stabilizes the output alternating voltage with an autonomous voltage inverter according to a pre-calculated linear characteristic depending ing on the magnitude of the DC voltage at the input auxiliary inverter voltage. 3. Устройство стабилизации трехфазного переменного напряжения по п. 2, отличающийся тем, что к выходу автономного инвертора напряжения подключен трехфазный синусный фильтр, состоящий из индуктивностей, включенных последовательно с выходными фазами, и емкостей, включенных между выходами индуктивностей. 3. A three-phase AC voltage stabilization device according to claim 2, characterized in that a three-phase sine filter is connected to the output of the autonomous voltage inverter, consisting of inductors connected in series with the output phases and capacitors connected between the inductance outputs.
RU2014120707/07A 2014-05-23 2014-05-23 Method and device of stabilisation of three-phase alternating voltage RU2551427C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014120707/07A RU2551427C1 (en) 2014-05-23 2014-05-23 Method and device of stabilisation of three-phase alternating voltage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014120707/07A RU2551427C1 (en) 2014-05-23 2014-05-23 Method and device of stabilisation of three-phase alternating voltage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2551427C1 true RU2551427C1 (en) 2015-05-27

Family

ID=53294451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014120707/07A RU2551427C1 (en) 2014-05-23 2014-05-23 Method and device of stabilisation of three-phase alternating voltage

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2551427C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU172409U1 (en) * 2017-02-02 2017-07-07 Открытое акционерное общество "Авангард" Three-phase AC voltage stabilization device
RU196125U1 (en) * 2019-12-18 2020-02-18 Общество с ограниченной ответственностью "Русское Электротехническое Общество" DEVICE FOR COMPENSATION OF VOLTAGE AND REACTIVE POWER OF ELECTRIC NETWORK

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2074494C1 (en) * 1994-06-17 1997-02-27 Климаш Владимир Степанович Stabilizer control method for three-phase sinusoidal voltage
RU2159459C1 (en) * 1999-07-09 2000-11-20 Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет Method for controlling three-phase voltage stabilizer with amplitude-phase control
RU2281542C1 (en) * 2005-04-11 2006-08-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет Three phase voltage generator
WO2006136801A2 (en) * 2005-06-23 2006-12-28 Converteam Ltd Improvements in electrical power converters
JP4416531B2 (en) * 2003-07-07 2010-02-17 ヴァコン オサケ ユキチュア ユルキネン Voltage controlled pulse width modulation frequency converter and control method thereof
EP2360828A1 (en) * 2008-12-03 2011-08-24 Sharp Kabushiki Kaisha Power supply device
US20140077773A1 (en) * 2012-09-18 2014-03-20 Toshiba Schneider Inverter Corporation Voltage balancing circuit

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2074494C1 (en) * 1994-06-17 1997-02-27 Климаш Владимир Степанович Stabilizer control method for three-phase sinusoidal voltage
RU2159459C1 (en) * 1999-07-09 2000-11-20 Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет Method for controlling three-phase voltage stabilizer with amplitude-phase control
JP4416531B2 (en) * 2003-07-07 2010-02-17 ヴァコン オサケ ユキチュア ユルキネン Voltage controlled pulse width modulation frequency converter and control method thereof
RU2281542C1 (en) * 2005-04-11 2006-08-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет Three phase voltage generator
WO2006136801A2 (en) * 2005-06-23 2006-12-28 Converteam Ltd Improvements in electrical power converters
EP2360828A1 (en) * 2008-12-03 2011-08-24 Sharp Kabushiki Kaisha Power supply device
US20140077773A1 (en) * 2012-09-18 2014-03-20 Toshiba Schneider Inverter Corporation Voltage balancing circuit

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SU 1636833 Ф1, 23.03.1991. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU172409U1 (en) * 2017-02-02 2017-07-07 Открытое акционерное общество "Авангард" Three-phase AC voltage stabilization device
RU196125U1 (en) * 2019-12-18 2020-02-18 Общество с ограниченной ответственностью "Русское Электротехническое Общество" DEVICE FOR COMPENSATION OF VOLTAGE AND REACTIVE POWER OF ELECTRIC NETWORK

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Siwakoti et al. Impedance-source networks for electric power conversion part II: Review of control and modulation techniques
US8503204B2 (en) Power converter circuit
US9577541B2 (en) Single switch infinite-level power inverters
Banaei et al. Power quality improvement based on novel power electronic transformer
RU163740U1 (en) MULTI-PHASE RECTIFIER WITH CORRECTION OF POWER COEFFICIENT
Deng et al. Space vector modulation method for modular multilevel converters
Abdel-Rahim et al. Switched inductor quadratic boosting ratio inverter with proportional resonant controller for grid-tie PV applications
RU184273U1 (en) Device harmonic current suppression
RU2551427C1 (en) Method and device of stabilisation of three-phase alternating voltage
Sayed et al. Modeling and control of bidirectional isolated battery charging and discharging converter based high-frequency link transformer
RU105095U1 (en) DEVICE FOR CONTROL OF ASYNCHRONOUS MOTOR
Neto et al. A five-level NPC bidirectional converter based on multistate switching cell operating as boost rectifier
KR20190110125A (en) Power control device, power conversion system and power control method
Gu et al. Start-up current control method for three-phase PWM rectifiers with a low initial DC-link voltage
Krishna et al. Boost converter based power factor correction for single phase rectifier using fuzzy logic control
Xu et al. Closed-loop pulse energy modulation of a three-switch buck-boost inverter
RU2534749C1 (en) Reversible frequency converter
Li et al. A variable-band hysteresis modulated multi-resonant sliding-mode controller for three-phase grid-connected VSI with an LCL-filter
Yang et al. High-efficiency non-isolated dynamic voltage restorer using soft-switching dc-dc converter for parallel-voltage compensation
RU175505U1 (en) CONTROLLABLE DEVICE FOR CURTAINABLE CURRENT INVERTER FOR INDUCTION HEATING WITH VARIABLE CHANGE OF LOAD
RU63994U1 (en) THREE-PHASE CURRENT INVERTER
RU2623531C1 (en) Device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys
CN104578731A (en) Harmonic suppression double closed loop control circuit and harmonic suppression device
RU172409U1 (en) Three-phase AC voltage stabilization device
Singh et al. Modeling and control of three phase rectifier with electronic smoothing inductor