RU2559804C1 - Трехфазный многоканальный инвертор напряжения - Google Patents
Трехфазный многоканальный инвертор напряжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2559804C1 RU2559804C1 RU2014100748/07A RU2014100748A RU2559804C1 RU 2559804 C1 RU2559804 C1 RU 2559804C1 RU 2014100748/07 A RU2014100748/07 A RU 2014100748/07A RU 2014100748 A RU2014100748 A RU 2014100748A RU 2559804 C1 RU2559804 C1 RU 2559804C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- reactors
- inverter
- reactor
- group
- Prior art date
Links
Landscapes
- Ac-Ac Conversion (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, называемой «силовая электроника», и может быть использовано в электроустановках при создании статических преобразователей частоты большой мощности с использованием управляемых полупроводниковых приборов (транзисторы или запираемые тиристоры), шунтированных «обратными» диодами. Для получения требуемых значений тока в каждой фазе инвертора имеется N параллельных каналов, управляемых так, что выходные напряжения соседних каналов смещены на 1/N периода несущей частоты. Соединение параллельных каналов каждой фазы осуществляется с помощью N двухобмоточных уравнительных реакторов, обеспечивающих технический результат - улучшение формы кривой выходного напряжения инвертора. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники, называемой «силовая электроника», и может быть использовано в электроустановках при создании статических преобразователей частоты большой мощности.
В настоящее время в различных электроустановках, в регулируемых электроприводах, во вторичных источниках питания, в электроустановках связи с линиями передач постоянного тока и других электроустановках применяются инверторы напряжения, преобразующие постоянный ток в переменный. В этих инверторах используются полностью управляемые полупроводниковые приборы (УПП) (транзисторы или запираемые тиристоры), шунтированные «обратными» диодами. Указанные УПП соединяются в схему трехфазного моста. Соответствующее управление обеспечивает работу УПП в ключевом режиме, а регулирование выходного напряжения таких инверторов, как правило, осуществляется методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), при котором в интервале одного периода основной частоты УПП многократно включаются и выключаются так, чтобы обеспечивались требуемые параметры основной волны (1-й гармоники) выходного напряжения. При этом потери энергии в УПП минимальны, но велики искажения выходного напряжения высокочастотными составляющими (составляющими «несущей» частоты). В одноканальных однотактных инверторах, у которых в фазе инвертора нет параллельных ветвей, для снижения уровней гармоник несущей частоты на нагрузке используются сглаживающие фильтры, применение которых может обусловить ухудшение технико-экономических показателей.
Для создания инверторов выпускается широкая гамма УПП. Допустимые токи этих приборов до нескольких кА, однако для установок большой мощности этого недостаточно. При параллельном соединении УПП или параллельном соединении трехфазных мостовых инверторов применяются различные способы выравнивания токов УПП, включенных параллельно, но они не влияют на форму кривой выходного напряжения инвертора.
Известна схема двухканального трехфазного инвертора напряжения (патент RU 2247466, МПК Н02М 7/44 от 01.10.2003), в котором для выравнивания фазных токов и для улучшения гармонического состава выходных напряжений используется трехстежневой уравнительный реактор. Это решение имеет ограниченное применение потому, что может быть использовано только для двухканальных инверторов.
Прототипом предлагаемого решения является известная схема трехфазного инвертора, в каждой фазе которого имеется по 3 параллельных канала, названные тактами (Иванов А.В. и др. Особенности работы инвертора с многотактной широтно-импульсной модуляцией. «Электричество», 1979 г., №8, стр.42-47, «Энергия»). УПП этих параллельных каналов каждой фазы переключаются со сдвигом в 1/3 периода несущей частоты. Для соединения параллельных каналов в выход фазы инвертора используются трехстержневые уравнительные реакторы с одной обмоткой на каждом стержне. Недостаток такого решения состоит в том, что для реализации инвертора с N каналами (N параллельными ветвями) необходимы уравнительные реакторы со сложными магнитопроводами (N-стержневые магнитопроводы). Кроме того, обмотка каждого стержня реактора создает значительный магнитный поток, проходящий вне магнитопровода (поток рассеяния), а это может быть недопустимо при размещении реактора в ограниченном пространстве.
Предлагаемая схема трехфазного многоканального инвертора напряжения, регулируемого методом ШИМ, обеспечивает улучшенную форму кривой напряжения на нагрузке и реализуется с помощью двухобмоточных уравнительных реакторов, потоки рассеяния которых могут быть минимальны. Магнитопроводы реакторов просты по конструкции. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого трехфазного N-канального инвертора напряжения. В состав этого инвертора входят фазы 1, 2 и 3 с УПП. В каждой фазе содержится N параллельных ветвей (тактов). Управляющие входы УПП фаз 1, 2 и 3 связаны с выходом блока управления 4. Входы всех каналов фаз подключены к одному источнику постоянного тока 5 параллельно. Кроме того, в состав инвертора входят три группы двухобмоточных уравнительных реакторов 6, 7 и 8, в каждой из которой имеется N двухобмоточных уравнительных реакторов. Выходы каналов фазы 1 соединены с началами первичных обмоток (обмоток W1) группы реакторов 6 так, что выход А1 соединен с началом обмотки W1 первого реактора группы (реактора 1-6), выход А2 соединен с началом обмотки W1 второго реактора группы 6 (реактора 2-6) и т.д., а выход AN фазы 1 соединен с началом обмотки W1 реактора N-6. Аналогично соединены выходы каналов фазы 2 (выходы B1, B2, … BN) с началами обмоток W1 реакторов группы 7 и выходы каналов фазы 3 (выходы C1, C2, … CN) с началами обмоток W1 реакторов группы 8. В каждой группе реакторов концы обмоток W1 соединены с концами обмоток W2 реакторов по кольцевой схеме так, что конец обмотки W1 реактора 1-6 соединен с концом обмотки W2 реактора 2-6 и т.д. и конец обмотки W1 реактора N-6 соединен с концом обмотки W2 реактора 1-6. Начала обмоток W2 всех реакторов группы 6 соединены вместе и образуют выход фазы А инвертора. Аналогично соединены начала обмоток W2 реакторов групп 7, и эта точка соединения является выходом фазы В инвертора. Входом фазы С инвертора является точка соединения всех начал обмоток W2 реакторов группы 8.
Предлагаемый многоканальный инвертор напряжения работает как N-тактный инвертор с ШИМ. Такой алгоритм обеспечивается тем, что блок управления 4 подает на УПП фаз 1, 2 и 3 импульсы управления так, что на выходах каналов фаз создаются знакопеременные импульсы напряжения с несущей частотой. Фазовые сдвиги между выходными напряжениями каналов в одной фазе равны 1/N периода несущей частоты. Среднее значение напряжения на выходе каждого канала фазы за период несущей частоты определяется требуемой величиной основной волны выходного напряжения фазы инвертора. Указанные импульсы напряжений с выходов каналов одной фазы поступают на первичные обмотки уравнительных реакторов одной группы. За счет кольцеобразного соединения первичных и вторичных обмоток реакторы группы перемагничиваются с несущей частотой. В результате этого в N раз снижается амплитуда пульсаций напряжения фазы с несущей частотой, что обуславливает улучшение гармонического состава напряжения на выходе фазы инвертора. В предлагаемой схеме многоканального инвертора напряжения уравнительные реакторы с простой конструкцией магнитопровода. Намагничивающие силы от токов нагрузки, протекающих по катушкам каждого реактора, направлены встречно, поэтому подмагничивание магнитопровода этими токами может быть минимальным. Основное перемагничивание магнитопровода каждого реактора происходит с несущей частотой. Наибольшее напряжение несущей частоты на катушке реактора, равное 1/4 от напряжения на входе инвертора, возникает в те интервалы, когда основная волна напряжения на выходе фазы инвертора близка к нулю. При хорошей магнитной связи катушек реактора потоки рассеяния, создаваемые токами нагрузки инвертора, могут быть незначительными, поэтому реакторы можно устанавливать достаточно близко к токопроводящим элементам конструкции.
Claims (1)
- Трехфазный многоканальный инвертор напряжения, регулируемый методом ШИМ и содержащий в каждой фазе по N параллельных каналов, образованных полупроводниковыми приборами (транзисторами или запираемыми тиристорами), управляемыми так, что параллельные каналы фазы переключаются со сдвигом в 1/N периода несущей частоты, и три группы двухобмоточных уравнительных реакторов по N реакторов в каждой группе, отличающийся тем, что выходы N каналов каждой фазы соединены с началами первичных катушек уравнительных реакторов одной группы, концы этих первичных обмоток реакторов одной группы соединены с концами вторичных обмоток реакторов этой группы по кольцевой схеме так, что конец вторичной обмотки первого реактора соединен с концом вторичной обмотки второго реактора и т.д., а конец первичной обмотки реактора N соединен с концом вторичной обмотки первого реактора этой группы, начала всех вторичных обмоток реакторов одной группы соединены вместе и образуют выход одной фазы инвертора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014100748/07A RU2559804C1 (ru) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Трехфазный многоканальный инвертор напряжения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014100748/07A RU2559804C1 (ru) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Трехфазный многоканальный инвертор напряжения |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014100748A RU2014100748A (ru) | 2015-07-20 |
RU2559804C1 true RU2559804C1 (ru) | 2015-08-10 |
Family
ID=53611411
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014100748/07A RU2559804C1 (ru) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Трехфазный многоканальный инвертор напряжения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2559804C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2721225C2 (ru) * | 2016-03-11 | 2020-05-18 | Дженерал Атомикс | Многоуровневый высокоскоростной регулируемый привод |
RU219300U1 (ru) * | 2023-05-16 | 2023-07-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Мехатроника-Томск" | Инвертор тягового привода |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2357352C1 (ru) * | 2008-03-17 | 2009-05-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством" | Трехфазный высоковольтный преобразователь переменного напряжения |
KR101198638B1 (ko) * | 2012-06-07 | 2012-11-07 | 국제통신공업 주식회사 | 자기 부하분담 변압기를 이용한 병렬 운전 장치 |
EP2665170A1 (en) * | 2012-05-14 | 2013-11-20 | General Electric Company | System and method of parallel converter current sharing |
-
2014
- 2014-01-09 RU RU2014100748/07A patent/RU2559804C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2357352C1 (ru) * | 2008-03-17 | 2009-05-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством" | Трехфазный высоковольтный преобразователь переменного напряжения |
EP2665170A1 (en) * | 2012-05-14 | 2013-11-20 | General Electric Company | System and method of parallel converter current sharing |
KR101198638B1 (ko) * | 2012-06-07 | 2012-11-07 | 국제통신공업 주식회사 | 자기 부하분담 변압기를 이용한 병렬 운전 장치 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2721225C2 (ru) * | 2016-03-11 | 2020-05-18 | Дженерал Атомикс | Многоуровневый высокоскоростной регулируемый привод |
US10727774B2 (en) | 2016-03-11 | 2020-07-28 | General Atomics | Multi-level high-speed adjustable speed drive |
RU219300U1 (ru) * | 2023-05-16 | 2023-07-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Мехатроника-Томск" | Инвертор тягового привода |
RU2819809C1 (ru) * | 2023-09-12 | 2024-05-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Преобразователь частоты с устройством коммутации постоянного тока |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014100748A (ru) | 2015-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9701208B2 (en) | Inverter | |
EP2320550B1 (en) | Power transformer and power converter incorporating same | |
US10250159B2 (en) | Five-level inverter topology with high voltage utilization ratio | |
EP2950440B1 (en) | Pulse-width modulation control of paralleled inverters | |
EP2950434A1 (en) | Output filter with interphase reactor for paralleled inverters | |
Dabour et al. | Analysis of scalar PWM approach with optimal common-mode voltage reduction technique for five-phase inverters | |
US8339820B2 (en) | Thirty-six pulse power transformer and power converter incorporating same | |
CN115833633A (zh) | 多电平逆变器以及利用其提供多电平输出电压的方法 | |
Ahmed et al. | A single-phase buck matrix converter with high-frequency transformer isolation and reduced switch count | |
JP2013162658A5 (ru) | ||
RU2014108669A (ru) | Система и способ преобразования энергии | |
US10312825B2 (en) | Five-level half bridge inverter topology with high voltage utilization ratio | |
Singh et al. | Multi-level voltage source parallel inverters using coupled inductors | |
US9595862B1 (en) | Multi-level inverter systems | |
RU2559804C1 (ru) | Трехфазный многоканальный инвертор напряжения | |
RU2426216C1 (ru) | Трехфазный инвертор | |
WO2013018185A1 (ja) | 電力変換装置 | |
RU2505899C1 (ru) | Комбинированная установка для плавки гололеда и компенсации реактивной мощности | |
Perera et al. | A preprocessed PWM scheme for three-limb core coupled inductor inverters | |
Cougo et al. | Impact of PWM methods and load configuration in the design of intercell transformers used in parallel three-phase inverters | |
RU2433518C1 (ru) | ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ 50/400 Гц | |
Takongmo et al. | Multi-level voltage source converters using coupled inductors and parallel connected inverter legs | |
Aeloiza et al. | Multilevel multichannel interleaved AC-DC converter for high current applications | |
Bhargava et al. | Analysis of Asymmetrical Cascaded 7 level and 9 level Multilevel inverter design for Asynchronous Motor | |
RU2290741C2 (ru) | Устройство для выпрямления трехфазного напряжения с трехканальным преобразованием энергетического потока (варианты) |