RU2619773C1 - Электронный трансформатор - Google Patents
Электронный трансформатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2619773C1 RU2619773C1 RU2015157493A RU2015157493A RU2619773C1 RU 2619773 C1 RU2619773 C1 RU 2619773C1 RU 2015157493 A RU2015157493 A RU 2015157493A RU 2015157493 A RU2015157493 A RU 2015157493A RU 2619773 C1 RU2619773 C1 RU 2619773C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inverter
- output
- filter
- voltage
- rectifier
- Prior art date
Links
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
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
- H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
- H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям и может быть использовано для непосредственного преобразования трехфазного переменного напряжения в переменное по величине. Такие преобразователи могут быть использованы в системах генерирования переменного напряжения. В электронный трансформатор, в качестве которого можно использовать преобразователь, состоящий из двух ступеней и содержащий каскадно включенные первичную сеть, LC - входной фильтр, выпрямитель на базе инвертора напряжения в обращенном режиме, емкостной фильтр на выходе выпрямителя, автономный инвертор, выходной фильтр и вторичную сеть. Введен сглаживающий реактор между емкостным фильтром на выходе выпрямителя и входом автономного инвертора, при этом автономный инвертор выполнен в виде инвертора тока на полностью управляемых ключах с параллельно включенным двусторонней проводимостью с емкостным фильтром на выходе и также введен индуктивный фильтр, включенный между выходом инвертора тока и вторичной сетью. В результате существенно повысился коэффициент преобразования по напряжению, так как теперь обе ступени - выпрямитель и автономный инвертор - предлагаемого электронного трансформатора имеют коэффициенты преобразования по напряжению выше единицы. 2 ил.
Description
Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям электрической энергии и может быть использовано в качестве электронного трансформатора с плавным изменением коэффициента трансформации в смарт-сетях при согласовании переменного напряжения с переменным, регулируемым по величине и частоте. Такие преобразователи могут быть использованы в системах генерирования переменного тока, когда не требуется гальваническая изоляция двух сетей переменного напряжения.
Известен электронный трансформатор, в качестве которого можно использовать преобразователь, состоящий из двух ступеней: первая - активный выпрямитель тока; вторая - инвертор тока (Hombu A., Nakazato М. Current Source Inverters with Sinusoidal Inpunts and Outputs // Hitachi Review. 1987. Vol. 36, N1. P. 29-34). Данный электронный трансформатор является совокупностью двух трехфазных мостовых схем на ключах, к входам одной из них подключается питающая сеть и она исполняет роль активного выпрямителя тока, а соответствующие выходы другой подключены к нагрузке и на ней формируется трехфазная система напряжений с регулируемой частотой и величиной. На выходе первой мостовой схемы трансформатора включен реактор, который является источником тока для второй ступени электронного трансформатора.
В данном электронном трансформаторе повышение напряжения на нагрузке происходит за счет только второй ступени преобразователя путем накопления напряжения на емкости, подключенной параллельно нагрузке. В первой ступени регулирование напряжения возможно только в сторону уменьшения. То есть данный электронный трансформатор имеет низкий коэффициент преобразования напряжения, который определяется как отношение выходного напряжения к входному напряжению электронного трансформатора.
Известен также электронный трансформатор, являющийся прототипом, в качестве которого можно использовать преобразователь (Р.Т. Шрейнер. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. Екатеринбург. 2000 г., с. 284). Он содержит также две ступени преобразования: первая - активный выпрямитель напряжения и инвертор напряжения, между которыми включен накопительный конденсатор, одновременно выполняющий и фильтрацию выпрямленного напряжения; вторая ступень представляет собой инвертор напряжения и формирует на нагрузке переменное регулируемое напряжение по частоте и по величине, причем по величине - регулируемое только в сторону уменьшения.
Такой электронный трансформатор позволяет регулировать величину выходного напряжения как ниже, так и выше величины входного напряжения. Регулирование в сторону увеличения возможно здесь только за счет одной ступени, а именно первой - активного выпрямителя напряжения.
То есть данный электронный трансформатор имеет также низкий коэффициент преобразования напряжения.
Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является создание электронного трансформатора с бо’льшим коэффициентом преобразования напряжения.
Это достигается тем, что в схему электронного трансформатора, содержащего каскадно включенные первичную сеть, LC - входной фильтр, выпрямитель на базе инвертора напряжения в обращенном режиме, емкостной фильтр на выходе выпрямителя, автономный инвертор, выходной фильтр и вторичную сеть, дополнительно введен сглаживающий реактор между емкостным фильтром на выходе выпрямителя и входом автономного инвертора, при этом автономный инвертор выполнен в виде инвертора тока на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью с емкостным фильтром на выходе и также введен индуктивный фильтр, включенный между выходом инвертора тока и вторичной сетью.
На Фиг. 1 представлена схема предлагаемого электронного трансформатора, рассматриваемого на примере трансформатора, трехфазного (m=3) входного напряжения в трехфазное выходное напряжение, а на Фиг. 2 - диаграммы его работы.
Предлагаемый электронный трансформатор (Фиг. 1) содержит первичную сеть 1; входной фильтровой реактор 2; активный выпрямитель на базе инвертора напряжения в обращенном режиме 3; емкостной фильтр на выходе выпрямителя 4, на котором обеспечивается повышение напряжения и фильтрация выпрямленного напряжения; сглаживающий реактор 5, выполняющий роль источника тока для автономного инвертора 6 на ключах с двухсторонней проводимостью; фильтровой выходной конденсатор 7 и выходной фильтровой реактор 8, включенный между выходом автономного инвертора и вторичной сетью 9.
На Фиг. 2 показаны эпюры напряжений в предлагаемой схеме электронного трансформатора, а именно на Фиг. 2а U1 - напряжение питающей сети 1, U4 - напряжение на конденсаторе 4, U7 - напряжение на выходе электронного трансформатора. На Фиг. 2б показаны напряжение и ток питающей сети.
Поставленная задача повышения напряжения на нагрузке с коэффициентом, бо’льшим, чем в прототипе, достигается тем, что первая ступень - выпрямитель и вторая - автономный инвертор имеют коэффициенты преобразования напряжения больше единицы. В результате коэффициент преобразования напряжения в предлагаемом электронном трансформаторе может достигать значений 10-15, в то время как в электронном трансформаторе прототипа он не превосходит 3-4.
Работа предлагаемого электронного трансформатора (Фиг. 1.) заключается в следующем. Он содержит две ступени преобразования: первая - активный выпрямитель напряжения, выполненный на базе инвертора напряжения в обращенном режиме. На выходе этого выпрямителя формируется постоянное напряжение, величина которого регулируется в сторону увеличения за счет задания соответствующей фазы входного напряжения выпрямителя относительно напряжения питающей сети. Эта фаза регулируется фазой модулирующего сигнала в системе управления выпрямителем. Кривая входного тока выпрямителя формируется методом синусоидальной ШИМ. Коэффициент повышения напряжения в таком активном выпрямителе составляет 3-4. На выходе выпрямителя включен реактор, который выступает в роли источника тока для второй ступени трансформатора - автономного инвертора на базе инвертора тока. Данный инвертор благодаря своей специфики работы имеет коэффициент преобразования напряжения также примерно равный 3-4. Таким образом, суммарный коэффициент преобразования напряжения для предлагаемого электронного трансформатора будет равен произведению коэффициентов преобразования напряжения обеих ступеней. Это будет существенно больше, чем в прототипе.
Claims (1)
- Электронный трансформатор, содержащий каскадно включенные первичную сеть, L-входной фильтр, активный выпрямитель на базе инвертора напряжения в обращенном режиме, емкостной фильтр на выходе выпрямителя, автономный инвертор, выходной фильтр и вторичную сеть, отличающийся тем, что в него дополнительно введен сглаживающий реактор между емкостным фильтром на выходе выпрямителя и входом автономного инвертора, при этом автономный инвертор выполнен в виде инвертора тока на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью с емкостным фильтром на выходе, а также введен индуктивный фильтр, включенный между выходом инвертора тока и вторичной сетью.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015157493A RU2619773C1 (ru) | 2015-12-31 | 2015-12-31 | Электронный трансформатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015157493A RU2619773C1 (ru) | 2015-12-31 | 2015-12-31 | Электронный трансформатор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2619773C1 true RU2619773C1 (ru) | 2017-05-18 |
Family
ID=58716188
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015157493A RU2619773C1 (ru) | 2015-12-31 | 2015-12-31 | Электронный трансформатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2619773C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU134717U1 (ru) * | 2013-06-10 | 2013-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики" | Силовой преобразователь |
RU2534749C1 (ru) * | 2013-08-08 | 2014-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") | Обратимый преобразователь частоты |
US20150180279A1 (en) * | 2012-06-12 | 2015-06-25 | Schneider Electric It Corporation | Apparatus and method for providing uninterruptible power |
-
2015
- 2015-12-31 RU RU2015157493A patent/RU2619773C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150180279A1 (en) * | 2012-06-12 | 2015-06-25 | Schneider Electric It Corporation | Apparatus and method for providing uninterruptible power |
RU134717U1 (ru) * | 2013-06-10 | 2013-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики" | Силовой преобразователь |
RU2534749C1 (ru) * | 2013-08-08 | 2014-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") | Обратимый преобразователь частоты |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9531300B2 (en) | Single phase cycloconverter with integrated line-cycle energy storage | |
US9859814B2 (en) | Method and apparatus for independent control of multiple power converter sources | |
Ahmed et al. | High-efficiency single-phase matrix converter with diverse symmetric bipolar buck and boost operations | |
RU2619773C1 (ru) | Электронный трансформатор | |
Udovichenko | AC voltage regulators with high frequency transformer review | |
Bhaskar et al. | Dual pid loop controller for HF link inverter in two-stage SST | |
Mazza et al. | Bidirectional converter with high frequency isolation feasible to solid state transformer applications | |
Hakeem et al. | A modified capacitor voltage control algorithm for suppressing the effect of measurement noise on grid-connected z-source inverters controllers | |
Aganza-Torres et al. | Simple instantaneous power modulation scheme for single-phase high-frequency link microinverter for low-power PV applications | |
Antonov et al. | A direct current converter for power supply systems with alternative energy sources | |
KR20190110125A (ko) | 전원 제어 장치, 전력 변환 시스템 및 전원 제어 방법 | |
RU195453U1 (ru) | Многоуровневое устройство компенсации реактивной мощности и подавления высших гармоник тока | |
US9812988B2 (en) | Method for controlling an inverter, and inverter | |
Khodabandeh et al. | A single-phase ac to three-phase ac converter with a small link capacitor | |
Mazza et al. | A Soft Switching Bidirectional DC-DC Converter with High Frequency Isolation Feasible to Photovoltaic System Applications | |
Dhara et al. | Study on modeling & control of three phase quasi Z-source inverter for power conversion | |
RU2643165C2 (ru) | Электронный трансформатор | |
Ouyang et al. | A single phase power electronic transformer considering harmonic compensation in scott traction system | |
TW201635696A (zh) | 交流馬達驅動系統及驅動方法 | |
Hatatah et al. | LQR Approach for Regulating Voltage and Power Flow through the Ports of a Medium Voltage Quad Active Bridge Solid State Transformer | |
Thai et al. | A Load Power Sharing Strategy for Virtual Oscillator-based Photovoltaics Generation in Islanded Microgrid | |
Lazzarin et al. | Design of a 660 V/15 kVA single-phase UPS based on series connection of low-output-voltage modular UPS | |
RU2580677C1 (ru) | Повышающе-понижающий регулятор переменного напряжения | |
Wang et al. | A novel coupled inductor Z-source three-level inverter | |
Maciel et al. | Three-phase shunt active power filter based on the interconnection of single-phase and three-phase converters |