RU2642519C1 - Electronic transformer - Google Patents
Electronic transformer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2642519C1 RU2642519C1 RU2016130642A RU2016130642A RU2642519C1 RU 2642519 C1 RU2642519 C1 RU 2642519C1 RU 2016130642 A RU2016130642 A RU 2016130642A RU 2016130642 A RU2016130642 A RU 2016130642A RU 2642519 C1 RU2642519 C1 RU 2642519C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- electronic transformer
- key
- filter
- keys
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/04—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
- H02J3/06—Controlling transfer of power between connected networks; Controlling sharing of load between connected networks
Landscapes
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям и может быть использовано в качестве электронного трансформатора с плавным изменением коэффициента трансформации в смарт-сетях при преобразовании переменного напряжения в переменное по величине и частоте. Такие преобразователи могут быть использованы в системах генерирования переменного тока, когда не требуется гальваническая изоляция двух сетей переменного напряжения.The invention relates to semiconductor converters and can be used as an electronic transformer with a smooth change in the transformation coefficient in smart networks when converting AC voltage to AC in magnitude and frequency. Such converters can be used in alternating current generation systems when galvanic isolation of two alternating voltage networks is not required.
Известен электронный трансформатор, в качестве которого можно использовать преобразователь (S.М. Dehghan, М. Mohamadian, A. Yazdian, F. Ashrafzadeh, A Novel Space Vector Modulation for Nine-Switch Converters, 885-891, 2009 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, San Jose, CA).An electronic transformer is known for which a converter can be used (S. M. Dehghan, M. Mohamadian, A. Yazdian, F. Ashrafzadeh, A Novel Space Vector Modulation for Nine-Switch Converters, 885-891, 2009 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, San Jose, CA).
Он содержит две ступени преобразования: первая - Z-фильтр и 9-ключевой преобразователь (вторая ступень трансформатора). Вторая ступень представляет собой сдвоенный инвертор напряжения и формирует на нагрузке переменное регулируемое напряжение по частоте и по величине, причем по величине регулируемое только в сторону уменьшения.It contains two stages of conversion: the first is a Z-filter and a 9-key converter (second stage of the transformer). The second stage is a dual voltage inverter and generates an adjustable voltage on the load in frequency and magnitude, and the magnitude is adjustable only in the direction of decrease.
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 - Z-фильтра.Such an electronic transformer allows you to adjust the value of the output voltage both below and above the value of the input voltage. Regulation in the direction of increase is possible here only due to one step, namely the first - Z-filter.
Повышение напряжения на нагрузке происходит за счет первой ступени преобразователя (Z-фильтра) путем накопления напряжения на фильтровом конденсаторе. Во второй ступени регулирование напряжения возможно только в сторону уменьшения.The increase in voltage at the load occurs due to the first stage of the converter (Z-filter) by accumulating voltage on the filter capacitor. In the second stage, voltage regulation is possible only in the direction of reduction.
Данный электронный трансформатор имеет недостаточно высокий коэффициент преобразования напряжения из-за повышения напряжения только в одной ступени преобразователя.This electronic transformer does not have a sufficiently high voltage conversion coefficient due to an increase in voltage in only one stage of the converter.
Известен также электронный трансформатор, в качестве которого можно использовать преобразователь, являющийся прототипом Congwei Liu, BinWu, Navid R. Zargari, Dewei (David) Xu and Jiacheng Wang, A Novel Three-Phase Three-Leg AC/AC ConverterUsing Nine IGBTs. IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 24, NO. 5, MAY 2009.An electronic transformer is also known, which can be used as a converter, which is the prototype of Congwei Liu, BinWu, Navid R. Zargari, Dewei (David) Xu and Jiacheng Wang, A Novel Three-Phase Three-Leg AC / AC ConverterUsing Nine IGBTs. IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 24, NO. May 5, 2009.
Он содержит также 9-ключевой преобразователь, выполненный на ключах с односторонней управляемостью, состоящих из встречно-параллельно соединенных транзистора и диода, с включенным конденсатором между общими точками соединения верхних и нижних ключей 9-ключевого преобразователя.It also contains a 9-key converter, made on keys with one-way controllability, consisting of counter-parallel connected transistor and diode, with a capacitor on between common points of connection of the upper and lower keys of the 9-key converter.
Такой электронный трансформатор позволяет, помимо регулирования частоты выходного напряжения, регулировать величину выходного напряжения как ниже, так и выше величины входного напряжения. Регулирование в сторону увеличения возможно здесь только за счет накопления напряжения на упомянутом выше конденсаторе. Поэтому такой электронный трансформатор также имеет довольно низкий коэффициент преобразования напряжения.Such an electronic transformer allows, in addition to regulating the frequency of the output voltage, to regulate the value of the output voltage both lower and higher than the input voltage. Regulation in the direction of increase is possible here only due to the accumulation of voltage on the capacitor mentioned above. Therefore, such an electronic transformer also has a rather low voltage conversion coefficient.
Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является создание электронного трансформатора с более высоким коэффициентом преобразования напряжения.The objective (technical result) of the present invention is the creation of an electronic transformer with a higher voltage conversion ratio.
Это достигается тем, что электронный трансформатор, содержащий первую сеть переменного напряжения, первый LC-фильтр, 9-ключевой реверсивный преобразователь на управляемых ключах, второй LC-фильтр, вторую сеть переменного напряжения, включенные каскадно, отличающийся тем, что 9-ключевой преобразователь выполнен на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью а также введен накопительный реактор, включенный своими зажимами к верхней и нижней тройке ключей 9-ключевого преобразователя.This is achieved by the fact that the electronic transformer containing the first AC voltage network, the first LC filter, a 9-key reversible converter on controlled keys, the second LC filter, the second AC voltage network, cascaded, characterized in that the 9-key converter is made On fully controllable keys with two-sided conductivity, a storage reactor was also introduced, which is connected with its clamps to the upper and lower three keys of the 9-key converter.
На Фиг. 1. представлена схема предлагаемого электронного трансформатора, рассматриваемого на примере трансформатора, преобразующего трехфазное входного напряжения в трехфазное выходное напряжение, а на Фиг. 2. - диаграммы его работы.In FIG. 1. a diagram of the proposed electronic transformer is presented, considered as an example of a transformer that converts a three-phase input voltage into a three-phase output voltage, and FIG. 2. - diagrams of his work.
Предлагаемый электронный трансформатор (Фиг. 1.) содержит первую сеть (ПС) 1; первый LC-фильтр (Ф1) 2, включенный после первой сети, 9-ключевой реверсивный преобразователь (РП) 3; накопительный реактор (HP) 4, включенный своими зажимами к верхней и нижней тройке ключей 9-ключевого преобразователя, второй LC-фильтр (Ф2) 5, включенный между выходом 9-ключевого реверсивного преобразователя и второй сетью (ВС) 6.The proposed electronic transformer (Fig. 1.) contains the first network (PS) 1; the first LC filter (F1) 2, included after the first network, 9-key reversing transducer (RP) 3; storage reactor (HP) 4, connected with its clamps to the upper and lower three keys of the 9-key converter, a second LC filter (Ф2) 5, connected between the output of the 9-key reversing converter and the second network (BC) 6.
На Фиг. 2 показаны эпюры напряжений в предлагаемой схеме электронного трансформатора. На Фиг. 2 а) показаны: uвх - напряжение первой сети 1 и uвых - напряжение на выходе электронного трансформатора. На Фиг. 2. б) i4 - ток в накопительном реакторе 4. На Фиг. 2 в) uвх - напряжение первой сети, iвх - ток первой сети 1 и iрп - входной ток 9-ключевого реверсивного преобразователя.In FIG. 2 shows voltage plots in the proposed electronic transformer circuit. In FIG. 2 a) are shown: u in - voltage of the first network 1 and u o - voltage at the output of the electronic transformer. In FIG. 2. b) i 4 is the current in the
Принцип работы предлагаемого электронного трансформатора заключается в следующем. Управление 9-ключевым реверсивным преобразователем осуществляется с применением широтно-импульсной модуляции. Тактовый интервал широтно-импульсной модуляции разбивается на два подынтервала. На первом подынтервале 9-ключевой реверсивный преобразователь работает как выпрямитель (при передаче мощности из первой сети во вторую). Трехфазная мостовая схема выпрямления образуется из тройки верхних и тройки средних ключей РП. Для того чтобы реактор подключился на выход выпрямителя, импульсы управления средними ключами дублируются на нижние ключи 9-ключевого реверсивного преобразователя. При этом в реакторе 4 нарастает ток и запасается электромагнитная энергия. На втором подынтервале импульсы управления ключами выпрямителя снимаются, а из средних и нижних ключей 9-ключевого реверсивного преобразователя формируется трехфазная схема инвертора тока, и теперь реактор 4, в котором запаслась электромагнитная энергия, будет выступать источником тока для сформированной схемы инвертора тока. Для того чтобы накопительный реактор 4 подключился на вход инвертора тока, импульсы управления средними ключами дублируются на верхние ключи 9-ключевого реверсивного преобразователя. Созданная схема инвертора тока формирует напряжение во второй сети. В качестве источника тока для нее выступает накопительный реактор 4, который теперь отключен от первой сети. При этом, запасенная энергия в накопительном реакторе, величину которой можно регулировать, передается через ключи инвертора тока к конденсаторам второго фильтра, повышая на них напряжение. В этом случае мощность передается из первой сети во вторую. Для передачи мощности из второй сети в первую надо поменять местами выпрямитель и инвертор тока.The principle of operation of the proposed electronic transformer is as follows. The 9-key reversing converter is controlled using pulse-width modulation. The clock interval of pulse-width modulation is divided into two sub-intervals. At the first sub-interval, the 9-key reversing converter operates as a rectifier (when transmitting power from the first network to the second). A three-phase bridge rectification circuit is formed from the three top and three middle keys RP. In order for the reactor to be connected to the output of the rectifier, the control pulses of the middle keys are duplicated to the lower keys of the 9-key reversing converter. In this case, a current builds up in the
Таким образом, при формировании напряжения на конденсаторах второго фильтра используются два фактора: регулируемый ток накопительного реактора 4 и сам принцип формирования напряжения инвертора тока (перемещение рабочей точки по внешней круто возрастающей характеристики реверсивного инвертора тока), что делает коэффициент преобразования по напряжению более высоким, чем в прототипе.Thus, when forming the voltage on the capacitors of the second filter, two factors are used: the regulated current of the
Это стало возможным благодаря тому, что 9-ключевой реверсивный преобразователь выполнен на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью, а также введен накопительный реактор, включенный своими зажимами к верхней и нижней тройке ключей 9-ключевого преобразователя.This became possible due to the fact that the 9-key reversing converter is made on fully controllable keys with two-sided conductivity, and a storage reactor is introduced, which is connected by its clamps to the upper and lower three of the keys of the 9-key converter.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016130642A RU2642519C1 (en) | 2016-07-25 | 2016-07-25 | Electronic transformer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016130642A RU2642519C1 (en) | 2016-07-25 | 2016-07-25 | Electronic transformer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2642519C1 true RU2642519C1 (en) | 2018-01-25 |
Family
ID=61023911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016130642A RU2642519C1 (en) | 2016-07-25 | 2016-07-25 | Electronic transformer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2642519C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1309173A1 (en) * | 1985-04-01 | 1987-05-07 | Всесоюзный Государственный Проектно-Изыскательский И Научно-Исследовательский Институт Энергетических Систем И Электрических Сетей "Энергосетьпроект" | Device for asynchronous controlled coupling between two power system |
WO1990014836A1 (en) * | 1989-06-02 | 1990-12-13 | Schaeffer Hans A | Methods of improved skin care and the treatment of dermatological conditions |
WO1997020375A2 (en) * | 1995-11-29 | 1997-06-05 | Westinghouse Electric Corporation | Apparatus and method for interline power flow control |
-
2016
- 2016-07-25 RU RU2016130642A patent/RU2642519C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1309173A1 (en) * | 1985-04-01 | 1987-05-07 | Всесоюзный Государственный Проектно-Изыскательский И Научно-Исследовательский Институт Энергетических Систем И Электрических Сетей "Энергосетьпроект" | Device for asynchronous controlled coupling between two power system |
WO1990014836A1 (en) * | 1989-06-02 | 1990-12-13 | Schaeffer Hans A | Methods of improved skin care and the treatment of dermatological conditions |
WO1997020375A2 (en) * | 1995-11-29 | 1997-06-05 | Westinghouse Electric Corporation | Apparatus and method for interline power flow control |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9893633B1 (en) | Modular multilevel DC-DC converter and associated method of use | |
US9520798B2 (en) | Multi-level DC-DC converter with galvanic isolation and adaptive conversion ratio | |
US8958219B2 (en) | Non-isolated inverter and related control manner thereof and application using the same | |
JP6019770B2 (en) | Bidirectional insulation type DC-DC converter control device | |
US9178440B2 (en) | Apparatus and method for resonant converters | |
EP3522356A3 (en) | Photovoltaic solid-state transformer, photovoltaic inverter system and bidirectional high-voltage converter | |
US20140001856A1 (en) | Multilevel power converter | |
JP6263202B2 (en) | AC-AC converter device | |
KR20140047523A (en) | Bi-directional dc/dc converter | |
RU2517378C1 (en) | Resonance power amplifier | |
Sensui et al. | Load-independent class E 2 parallel resonant DC–DC converter | |
Zhang et al. | A Δ-Y hybrid impedance network boost converter with reduced input current ripple | |
RU2642519C1 (en) | Electronic transformer | |
Ahmed et al. | A high voltage gain switched-coupled-inductor quasi-Z-source inverter | |
US11258264B2 (en) | Photovoltaic string optimizer | |
US9866141B2 (en) | Chopped electrical energy converter | |
Antonov et al. | A direct current converter for power supply systems with alternative energy sources | |
Honório et al. | A solid state transformer based on a single-stage AC-DC modular cascaded multilevel converter | |
KR100713194B1 (en) | Apparatus for minimizing ripple of DC output voltage of plasma power supply | |
RU2643165C2 (en) | Electronic transformer | |
Mahobia et al. | Study and performance of single-phase rectifiers with various type of parameter | |
Lee et al. | Design methodology of a three-phase dual active bridge converter for low voltage direct current applications | |
RU2656857C2 (en) | Electronic transformer | |
RU2580677C1 (en) | Step-up/step-down voltage controller | |
US20180198382A1 (en) | Passive boost network and dc-dc boost converter applying the same |