RU2656857C2 - Электронный трансформатор - Google Patents
Электронный трансформатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2656857C2 RU2656857C2 RU2016146952A RU2016146952A RU2656857C2 RU 2656857 C2 RU2656857 C2 RU 2656857C2 RU 2016146952 A RU2016146952 A RU 2016146952A RU 2016146952 A RU2016146952 A RU 2016146952A RU 2656857 C2 RU2656857 C2 RU 2656857C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- transistors
- racks
- mains
- voltage
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям и может быть использовано для непосредственного преобразования трехфазного переменного напряжения в переменное, по величине и частоте. Такие преобразователи могут быть использованы в системах генерирования переменного напряжения. Электронный трансформатор содержит первую сеть трехфазного переменного напряжения, первый L-фильтр, трехфазный трехстоечный мостовой преобразователь, две стойки которого выполнены на трех последовательно включенных транзисторах, шунтированных обратными диодами, второй L-фильтр, вторую сеть трехфазного переменного напряжения, при этом две фазы первой трехфазной сети подключены к соответствующим точкам соединения верхних и средних транзисторов двух стоек, а две фазы второй трехфазной сети подключены к соответствующим точкам соединения нижних и средних транзисторов тех же двух стоек, а также накопительный конденсатор, включенный своими зажимами к верхнему и нижнему полюсу соединения верхних и нижних транзисторов двух стоек преобразователя. Третья стойка выполнена из двух накопительных конденсаторов, включенных последовательно, и третья фаза первой трехфазной сети, и третья фаза второй трехфазной сети подключены к общей точке соединения накопительных конденсаторов. Изобретение позволяет упростить схему электронного трансформатора за счет уменьшения количества транзисторов и этим повысить коэффициент полезного действия. 2 ил.
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.
Известен электронный трансформатор, в качестве которого можно использовать преобразователь (А.Н. Абрамов, В.И. Попов. Об одном способе упрощения инверторов напряжения, Сб. Преобразовательная техника, Новосибирск, 1968 г.).
Он содержит две стойки ключей вместо трех, как в классическом мостовом инверторе напряжения, и формирует на нагрузке переменное регулируемое напряжение по частоте и по величине, причем по величине регулируемое только в сторону уменьшения.
Данный электронный трансформатор имеет недостаточно высокий коэффициент преобразования напряжения, поскольку выходное напряжение регулируется только в сторону уменьшения.
Известен также электронный трансформатор, в качестве которого можно использовать преобразователь, являющийся прототипом (В. SHIVA, V. RAJ KUMAR Three Phase AC-AC Converter Using Nine Switch (IGBTS) Converter Topology International Journal of Engineering Research and Applications Vol. 2, Issue 3, May-Jun 2012, pp. 1711-1721).
Он содержит трехфазный трехстоечный мостовой преобразователь, каждая стойка которого представляет три последовательно включенных транзистора, шунтированных обратными диодами, с включенным конденсатором между общими точками соединения верхних и нижних ключей преобразователя.
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 за счет накопления напряжения на упомянутом выше конденсаторе. Поэтому такой электронный трансформатор имеет довольно высокий коэффициент преобразования напряжения, но требует для своего выполнения 9 ключей.
Это является его недостатком, т.к. усложняет систему в целом (силовую схему и систему управления), а также снижается коэффициент полезного действия из-за наличия большого количества ключей.
Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является создание электронного трансформатора с более простой схемой и улучшенным коэффициентом полезного действия.
Это достигается тем, что электронный трансформатор, содержащий первую сеть трехфазного переменного напряжения, первый L-фильтр, трехфазный трехстоечный мостовой преобразователь, две стойки которого выполнены на трех последовательно включенных транзисторах, шунтированных обратными диодами, второй L-фильтр, вторую сеть трехфазного переменного напряжения, при этом две фазы первой трехфазной сети подключены к соответствующим точкам соединения верхних и средних транзисторов двух стоек, а две фазы второй трехфазной сети подключены к соответствующим точкам соединения нижних и средних транзисторов тех же двух стоек, и также накопительный конденсатор, включенный своими зажимами к верхнему и нижнему полюсу соединения верхних и нижних транзисторов двух стоек преобразователя, отличающийся тем, что третья стойка выполнена из двух накопительных конденсаторов, включенных последовательно, и третья фаза первой трехфазной сети и третья фаза второй трехфазной сети подключены к общей точке соединения накопительных конденсаторов.
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.
Предлагаемый электронный трансформатор (Фиг. 1) содержит первую сеть (ПС) 1; первый L-фильтр (Ф1) 2, включенный после первой сети, транзисторный преобразователь (П) 3; накопительный конденсатор (ПК) 4, включенный своими зажимами к верхней и нижней двойке ключей транзисторного преобразователя, второй L-фильтр (Ф2) 5, включенный между выходом преобразователя и второй сетью (ВС) 6.
На Фиг. 2 показаны эпюры токов и напряжений в предлагаемой схеме электронного трансформатора. На Фиг. 2, а) показаны: uвх - напряжение первой сети 1 и uвых(1) - напряжение первой гармоники на выходе электронного трансформатора. На Фиг. 2, б) uвых - напряжение на накопительном конденсаторе 4. На Фиг.2, в) uвых - выходное напряжение электронного трансформатора и iп - выходной ток транзисторного преобразователя.
Принцип работы предлагаемого электронного трансформатора заключается в следующем. Управление транзисторным преобразователем осуществляется с применением широтно-импульсной модуляции. Тактовый интервал широтно-импульсной модуляции разбивается на два подинтервала. На первом подинтервале транзисторный преобразователь работает как выпрямитель (при этом накопительный конденсатор заряжается до необходимого напряжения). Трехфазная мостовая схема выпрямления образуется из двойки верхних и двойки средних ключей П. Выход одной фазы первой сети подключается к средней точке накопительного конденсатора. Для того чтобы конденсатор 4 подключился на выход выпрямителя, импульсы управления средними транзисторами дублируются на нижние транзисторы преобразователя. При этом на конденсаторе 4 нарастает напряжение и запасается электромагнитная энергия. На втором подинтервале импульсы управления ключами выпрямителя снимаются, а из средних и нижних транзисторов преобразователя формируется трехфазная схема инвертора напряжения, и теперь конденсатор 4, в котором запаслась электромагнитная энергия, будет выступать источником напряжения для сформированной схемы инвертора напряжения. Для того чтобы накопительный конденсатор 4 подключился на вход инвертора напряжения, импульсы управления средними ключами дублируются на верхние ключи транзисторного преобразователя. Созданная схема инвертора напряжения формирует напряжение во второй сети. В качестве источника напряжения для нее выступает накопительный конденсатор 4, который теперь отключен от первой сети. При этом запасенная энергия в накопительном конденсаторе, величину которой можно регулировать, передается через транзисторы инвертора напряжения во вторую сеть. Таким образом, через промежуточное звено (накопительный конденсатор 4) мощность передается из первой сети во вторую и наоборот. Для передачи мощности из второй сети в первую надо поменять местами выпрямитель и инвертор напряжения.
Это стало возможным благодаря тому, что третья стойка выполнена из двух накопительных конденсаторов, включенных последовательно, и третья фаза первой трехфазной сети и третья фаза второй трехфазной сети подключены к общей точке соединения накопительных конденсаторов.
Таким образом, упрощение схемы за счет уменьшения на треть числа активных элементов и повышение к.п.д. за счет уменьшения потерь в них произошло за счет замены третьей стойки в прототипе, выполненной на активных элементах (транзисторах), на пассивную, состоящую из двух последовательно включенных конденсаторов, одновременно выполняющих роль накопителей электрической энергии и являющихся источником питания на втором подинтервале при формировании напряжения на входе преобразователя.
Claims (1)
- Электронный трансформатор, содержащий первую сеть трехфазного переменного напряжения, первый L-фильтр, трехфазный трехстоечный мостовой преобразователь, две стойки которого выполнены на трех последовательно включенных транзисторах, шунтированных обратными диодами, второй L-фильтр, вторую сеть трехфазного переменного напряжения, при этом две фазы первой трехфазной сети подключены к соответствующим точкам соединения верхних и средних транзисторов двух стоек, а две фазы второй сети подключены к соответствующим точкам соединения нижних и средних транзисторов тех же двух стоек, а также накопительный конденсатор, включенный своими зажимами к верхнему и нижнему полюсам соединения верхних и нижних транзисторов двух стоек преобразователя, отличающийся тем, что третья стойка выполнена из двух накопительных конденсаторов, включенных последовательно, и третья фаза первой трехфазной сети, и третья фаза второй трехфазной сети подключены к общей точке соединения накопительных конденсаторов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016146952A RU2656857C2 (ru) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | Электронный трансформатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016146952A RU2656857C2 (ru) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | Электронный трансформатор |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016146952A3 RU2016146952A3 (ru) | 2018-05-29 |
RU2016146952A RU2016146952A (ru) | 2018-05-29 |
RU2656857C2 true RU2656857C2 (ru) | 2018-06-07 |
Family
ID=62557542
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016146952A RU2656857C2 (ru) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | Электронный трансформатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2656857C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2137283C1 (ru) * | 1998-02-27 | 1999-09-10 | Новосибирский государственный технический университет | Непосредственный преобразователь частоты |
EP1833153A3 (en) * | 2006-03-07 | 2010-09-15 | United Technologies Corporation | Electric engine start system with active rectifier |
RU2534749C1 (ru) * | 2013-08-08 | 2014-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") | Обратимый преобразователь частоты |
RU2540110C2 (ru) * | 2013-04-23 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") | Обратимый преобразователь частоты |
-
2016
- 2016-11-29 RU RU2016146952A patent/RU2656857C2/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2137283C1 (ru) * | 1998-02-27 | 1999-09-10 | Новосибирский государственный технический университет | Непосредственный преобразователь частоты |
EP1833153A3 (en) * | 2006-03-07 | 2010-09-15 | United Technologies Corporation | Electric engine start system with active rectifier |
RU2540110C2 (ru) * | 2013-04-23 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") | Обратимый преобразователь частоты |
RU2534749C1 (ru) * | 2013-08-08 | 2014-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") | Обратимый преобразователь частоты |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016146952A3 (ru) | 2018-05-29 |
RU2016146952A (ru) | 2018-05-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9893633B1 (en) | Modular multilevel DC-DC converter and associated method of use | |
EP2713495B1 (en) | Multilevel converter system | |
Valderrama et al. | A single-phase asymmetrical T-type five-level transformerless PV inverter | |
US9859814B2 (en) | Method and apparatus for independent control of multiple power converter sources | |
Buticchi et al. | A five-level single-phase grid-connected converter for renewable distributed systems | |
US9479075B2 (en) | Multilevel converter system | |
Thamizharasan et al. | Cross‐switched multilevel inverter using auxiliary reverse‐connected voltage sources | |
US20140001856A1 (en) | Multilevel power converter | |
US20150244284A1 (en) | Soft Switching Inverter | |
EP3633843B1 (en) | Current converter and driving method therefor | |
Shimizu et al. | A single-phase grid-connected inverter with power decoupling function | |
RU2014108669A (ru) | Система и способ преобразования энергии | |
RU2629005C2 (ru) | Преобразовательный узел с параллельно включенными многоступенчатыми полупроводниковыми преобразователями, а также способ управления им | |
JP6785304B2 (ja) | 双方向絶縁型dc/dcコンバータおよびスマートネットワーク | |
Gnanasambandam et al. | Optimal low switching frequency pulsewidth modulation of current-fed three-level converter for solar power integration | |
Ajami et al. | Advanced cascade multilevel converter with reduction in number of components | |
KR20210004589A (ko) | 멀티 레벨 컨버터 | |
Tayyab et al. | A novel voltage boosting switched‐capacitor 19‐level inverter with reduced component count | |
Pop-Calimanu et al. | New multiphase hybrid Boost converter with wide conversion ratio for PV system | |
RU2656857C2 (ru) | Электронный трансформатор | |
Kedareswari | Reduction of THD in diode clamped multilevel inverter employing SPWM technique | |
Honório et al. | A solid state transformer based on a single-stage AC-DC modular cascaded multilevel converter | |
RU2534749C1 (ru) | Обратимый преобразователь частоты | |
Khiavi et al. | Single-phase multilevel current source inverter with reduced device count and current balancing capability | |
Sambandam et al. | Optimal low switching frequency pulse width modulation of current-fed three-level inverter for solar integration |