RU2656878C1 - Three-phase inverter, consisting of two single-phase - Google Patents
Three-phase inverter, consisting of two single-phase Download PDFInfo
- Publication number
- RU2656878C1 RU2656878C1 RU2017129822A RU2017129822A RU2656878C1 RU 2656878 C1 RU2656878 C1 RU 2656878C1 RU 2017129822 A RU2017129822 A RU 2017129822A RU 2017129822 A RU2017129822 A RU 2017129822A RU 2656878 C1 RU2656878 C1 RU 2656878C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- winding
- grooves
- core
- harmonic
- 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электроснабжения объектов, потребители которых предъявляют повышенные требования к качеству электроэнергии.The present invention relates to the field of electrical engineering and can be used in power supply systems of facilities, consumers of which have high demands on the quality of electricity.
Известен трехфазный инвертор, содержащий последовательно соединенные клеммы питания, двухфазный инвертор, содержащий первую однофазную инверторную ячейку, вторую однофазную инверторную ячейку и фазосдвигающее устройство, включенное между указанными ячейками и обеспечивающее сдвиг между напряжениями названных ячеек по времени на угол π/2, выходной трансформатор, содержащий первичную двухфазную обмотку, сердечник и вторичную трехфазную обмотку, и клеммы для подключения нагрузки [1]. Данный трехфазный инвертор, составленный из двух однофазных инверторных ячеек, нашел широкое применение из-за простоты и компактности схемы, однако ему присущи и недостатки, основным из которых является сравнительно низкое качество выходного напряжения из-за наличия спектра гармоник: третьей, пятой, седьмой, девятой и других.Known three-phase inverter containing serially connected power terminals, a two-phase inverter containing a first single-phase inverter cell, a second single-phase inverter cell and a phase-shifting device connected between these cells and providing a shift between the voltages of these cells in time by an angle π / 2, an output transformer containing the primary two-phase winding, the core and the secondary three-phase winding, and terminals for connecting the load [1]. This three-phase inverter, composed of two single-phase inverter cells, has found wide application because of the simplicity and compactness of the circuit, but it also has disadvantages, the main of which is the relatively low quality of the output voltage due to the presence of a harmonic spectrum: third, fifth, seventh, ninth and others.
Техническим результатом изобретения является повышение качества выходного напряжения.The technical result of the invention is to improve the quality of the output voltage.
Поставленный технический результат достигается тем, что в трехфазном инверторе, состоящем из двух однофазных, содержащем последовательно соединенные клеммы питания, двухфазный инвертор, содержащий первую однофазную инверторную ячейку, вторую однофазную инверторную ячейку и фазосдвигающее устройство, включенное между указанными ячейками и обеспечивающее сдвиг между напряжениями названных ячеек по времени на угол π/2, выходной трансформатор, содержащий первичную двухфазную обмотку, сердечник и вторичную трехфазную обмотку, и клеммы для подключения нагрузки, выходной трансформатор выполнен по типу электрической машины переменного тока с заторможенным ротором, содержащей внутренний сердечник цилиндрической формы с пазами, расположенными по его внешней поверхности, в которых размещена первичная двухфазная обмотка, причем витки фаз ее сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол π/2, при этом обмотка первой фазы подключена к первой однофазной инверторной ячейке, а обмотка второй фазы соединена со второй однофазной инверторной ячейкой, и соосный ему внешний сердечник в виде полого цилиндра с пазами, расположенными по его внутренней поверхности, в которых размещена вторичная трехфазная обмотка, соединенная с клеммами для подключения нагрузки, причем кривая распределения проводников каждой фазы вторичной обмотки по пазам внутренней поверхности внешнего сердечника и каждой фазы первичной обмотки по пазам внешней поверхности внутреннего сердечника unx=ϕ(х), где unx - число проводников в пазах; х - расстояние вдоль окружности внутренней поверхности внешнего сердечника и внешней поверхности внутреннего сердечника имеет вид треугольника, при этом все фазные зоны одинаковы, число пазов z кратно 2pm, где р - число пар полюсов, m - число фаз, все пазы одинаково заполнены, число пазов, составляющих основание треугольника, равно а=(z/mp)-1, высота треугольника равна h=z/2mp, шаг обмотки - у=τ=z/2p, где τ - полюсное деление, при этом коэффициент распределения по 1-й гармонике равен Kp1=sin(qα/2)/qsin(α/2), по γ-й гармонике Kpγ=sin(qγα/2):(qsinγα/2); коэффициент укорочения по 1-й гармонике равен Ку1=cos(β/2), по γ-й гармонике Куγ=cos(γβ/2), обмоточный коэффициент по первой гармонике Ko1=Kp1Kу1, по γ-й гармонике Коγ=KpγKyγ, где q - число пазов на полюс и фазу; α - угол сдвига векторов МДС гармоник; β - относительный шаг.The technical result is achieved by the fact that in a three-phase inverter, consisting of two single-phase inlets, containing power terminals connected in series, a two-phase inverter containing a first single-phase inverter cell, a second single-phase inverter cell and a phase shifter connected between these cells and providing a shift between the voltages of these cells in time by an angle π / 2, an output transformer containing a primary two-phase winding, a core and a secondary three-phase winding, and terminals d To connect the load, the output transformer is made like an electric AC machine with a locked rotor, containing an inner core of cylindrical shape with grooves located on its outer surface, in which the primary two-phase winding is placed, and its phase turns are shifted in space relative to each other by an angle π / 2, while the winding of the first phase is connected to the first single-phase inverter cell, and the winding of the second phase is connected to the second single-phase inverter cell, and external to it a core in the form of a hollow cylinder with grooves located on its inner surface, in which there is a secondary three-phase winding connected to terminals for connecting the load, and the distribution curve of the conductors of each phase of the secondary winding along the grooves of the inner surface of the outer core and each phase of the primary winding along the grooves of the external the surface of the inner core u nx = ϕ (x), where u nx is the number of conductors in the grooves; x - the distance along the circumference of the inner surface of the outer core and the outer surface of the inner core has the shape of a triangle, with all phase zones being the same, the number of grooves z is a multiple of 2pm, where p is the number of pole pairs, m is the number of phases, all the grooves are equally filled, the number of grooves constituting the base of the triangle is a = (z / mp) -1, the height of the triangle is h = z / 2mp, the step of the winding is y = τ = z / 2p, where τ is the pole division, and the distribution coefficient is the harmonic is K p1 = sin (qα / 2) / qsin (α / 2), according to the γth harmonic K pγ = sin (qγα / 2) :( qsinγα / 2); the shortening coefficient for the 1st harmonic is equal to К у1 = cos (β / 2), for the γ-th harmonic К уγ = cos (γβ / 2), the winding coefficient for the first harmonic K o1 = K p1 K у1 , for the γ-th harmonics K oγ = K pγ K yγ , where q is the number of grooves per pole and phase; α is the angle of shift of the MDS harmonics vectors; β is the relative step.
На фиг. 1 изображена функциональная схема трехфазного инвертора. На фиг. 2 показан график (кривая) распределения линейной плотности проводников первичной двухфазной и вторичной трехфазной обмоток выходного трансформатора.In FIG. 1 shows a functional diagram of a three-phase inverter. In FIG. 2 shows a graph (curve) of the distribution of the linear density of the conductors of the primary two-phase and secondary three-phase windings of the output transformer.
Трехфазный инвертор содержит (фиг. 1) клеммы питания 1, двухфазный инвертор 2, содержащий первую однофазную инверторную ячейку 2-1, вторую однофазную инверторную ячейку 2-2 и фазосдвигающее устройство 2-3, обеспечивающее сдвиг во времени между напряжениями ячеек 2-1 и 2-2 на угол, равный π/2, выходной трансформатор 3, содержащий первую фазу первичной двухфазной обмотки 3-1, вторую фазу первичной двухфазной обмотки 3-2, витки которых размещены в пазах сердечника 3-3 и 3-4, имеющего цилиндрическую форму, и вторичную трехфазную обмотку 3-5, размещенную в пазах сердечника 3-6, выполненного в виде полого цилиндра, клеммы для подключения нагрузки А, В и С, при этом первая фаза первичной двухфазной обмотки 3-1 выходного трансформатора 3 подключена к выходу первой однофазной инверторной ячейки 2-1, вторая фаза первичной двухфазной обмотки 3-2 подключена к выходу второй однофазной инверторной обмотки 2-2, причем кривая распределения проводников каждой фазы вторичной обмотки по пазам внутренней поверхности внешнего сердечника и каждой фазы первичной обмотки по пазам внешней поверхности внутреннего сердечника unx=ϕ(х), где unx - число проводников в пазах; х - расстояние вдоль окружности внутренней поверхности внешнего сердечника и внешней поверхности внутреннего сердечника имеет вид треугольника (фиг. 2), при этом все фазные зоны одинаковы, число пазов z кратно 2pm, где р - число пар полюсов, m - число фаз, все пазы одинаково заполнены, число пазов, составляющих основание треугольника равно а=(z/mp)-1, высота треугольника равна h=z/2mp, шаг обмотки у=τ=z/2p, где τ - полюсное деление, при этом коэффициент распределения по 1-й гармонике равенA three-phase inverter contains (Fig. 1)
по γ-й гармоникеon the γ-th harmonic
коэффициент укорочения по 1-й гармонике равен1st harmonic shortening factor is
по γ-й гармоникеon the γ-th harmonic
обмоточный коэффициент по первой гармонике равенthe winding coefficient of the first harmonic is
по γ-й гармоникеon the γ-th harmonic
где q - число пазов на полюс и фазу; α - угол сдвига векторов МДС гармоник; Р - относительный шаг.where q is the number of grooves per pole and phase; α is the angle of the shift of the vectors of the MDS harmonics; P is the relative step.
Задавая значения перечисленных величин, например, q=3, α=20°, можно найти отношения третьей, пятой, седьмой и девятой гармоник к первой по рекомендациям [2…5].By setting the values of the listed quantities, for example, q = 3, α = 20 °, one can find the ratios of the third, fifth, seventh and ninth harmonics to the first according to the recommendations [2 ... 5].
Полученные данные подтверждают теоретическое положение о том, что каждая из гармоник кратная 3 всегда меньше по амплитуде третьей гармоники (так F9 составляет от F3 только 0,33). Учитывая, что создаваемые третьей гармоникой ЭДС при соединении фазовых обмоток электрической машины в звезду или треугольник не оказывает существенного влияния на работу устройства, то основное внимание уделяется нейтрализации 5 и 7 гармоник.The data obtained confirm the theoretical position that each harmonic multiple of 3 is always smaller in amplitude of the third harmonic (so F 9 is only 0.33 of F 3 ). Considering that the EMF created by the third harmonic when connecting the phase windings of an electric machine into a star or a triangle does not significantly affect the operation of the device, the main attention is paid to neutralizing 5 and 7 harmonics.
Трехфазный инвертор работает следующим образом.Three-phase inverter operates as follows.
При появлении напряжения на клеммах питания 1 первая однофазная инверторная ячейка 2-1 двухфазного инвертора 2 и вторая инверторная ячейка 2-2 преобразуют постоянное напряжение источника в однофазный переменный ток, причем между выходными напряжениями указанных ячеек устанавливается фазовый сдвиг на угол равный π/2 во времени, который обеспечивает фазосдвигающее устройство 2-3. Поскольку витки фаз первичной обмотки 3-1 и 3-2 смещены в пространстве на угол, равный π/2, а МДС указанных фаз равныWhen voltage appears on the
где F1, F2 - МДС первой 3-1 и второй 3-2 фаз первичной обмотки выходного трансформатора 3, т.е. созданы условия образования во внутреннем сердечнике, состоящем из сердечников 3-3 и 3-4, кругового вращающегося магнитного поля (КВМП). Магнитные силовые линии КВМП пересекают витки вторичной трехфазной обмотки 3-5, расположенной на сердечнике 3-6 и наводят в каждой фазе указанной обмотки ЭДС, используемые для питания потребителей с помощью клемм для подключения нагрузки А, В и С, причем выходное напряжение указанного инвертора имеет улучшенный гармонический состав благодаря выбору способа распределения линейной плотности проводников по расточке внутреннего и внешнего пазового сердечников.where F 1 , F 2 - MDS of the first 3-1 and second 3-2 phases of the primary winding of the
Источники информацииInformation sources
[1]. Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., Энергоатомиздат, 1986, стр. 320, рис. 9.4а.[one]. Moin B.C. Stabilized transistor converters. M., Energoatomizdat, 1986, p. 320, Fig. 9.4a.
[2]. Обмотки электрических машин. Под ред. В.И. Зимина. Л. М., ГЭИ, 1950, 560 с.[2]. Windings of electrical machines. Ed. IN AND. Zimina. L.M., SEI, 1950, 560 p.
[3]. Лопухина Е.М., Сомихина Г.С. Расчет асинхронных микродвигателей однофазного и трехфазного тока. М., Д., ГЭИ, 1961, стр. 232…240 с.[3]. Lopukhina E.M., Somikhina G.S. Calculation of asynchronous micromotors of single-phase and three-phase current. M., D., SEI, 1961, p. 232 ... 240 p.
[4]. Лопухина Е.М., Семенчуков Г.А. Проектирование асинхронных микродвигателей с применением ЭВМ. М., ВШ., 1980, стр. 77…82.[four]. Lopukhina E.M., Semenchukov G.A. Design of asynchronous micromotors using computers. M., VSh., 1980, p. 77 ... 82.
[5]. Лопухина Е.М., Семенчуков Г.А. Автоматизированное проектирование электрических машин малой мощности. М., МЭИ, стр. 79…83.[5]. Lopukhina E.M., Semenchukov G.A. Computer-aided design of low-power electrical machines. M., MPEI, pp. 79 ... 83.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017129822A RU2656878C1 (en) | 2017-08-23 | 2017-08-23 | Three-phase inverter, consisting of two single-phase |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017129822A RU2656878C1 (en) | 2017-08-23 | 2017-08-23 | Three-phase inverter, consisting of two single-phase |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2656878C1 true RU2656878C1 (en) | 2018-06-07 |
Family
ID=62560780
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017129822A RU2656878C1 (en) | 2017-08-23 | 2017-08-23 | Three-phase inverter, consisting of two single-phase |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2656878C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU989710A1 (en) * | 1981-07-27 | 1983-01-15 | Войсковая Часть 14262 | Dc voltage-to-ac voltage converter |
SU1695463A1 (en) * | 1989-01-09 | 1991-11-30 | Рижское Высшее Военно-Политическое Училище Им.Бирюзова С.С. | D c/d c converter |
DE19611401C2 (en) * | 1996-03-22 | 2000-05-31 | Danfoss As | Frequency converter for an electric motor |
-
2017
- 2017-08-23 RU RU2017129822A patent/RU2656878C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU989710A1 (en) * | 1981-07-27 | 1983-01-15 | Войсковая Часть 14262 | Dc voltage-to-ac voltage converter |
SU1695463A1 (en) * | 1989-01-09 | 1991-11-30 | Рижское Высшее Военно-Политическое Училище Им.Бирюзова С.С. | D c/d c converter |
DE19611401C2 (en) * | 1996-03-22 | 2000-05-31 | Danfoss As | Frequency converter for an electric motor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
El-Hawary | Electrical energy systems | |
Edition et al. | Electric machinery fundamentals | |
Guarnieri | The beginning of electric energy transmission: Part two [historical] | |
Nutkani et al. | Power flow control of intertied ac microgrids | |
Ghosh | Electrical Machines | |
RU2656878C1 (en) | Three-phase inverter, consisting of two single-phase | |
US20160126857A1 (en) | Autotransformer with wide range of, integer turns, phase shift, and voltage | |
CN102498648A (en) | A non-moving part or static electric generator | |
Baker | Electrical Calculations and Guidelines for Generating Stations and Industrial Plants | |
RU2478249C1 (en) | Three-phase asynchronous electric motor | |
WO2011140597A1 (en) | Methods and apparatus for supplying three phase power | |
Zakaryukin et al. | Simulation of power systems with four-phase power transmission lines | |
RU2658641C1 (en) | Scott circuit based three-phase inverter | |
Jafari et al. | Accurate copper loss analysis of a multi-winding high-frequency transformer for a magnetically-coupled residential micro-grid | |
RU2674753C2 (en) | Single-phase load on three-phase network phases uniform distribution device | |
RU2656353C1 (en) | Stator of the two-phase induction motor | |
RU2374715C1 (en) | Balance-to-unbalance traction-feeding transformer | |
RU2656877C1 (en) | Three-phase inverter, composed of three single phase inverters | |
Fandi et al. | Two-wire distribution system for supplying three-phase rural loads | |
JP2016507904A (en) | Power transmission | |
RU61963U1 (en) | DC CONVERTER TO THREE PHASE AC | |
Ramamoorty et al. | Electrical Machines | |
Jokinen | Utilization of harmonics for self-excitation of a synchronous generator by placing an auxiliary winding in the rotor | |
RU2416866C1 (en) | Converter of three-phase alternating voltage | |
Arora et al. | Understanding of Vector Group and Parallel operation of Three Phase Transformers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200824 |