RU2713493C1 - Выпрямитель с активным фильтром - Google Patents
Выпрямитель с активным фильтром Download PDFInfo
- Publication number
- RU2713493C1 RU2713493C1 RU2019127420A RU2019127420A RU2713493C1 RU 2713493 C1 RU2713493 C1 RU 2713493C1 RU 2019127420 A RU2019127420 A RU 2019127420A RU 2019127420 A RU2019127420 A RU 2019127420A RU 2713493 C1 RU2713493 C1 RU 2713493C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- rectifier
- filter
- bus
- switch
- 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
- H02J5/00—Circuit arrangements for transfer of electric power between ac networks and dc networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в электротехнических комплексах с частотно-регулируемыми электроприводами различной мощности, где электроприводы подключены к общим шинам постоянного напряжения, а асинхронные двигатели электроприводов осуществляют регулярные переходы из двигательного режима в генераторный. Технический результат заключается в возможности двухстороннего обмена энергией между шинами постоянного напряжения и питающей сетью трехфазного переменного напряжения с низкой эмиссией гармонических искажений тока в питающую сеть при помощи одного устройства на основе мостового транзисторного коммутатора и трехфазного выпрямителя. 1 ил.
Description
Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, в частности, к преобразовательной технике и может быть использовано в электротехнических комплексах с частотно-регулируемыми электроприводами различной мощности, работающих от общей сети постоянного напряжения.
Известна система частотно-регулируемых электроприводов, в составе которой содержатся трехфазный выпрямитель и мостовой транзисторный коммутатор. Выпрямитель предназначен для питания шин постоянного напряжения с подключенными к ним частотно-регулируемыми электроприводами различной мощности, а мостовой транзисторный коммутатор, работая в режиме инвертора напряжения, ведомого сетью, возвращает в питающую сеть излишки энергии, генерируемые асинхронными двигателями электроприводов в режиме торможения [Патент 142676 Российская Федерация, МПК В66С 13/22 (2006.01). Система частотно-регулируемых электроприводов для комплекса грузоподъемных кранов / Климаш B.C. Соколовский М.А.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО "Комсомольский на Амуре государственный технический университет". - №2013145059; заявл. 08.10.2013; Опубл. 27.06.2014, Бюл. №18]. Недостатком этого аналога является высокий уровень искажений тока, вносимых выпрямителем в питающую сеть, и необходимость использования дополнительных устройств для снижения искажений.
Также известна система частотно-регулируемых электроприводов на основе автономного инвертора напряжения, работающих от общей сети постоянного напряжения [Белов М.П. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: учебник для студ. высш. учеб. заведений / М.П. Белов, В.А. Новиков, Л.Н. Рассудов. - 3-е изд., испр. - М.: Издательский центр «Академия», 2007 (п.2.2.1)] используемой как прототип. Прототип содержит частотно-регулируемые электроприводы различной мощности, выполненные на основе асинхронного двигателя и автономного инвертора напряжения, которые подключены к общим шинам постоянного напряжения. Питание шин осуществляется от общего выпрямителя, подключенного к питающей сети трехфазного переменного напряжения. При помощи LC-фильтра на выходе выпрямителя обеспечивается низкий уровень пульсаций напряжения на шинах, а трехфазный L-фильтр на входе снижает уровень пульсаций тока, потребляемого выпрямителем из питающей сети. Также прототип содержит мостовой транзисторный коммутатор, у которого зажимы переменного напряжения через трехфазную индуктивность подключены к питающей сети, а зажимы постоянного напряжения подключены к шинам постоянного напряжения. Асинхронные двигатели электроприводов могут работать в генераторном и двигательном режимах. Питание электроприводов, работающих в двигательном режиме, осуществляется от общего выпрямителя, а когда электропривод переходит в генераторный режим то энергия, генерируемая асинхронным двигателем, поступает на шины постоянного напряжения и потребляется другими электроприводами, работающими в двигательном режиме, при этом потребление энергии из питающей сети снижается. Когда генерируемой электроприводами энергии становится больше, чем потребляется, то избыточная энергия возвращается в питающую сеть при помощи мостового транзисторного коммутатора, функционирующего в режиме инвертора напряжения, ведомого сетью.
Недостатки прототипа заключаются в высоком уровне нелинейных искажений тока, вносимых выпрямителем в питающую сеть, и необходимость использования дополнительных устройств для снижения искажений.
Задачей изобретения является создание выпрямителя с активным фильтром.
Технический результат от решения поставленных задач заключается в двухстороннем обмене энергией между шинами постоянного напряжения и питающей сетью трехфазного переменного напряжения с низкой эмиссией гармонических искажений тока в питающую сеть, при помощи одного устройства на основе мостового транзисторного коммутатора и трехфазного выпрямителя.
Решение поставленных задач достигается тем, что выход трехфазного L-фильтра подключен к датчику напряжения питающей сети через соединенные последовательно дополнительный трехфазный L-фильтр и датчик тока транзисторного коммутатора, при этом параллельно дополнительному трехфазному L-фильтру подключен трехфазный коммутатор, также вход трехфазного L-фильтра выпрямителя подключен к датчику напряжения питающей сети через датчик тока выпрямителя, кроме этого, положительная шина постоянного напряжения подключена через коммутатор шин к положительному зажиму мостового транзисторного коммутатора и положительному зажиму конденсатора транзисторного коммутатора, отрицательный зажим которого подключен к отрицательной шине постоянного напряжения, также положительный и отрицательный измерительные входы датчика напряжения шин подключены к соответствующим шинам постоянного напряжения, кроме этого к системе управления подключены измерительные выходы датчика напряжения питающей сети, датчика тока транзисторного коммутатора, датчика тока выпрямителя и датчика напряжения шин, также к системе управления подключены управляющие входы трехфазного коммутатора, мостового транзисторного коммутатора и коммутатора шин.
Устройство выпрямителя с активным фильтром представлено на фиг. 1.
Он состоит из следующих элементов: 1 - датчик напряжения питающей сети; 2 - датчик тока транзисторного коммутатора; 3 - дополнительный трехфазный L-фильтр; 4 - трехфазный коммутатор; 5 - трехфазный L-фильтр; 6 - мостовой транзисторный коммутатор; 7 - конденсатор транзисторного коммутатора; 8 - датчик тока выпрямителя; 9 - система управления; 10 - коммутатор шин; 11 - трехфазный L-фильтр выпрямителя; 12 - трехфазный выпрямитель; 13 - L-фильтр шин; 14 - С-фильтр выпрямителя; 15 - датчик напряжения шин; 16 - отрицательная шина постоянного напряжения; 17 - положительная шина постоянного напряжения.
Элементы устройства соединены следующим образом. Зажимы переменного напряжения мостового транзисторного коммутатора 6 подключены к входу трехфазного L-фильтра 5, выход которого подключен к датчику напряжения питающей сети 1 через соединенные последовательно дополнительный трехфазный L-фильтр 3 и датчик тока транзисторного коммутатора 2, причем параллельно дополнительному трехфазному L-фильтру подключен трехфазный коммутатор 4. Зажимы переменного напряжения трехфазного выпрямителя 12 подключены к выходу трехфазного L-фильтра выпрямителя 11, вход которого через датчик тока выпрямителя 8 подключен к датчику напряжения питающей сети. Положительный зажим конденсатора транзисторного коммутатора 7 подключен к положительному зажиму коммутатора 6 и выходу коммутатора шин 10. Отрицательный зажим коммутатора 6 подключен к отрицательному зажиму конденсатора транзисторного коммутатора и отрицательной шине постоянного напряжения 16. Вход коммутатора 10 подключен к положительной шине постоянного напряжения 17. Положительный зажим трехфазного выпрямителя подключен к положительной шине постоянного напряжения, через L-фильтр шин 13. Отрицательный зажим трехфазного выпрямителя подключен к шине 16. Положительный зажим С-фильтра выпрямителя 14 и положительный измерительный вход датчика напряжения шин 15 подключены к шине 17. Отрицательный зажим С-фильтра выпрямителя и отрицательный измерительный вход датчика напряжения шин подключены к шине 16. Измерительные выходы датчиков 1, 2, 8 и 15 подключены к системе управления 9. Управляющие входы коммутаторов 4, 6 и 10 подключены к системе управления.
Устройство (фиг. 1) работает следующим образом. Выпрямитель с активным фильтром подключается к источнику трехфазного синусоидального напряжения, которое через датчик напряжения питающей сети 1, поступает на элементы устройства. К отрицательной шине постоянного напряжения 16 и положительной шине постоянного напряжения 17 подключаются асинхронные частотно-регулируемые электроприводы на базе автономного инвертора напряжения. Различаются два режима работы устройства -выпрямительный и инверторный. В выпрямительном режиме осуществляется электроснабжение электроприводов, подключенных к шинам постоянного напряжения. При этом напряжение питающей сети через датчик 1, датчик тока выпрямителя 8 и трехфазный L-фильтр выпрямителя 11 поступает на зажимы переменного напряжения трехфазного выпрямителя 12. Трехфазный выпрямитель выполняет преобразование трехфазного синусоидального напряжения на входе в постоянное напряжение на выходе, которое поступает на шины постоянного напряжения через LC-фильтр, образованный L-фильтром шин 13 и С-фильтром выпрямителя 14, при этом, трехфазный L-фильтр выпрямителя обеспечивает низкий уровень пульсаций тока на входе трехфазного выпрямителя, а LC-фильтр обеспечивает низкий уровень пульсаций напряжения и тока на шинах постоянного напряжения. Для снижения величины нелинейных искажений тока в "питающей сети, вносимых трехфазным выпрямителем, используются трехфазный L-фильтр 5, мостовой транзисторный коммутатор 6 и конденсатор транзисторного коммутатора 7, которые работают совместно как активный фильтр тока. При этом система управления 9 оставляет коммутатор шин 10 в отключенном состоянии, а трехфазный коммутатор 4 включает, тем самым переводит его в проводящее состояние. На основании величин, измеренных при помощи датчика напряжения питающей сети, датчика тока транзисторного коммутатора 2 и датчика тока выпрямителя, системой управления выполняется расчет необходимого тока компенсации и формирование соответствующего сигнала управления для мостового транзисторного коммутатора. Ток компенсации от коммутатора 6 через трехфазный L-фильтр, трехфазный коммутатор, датчик тока транзисторного коммутатора поступает на участок электрической цепи между датчиками 1, 2 и 8, где суммируется с током трехфазного выпрямителя. В результате ток, потребляемый устройством, становится близким к синусоидальному, и величина нелинейных искажений тока снижается. Когда электроприводы, подключенные к шинам постоянного напряжения, переходят в генераторный режим, то на шины поступает электрическая энергия, которая вызывает рост величины постоянного напряжения на шинах. Система управления контролирует величину напряжения при помощи датчика напряжения шин 15 и при достижении заданного значения переводит выпрямитель с активным фильтром в инверторный режим работы. В инверторном режиме, система управления переключает трехфазный коммутатор в непроводящее состояние, а коммутатор шин переключает в проводящее состояние, тогда, напряжение с шин постоянного напряжения через коммутатор 10 поступает на мостовой транзисторный коммутатор, который совместно с трехфазным L-фильтром и дополнительным трехфазным L-фильтром 3 работает как инвертор напряжения, синхронный с питающей сетью, и излишки энергии с шин постоянного напряжения возвращаются в питающую сеть. При этом системой управления формируется соответствующий сигнал управления для мостового транзисторного коммутатора, а конденсатор транзисторного коммутатора выполняет дополнительное снижение пульсаций напряжения на шинах. При возрастании потребляемого тока трехфазного выпрямителя из питающей сети и снижении напряжения на шинах постоянного напряжения до заданного значения, система управления включает коммутатор 4 и отключает коммутатор 10, а элементы 5, 6 и 7 снова работают как активный фильтр тока.
Наиболее целесообразной областью применения выпрямителя с активным фильтром являются электротехнические комплексы, где частотно-регулируемые электроприводы подключены к общим шинам постоянного напряжения, а асинхронные двигатели электроприводов осуществляют регулярные переходы из двигательного режима в генераторный.
Claims (1)
- Выпрямитель с активным фильтром, в котором вход трехфазного L-фильтра подключен к зажимам переменного напряжения мостового транзисторного коммутатора, отрицательный зажим которого непосредственно подключен к отрицательной шине постоянного напряжения, также выход трехфазного L-фильтра выпрямителя подключен к зажимам переменного напряжения трехфазного выпрямителя, к отрицательному зажиму которого непосредственно подключена отрицательная шина постоянного напряжения, а положительная шина постоянного напряжения подключена к положительному зажиму через L-фильтр шин, кроме этого, положительная и отрицательная шины постоянного напряжения, подключены к соответствующим зажимам С-фильтра выпрямителя, отличается тем, что выход трехфазного L-фильтра подключен к датчику напряжения питающей сети через соединенные последовательно дополнительный трехфазный L-фильтр и датчик тока транзисторного коммутатора, при этом параллельно дополнительному трехфазному L-фильтру подключен трехфазный коммутатор, также вход трехфазного L-фильтра выпрямителя подключен к датчику напряжения питающей сети через датчик тока выпрямителя, кроме этого, положительная шина постоянного напряжения подключена через коммутатор шин к положительному зажиму мостового транзисторного коммутатора и положительному зажиму конденсатора транзисторного коммутатора, отрицательный зажим которого подключен к отрицательной шине постоянного напряжения, также положительный и отрицательный измерительные входы датчика напряжения шин подключены к соответствующим шинам постоянного напряжения, кроме этого, к системе управления подключены измерительные выходы датчика напряжения питающей сети, датчика тока транзисторного коммутатора, датчика тока выпрямителя и датчика напряжения шин, также к системе управления подключены управляющие входы трехфазного коммутатора, мостового транзисторного коммутатора и коммутатора шин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019127420A RU2713493C1 (ru) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | Выпрямитель с активным фильтром |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019127420A RU2713493C1 (ru) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | Выпрямитель с активным фильтром |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2713493C1 true RU2713493C1 (ru) | 2020-02-05 |
Family
ID=69625281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019127420A RU2713493C1 (ru) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | Выпрямитель с активным фильтром |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2713493C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5977660A (en) * | 1996-08-09 | 1999-11-02 | Mesta Electronics, Inc. | Active harmonic filter and power factor corrector |
UA73436U (ru) * | 2012-03-01 | 2012-09-25 | Государственное высшее учебное заведение "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Параллельный активный фильтр |
RU128031U1 (ru) * | 2012-08-07 | 2013-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ФГБОУ ВПО ЛГТУ) | Устройство компенсации гармонических токов и реактивной мощности |
-
2019
- 2019-03-25 RU RU2019127420A patent/RU2713493C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5977660A (en) * | 1996-08-09 | 1999-11-02 | Mesta Electronics, Inc. | Active harmonic filter and power factor corrector |
UA73436U (ru) * | 2012-03-01 | 2012-09-25 | Государственное высшее учебное заведение "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Параллельный активный фильтр |
RU128031U1 (ru) * | 2012-08-07 | 2013-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ФГБОУ ВПО ЛГТУ) | Устройство компенсации гармонических токов и реактивной мощности |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102301579B (zh) | 电力转换装置 | |
CN109478851B (zh) | Dc/dc转换器 | |
CN101001051B (zh) | 无输出变压器的ups | |
ATE350805T1 (de) | Umrichter | |
CN108900093B (zh) | 单相pfc电路工频纹波消除方法及pfc拓扑系统、充电桩系统 | |
CN110277904B (zh) | 一种功率因数校正电路及车载充电机 | |
CN108173299A (zh) | 无线受电装置及使用其的无线电力传送装置以及整流器 | |
CN210075077U (zh) | 一种功率因数校正电路及车载充电机 | |
JP7145881B2 (ja) | 三相Vienna整流器を制御するための方法 | |
CN104167938A (zh) | 脉动电流稳定控制系统 | |
CN104836463A (zh) | 基于三相pwm整流与多单元不控整流的混合变换系统 | |
KR101312372B1 (ko) | Ac/ac, ac/dc 및 dc/ac 겸용 단상 전력 변환기 | |
EP1758233A3 (en) | AC/DC converter | |
RU2713493C1 (ru) | Выпрямитель с активным фильтром | |
KR102406435B1 (ko) | 그리드 유형에 무관한 효율적인 dc 링크 처리를 위한 장치 | |
CN103001579A (zh) | 基于双向dc-dc变换器的直流有源滤波器 | |
CN101521394B (zh) | 在线式不间断电源装置 | |
CN104300588A (zh) | 光伏逆变器系统的控制方法及装置 | |
US6731525B2 (en) | H-bridge electronic phase converter | |
CN104104244B (zh) | 多阶交流/直流电力转换方法及其装置 | |
CN105356512A (zh) | 一种级联型光伏逆变器及其并网控制方法与控制器 | |
CN107800185B (zh) | 在线式不间断电源 | |
JP6696626B2 (ja) | 電気またはハイブリッド車両の車載充電装置用の三相整流器を制御する方法 | |
CN101964528A (zh) | 智能节电装置 | |
CN106026851A (zh) | 基于斩波器作电源补偿的电机变频器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210326 |