RU2749281C1 - Three-phase static frequency converter with direct coupling - Google Patents

Three-phase static frequency converter with direct coupling Download PDF

Info

Publication number
RU2749281C1
RU2749281C1 RU2021102403A RU2021102403A RU2749281C1 RU 2749281 C1 RU2749281 C1 RU 2749281C1 RU 2021102403 A RU2021102403 A RU 2021102403A RU 2021102403 A RU2021102403 A RU 2021102403A RU 2749281 C1 RU2749281 C1 RU 2749281C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
transformer
terminals
primary winding
keys
Prior art date
Application number
RU2021102403A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Павлович Старцев
Original Assignee
Александр Павлович Старцев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Павлович Старцев filed Critical Александр Павлович Старцев
Priority to RU2021102403A priority Critical patent/RU2749281C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2749281C1 publication Critical patent/RU2749281C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/14—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using tap transformers or tap changing inductors as final control devices
    • 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
    • H02M5/02—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 without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—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 without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22—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 without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/275—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 without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/297—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 without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal for conversion of frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P13/00—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P13/06—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output by tap-changing; by rearranging interconnections of windings

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, in particular to three-phase static converters of alternating voltage at the input to alternating voltage at the output for changing the frequency without intermediate conversion. A three-phase static frequency converter with direct coupling includes a control unit, a three-phase transformer, with the primary winding of each phase made with three additional terminals dividing it into four sections with the same number of turns, the beginning of the primary winding is connected to the end of the primary winding of the same phase, and four semiconductor switches in each phase. The first and third terminals of the primary winding of each phase of the transformer are connected to the same phase of the power source through the corresponding semiconductor switches. The second and fourth terminals of the primary windings of the transformer phases are connected to the first terminals of the corresponding semiconductor switches, the second terminals of which are connected to each other.
EFFECT: invention provides a reduction in the voltage on the switches.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к трехфазным статическим преобразователям переменного напряжения на входе в переменное напряжение на выходе для изменения частоты без промежуточного преобразования.The invention relates to electrical engineering, in particular to three-phase static converters of alternating voltage at the input to alternating voltage at the output for changing the frequency without intermediate conversion.

Известны трехфазные статические преобразователи, преобразующие постоянное напряжение на входе в трехфазное переменное напряжение на выходе (Глазенко Т.А., Гончаренко Р.Б. Полупроводниковые преобразователи частоты в электроприводах. Л.: Энергия, 1969). Known three-phase static converters that convert a constant voltage at the input to a three-phase alternating voltage at the output (Glazenko T.A., Goncharenko RB Semiconductor frequency converters in electric drives. L .: Energy, 1969).

Недостатком известных трехфазных преобразователей является невозможность преобразования переменного напряжения на входе в переменное напряжение на выходе без промежуточного преобразования.The disadvantage of the known three-phase converters is the impossibility of converting an alternating voltage at the input to an alternating voltage at the output without intermediate conversion.

Известен трехфазный статический преобразователь переменного напряжения в переменное с непосредственной связью (патент на изобретение RU №2705586 C1, МПК H02M 5/297, G05F 1/14, H02P 13/06 06.03.2019), принятый по совокупности существенных признаков в качестве ближайшего аналога. Known three-phase static AC-to-AC converter with direct connection (patent for invention RU No. 2705586 C1, IPC H02M 5/297, G05F 1/14, H02P 13/06 03/06/2019), adopted by the totality of essential features as the closest analogue.

В известном преобразователе - трехфазном статическом преобразователе частоты с непосредственной связью, содержащем блок управления, трансформатор напряжения, полупроводниковые ключи, трансформатор включает три фазы А, В, С с первичными и вторичными обмотками, первичная обмотка каждой фазы выполнена с тремя дополнительными выводами, делящими ее на четыре секции с одинаковым числом витков, причем начало первичной обмотки каждой фазы соединено с концом первичной обмотки одноименной фазы, полупроводниковые ключи связаны с трехфазным источником питания, каждая фаза источника питания ЕА, ЕВ, ЕС, связана с четырьмя полупроводниковыми ключами, при этом два ключа, связанных с фазой ЕА источника питания, связаны с первым и третьим выводами первичной обмотки фазы А трансформатора, а два ключа, связанных с фазой ЕВ источника питания, связаны со вторым и четвертым выводами первичной обмотки фазы А трансформатора, два ключа, связанных с фазой ЕВ источника питания, связаны с первым и третьим выводами первичной обмотки фазы В трансформатора, а два ключа, связанных с фазой ЕС источника питания, связаны со вторым и четвертым выводами первичной обмотки фазы В трансформатора, два ключа, связанных с фазой ЕС источника питания, связаны с первым и третьим выводами первичной обмотки фазы С трансформатора, а два ключа, связанных с фазой ЕА источника питания, связаны со вторым и четвертым выводами первичной обмотки фазы С трансформатора.In the known converter - a three-phase static frequency converter with direct communication, containing a control unit, a voltage transformer, semiconductor switches, the transformer includes three phases A, B, C with primary and secondary windings, the primary winding of each phase is made with three additional outputs dividing it into four sections with the same number of turns, and the beginning of the primary winding of each phase is connected to the end of the primary winding of the same phase, the semiconductor switches are connected to a three-phase power supply, each phase of the power supply E A , E B , E C is connected to four semiconductor switches, while two keys associated with phase E A of the power supply are connected to the first and third terminals of the primary winding of phase A of the transformer, and two keys associated with phase E B of the power supply are connected to the second and fourth terminals of the primary winding of phase A of the transformer, two keys, associated with phase E B of the power supply, associated with the first and third terminals of the primary winding of phase B of the transformer, and two keys associated with phase E C of the power source are connected to the second and fourth terminals of the primary winding of phase B of the transformer, two keys associated with phase E C of the power source are connected to the first and third terminals of the primary winding phase C of the transformer, and two switches associated with phase E A of the power supply are connected to the second and fourth terminals of the primary winding of phase C of the transformer.

Недостатком известного преобразователя является высокое напряжение на ключах, равное двойному амплитудному значению между фазного (линейного) напряжения.The disadvantage of the known converter is the high voltage on the keys, equal to the double amplitude value between the phase (line) voltage.

Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение напряжения на ключах.The technical result of the claimed invention is to reduce the voltage on the keys.

Технический результат достигается тем, что в трехфазном статическом преобразователе частоты с непосредственной связью, включающем блок управления, трехфазный трансформатор, первичная обмотка каждой фазы которого выполнена с тремя дополнительными выводами, делящими ее на четыре секции с одинаковым числом витков, начало первичной обмотки соединено с концом первичной обмотки одноименной фазы, четыре полупроводниковых ключа в каждой фазе, согласно изобретению, первый и третий выводы первичной обмотки каждой фазы трансформатора через соответствующие полупроводниковые ключи соединены с одноименной фазой источника питания, вторые и четвертые выводы первичных обмоток фаз трансформатора связаны с первыми выводами соответствующих полупроводниковых ключей, вторые выводы которых соединены между собой.The technical result is achieved by the fact that in a three-phase static frequency converter with direct communication, including a control unit, a three-phase transformer, the primary winding of each phase of which is made with three additional leads dividing it into four sections with the same number of turns, the beginning of the primary winding is connected to the end of the primary windings of the same phase, four semiconductor switches in each phase, according to the invention, the first and third terminals of the primary winding of each phase of the transformer through the corresponding semiconductor switches are connected to the same phase of the power source, the second and fourth terminals of the primary windings of the transformer phases are connected to the first terminals of the corresponding semiconductor switches, the second leads of which are interconnected.

Технический результат обеспечивается за счет схемы подключения полупроводниковых ключей к выводам первичных обмоток фаз трансформатора напряжения и соединения между собой полупроводниковых ключей, связанных со вторыми и четвертыми выводами первичных обмоток фаз трансформатора,. При такой схеме в любой момент времени напряжение на секциях первичной обмотки трансформатора равно фазному напряжению сети, следовательно, максимальное напряжение на ключах равно двойному амплитудному значению фазного напряжения, что в √3 (1,73) раза меньше, чем у ближайшего аналога, где на ключах возникает напряжение, равное двойному амплитудному значению между фазного (линейного) напряжения. The technical result is provided by a circuit for connecting semiconductor switches to the terminals of the primary windings of the voltage transformer phases and interconnecting the semiconductor switches connected to the second and fourth terminals of the primary windings of the transformer phases. With such a scheme, at any moment in time, the voltage on the sections of the primary winding of the transformer is equal to the phase voltage of the network, therefore, the maximum voltage on the keys is equal to the double amplitude value of the phase voltage, which is √3 (1.73) times less than that of the closest analogue, where on switches, a voltage appears equal to the double amplitude value between the phase (line) voltage.

На фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемого преобразователя, подключенного к трехфазной трехпроводной сети.Figure 1 shows a schematic diagram of the proposed converter connected to a three-phase three-wire network.

На фиг. 2 приведена принципиальная схема предлагаемого преобразователя, подключенного к трехфазной четырехпроводной сети.FIG. 2 shows a schematic diagram of the proposed converter connected to a three-phase four-wire network.

На фиг.3 приведен вид напряжения на ключах, обмотках трансформатора и нагрузках, соответствующий алгоритму работы ключей, задаваемому блоком управления.Figure 3 shows a view of the voltage across the keys, transformer windings and loads, corresponding to the key operation algorithm set by the control unit.

Трехфазный статический преобразователь частоты с непосредственной связью содержит блок управления БУ, трехфазный трансформатор, включающий первичную и вторичную обмотки в каждой фазе А, В, С и четыре полупроводниковых ключа в каждой фазе: 1А, 2А, 3А, и 4А; 1В, 2В, 3В, и 4В; 1С, 2С, 3С и 4С. Первичная обмотка каждой фазы трансформатора напряжения включает вывод 1 и дополнительные выводы 2, 3, 4, которые делят каждую первичную обмотку на четыре секции a, b, c, d, имеющие одинаковое число витков. Причем начало первичной обмотки каждой фазы трансформатора соединено с ее концом. К вторичным обмоткам трансформатора подключена нагрузка Zна , Zнв .Zнс. A three-phase static frequency converter with direct communication contains a control unit BU, a three-phase transformer including primary and secondary windings in each phase A, B, C and four semiconductor switches in each phase: 1A, 2A, 3A, and 4A; 1B, 2B, 3B, and 4B; 1C, 2C, 3C and 4C. The primary winding of each phase of the voltage transformer includes terminal 1 and additional terminals 2, 3, 4, which divide each primary winding into four sections a, b, c, d, having the same number of turns. Moreover, the beginning of the primary winding of each phase of the transformer is connected to its end. The secondary windings of the transformer is connected to the load Z, Z .Z HB ns.

Полупроводниковые ключи подключены следующим образом:Semiconductor switches are connected as follows:

- ключи 1А и 3А связаны с первым и третьим выводами первичной обмотки фазы А трансформатора и с фазой ЕА источника питания;- keys 1A and 3A are connected with the first and third terminals of the primary winding of phase A of the transformer and with phase E A of the power source;

- ключи 1В и 3В связаны с первым и третьим выводами первичной обмотки фазы В трансформатора и с фазой ЕВ источника питания;- keys 1B and 3B are connected to the first and third primary phase winding terminals of the transformer, and E with the phase of the power supply;

- ключи 1С и 3С связаны с первым и третьим выводами первичной обмотки фазы С трансформатора и с фазой ЕС источника питания;- keys 1C and 3C are connected with the first and third terminals of the primary winding of phase C of the transformer and with phase E C of the power source;

- ключи 2А и 4А одними выводами связаны со вторым и четвертым выводами первичной обмотки фазы А трансформатора соответственно, ключи 2В и 4В одними выводами связаны со вторым и четвертым выводами первичной обмотки фазы В трансформатора соответственно, ключи 2С и 4С одними выводами связаны со вторым и четвертым выводами первичной обмотки фазы С трансформатора соответственно, при этом другими выводами ключи 2А, 2В, 2С, 4А, 4В, 4С соединены между собой.- keys 2A and 4A are connected with one terminals to the second and fourth terminals of the primary winding of phase A of the transformer, respectively, keys 2B and 4B are connected with one terminals to the second and fourth terminals of the primary winding of phase B of the transformer, respectively, keys 2C and 4C are connected with one terminals to the second and fourth the terminals of the primary winding of phase C of the transformer, respectively, while the other terminals are connected to keys 2A, 2B, 2C, 4A, 4B, 4C.

Частота переключения ключей 1А и 3А, 1В и 3В, 1С и 3С в два раза отличается от частоты переключения ключей 2А и 4А, 2В и 4В, 3С и 4С соответственно. В приведенном на фиг.3 примере алгоритма переключения ключей, ключи, подключающиеся к 1 и 3 выводам первичных обмоток фаз А, В, С трансформатора переключаются с большей в два раза частотой по сравнению с ключами, подключающимися к выводам 2 и 4 первичных обмоток трансформатора. Однако возможен и обратный вариант, когда пара ключей, подключенных к выводам 2 и 4 каждой из первичных обмоток трансформатора, переключается в два раза чаще, чем другая пара. Каждый ключ, переключающийся с высокой частотой, имеет период переключения Т1, а каждый ключ, переключающийся с низкой частотой, имеет период переключения Т2 (фиг.3). В соответствии с приведенным на фиг.3 примером ключи 1А и 3А, 1В и 3В, 1С и 3С переключаются с периодом Т1, а ключи 2А и 4А, 2В и 4В; 2С и 4С переключаются с периодом Т2. При этом угол сдвига ϕ1 между началом включения ключей 1А, 1В, 1С, 3А, 3В, 3С составляет одну третью периода Т1, а угол сдвига ϕ2 между началом включения ключей 2А, 2В, 2С, 4А, 4В, 4С составляет одну третью периода Т2. The switching frequency of keys 1A and 3A, 1B and 3B, 1C and 3C is two times different from the switching frequency of keys 2A and 4A, 2B and 4B, 3C and 4C, respectively. In the example of the key switching algorithm shown in Fig. 3, the keys connected to terminals 1 and 3 of the primary windings of phases A, B, C of the transformer are switched at twice the frequency compared to the keys connected to terminals 2 and 4 of the primary windings of the transformer. However, the opposite is also possible, when a pair of keys connected to pins 2 and 4 of each of the primary windings of the transformer switches twice as often as the other pair. Each switch switching at a high frequency has a switching period T 1 , and each switch switching at a low frequency has a switching period T 2 (FIG. 3). In accordance with the example shown in figure 3, the keys 1A and 3A, 1B and 3B, 1C and 3C are switched with a period T 1 , and the keys 2A and 4A, 2B and 4B; 2C and 4C are switched with a period of T 2 . In this case, the shift angle ϕ 1 between the start of turning on the keys 1A, 1B, 1C, 3A, 3B, 3C is one third of the period T 1 , and the shift angle ϕ 2 between the start of turning on the keys 2A, 2B, 2C, 4A, 4B, 4C is one third period T 2 .

Блок управления БУ трехфазного статического преобразователя частоты с непосредственной связью содержит генератор, два последовательно соединенных синхронных триггера и регистры, позволяющие формировать необходимые сигналы для осуществления заданного алгоритма переключения ключей (фиг.3).The control unit CU of a three-phase static frequency converter with direct communication contains a generator, two series-connected synchronous flip-flops and registers that allow generating the necessary signals to implement a given algorithm for switching keys (Fig. 3).

Преобразователь работает следующим образом.The converter works as follows.

Блок управления задает алгоритм работы ключей, показанный на фиг.3.The control unit sets the key operation algorithm shown in Fig. 3.

Рабочий процесс преобразователя состоит из рабочих периодов, когда одни ключи разомкнуты, а другие замкнуты. The working process of the converter consists of working periods when some keys are open and others are closed.

Пример работы преобразователя, включенного в трехфазную четырехпроводную сеть (фиг.2).An example of the operation of the converter included in a three-phase four-wire network (figure 2).

Пусть в исходный момент времени блоком управления БУ сформирован сигнал на замыкание ключей 1А и 2А. Ключи 3А, 4А, 2В, 3В, 1С, 4С - разомкнуты, ключи 1В, 4В, 2С, 3С - замкнуты. Тогда:Let at the initial moment of time the control unit CU generates a signal to close the keys 1A and 2A. Keys 3A, 4A, 2B, 3B, 1C, 4C are open, keys 1B, 4B, 2C, 3C are closed. Then:

- к секции “a” первичной обмотки фазы А приложено фазное напряжение Еа и ток протекает по цепи: фаза ЕА источника питания, ключ 1А, секция “a” первичной обмотки фазы А, ключ 2А, фаза ЕА источника питания. При этом на вторичной обмотке трансформатора фазы А и нагрузке фазы А - Z на формируется положительное напряжение;- a section "a" of the primary winding of phase A is applied phase voltage Ea and the current flows through the circuit: A phase of the power source E, the key 1A, a section "a" primary phase windings A, 2A key EA phase power source. Thus on the transformer secondary winding of phase A and phase load A - Z is formed on the positive voltage;

- к секции “d” первичной обмотки фазы В приложено фазное напряжение Ев и ток протекает по цепи: фаза ЕВ источника питания, ключ 1В, секция “d” первичной обмотки фазы В, ключ 4В, фаза ЕВ источника питания. При этом на вторичной обмотке трансформатора фазы В и нагрузке фазы В - Z нв формируется положительное напряжение; - the phase voltage E in is applied to the section “d” of the primary winding of phase B and the current flows through the circuit: phase E B of the power source, switch 1B, section “d” of the primary winding of phase B, switch 4B, phase E B of the power source. In this case, a positive voltage is formed on the secondary winding of the phase B transformer and the load of phase B - Z nv;

- к секции “b ” первичной обмотки фазы С приложено фазное напряжение Ес и ток протекает по цепи: фаза ЕС источника питания, ключ 3С, секция “b” первичной обмотки фазы С, ключ 4С, фаза ЕС источника питания. При этом на вторичной обмотке трансформатора фазы С и нагрузке фазы C - Z нс формируется положительное напряжение.- to section “b” of the primary winding of phase C, phase voltage E c is applied and current flows through the circuit: phase E C of the power source, switch 3C, section “b” of the primary winding of phase C, switch 4C, phase E C of the power source. In this case, a positive voltage is formed on the secondary winding of the C phase transformer and the C phase load - Z ns.

По истечении времени, равного 1/6 периода работы ключей 1А, 3А, 1В, 3В, 1С, 3С, в момент времени t1, блоком управления формируются сигналы на одновременное размыкание ключа 1B и замыкание ключа 3B. Ключи 3А, 4А, 1В. 2В, 1С, 4C - разомкнуты, ключи 1А, 2А, 3В, 4В, 2C,3С - замкнуты. Тогда:After a time equal to 1/6 of the operating period of keys 1A, 3A, 1B, 3B, 1C, 3C, at time t 1, the control unit generates signals to simultaneously open key 1B and close key 3B. Keys 3A, 4A, 1B. 2B, 1C, 4C - open, keys 1A, 2A, 3B, 4B, 2C, 3C - closed. Then:

- к секции “a” первичной обмотки фазы А приложено фазное напряжение Еа и ток протекает по цепи: фаза ЕА источника питания, ключ 1А, секция “a” первичной обмотки фазы А, ключ 2А, фаза ЕА источника питания. При этом на вторичной обмотке трансформатора фазы А и нагрузке фазы А - Z на формируется положительное напряжение;- a section "a" of the primary winding of phase A is applied phase voltage Ea and the current flows through the circuit: A phase of the power source E, the key 1A, a section "a" primary phase windings A, 2A key EA phase power source. Thus on the transformer secondary winding of phase A and phase load A - Z is formed on the positive voltage;

- к секции “c” первичной обмотки фазы В приложено фазное напряжение Ев и ток протекает по цепи: фаза ЕВ источника питания, ключ 3В, секция “c” первичной обмотки фазы В, ключ 4В, фаза ЕВ источника питания. При этом на вторичной обмотке трансформатора фазы В и нагрузке фазы В - Z нв формируется положительное напряжение;- to a section "c" of the primary phase winding in the phase voltage E is applied to and current flows through the circuit: Phase E V power source, 3B key section "c" of the primary phase winding B, the key 4B, the phase E of the power supply. In this case, a positive voltage is formed on the secondary winding of the phase B transformer and the load of phase B - Z nv;

- к секции “c” первичной обмотки фазы С приложено фазное напряжение Ес и ток протекает по цепи: фаза ЕС источника питания, ключ 3С, секция “c” первичной обмотки фазы С, ключ 4С, фаза ЕС источника питания. При этом на вторичной обмотке трансформатора фазы С и нагрузке фазы С - Z нс формируется положительное напряжение.- to section “c” of the primary winding of phase C, phase voltage E c is applied and current flows through the circuit: phase E C of the power source, switch 3C, section “c” of the primary winding of phase C, switch 4C, phase E C of the power source. In this case, a positive voltage is formed on the secondary winding of the C phase transformer and the C phase load - Z ns.

По истечении времени равного 1/6 периода работы ключей 1А, 3А, 1В, 3В, 1С, 3С, в момент времени t2, блоком управления формируются сигналы на одновременное размыкание ключей 2C, 3C и замыкание ключей 1C,4C. Ключи 3А, 4А, 1B, 2B - разомкнуты, ключи 1А, 2А, 3B, 4B - замкнуты. Тогда:After a time equal to 1/6 of the operating period of keys 1A, 3A, 1B, 3B, 1C, 3C, at time t 2, the control unit generates signals to simultaneously open keys 2C, 3C and close keys 1C, 4C. Keys 3A, 4A, 1B, 2B - open, keys 1A, 2A, 3B, 4B - closed. Then:

- к секции “a” первичной обмотки фазы А приложено фазное напряжение Еа и ток протекает по цепи: фаза ЕА источника питания, ключ 1А, секция “a” первичной обмотки фазы А, ключ 2А, фаза ЕА источника питания. При этом на вторичной обмотке трансформатора фазы А и нагрузке фазы А - Z на формируется положительное напряжение;- a section "a" of the primary winding of phase A is applied phase voltage Ea and the current flows through the circuit: A phase of the power source E, the key 1A, a section "a" primary phase windings A, 2A key EA phase power source. Thus on the transformer secondary winding of phase A and phase load A - Z is formed on the positive voltage;

- к секции “c” первичной обмотки фазы В приложено фазное напряжение Ев и ток протекает по цепи: фаза ЕВ источника питания, ключ 3В, секция “c” первичной обмотки фазы В, ключ 4В, фаза ЕВ источника питания. При этом на вторичной обмотке трансформатора фазы В и нагрузке фазы В - Z нв формируется положительное напряжение;- to a section "c" of the primary phase winding in the phase voltage E is applied to and current flows through the circuit: Phase E V power source, 3B key section "c" of the primary phase winding B, the key 4B, the phase E of the power supply. In this case, a positive voltage is formed on the secondary winding of the phase B transformer and the load of phase B - Z nv;

- к секции “d” первичной обмотки фазы С приложено фазное напряжение Ес и ток протекает по цепи: фаза ЕС источника питания, ключ 1С, секция “d” первичной обмотки фазы С, ключ 4С, фаза ЕС источника питания. При этом на вторичной обмотке трансформатора фазы С и нагрузке фазы С - Z нс формируется отрицательное напряжение.- to section “d” of the primary winding of phase C, phase voltage E c is applied and current flows through the circuit: phase E C of the power source, switch 1C, section “d” of the primary winding of phase C, switch 4C, phase E C of the power source. In this case, a negative voltage is formed on the secondary winding of the C phase transformer and the C phase load - Z ns.

По истечении времени равного 1/6 периода работы ключей 1А, 3А, 1В, 3В, 1С, 3С, момент времени t3, блоком управления формируются сигналы на одновременное размыкание ключа 1А и замыкание ключа 3А. Ключи 4А, 1В, 2В, 2С, 3С - разомкнуты, ключи 2А, 3В, 4В, 1С, 4С - замкнуты. Тогда:After a time equal to 1/6 of the operating period of keys 1A, 3A, 1B, 3B, 1C, 3C, time t 3, the control unit generates signals to simultaneously open key 1A and close key 3A. Keys 4A, 1B, 2B, 2C, 3C are open, keys 2A, 3B, 4B, 1C, 4C are closed. Then:

- к секции “b” первичной обмотки фазы А приложено фазное напряжение Еа и ток протекает по цепи: фаза ЕА источника питания, ключ 3А, секция “b” первичной обмотки фазы А, ключ 2А, фаза ЕА источника питания. При этом на вторичной обмотке трансформатора фазы А и нагрузке фазы А - Z на формируется отрицательное напряжение;- a section "b" of the primary phase winding phase A voltage E is applied and a current flows through the circuit: A phase of the power source E, the key 3A, a section "b" of the primary phase windings A, 2A key EA phase power source. Thus on the transformer secondary winding of phase A and phase load A - Z formed on a negative voltage;

- к секции “c” первичной обмотки фазы В приложено фазное напряжение Ев и ток протекает по цепи: фаза ЕВ источника питания, ключ 3В, секция “c” первичной обмотки фазы В, ключ 4В, фаза ЕВ источника питания. При этом на вторичной обмотке трансформатора фазы В и нагрузке фазы В - Z нв формируется положительное напряжение;- to a section "c" of the primary phase winding in the phase voltage E is applied to and current flows through the circuit: Phase E V power source, 3B key section "c" of the primary phase winding B, the key 4B, the phase E of the power supply. In this case, a positive voltage is formed on the secondary winding of the phase B transformer and the load of phase B - Z nv;

- к секции “d” первичной обмотки фазы С приложено фазное напряжение Ес и ток протекает по цепи: фаза ЕС источника питания, ключ 1С, секция “d” первичной обмотки трансформатора фазы С, ключ 4С, фаза ЕС источника питания. При этом на вторичной обмотке трансформатора фазы С и нагрузке фазы С - Z нс формируется отрицательное напряжение. - phase voltage E c is applied to section “d” of the primary winding of phase C and current flows through the circuit: phase E C of the power source, switch 1C, section “d” of the primary winding of the phase C transformer, switch 4C, phase E C of the power source. In this case, a negative voltage is formed on the secondary winding of the C phase transformer and the C phase load - Z ns.

Дальнейшее переключение ключей происходит в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг.3, согласно которому ключи 1А, 1В, 1С, 3А, 3В, 3С переключаются в два раза чаще, чем ключи 2А, 2В, 2С, 4А, 4В, 4С, угол сдвига ϕ1 между началом включения ключей 1А, 1В, 1С, 3А, 3В, 3С составляет одну третью периода Т1 переключения одного ключа, переключающегося с большей частотой, а угол сдвига φ2 между началом включения ключей 2А, 2В, 2С, 4А, 4В, 4С составляет одну третью периода Т2 переключения одного ключа, переключающегося с меньшей частотой. Further switching of keys occurs in accordance with the algorithm shown in Fig. 3, according to which keys 1A, 1B, 1C, 3A, 3B, 3C switch twice as often as keys 2A, 2B, 2C, 4A, 4B, 4C, angle the shift ϕ 1 between the start of switching on the keys 1A, 1B, 1C, 3A, 3B, 3C is one third of the switching period T 1 of one key, switching with a higher frequency, and the shift angle φ 2 between the start of turning on the keys 2A, 2B, 2C, 4A, 4B, 4C is one third of the switching period T 2 of one switch, switching at a lower frequency.

За счет приведенного алгоритма переключения ключей на выходных обмотках трансформаторов формируется трехфазная система напряжений высокой частоты, в которой выходные напряжения фаз А, В, С сдвинуты между собой на 120 градусов, что позволяет создавать круговое вращающееся поле высокой частоты.Due to the given algorithm for switching keys on the output windings of the transformers, a three-phase high-frequency voltage system is formed, in which the output voltages of phases A, B, C are shifted among themselves by 120 degrees, which makes it possible to create a circular rotating high-frequency field.

Как следует из описания работы преобразователя в любой момент времени напряжение на секциях первичной обмотки трансформатора равно фазному напряжению сети, следовательно, максимальное напряжение на ключах равно двойному амплитудному значению фазного напряжения, что в √3, т.е. в 1,73 раза меньше, чем у ближайшего аналога. As follows from the description of the converter operation at any time, the voltage on the sections of the primary winding of the transformer is equal to the phase voltage of the network, therefore, the maximum voltage on the switches is equal to the double amplitude value of the phase voltage, which is √3, i.e. 1.73 times less than the closest analogue.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет снизить напряжение на ключах трехфазного статического преобразователя частоты с непосредственной связью.Thus, the claimed invention makes it possible to reduce the voltage across the keys of a three-phase static frequency converter with direct communication.

Claims (1)

Трехфазный статический преобразователь частоты с непосредственной связью, включающий блок управления, трехфазный трансформатор, первичная обмотка каждой фазы которого выполнена с тремя дополнительными выводами, делящими ее на четыре секции с одинаковым числом витков, начало первичной обмотки соединено с концом первичной обмотки одноименной фазы, четыре полупроводниковых ключа в каждой фазе, отличающийся тем, что первый и третий выводы первичной обмотки каждой фазы трансформатора через соответствующие полупроводниковые ключи соединены с одноименной фазой источника питания, вторые и четвертые выводы первичных обмоток фаз трансформатора связаны с первыми выводами соответствующих полупроводниковых ключей, вторые выводы которых соединены между собой.Three-phase static frequency converter with direct communication, including a control unit, a three-phase transformer, the primary winding of each phase of which is made with three additional terminals dividing it into four sections with the same number of turns, the beginning of the primary winding is connected to the end of the primary winding of the same phase, four semiconductor keys in each phase, characterized in that the first and third terminals of the primary winding of each phase of the transformer through the corresponding semiconductor switches are connected to the same phase of the power source, the second and fourth terminals of the primary windings of the transformer phases are connected to the first terminals of the corresponding semiconductor switches, the second terminals of which are connected to each other ...
RU2021102403A 2021-02-03 2021-02-03 Three-phase static frequency converter with direct coupling RU2749281C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021102403A RU2749281C1 (en) 2021-02-03 2021-02-03 Three-phase static frequency converter with direct coupling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021102403A RU2749281C1 (en) 2021-02-03 2021-02-03 Three-phase static frequency converter with direct coupling

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2749281C1 true RU2749281C1 (en) 2021-06-08

Family

ID=76301521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021102403A RU2749281C1 (en) 2021-02-03 2021-02-03 Three-phase static frequency converter with direct coupling

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2749281C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2448807B1 (en) * 1979-02-08 1982-02-12 Jeumont Schneider
RU2613679C2 (en) * 2015-08-19 2017-03-21 Борис Алексеевич Аржанников Device for regulating voltage and method for its control
RU2655674C1 (en) * 2017-04-27 2018-05-29 Александр Павлович Старцев Single-phase direct-coupling static frequency converter
RU2705586C1 (en) * 2019-03-06 2019-11-11 Александр Павлович Старцев Three-phase static frequency converter with direct coupling

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2448807B1 (en) * 1979-02-08 1982-02-12 Jeumont Schneider
RU2613679C2 (en) * 2015-08-19 2017-03-21 Борис Алексеевич Аржанников Device for regulating voltage and method for its control
RU2655674C1 (en) * 2017-04-27 2018-05-29 Александр Павлович Старцев Single-phase direct-coupling static frequency converter
RU2705586C1 (en) * 2019-03-06 2019-11-11 Александр Павлович Старцев Three-phase static frequency converter with direct coupling

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5337227A (en) Harmonic neutralization of static inverters by successive stagger
Prasad et al. Analysis and design of a three-phase offline DC-DC converter with high frequency isolation
US3942089A (en) D.C. voltage transformation in high tension systems
KR102235397B1 (en) Power converting apparatus having scott transformer
US5132892A (en) PWM controller used in a multiple inverter
RU2655674C1 (en) Single-phase direct-coupling static frequency converter
Kim et al. A novel single-phase cascaded multilevel AC-AC converter without commutation problem
RU2749281C1 (en) Three-phase static frequency converter with direct coupling
RU2705586C1 (en) Three-phase static frequency converter with direct coupling
Hosseinzadeh et al. Back-to-back stacked multicell converter
RU195700U1 (en) SEMICONDUCTOR CONVERTER
GB1108325A (en) An electric converter
RU2256284C1 (en) Frequency converter (alternatives)
Rajendran et al. ANovel Single Stage AC-AC Converter For Hybrid Solid State Transformer (HSST)
JP2004536548A (en) Energy conversion device
JP2561918B2 (en) PWM method for transformer multiple inverter
RU2727971C1 (en) Static semiconductor frequency converter with intermediate direct current link
RU2239274C1 (en) Three-phase to-three-phase converter provided with increased frequency transformer member
RU2691623C2 (en) Method of two-channel direct conversion of frequency
EP4246787A1 (en) Dc/dc-converter using multilevel technology
SU688970A1 (en) Dc voltage-to- n-step ac voltage converter
SU790088A1 (en) Frequency converter with quasisingle-side modulation
RU2260241C1 (en) Frequency converter
RU2472280C1 (en) Multizone matrix frequency converter
SU771824A1 (en) Dc-to-multiphase voltage converter