RU2756978C1 - Однонаправленное устройство и система преобразования напряжения постоянного тока и управления ними - Google Patents

Однонаправленное устройство и система преобразования напряжения постоянного тока и управления ними Download PDF

Info

Publication number
RU2756978C1
RU2756978C1 RU2021107336A RU2021107336A RU2756978C1 RU 2756978 C1 RU2756978 C1 RU 2756978C1 RU 2021107336 A RU2021107336 A RU 2021107336A RU 2021107336 A RU2021107336 A RU 2021107336A RU 2756978 C1 RU2756978 C1 RU 2756978C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
circuit
port
unidirectional
downstream
upstream
Prior art date
Application number
RU2021107336A
Other languages
English (en)
Inventor
Еюань Се
Цзе ТЯНЬ
Чжунфэн ЧЖАН
Чэнь ЯН
Хайин ЛИ
Дунмин ЦАО
Юй ВАН
Original Assignee
Нр Электрик Ко., Лтд
Нр Энджиниринг Ко., Лтд
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 Нр Электрик Ко., Лтд, Нр Энджиниринг Ко., Лтд filed Critical Нр Электрик Ко., Лтд
Application granted granted Critical
Publication of RU2756978C1 publication Critical patent/RU2756978C1/ru

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
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/01—Resonant DC/DC converters
    • 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0043—Converters switched with a phase shift, i.e. interleaved
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/325—Means for protecting converters other than automatic disconnection with means for allowing continuous operation despite a fault, i.e. fault tolerant converters
    • 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/285—Single converters with a plurality of output stages connected in parallel
    • 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33523—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники, в частности к прикладным технологиям силовой электроники. Технический результат заключается в создании мощного устройства, позволяющего удовлетворять высокие требования к рабочему диапазону. Достигается тем, что однонаправленное устройство преобразования напряжения постоянного тока включает схему входного каскада, главную схему мощности, вспомогательный разъединитель предшествующей ступени, вспомогательный разъединитель последующей ступени, при этом порт предшествующей ступени соединяется с портом последующей ступени каскадным соединением; упомянутый вспомогательный разъединитель предшествующей ступени соединяется с отрицательным терминалом порта предшествующей ступени и вместе с положительным терминалом порта предшествующей ступени образует первый входной порт упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока; упомянутый вспомогательный разъединитель последующей ступени соединяется с отрицательным терминалом порта последующей ступени упомянутой главной схемы мощности и вместе с положительным терминалом порта последующей ступени образует первый выходной порт упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Техническая область
[0001] Настоящее изобретение относится к области прикладных технологий силовой электроники, в частности относится к однонаправленному устройству и системе преобразования напряжения постоянного тока и способу управления ними.
Уровень техники
[0002] Как оборудование, являющееся важной составляющей преобразования напряжения в электросетях постоянного тока, устройства преобразования напряжения постоянного тока все больше привлекают внимание исследователей области электросетей постоянного тока. Для осуществления преобразования электрической энергии питающих проводов постоянного тока от сред него/низ кого до высокого напряжения в условиях влияния механического напряжения и себестоимости элементов коммутационных устройств легко использовать несколько изолирующих устройств преобразования напряжения постоянного тока. Каждое устройство выступает в качестве отдельного подблока и после последовательного соединения его высоковольтных портов и параллельного соединения низковольтных портов (конструкция ISOP или IPOS) применяется в случаях, когда необходим более высокий класс напряжения и более высокий класс мощности. По этой причине в настоящее время среди изолирующих устройств преобразования напряжения постоянного тока наиболее распространены устройства преобразования напряжения постоянного тока на основе схемы с двумя активными мостами (DAB).
[0003] В двунаправленных устройствах преобразования напряжения постоянного тока используются схемы с двумя активными мостами (DAB), а в условиях однонаправленной передачи электроэнергии DAB-схемы могут упрощаться для снижения себестоимости системы: на стороне инверсии используется инверторная схема полностью управляемого Η-моста, образованная коммутационными элементами, а на стороне выпрямителя используется схема неконтролируемого выпрямителя диодного полного моста, при этом эта схема также называется схемой полного моста фазового сдвига. Такое упрощение позволяет сделать более простым управление запуском инверторной схемы полностью управляемого Η-моста на обеих сторонах изначальной DAB-схемы, что позволяет избежать проблемы синхронизации запуска инверторной схемы полностью управляемого Η-моста на обеих сторонах, кроме того, переключающая трубка заменяется на диод, что также снижает себестоимость устройства.
[0004] Однако по мере развития спроса в подключении к новым фотогальваническим источникам энергии и другим сетям постоянного тока для снижения потерь на линии и осуществления подачи фотогальванической электроэнергии на более дальние расстояния и в большем объеме класс напряжения систем постоянно растет, однако способность отдельного элемента выдерживать напряжение является ограниченной. Для случаев, когда требуется более высокий класс напряжения, в устройствах преобразования существующего уровня техники на стороне высокого напряжения необходимо подключать большее количество последовательно соединенных подмодулей, а это не только снижает надежность системы и увеличивает ее себестоимость, но и усложняет стратегию управления системой.
[0005] Кроме того, в некоторых особых условиях применения при использовании однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока с целью удаления льда с линии постоянного тока, длина линии удаления льда не определена, также как не определено эквивалентное сопротивление нагрузки, что обуславливает еще более высокие требования к рабочему диапазону устройства. Таким образом, требуется универсальное более мощное устройство преобразования напряжения постоянного тока, которое позволит удовлетворять более высокие требования к рабочему диапазону без значительного увеличения себестоимости.
Суть изобретения
[0006] Варианты осуществления настоящего изобретения раскрывают однонаправленное устройство преобразования напряжения постоянного тока, включающее схему входного каскада, главную схему мощности, вспомогательный разъединитель предшествующей ступени и вспомогательный разъединитель последующей ступени, при этом порт предшествующей ступени упомянутой главной схемы мощности соединяется с портом последующей ступени упомянутой схемы входного каскада посредством каскадного соединения; упомянутый вспомогательный разъединитель предшествующей ступени соединяется с отрицательным терминалом порта предшествующей ступени упомянутой схемы входного каскада и вместе с положительным терминалом порта предшествующей ступени упомянутой схемы входного каскада образует первый входной порт упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока; упомянутый вспомогательный разъединитель последующей ступени соединяется с отрицательным терминалом порта последующей ступени упомянутой главной схемы мощности и вместе с положительным терминалом порта последующей ступени упомянутой главной схемы мощности образует первый выходной порт упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока.
[0007] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутое устройство также включает схему переключателя предшествующей ступени и схему переключателя последующей ступени, при этом порт предшествующей ступени упомянутой схемы переключателя предшествующей ступени является вторым входным портом упомянутого устройства преобразования напряжения постоянного тока и включает один входной положительный терминал и один входной отрицательный терминал, а порт последующей ступени упомянутой схемы переключателя предшествующей ступени соединяется с портом предшествующей ступени упомянутой схемы входного каскада каскадным соединением; порт предшествующей ступени упомянутой схемы переключателя последующей ступени соединяется с портом последующей ступени упомянутой главной схемы мощности каскадным соединением, а порт последующей ступени упомянутой схемы переключателя последующей ступени является вторым выходным портом упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока и включает один выходной положительный терминал и один выходной отрицательный терминал.
[0008] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутая схема переключателя предшествующей ступени включает обходной переключатель предшествующей ступени, разъединитель положительного полюса предшествующей ступени и разъединитель отрицательного полюса предшествующей ступени, при этом два терминала упомянутого обходного переключателя предшествующей ступени образуют порт последующей ступени упомянутой схемы переключателя предшествующей ступени; один терминал упомянутого разъединителя положительного полюса предшествующей ступени соединяется с одним терминалом упомянутого обходного переключателя предшествующей ступени; один терминал упомянутого разъединителя отрицательного полюса предшествующей ступени соединяется с другим терминалом упомянутого обходного переключателя предшествующей ступени, при этом другой терминал упомянутого разъединителя положительного полюса предшествующей ступени вместе с другим терминалом упомянутого разъединителя отрицательного полюса предшествующей ступени образуют порт предшествующей ступени упомянутой схемы переключателя предшествующей ступени.
[0009] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутая схема переключателя последующей ступени включает обходной переключатель последующей ступени, разъединитель положительного полюса последующей ступени и разъединитель отрицательного полюса последующей ступени, при этом два терминала упомянутого обходного переключателя последующей ступени образуют порт предшествующей ступени упомянутой схемы переключателя последующей ступени; один терминал упомянутого разъединителя положительного полюса последующей ступени соединяется с одним терминалом упомянутого обходного переключателя последующей ступени; один терминал упомянутого разъединителя отрицательного полюса последующей ступени соединяется с другим терминалом упомянутого обходного переключателя последующей ступени, а другой терминал упомянутого разъединителя положительного полюса последующей ступени вместе с другим терминалом упомянутого разъединителя отрицательного полюса последующей ступени образуют порт последующей ступени упомянутой схемы переключателя последующей ступени.
[0010] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутая главная схема мощности включает один высокочастотный трансформатор, одну схему полностью управляемого Η-моста, один резонансный элемент, одну схему неуправляемого Η-моста, один входной конденсатор и один выходной конденсатор, при этом упомянутый высокочастотный трансформатор включает первичную обмотку и вторичную обмотку; сторона переменного тока упомянутой схемы полностью управляемого Η-моста соединяется с первичной обмоткой высокочастотного трансформатора, при этом упомянутый полностью управляемый Η-мост включает первый полумост и второй полумост, а плечо каждого полумоста включает полностью управляемый коммутационный элемент; упомянутый резонансный элемент последовательно включается в упомянутую первичную обмотку или упомянутую вторичную обмотку упомянутого высокочастотного трансформатора; сторона переменного тока упомянутой схемы неуправляемого Η-моста соединяется со вторичной обмоткой упомянутого высокочастотного трансформатора, при этом упомянутая схема неуправляемого Η-мост включает третий полумост и четвертый полумост, а верхнее и нижнее плечо каждого полумоста включает М-ное количество последовательно соединенных диодов, где Μ - это любое целое положительное число, большее или равное 2; упомянутый входной конденсатор параллельно подключается к стороне постоянного тока схемы полностью управляемого Η-моста, образуя порт предшествующей ступени упомянутой главной схемы мощности; упомянутый выходной конденсатор параллельно подключается к стороне постоянного тока упомянутой схемы неуправляемого Н-моста, образуя порт последующей ступени упомянутой главной схемы мощности.
[0011] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутая схема входного каскада включает схему полного моста, обходной разъединитель и конденсатор питающей линии, при этом упомянутая схема полного моста включает четыре полностью управляемых коммутационных элемента; упомянутый обходной разъединитель параллельно подключается к стороне переменного тока упомянутой схемы полного моста, образуя порт предшествующей ступени упомянутой схемы входного каскада; упомянутый конденсатор питающей линии параллельно подключается к стороне постоянного тока упомянутой схемы полного моста, образуя порт последующей ступени упомянутой схемы входного каскада.
[0012] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутая схема входного каскада включает схему полумоста, обходной разъединитель и конденсатор питающей линии, при этом упомянутая схема полумоста включает два полностью управляемых коммутационных элемента; упомянутый обходной разъединитель параллельно подключается между центральной точкой и отрицательным терминалом упомянутой схемы полумоста, образуя порт предшествующей ступени упомянутой схемы входного каскада; упомянутый конденсатор питающей линии параллельно подключается между положительным и отрицательным терминалами упомянутой схемы полумоста, образуя порт последующей ступени упомянутой схемы входного каскада.
[0013] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутое однонаправленное устройство преобразования напряжения постоянного тока также включает последовательно подключенные плавкий предохранитель и разъединитель, при этом упомянутые последовательно подключенные плавкий предохранитель и разъединитель подключаются между положительным терминалом порта предшествующей ступени и положительным терминалом порта последующей ступени упомянутой схемы входного каскада, а между отрицательным терминалом порта предшествующей ступени и отрицательным терминалом порта последующей ступени упомянутой схемы входного каскада используется прямое проводное соединение.
[0014] Варианты осуществления настоящего изобретения также раскрывают способ управления упомянутым однонаправленным устройством преобразования напряжения постоянного тока, включающий: во время нормальной работы управление полностью управляемым Η-мостом главной схемы мощности упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока происходит с помощью следующего первого способа управления пусковыми импульсами: пусковые импульсы, управляющие полностью управляемыми коммутационными элементами верхнего и нижнего плеча первого и второго полумоста взаимно проводятся, в то же время коэффициенты заполнения пусковых импульсов D полностью управляемых коммутационных элементов верхнего плеча первого и второго полумоста являются равными и перемежаются под углом 180°, при этом D является переменной управляемой величиной с диапазоном изменения от 0 до 1.
[0015] Варианты осуществления настоящего изобретения также раскрывают способ управления упомянутым однонаправленным устройством преобразования напряжения постоянного тока, включающий: во время нормальной работы управление полностью управляемым Η-мостом главной схемы мощности упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока происходит с помощью следующего второго способа управления пусковыми импульсами: пусковые импульсы, управляющие полностью управляемыми коммутационными элементами верхнего и нижнего плеча первого и второго полумоста взаимно проводятся, в то же время коэффициенты заполнения пусковых импульсов полностью управляемых коммутационных элементов верхнего плеча первого и второго полумоста являются равными и постоянно составляют 0,5, угол перемежевания обозначается θ, угол перемежевания θ является углом сдвига фазы, при этом θ является переменной управляемой величиной с диапазоном изменения от 0 до 180°.
[0016] Варианты осуществления настоящего изобретения также раскрывают однонаправленную систему преобразования напряжения постоянного тока, включающую: N-ное количество упомянутых однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока, где N - это любое целое положительное число, большее или равное 2; при этом, все вторые входные порты всех однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока соединяются параллельным соединением, и все вторые выходные порты всех однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока соединяются параллельным соединением; первые входные порты всех однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока поочередно соединяются последовательным соединением, при этом отрицательный терминал первого входного порта каждого устройства подключается к положительному терминалу первого входного порта смежного с ним следующего устройства, а положительный терминал первого устройства и отрицательный терминал устройства №N ни к чему не подключаются; первые выходные порты всех однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока поочередно соединяются последовательным соединением, при этом, отрицательный терминал первого выходного порта каждого устройства подключается к положительному терминалу первого выходного порта смежного с ним следующего устройства, а положительный терминал первого устройства и отрицательный терминал устройства №N ни к чему не подключаются.
[0017] Варианты осуществления настоящего изобретения также раскрывают способ управления упомянутой однонаправленной системой преобразования напряжения постоянного тока, включающий: с помощью механизма управления перемежеванием пусковых импульсов реализуется поочередное перемежевание пусковых импульсов соответствующих полностью управляемых коммутационных элементов первого полумоста каждого упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока, составляющее 360°/N.
[0018] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления способ управления упомянутой однонаправленной системой преобразования напряжения постоянного тока также включает: при непродолжительном сбое упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока одновременно блокируется импульсный запуск четырех полностью управляемых коммутационных элементов схемы полностью управляемого Η-моста упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока и осуществляется изоляция сбоя; после устранения сбоя происходит снятие блокировки импульсного запуска четырех полностью управляемых коммутационных элементов схемы полностью управляемого Η-моста и осуществляется поддержка электроснабжения.
[0019] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления способ управления упомянутой однонаправленной системой преобразования напряжения постоянного тока также включает: при продолжительном сбое упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока одновременно блокируется импульсный запуск четырех полностью управляемых коммутационных элементов схемы полностью управляемого Η-моста этого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока и осуществляется изоляция сбоя; если сбой невозможно устранить, то меняется рабочее состояние схемы переключателя предшествующей ступени и схемы переключателя последующей ступени и осуществляется постоянная изоляция сбоя.
[0020] Варианты осуществления настоящего изобретения раскрывают однонаправленное устройство преобразования напряжения постоянного тока, включающее два входных порта и два выходных порта, и состоящее из схемы переключателя предшествующей ступени, схемы входного каскада, главной схемы мощности, схемы переключателя последующей ступени, вспомогательного разъединителя предшествующей ступени и вспомогательного разъединителя последующей ступени; при этом, схема переключателя предшествующей ступени, схема входного каскада, главная схема мощности, а также схема переключателя последующей ступени являются схемами с двумя портами, а порт предшествующей ступени и порт последующей ступени каждой схемы по порядку соединяются каскадным соединением; порт предшествующей ступени упомянутой схемы переключателя предшествующей ступени является вторым входным портом однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока и включает один входной положительный терминал и один входной отрицательный терминал; порт последующей ступени схемы переключателя последующей ступени является вторым выходным портом однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока и включает один выходной положительный терминал и один выходной отрицательный терминал; когда последующая ступень схемы переключателя предшествующей ступени соединяется с предшествующей ступенью схемы входного каскада каскадным соединением, отрицательный терминал данного порта соединяется со вспомогательным разъединителем предшествующей ступени и вместе с положительным терминалом образует первый входной порт однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока; когда последующая ступень главной схемы мощности соединяется с предшествующей ступенью схемы переключателя последующей ступени каскадным соединением, отрицательный терминал данного порта соединяется со вспомогательным разъединителем последующей ступени и вместе с положительным терминалом образует первый выходной порт однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока.
[0021] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления главная схема мощности упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока включает одну схему полностью управляемого Η-моста, один высокочастотный трансформатор, один резонансный элемент, одну схему неконтролируемого Η-моста, один входной конденсатор и один выходной конденсатор; при этом, высокочастотный трансформатор включает две обмотки, обозначаемые как первичная обмотка и вторичная обмотка; резонансный элемент последовательно включается в любую из обмоток высокочастотного трансформатора; схема полностью управляемого Η-моста включает два полумоста, обозначаемые как первый полумост и второй полумост, при этом плечо каждого полумоста состоит из полностью управляемого коммутационного элемента; схема неуправляемого Η-моста также включает два полумоста, обозначаемые как третий полумост и четвертый полумост, при этом верхнее и нижнее плечо каждого полумоста включает М-ное количество последовательно соединенных диодов, где Μ - это любое целое положительное число, большее или равное 2; сторона постоянного тока схемы полностью управляемого Η-моста параллельно подключается к конденсатору, образуя порт предшествующей ступени главной схемы мощности, при этом сторона переменного тока схемы полностью управляемого Н-моста подключается к первичной обмотке высокочастотного трансформатора; сторона переменного тока схемы неуправляемого Η-моста подключается к вторичной обмотке высокочастотного трансформатора, а сторона постоянного тока схемы неуправляемого Η-моста параллельно подключается к выходному конденсатору, образуя порт последующей ступени главной схемы мощности.
[0022] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления схема переключателя предшествующей ступени упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока включает три разъединителя, а именно разъединитель положительного полюса, разъединитель отрицательного полюса и обходной переключатель; два терминала обходного переключателя образуют порт последующей ступени схемы переключателя предшествующей ступени однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока, при этом один терминал разъединителя положительного полюса и один терминал разъединителя отрицательного полюса соответственно подключаются к двум терминалам обходного переключателя, а другие терминалы разъединителя положительного полюса и разъединителя отрицательного полюса образуют порт предшествующей ступени схемы переключателя предшествующей ступени однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока.
[0023] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления схема переключателя последующей ступени упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока включает три разъединителя, а именно разъединитель положительного полюса, разъединитель отрицательного полюса и обходной переключатель; два терминала обходного переключателя образуют порт предшествующей ступени схемы переключателя последующей ступени однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока, при этом один терминал разъединителя положительного полюса и один терминал разъединителя отрицательного полюса соответственно подключаются к двум терминалам обходного переключателя, а другие терминалы разъединителя положительного полюса и разъединителя отрицательного полюса образуют порт последующей ступени схемы переключателя последующей ступени однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока.
[0024] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления схема входного каскада упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока имеет конструкцию схемы полного моста; схема полного моста состоит из четырех полностью управляемых коммутационных элементов; сторона переменного тока схемы полного моста параллельно соединяется с одним обходным разъединителем, после чего образует порт предшествующей ступени схемы входного каскада однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока; сторона постоянного тока схемы полного моста параллельно соединяется с одним конденсатором питающей линии, после чего образует порт последующей ступени схемы входного каскада однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока.
[0025] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления схема входного каскада упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока имеет конструкцию схемы полумоста; схема полумоста состоит из двух полностью управляемых коммутационных элементов; между центральной точкой и отрицательным терминалом схемы полумоста параллельно подключается один обходной разъединитель, после чего образуется порт предшествующей ступени схемы входного каскада однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока; после параллельного подключения между положительным и отрицательным терминалами схемы полумоста одного конденсатора питающей линии образуется порт последующей ступени схемы входного каскада однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока.
[0026] В соответствии с некоторыми вариантами осуществления между положительным терминалом порта предшествующей ступени и положительным терминалом порта последующей ступени схемы входного каскада упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока последовательно подключается один плавкий предохранитель и один разъединитель, а между отрицательными портами предшествующей и последующей ступеней используется прямое проводное соединение.
[0027] Варианты осуществления настоящего изобретения также раскрывают способ управления упомянутым однонаправленным устройством преобразования напряжения постоянного тока, при котором во время нормальной работы для схемы полностью управляемого Η-моста подблока упомянутого устройства преобразования напряжения постоянного тока используется следующий способ управления пусковыми импульсами: пусковые импульсы двух (верхней и нижней) переключающих трубок первого и второго полумоста взаимно проводятся, в то же время коэффициенты заполнения пусковых импульсов верхних переключателей первого и второго полумоста являются равными и перемежаются под углом 180°, коэффициент заполнения двух верхних переключателей обозначается D, при этом D является переменной управляемой величиной с диапазоном изменения от 0 до 1; такой способ управления пусковыми импульсами обозначается, как первый способ управления запуском.
[0028] Варианты осуществления настоящего изобретения также раскрывают способ управления упомянутым однонаправленным устройством преобразования напряжения постоянного тока, при котором во время нормальной работы для схемы инвертора полностью управляемого Η-моста подблока упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока используется следующий способ управления пусковыми импульсами: пусковые импульсы верхней и нижней переключающей трубки первого и второго полумоста взаимно проводятся, в то же время коэффициенты заполнения пусковых импульсов верхних переключателей первого и второго полумоста являются равными и перемежаются под углом θ, коэффициент заполнения двух верхних переключателей постоянно составляет 0,5, угол перемежевания обозначается θ и является углом смещения фазы, при этом θ является переменной управляемой величиной с диапазоном изменения от 0 до 180°; такой способ управления пусковыми импульсами обозначается, как второй способ управления запуском.
[0029] Варианты осуществления настоящего изобретения также раскрывают однонаправленную систему преобразования напряжения постоянного тока, при этом упомянутая однонаправленная система преобразования напряжения постоянного тока включает N-ное количество упомянутых однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока, где N - это любое целое положительное число, большее или равное 2; все однонаправленные устройства преобразования напряжения постоянного тока соединяются следующим способом: все вторые входные порты всех однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока соединяются параллельным соединением, и все вторые выходные порты всех однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока соединяются параллельным соединением; первые входные порты всех однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока поочередно соединяются последовательным соединением, при этом, отрицательный терминал первого входного порта первого устройства подключается к положительному терминалу первого входного порта второго устройства, а положительный терминал первого устройства и отрицательный терминал устройства №N ни к чему не подключаются; первые выходные порты всех однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока поочередно соединяются последовательным соединением, при этом, отрицательный терминал первого выходного порта первого устройства подключается к положительному терминалу первого выходного порта второго устройства и так далее, а положительный терминал первого устройства и отрицательный терминал устройства №N ни к чему не подключаются.
[0030] Варианты осуществления настоящего изобретения также раскрывают способ управления упомянутой однонаправленной системой преобразования напряжения постоянного тока, при котором используется следующий механизм управления перемежеванием пусковых импульсов: по порядку реализуется перемежевание пусковых импульсов соответствующей переключающей трубки первого полумоста каждого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока, равное 360°/N.
[0031] Варианты осуществления настоящего изобретения также раскрывают такой способ управления упомянутой однонаправленной системой преобразования напряжения постоянного тока, при котором в случае короткого замыкания упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока используется следующий способ управления: в реальном времени осуществляется определение рабочего состояния однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока и в случае сбоя одновременно блокируется импульсный запуск четырех переключающих трубок схемы полностью управляемого Η-моста этого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока и осуществляется изоляция сбоя; после устранения сбоя происходит снятие блокировки импульсного запуска четырех полностью управляемых переключающих трубок схемы полностью управляемого Η-моста и осуществляется поддержка электроснабжения.
[0032] Варианты осуществления настоящего изобретения также раскрывают такой способ управления упомянутой однонаправленной системой преобразования напряжения постоянного тока, при котором в случае продолжительного сбоя упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока используется следующий способ управления: в реальном времени осуществляется определение рабочего состояния однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока и в случае сбоя одновременно блокируется импульсный запуск четырех переключающих трубок схемы полностью управляемого Η-моста этого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока и осуществляется изоляция сбоя; если сбой невозможно устранить, то меняется рабочее состояние схемы переключателя предшествующей ступени и схемы переключателя последующей ступени и осуществляется постоянная изоляция сбоя.
[0033] В техническом решении, раскрытом в вариантах осуществления настоящего изобретения, однонаправленное устройство преобразования напряжения постоянного тока снабжено схемой входного каскада, вспомогательными разъединителями и другими частями; в случае комбинирования нескольких устройств можно в условиях неизменной внешней проводки свободно осуществлять последовательное и параллельное переключение между устройствами, что позволяет удовлетворить более высокие требования к рабочему диапазону без увеличения себестоимости.
Краткое описание прилагаемых чертежей
[0034] Для более четкого разъяснения технических решений по вариантам осуществления настоящего изобретения далее приводится обзор прилагаемых чертежей, необходимых для описания вариантов осуществления. При этом совершенно очевидно, что чертежи в приведенном ниже описании изображают только некоторые варианты осуществления, и рядовой технический персонал данной отрасли может, не применяя созидательного труда, вывести из этих чертежей другие чертежи.
[0035] Фиг. 1 представляет собой структурную диаграмму однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока по настоящему изобретению;
[0036] Фиг. 2 представляет собой структурную диаграмму еще одного однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока по настоящему изобретению;
[0037] Фиг. 3 представляет собой структурную диаграмму схемы переключателя предшествующей ступени;
[0038] Фиг. 4 представляет собой структурную диаграмму схемы переключателя последующей ступени;
[0039] Фиг. 5 представляет собой структурную диаграмму схемы входного каскада на основе схемы полного моста;
[0040] Фиг. 6 представляет собой структурную диаграмму схемы входного каскада на основе схемы полумоста;
[0041] Фиг. 7 представляет собой структурную диаграмму схемы входного каскада на основе последовательного соединения плавкого предохранителя и разъединителя;
[0042] Фиг. 8 представляет собой схематическое изображение пусковой волны переключающей трубки по первому способу управления пусковыми импульсами;
[0043] Фиг. 9 представляет собой схематическое изображение пусковой волны переключающей трубки по второму способу управления пусковыми импульсами;
[0044] Фиг. 10 представляет собой структурную диаграмму системы, состоящей из нескольких однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока по настоящему изобретению;
[0045] Фиг. 11 представляет собой структурную диаграмму однонаправленной системы преобразования напряжения постоянного тока, в которой два из входных портов являются последовательными, а три - параллельными, а три из выходных портов являются последовательными, а два - параллельными.
Конкретные варианты осуществления
[0046] Для более четкого разъяснения цели, технического решения и преимуществ вариантов осуществления настоящего изобретения далее на основе чертежей и вариантов осуществления приводится подробное и детальное описание конкретных вариантов осуществления технического решения по настоящему изобретению. При этом приведенное ниже описание конкретных способов и вариантов осуществления приводится только с целью разъяснения и никоим образом не ограничивает настоящее изобретение. Здесь приводятся некоторые, а не все варианты осуществления настоящего изобретения, и другие варианты осуществления, полученные техническим персоналом данной отрасли посредством внесения различных изменений в настоящее изобретение, также находятся в диапазоне защиты настоящего изобретения.
[0047] Необходимо понимать, что термины «первый», «второй», «третий» и «четвертый» используются в формуле изобретения, раскрытии изобретения и на прилагаемых чертежах для того, чтобы различать разные объекты, а не для того, чтобы описать определенную последовательность. Термины «включает» и «содержит» используются в раскрытии настоящего изобретения и формуле изобретения для указания наличия описываемых характеристик, целого, этапов, действий, компонентов и/или составных частей и совершенно не исключает наличия или добавления одной или нескольких других характеристик, целого, этапов, действий, компонентов и/или составных частей или их комбинаций.
[0048] Фиг. 1 представляет собой структурную диаграмму однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока по настоящему изобретению.
[0049] Как показано на Фиг. 1, однонаправленное устройство преобразования напряжения постоянного тока включает схему входного каскада 2, главную схему мощности 1, вспомогательный разъединитель предшествующей ступени 5 и вспомогательный разъединитель последующей ступени 6. При этом, схема входного каскада и главная схема мощности представляют собой схемы с двумя портами и порт предшествующей ступени главной схемы мощности каскадным соединением соединяется с портом последующей ступени схемы входного каскада.
[0050] Элемент 7 обозначает положительный терминал каскадного порта схемы входного каскада 2; отрицательный терминал 8 этого порта соединяется со вспомогательным разъединителем 5 предшествующей ступени и вместе с положительным терминалом 7 образует первый входной порт однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока. Отрицательный терминал 10 порта последующей ступени главной схемы мощности 1 соединяется со вспомогательным разъединителем 6 последующей ступени и вместе с положительным терминалом 9 образует первый выходной порт однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока.
[0051] Как показано на Фиг. 1, главная схема мощности 1 однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока включает одну схему полностью управляемого Η-моста, один высокочастотный трансформатор 101, один резонансный элемент 102, одну схему неуправляемого Η-моста, один входной конденсатор 107 и один выходной конденсатор 108.
[0052] При этом, высокочастотный трансформатор 101 включает две обмотки, обозначаемые как первичная обмотка и вторичная обмотка. Резонансный элемент 102 последовательно включается в любую из обмоток высокочастотного трансформатора 101. Схема полностью управляемого Η-моста включает два полумоста, обозначаемые как первый полумост 103 и второй полумост 104. Плечо каждого полумоста включает один полностью управляемый коммутационный элемент. Схема неуправляемого Η-моста также включает два полумоста, обозначаемые как третий полумост 105 и четвертый полумост 106, при этом верхнее и нижнее плечо каждого полумоста включает М-ное количество последовательно соединенных диодов, где Μ - это любое целое положительное число, большее или равное 2.
[0053] Сторона постоянного тока схемы управляемого Η-моста параллельно подключается к конденсатору 107, образуя порт предшествующей ступени главной схемы мощности 1; а сторона переменного тока схемы управляемого Η-моста подключается к первичной обмотке высокочастотного трансформатора 101. Сторона переменного тока схемы неуправляемого Η-моста подключается к вторичной обмотке высокочастотного трансформатора 101; а сторона постоянного тока схемы неуправляемого Н-моста параллельно подключается к выходному конденсатору 108, образуя порт последующей ступени главной схемы мощности 1.
[0054] В техническом решении, раскрытом в вариантах осуществления, однонаправленное устройство преобразования напряжения постоянного тока снабжено схемой входного каскада, вспомогательными разъединителями и другими частями; в случае комбинирования нескольких устройств можно в условиях неизменной внешней проводки свободно осуществлять последовательное и параллельное переключение между устройствами, что позволяет удовлетворить более высокие требования к рабочему диапазону без увеличения себестоимости.
[0055] Фиг. 2 представляет собой структурную диаграмму еще одного однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока по настоящему изобретению.
[0056] Как показано на Фиг. 2, однонаправленное устройство преобразования напряжения постоянного тока включает два входных порта и два выходных порта и состоит из схемы переключателя предшествующей ступени 3, схемы входного каскада 2, главной схемы мощности 1, схемы переключателя последующей ступени 4, вспомогательного разъединителя предшествующей ступени 5 и вспомогательного разъединителя последующей ступени 6. При этом, схема переключателя предшествующей ступени, схема входного каскада, главная схема мощности, а также схема переключателя последующей ступени являются схемами с двумя портами, а порт предшествующей ступени и порт последующей ступени каждой схемы по порядку соединяются каскадным соединением в соответствии с описанным ранее порядком.
[0057] Порт предшествующей ступени упомянутой схемы переключателя предшествующей ступени 3 является вторым входным портом однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока и включает один входной положительный терминал а и один входной отрицательный терминал b. Порт последующей ступени схемы переключателя последующей ступени 4 является вторым выходным портом однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока и включает один выходной положительный терминал с и один выходной отрицательный терминал d.
[0058] Когда последующая ступень схемы переключателя предшествующей ступени 3 соединяется с предшествующей ступенью схемы входного каскада 2 каскадным соединением, блок 7 представляет собой положительный терминал порта каскадного соединения схемы переключателя предшествующей ступени 3 и схемы входного каскада 2, при этом отрицательный терминал данного порта 8 соединяется со вспомогательным разъединителем предшествующей ступени 5 и вместе с положительным терминалом 7 образует первый входной порт однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока. Когда последующая ступень главной схемы мощности 1 соединяется с предшествующей ступенью схемы переключателя последующей ступени 4 каскадным соединением, отрицательный терминал данного порта 10 соединяется со вспомогательным разъединителем последующей ступени 6 и вместе с положительным терминалом 9 образует первый выходной порт однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока.
[0059] Как показано на Фиг. 2, главная схема мощности 1 однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока включает одну схему полностью управляемого Η-моста, один высокочастотный трансформатор 101, один резонансный элемент 102, одну схему неуправляемого Η-моста, один входной конденсатор 107 и один выходной конденсатор 108.
[0060] При этом, высокочастотный трансформатор 101 включает две обмотки, обозначаемые как первичная обмотка и вторичная обмотка. Резонансный элемент 102 последовательно включается в любую из обмоток высокочастотного трансформатора 101. Схема полностью управляемого Η-моста включает два полумоста, обозначаемые как первый полумост 103 и второй полумост 104. Плечо каждого полумоста включает один полностью управляемый коммутационный элемент. Схема неуправляемого Η-моста также включает два полумоста, обозначаемые как третий полумост 105 и четвертый полумост 106, при этом верхнее и нижнее и нижнее плечо каждого полумоста включает М-ное количество последовательно соединенных диодов, где Μ - это любое целое положительное число, большее или равное 2.
[0061] Сторона постоянного тока схемы полностью управляемого Н-моста параллельно подключается к конденсатору 107, образуя порт предшествующей ступени главной схемы мощности 1; а сторона переменного тока схемы полностью управляемого Η-моста подключается к первичной обмотке высокочастотного трансформатора 101. Сторона переменного тока схемы неуправляемого Η-моста подключается к вторичной обмотке высокочастотного трансформатора 101; а сторона постоянного тока схемы неуправляемого Η-моста параллельно подключается к выходному конденсатору 108, образуя порт последующей ступени главной схемы мощности 1.
[0062] В техническом решении, раскрытом в данном варианте осуществления, в качестве усовершенствования, для главной схемы мощности может применяться схема неуправляемого Η-моста с двумя последовательно подключенными диодами, что позволяет значительно повысить класс напряжения выходного порта и благодаря этому в случае, когда требуется сочетать несколько параллельно подключенных устройств в условиях высокого напряжения и высокого уровня мощности, техническое решение по настоящему изобретению может в значительной степени снизить количество однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока, используемых в качестве подблоков, повысить надежность системы, снизить себестоимость системы и упростить стратегию управления системой.
[0063] Фиг. 3 представляет собой структурную диаграмму схемы переключателя предшествующей ступени.
[0064] Как показано на Фиг. 3, схема переключателя предшествующей ступени однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока включает разъединитель положительного полюса предшествующей ступени 301, разъединитель отрицательного полюса предшествующей ступени 302 и обходной переключатель предшествующей ступени 303. Два терминала обходного переключателя предшествующей ступени 303 образуют порт последующей ступени схемы входного каскада 3 однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока. Один терминал разъединителя положительного полюса предшествующей ступени 301 и один терминал разъединителя отрицательного полюса предшествующей ступени 302 соответственно подключаются к двум терминалам обходного переключателя предшествующей ступени 303. Другие терминалы разъединителя положительного полюса предшествующей ступени 301 и разъединителя отрицательного полюса предшествующей ступени 302 образуют порт предшествующей ступени схемы входного каскада 3 однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока.
[0065] Фиг. 4 представляет собой структурную диаграмму схемы переключателя последующей ступени.
[0066] Как показано на Фиг. 4, где изображена структурная диаграмма схемы переключателя последующей ступени 4, блок 401 является разъединителем положительного полюса, блок 402 - разъединителем отрицательного полюса, а блок 403 - обходным переключателем.
[0067] Два терминала обходного переключателя последующей ступени 403 образуют порт предшествующей ступени схемы переключателя последующей ступени 4. Один терминал разъединителя положительного полюса последующей ступени 401 соединяется с одним терминалом обходного переключателя последующей ступени 403. Один терминал разъединителя отрицательного полюса последующей ступени 402 соединяется с другим терминалом обходного переключателя последующей ступени 403, а другой терминал разъединителя положительного полюса последующей ступени 401 вместе с другим терминалом разъединителя отрицательного полюса последующей ступени 402 образуют порт последующей ступени схемы переключателя последующей ступени 4.
[0068] Фиг. 5 представляет собой структурную диаграмму схемы входного каскада на основе схемы полного моста.
[0069] Как показано на Фиг. 5, схема входного каскада 2 однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока включает схему полного моста 201. Схема полного моста 201 включает четыре полностью управляемых коммутационных элемента. Сторона переменного тока схемы полного моста параллельно соединяется с одним обходным разъединителем 203, после чего образует порт предшествующей ступени схемы входного каскада 2 однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока. Сторона постоянного тока схемы полного моста параллельно соединяется с одним конденсатором питающей линии 202, после чего образует порт последующей ступени схемы входного каскада однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока.
[0070] Фиг. 6 представляет собой структурную диаграмму схемы входного каскада на основе схемы полумоста.
[0071] Как показано на Фиг. 6, схема входного каскада 2 однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока включает схему полумоста 204. Схема полумоста 204 включает два полностью управляемых коммутационных элемента. Между центральной точкой и отрицательным терминалом схемы полумоста 204 параллельно подключается один обходной разъединитель 203, после чего образуется порт предшествующей ступени схемы входного каскада 2 однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока. После параллельного подключения одного конденсатора питающей линии 202 между положительным и отрицательным терминалами схемы полумоста 204 образуется порт последующей ступени схемы входного каскада 2 однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока.
[0072] Фиг. 7 представляет собой структурную диаграмму схемы входного каскада на основе последовательного соединения плавкого предохранителя и разъединителя.
[0073] Как вариант, как показано на Фиг. 7, между положительным терминалом порта предшествующей ступени и положительным терминалом порта последующей ступени схемы входного каскада 2 однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока могут последовательно подключаться один плавкий предохранитель 205 и один разъединитель 206, а между отрицательными терминалами предшествующей и последующей ступени используется прямое проводное соединение.
[0074] Варианты осуществления настоящего изобретения раскрывают способ управления упомянутым однонаправленным устройством преобразования напряжения постоянного тока, при котором во время нормальной работы управление полностью управляемым Η-мостом главной схемы мощности упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока происходит с помощью следующего первого способа управления пусковыми импульсами.
[0075] Пусковые импульсы, управляющие полностью управляемыми коммутационными элементами верхнего и нижнего плеча первого и второго полумоста взаимно проводятся, в то же время коэффициенты заполнения пусковых импульсов D полностью управляемых коммутационных элементов верхнего плеча первого и второго полумоста являются равными и перемежаются под углом 180°, при этом D является переменной управляемой величиной с диапазоном изменения от 0 до 1; такой способ управления пусковыми импульсами обозначается, как первый способ управления запуском.
[0076] Фиг. 8 представляет собой схематическое изображение пусковой волны переключающей трубки при первом способе управления запуском.
[0077] Фиг. 8 - это схематическое изображение пусковой волны четырех переключающих трубок полностью управляемого Η-моста при первом способе управления запуском, Τ на фигуре обозначает период переключения, Q1 и Q2 соответственно обозначают пусковые импульсы верхнего и нижнего переключателя первого полумоста, Q3 и Q4 соответственно обозначают пусковые импульсы верхнего и нижнего переключателя второго полумоста, D*T время включения двух верхних переключателей в рамках одного периода переключения, где D является регулируемой величиной.
[0078] Варианты осуществления настоящего изобретения также раскрывают другой способ управления упомянутым однонаправленным устройством преобразования напряжения постоянного тока, при котором во время нормальной работы управление полностью управляемым Η-мостом главной схемы мощности упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока происходит с помощью следующего второго способа управления пусковыми импульсами.
[0079] Пусковые импульсы, управляющие полностью управляемыми коммутационными элементами верхнего и нижнего плеча первого и второго полумоста, взаимно проводятся, в то же время коэффициенты заполнения пусковых импульсов полностью управляемых коммутационных элементов верхнего плеча первого и второго полумоста являются равными и постоянно составляют 0,5, угол перемежевания обозначается θ, угол перемежевания θ является углом сдвига фазы, при этом θ является переменной управляемой величиной с диапазоном изменения от 0 до 180°.
[0080] Фиг. 9 представляет собой схематическое изображение пусковой волны переключающей трубки по второму решению управления пусковыми импульсами.
[0081] На Фиг. 9, которая представляет собой схематическое изображение пусковых импульсов четырех переключающих трубок полностью управляемого Н-моста при втором способе управления пусковыми импульсами, Τ на фигуре обозначает период переключения, Q1 и Q2 соответственно обозначают пусковые импульсы верхнего и нижнего переключателя первого полумоста, Q3 и Q4 соответственно обозначают пусковые импульсы верхнего и нижнего переключателя второго полумоста, θ*Т/360 - это время разницы моментов включения двух верхних переключателей, где θ является регулируемой величиной.
[0082] Фиг. 10 представляет собой структурную диаграмму системы, состоящей из нескольких однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока по настоящему изобретению.
[0083] Как показано на Фиг. 10, когда N-ное количество однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока образуют однонаправленную систему преобразования напряжения постоянного тока высокого напряжения или высокой мощности, N является любым целым положительным числом, большим или равным 2, а упомянутые однонаправленные устройства преобразования напряжения постоянного тока соединяются следующим способом.
[0084] Все вторые входные порты всех однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока соединяются параллельным соединением, и все вторые выходные порты всех однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока соединятся параллельным соединением.
[0085] Первые входные порты всех однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока поочередно соединяются последовательным соединением, при этом, отрицательный терминал первого входного порта первого устройства подключается к положительному терминалу первого входного порта второго устройства, и так далее, а положительный терминал первого устройства и отрицательный терминал устройства №Ν ни к чему не подключаются.
[0086] Первые выходные порты всех однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока поочередно соединяются последовательным соединением, при этом, отрицательный терминал первого выходного порта первого устройства подключается к положительному терминалу первого выходного порта второго устройства и так далее, а положительный терминал первого устройства и отрицательный терминал устройства №Ν ни к чему не подключаются.
[0087] Как показано на Фиг. 10, блок 11, блок 21, блок 31, блок 41, блок 51 и блок 61 соответственно являются главной схемой мощности, схемой входного каскада, схемой переключателя предшествующей ступени, схемой переключателя последующей ступени, вспомогательным разъединителем предшествующей ступени и вспомогательным разъединителем последующей ступени первого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока. Блок 12, блок 22, блок 32, блок 42, блок 52 и блок 62 соответственно являются главной схемой мощности, схемой входного каскада, схемой переключателя предшествующей ступени, схемой переключателя последующей ступени, вспомогательным разъединителем предшествующей ступени и вспомогательным разъединителем последующей ступени второго однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока. По аналогии с этим, блок 1N, блок 2N, блок 3N, блок 4N, блок 5N и блок 6N соответственно являются главной схемой мощности, схемой входного каскада, схемой переключателя предшествующей ступени, схемой переключателя последующей ступени, вспомогательным разъединителем предшествующей ступени и вспомогательным разъединителем последующей ступени однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока №N.
[0088] Порты предшествующей ступени блоков от 31 до 3N соединяются параллельным соединением, порты последующей ступени блоков от 41 до 4N также соединяются параллельным соединением; блок 51 и блок 61 являются вспомогательными разъединителями предшествующей ступени и последующей ступени однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока №1 и соответственно подключаются к положительному полюсу первого входного порта и положительному полюсу первого выходного порта устройства преобразования напряжения постоянного тока №2, аналогично этому, блок 5N и блок 6N являются вспомогательными разъединителями предшествующей ступени и последующей ступени однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока №N и ни к чему не подключаются.
[0089] Когда N-ное количество однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока образуют однонаправленную систему преобразования напряжения постоянного тока, N является любым целым положительным числом, большим или равным 2, а однонаправленная система устройства преобразования напряжения постоянного тока включает механизм управления перемежеванием пусковых импульсов, способ управления которого описан ниже.
[0090] По порядку реализуется перемежевание пусковых импульсов соответствующего переключающей трубки первого полумоста каждого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока, равное 360°/N.
[0091] В случае кратковременного сбоя однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока используется следующий способ управления.
[0092] В реальном времени осуществляется определение рабочего состояния однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока, и в случае сбоя одновременно блокируется импульсный запуск четырех переключающих трубок схемы полностью управляемого Η-моста этого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока и осуществляется изоляция сбоя. После устранения сбоя происходит снятие блокировки импульсного запуска четырех полностью управляемых переключающих трубок схемы полностью управляемого Η-моста и осуществляется поддержка электроснабжения.
[0093] В случае долговременного сбоя однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока используется следующий способ управления.
[0094] В реальном времени осуществляется определение рабочего состояния однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока, и в случае сбоя одновременно блокируется импульсный запуск четырех переключающих трубок переключателей схемы полностью управляемого Η-моста этого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока и осуществляется изоляция сбоя. Если сбой невозможно устранить, то меняется рабочее состояние схемы переключателя предшествующей ступени и схемы переключателя последующей ступени и осуществляется постоянная изоляция сбоя.
[0095] Способ управления перемежеванием пусковых импульсов между несколькими устройствами, раскрытый в данном варианте осуществления, позволяет решить проблему достаточного высокого колебания напряжения выходного конденсатора, вызванную неуправляемым выпрямителем диода, значительно снижает амплитуду пульсации напряжения и тока на выходной стороне устройства, повышает частоту пульсации и снижает проектные требования выходного волнового фильтра.
[0096] Чтобы в достаточной степени разъяснить принцип регулировки по настоящему патенту далее описывается способ применения решения по настоящему патенту на конкретном примере.
[0097] Фиг. 11 представляет собой структурную диаграмму однонаправленной системы преобразования напряжения постоянного тока, в которой два из входных портов являются последовательными, а три - параллельными, и три из выходных портов являются последовательными, а два - параллельными.
[0098] Как показано на Фиг. 11, N=6, то есть всего есть 6 однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока; для каждого устройства М=2, то есть каждое плечо схемы неуправляемого Η-моста будет иметь 2 последовательно подключенных диода. При этом, блок 11 и блок 21 соответственно являются главной схемой мощности и схемой входного каскада однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока №1; блок 12 и блок 22 соответственно являются главной схемой мощности и схемой входного каскада однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока №2; Аналогично, блок 16 и блок 26 соответственно являются главной схемой мощности и схемой входного каскада однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока №6.
[0099] Сомкнуты разъединитель положительного полюса и вспомогательный разъединитель предшествующей ступени схемы переключателя предшествующей ступени однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока №1, 3 и 5; сомкнут разъединитель отрицательного полюса схемы переключателя предшествующей ступени однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока №2, 4 и 6; а все остальные переключатели разомкнуты, что позволяет добиться структуры, в которой 6 однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока находятся на входной стороне и после последовательного соединения каждых двух устройств они также соединяются параллельно;
[0100] сомкнут вспомогательный разъединитель последующей ступени однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока №1, 2, 4 и 5; сомкнут переключатель положительного полюса схемы переключателя последующей ступени однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока №1 и 4; сомкнут разъединитель отрицательного полюса схемы переключателя последующей ступени однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока №3 и 6; а все остальные переключатели разомкнуты, что позволяет добиться структуры, в которой 6 однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока находятся на выходной стороне и после последовательного соединения каждых трех устройств они также соединяются параллельно.
[0101] Примем допустимое напряжение всех коммутационных элементов за Umax, допустимый ток - за Imax, коэффициент безопасного допустимого отклонения напряжения - за kv, при этом kv находится в диапазоне от 1,5 до 2, а коэффициент безопасного допустимого отклонения тока - ka, при этом ka находится в диапазоне от 1,5 до 2. Тогда на входной стороне упомянутой схемы допустимое напряжение может составлять 2Umax/kv, допустимый ток составляет 3Imax/ka, а на выходной стороне упомянутой схемы допустимое напряжение составляет 3Umax /kv, а допустимый ток - 2Imax/ka.
[0102] Таким образом, можно, выбирая различные N и М, реализовать однонаправленные системы преобразования напряжения с различным допустимым напряжением и различным уровнем мощности, то есть настоящее изобретение позволяет решить проблему малого рабочего диапазона удаления льда в конвертерах источника напряжения.
[0103] Однонаправленное устройство преобразования напряжения постоянного тока по настоящему изобретению включает схему полностью управляемого Н-моста, осуществляющую замкнутое высокоточное управление; включает схему неуправляемого Η-моста, последовательно подключенную к диоду, где, благодаря последовательному подключению диода повышается класс напряжения выходного порта; включает схему переключателя, схему входного каскада, а также вспомогательный разъединитель и другие части, что помогает устройству осуществлять последовательно-параллельное соединение нескольких модулей и удовлетворять требованиям более широкого рабочего диапазона без значительного увеличения себестоимости.
[0104] Когда требуется комбинирование нескольких
последовательно-параллельно соединенных устройств для использования в условиях, где требуется высокое напряжение и высокий уровень мощности, для входа и выхода однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока используется параллельное соединение; функция параллельного и последовательного соединения нескольких блоков входного порта и выходного порта реализуется посредством изменения рабочих состояний схемы переключателя, схемы входного каскада, а также вспомогательного разъединителя.
[0105] Необходимо заметить, что приведенные выше для описания чертежей варианты осуществления предназначены только для разъяснения настоящего изобретения и ни в коем случае не ограничивают его диапазон; рядовой технический персонал должен понимать, что любые модификации и тождественные замены, вносимые в настоящее изобретение при соблюдении сути и диапазона настоящего изобретения также находятся в диапазоне защиты настоящего изобретения. При этом, если иное не следует из контекста, все приведенные здесь формы единственного числа также включают формы множественного числа и наоборот. Кроме того, если явно не указано иное, любой из вариантов осуществления может полностью или частично применяться в сочетании с другим вариантом осуществления, как полным, так и его частью.

Claims (56)

1. Однонаправленное устройство преобразования напряжения постоянного тока, включающее:
схему входного каскада;
главную схему мощности, при этом порт предшествующей ступени упомянутой главной схемы мощности соединяется с портом последующей ступени упомянутой схемы входного каскада каскадным соединением;
вспомогательный разъединитель предшествующей ступени, который соединяется с отрицательным терминалом порта предшествующей ступени упомянутой схемы входного каскада и вместе с положительным терминалом порта предшествующей ступени упомянутой схемы входного каскада образует первый входной порт упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока;
вспомогательный разъединитель последующей ступени, который соединяется с отрицательным терминалом порта последующей ступени упомянутой главной схемы мощности и вместе с положительным терминалом порта последующей ступени упомянутой главной схемы мощности образует первый выходной порт упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока.
2. Однонаправленное устройство преобразования напряжения постоянного тока по п. 1, также включающее:
схему переключателя предшествующей ступени, при этом порт предшествующей ступени упомянутой схемы переключателя предшествующей ступени является вторым входным портом упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока и включает один входной положительный терминал и один входной отрицательный терминал, а порт последующей ступени упомянутой схемы переключателя предшествующей ступени соединяется с портом предшествующей ступени упомянутой схемы входного каскада каскадным соединением;
схему переключателя последующей ступени, при этом порт предшествующей ступени упомянутой схемы переключателя последующей ступени соединяется с портом последующей ступени упомянутой главной схемы мощности каскадным соединением, порт последующей ступени упомянутой схемы переключателя последующей ступени является вторым выходным портом упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока и включает один выходной положительный терминал и один выходной отрицательный терминал.
3. Однонаправленное устройство преобразования напряжения постоянного тока по п. 2, в котором упомянутая схема переключателя предшествующей ступени включает:
обходной переключатель предшествующей ступени, при этом два терминала упомянутого обходного переключателя предшествующей ступени образуют порт последующей ступени упомянутой схемы переключателя предшествующей ступени;
разъединитель положительного полюса предшествующей ступени, один терминал которого соединяется с одним терминалом упомянутого обходного переключателя предшествующей ступени;
разъединитель отрицательного полюса предшествующей ступени, один терминал которого соединяется с другим терминалом упомянутого обходного переключателя предшествующей ступени, а другой терминал упомянутого разъединителя положительного полюса предшествующей ступени вместе с другим терминалом упомянутого разъединителя отрицательного полюса предшествующей ступени образуют порт предшествующей ступени упомянутой схемы переключателя предшествующей ступени.
4. Однонаправленное устройство преобразования напряжения постоянного тока по п. 2, в котором упомянутая схема переключателя последующей ступени включает:
обходной переключатель последующей ступени, при этом два терминала упомянутого обходного переключателя последующей ступени образуют порт предшествующей ступени упомянутой схемы переключателя последующей ступени;
разъединитель положительного полюса последующей ступени, один терминал которого соединяется с одним терминалом упомянутого обходного переключателя последующей ступени;
разъединитель отрицательного полюса последующей ступени, один терминал которого соединяется с другим терминалом упомянутого обходного переключателя последующей ступени, а другой терминал упомянутого разъединителя положительного полюса последующей ступени вместе с другим терминалом упомянутого разъединителя отрицательного полюса последующей ступени образуют порт последующей ступени упомянутой схемы переключателя последующей ступени.
5. Однонаправленное устройство преобразования напряжения постоянного тока по любому из пп. 1-4, в котором упомянутая главная схема мощности включает:
высокочастотный трансформатор, включающий первичную обмотку и вторичную обмотку;
схему полностью управляемого Η-моста, сторона переменного тока которого соединяется с первичной обмоткой высокочастотного трансформатора, при этом схема упомянутого полностью управляемого Η-моста включает первый полумост и второй полумост, при этом плечо каждого полумоста включает полностью управляемый коммутационный элемент;
резонансный элемент, который последовательно включается в упомянутую первичную обмотку или упомянутую вторичную обмотку упомянутого высокочастотного трансформатора;
схема неуправляемого Η-моста, сторона переменного тока которой соединяется со вторичной обмоткой упомянутого высокочастотного трансформатора, при этом схема упомянутого неуправляемого Η-моста включает третий полумост и четвертый полумост, при этом верхнее и нижнее плечо каждого полумоста включает М-ное количество последовательно соединенных диодов, где Μ - это любое целое положительное число, большее или равное 2;
входной конденсатор, параллельно подключенный к стороне постоянного тока схемы полностью управляемого Η-моста, образуя порт предшествующей ступени упомянутой главной схемы мощности;
выходной конденсатор, параллельно подключенный к стороне постоянного тока упомянутой схемы неуправляемого Η-моста, образуя порт последующей ступени упомянутой главной схемы мощности.
6. Однонаправленное устройство преобразования напряжения постоянного тока по п. 5, в котором упомянутая схема входного каскада включает:
схему полного моста, включающую четыре полностью управляемых коммутационных элемента;
обходной разъединитель, параллельно подключенный к стороне переменного тока упомянутой схемы полного моста, образуя порт предшествующей ступени упомянутой схемы входного каскада;
конденсатор питающей линии, параллельно подключенный к стороне постоянного тока упомянутой схемы полного моста, образуя порт последующей ступени упомянутой схемы входного каскада.
7. Однонаправленное устройство преобразования напряжения постоянного тока по п. 5, в котором упомянутая схема входного каскада включает:
схему полумоста, включающую два полностью управляемых коммутационных элемента;
обходной разъединитель, параллельно подключенный между центральной точкой и отрицательным терминалом упомянутой схемы полумоста, образуя порт предшествующей ступени упомянутой схемы входного каскада;
конденсатор питающей линии, параллельно подключенный между положительным и отрицательным терминалами упомянутой схемы полумоста, образуя порт последующей ступени упомянутой схемы входного каскада.
8. Однонаправленное устройство преобразования напряжения постоянного тока по п. 5, также включающее:
последовательно подключенные плавкий предохранитель и разъединитель, подключенные между положительным терминалом порта предшествующей ступени упомянутой схемы входного каскада и положительным терминалом порта последующей ступени упомянутой схемы входного каскада, при этом между отрицательным терминалом порта предшествующей ступени и отрицательным терминалом порта последующей ступени упомянутой схемы входного каскада используется прямое проводное соединение.
9. Однонаправленное устройство преобразования напряжения постоянного тока, включающее два входных порта и два выходных порта и состоящее из схемы переключателя предшествующей ступени, схемы входного каскада, главной схемы мощности, схемы переключателя последующей ступени, вспомогательного разъединителя предшествующей ступени и вспомогательного разъединителя последующей ступени; при этом
схема переключателя предшествующей ступени, схема входного каскада, главная схема мощности, а также схема переключателя последующей ступени являются схемами с двумя портами, а порт предшествующей ступени и порт последующей ступени каждой схемы по порядку соединяются каскадным соединением;
порт предшествующей ступени упомянутой схемы переключателя предшествующей ступени является вторым входным портом однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока и включает один входной положительный терминал и один входной отрицательный терминал; порт последующей ступени схемы переключателя последующей ступени является вторым выходным портом однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока и включает один выходной положительный терминал и один выходной отрицательный терминал;
когда последующая ступень схемы переключателя предшествующей ступени соединяется с предшествующей ступенью схемы входного каскада каскадным соединением, отрицательный терминал данного порта соединяется со вспомогательным разъединителем предшествующей ступени и вместе с положительным терминалом образует первый входной порт однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока; когда последующая ступень главной схемы мощности соединяется с предшествующей ступенью схемы переключателя последующей ступени каскадным соединением, отрицательный терминал данного порта соединяется со вспомогательным разъединителем последующей ступени и вместе с положительным терминалом образует первый выходной порт однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока.
10. Способ управления однонаправленным устройством преобразования напряжения постоянного тока по любому из пп. 1-8, включающий:
во время нормальной работы управление схемой полностью управляемого Η-моста главной схемы мощности упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока происходит с помощью следующего первого способа управления пусковыми импульсами:
пусковые импульсы, управляющие полностью управляемыми коммутационными элементами верхнего и нижнего плеча первого и второго полумоста взаимно проводятся, в то же время коэффициенты заполнения пусковых импульсов D полностью управляемых коммутационных элементов верхнего плеча первого и второго полумоста являются равными и перемежаются под углом 180°, при этом D является переменной управляемой величиной с диапазоном изменения от 0 до 1.
11. Способ управления однонаправленным устройством преобразования напряжения постоянного тока по любому из пп. 1-8, включающий:
во время нормальной работы управление схемой полностью управляемого Η-моста главной схемы мощности упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока происходит с помощью следующего второго способа управления пусковыми импульсами:
пусковые импульсы, управляющие полностью управляемыми коммутационными элементами верхнего и нижнего плеча первого и второго полумоста взаимно проводятся, в то же время коэффициенты заполнения пусковых импульсов полностью управляемых коммутационных элементов верхнего плеча первого и второго полумоста являются равными и составляют 0,5, угол перемежевания обозначается θ, угол перемежевания θ является углом сдвига фазы, при этом θ является переменной управляемой величиной с диапазоном изменения от 0 до 180°.
12. Однонаправленная система преобразования напряжения постоянного тока, включающая:
N-е количество однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока по любому из пп. 1-8, где N - это любое целое положительное число, большее или равное 2; при этом
все вторые входные порты всех однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока соединяются параллельным соединением, и все вторые выходные порты всех однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока соединяются параллельным соединением;
первые входные порты всех однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока поочередно соединяются последовательным соединением, при этом отрицательный терминал первого входного порта каждого устройства подключается к положительному терминалу первого входного порта смежного с ним следующего устройства, а положительный терминал первого устройства и отрицательный терминал устройства №N ни к чему не подключаются;
первые выходные порты всех однонаправленных устройств преобразования напряжения постоянного тока поочередно соединяются последовательным соединением, при этом, отрицательный терминал первого выходного порта каждого устройства подключается к положительному терминалу первого выходного порта смежного с ним следующего устройства, а положительный терминал первого устройства и отрицательный терминал устройства №N ни к чему не подключаются.
13. Способ управления однонаправленной системой преобразования напряжения постоянного тока по п. 12, включающий:
с помощью механизма управления перемежеванием пусковых импульсов реализуется поочередное перемежевание пусковых импульсов соответствующих полностью управляемых коммутационных элементов первого полумоста каждого упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока, составляющее 360°/N.
14. Способ управления по п. 13, также включающий:
при непродолжительном сбое упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока одновременно блокируется импульсный запуск четырех полностью управляемых коммутационных элементов схемы полностью управляемого Η-моста упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока, и осуществляется изоляция сбоя;
после устранения сбоя происходит снятие блокировки импульсного запуска четырех полностью управляемых коммутационных элементов схемы полностью управляемого Η-моста, и осуществляется поддержка электроснабжения.
15. Способ управления по п. 13, также включающий:
при продолжительном сбое упомянутого однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока одновременно блокируется импульсный запуск четырех полностью управляемых коммутационных элементов схемы полностью управляемого Η-моста данного однонаправленного устройства преобразования напряжения постоянного тока, и осуществляется изоляция сбоя;
если сбой невозможно устранить, то меняется рабочее состояние схемы переключателя предшествующей ступени и схемы переключателя последующей ступени и осуществляется постоянная изоляция сбоя.
RU2021107336A 2018-09-06 2019-08-28 Однонаправленное устройство и система преобразования напряжения постоянного тока и управления ними RU2756978C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811035150.0 2018-09-06
CN201811035150.0A CN109194130B (zh) 2018-09-06 2018-09-06 一种单向直流电压变换装置和系统及其控制方法
PCT/CN2019/103033 WO2020048362A1 (zh) 2018-09-06 2019-08-28 一种单向直流电压变换装置和系统及其控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2756978C1 true RU2756978C1 (ru) 2021-10-07

Family

ID=64914818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021107336A RU2756978C1 (ru) 2018-09-06 2019-08-28 Однонаправленное устройство и система преобразования напряжения постоянного тока и управления ними

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20210242787A1 (ru)
EP (1) EP3823148A4 (ru)
KR (1) KR102616952B1 (ru)
CN (1) CN109194130B (ru)
BR (1) BR112020027073A2 (ru)
RU (1) RU2756978C1 (ru)
WO (1) WO2020048362A1 (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109194130B (zh) * 2018-09-06 2020-11-17 南京南瑞继保电气有限公司 一种单向直流电压变换装置和系统及其控制方法
CN112019019A (zh) * 2019-05-31 2020-12-01 广东美的制冷设备有限公司 驱动控制方法、装置、家电设备和计算机可读存储介质
CN110165655B (zh) * 2019-06-04 2024-01-30 上海电器科学研究所（集团）有限公司 一种直流电源并机切换装置
CN110635693A (zh) * 2019-10-08 2019-12-31 全球能源互联网研究院 一种直流升压变换电路及装置
CN110907781B (zh) * 2019-12-30 2021-01-05 华北电力大学 一种高频变压器绝缘测试系统及其使用方法
CN112054699A (zh) * 2020-09-16 2020-12-08 南通大学 一种集成式pcb板级熔喷布驻极电源拓扑
CN114863667A (zh) * 2022-04-29 2022-08-05 苏州迅奥电子科技有限公司 一种汇流箱数据采集系统
CN116633160B (zh) * 2023-07-26 2023-09-26 南京航空航天大学 单级式隔离型双向/单向dc-dc变换器及控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101345473A (zh) * 2008-05-04 2009-01-14 南京航空航天大学 基于全桥拓扑结构输入串联输出并联自动均压直流变压器
US7773395B2 (en) * 2007-02-21 2010-08-10 The Aerospace Corporation Uniform converter input voltage distribution power system
RU2480884C2 (ru) * 2008-03-25 2013-04-27 Дельта Электроникс, Инк. Система преобразователя мощности, которая эффективно работает во всем диапазоне режимов нагрузки
CN105827117A (zh) * 2016-04-27 2016-08-03 同济大学 组合式直流变换器
EA027919B1 (ru) * 2010-10-28 2017-09-29 Элтек Валере Ас Способ управления последовательным резонансным преобразователем постоянного тока в постоянный

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101834539B (zh) * 2010-05-27 2012-07-04 浙江大学 宽输出电压范围的高效率ac/dc组合变流器
CN102751891A (zh) * 2012-06-21 2012-10-24 中国矿业大学(北京) 基于高频隔离变换的大功率多电平变流器
US9425705B2 (en) * 2012-08-13 2016-08-23 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus for bypassing cascaded H-bridge (CHB) power cells and power sub cell for multilevel inverter
CN103391004B (zh) * 2013-06-29 2016-08-10 华为技术有限公司 中间总线架构电压调整电路
CN104052292A (zh) * 2014-06-25 2014-09-17 南京南瑞继保电气有限公司 一种模块化高压直流变换装置及其控制方法
US9595876B2 (en) * 2015-02-11 2017-03-14 Schneider Electric It Corporation DC-DC converter
CN104578083B (zh) * 2015-02-25 2017-05-03 国家电网公司 一种配电网动态电压稳定器的控制策略
CN105119334A (zh) * 2015-08-31 2015-12-02 深圳驿普乐氏科技有限公司 一种宽电压输出范围的变压电路和直流充电桩
CN105356774A (zh) * 2015-12-09 2016-02-24 北京能源投资（集团）有限公司 用于混合储能系统的变流器
EP3242382A1 (en) * 2016-05-04 2017-11-08 ABB Schweiz AG Ac-to-dc converter system
CN205725513U (zh) * 2016-05-06 2016-11-23 钛白金科技（深圳）有限公司 一种单相ac‑dc/dc‑ac双用电路及三相ac‑dc/dc‑ac双用电路
US10486836B2 (en) * 2016-11-10 2019-11-26 Hamilton Sundstrand Corporaration Solar powered spacecraft power system
CN106712084A (zh) * 2017-01-10 2017-05-24 清华大学 一种用于串联直流海上风电场的风力发电系统
CN106849158A (zh) * 2017-01-11 2017-06-13 清华大学 一种用于串联直流海上风电场的风力发电系统
CN106899030B (zh) * 2017-04-11 2019-07-19 北京交通大学 一种原边集成式模块化独立控制电池储能系统
CN107017781B (zh) * 2017-06-02 2019-04-30 东南大学 非对称pwm控制的isop全桥直流变换器及其控制方法
CN107276125B (zh) * 2017-07-06 2023-06-27 南京南瑞继保电气有限公司 一种链式多端口并网接口装置及控制方法
CN107425545B (zh) * 2017-07-31 2019-08-23 上海交通大学 级联h桥中压变流器的优化调制方法
CN107546844B (zh) * 2017-08-16 2020-10-30 中国科学院电工研究所 一种电力电子变压器级联功率模块冗余容错控制方法
CN107592017B (zh) * 2017-09-04 2020-04-21 中国科学院电工研究所 一种dc-dc变换器及控制方法
CN107834854A (zh) * 2017-11-24 2018-03-23 清华大学 一种高压大容量直流变压器
CN109194130B (zh) * 2018-09-06 2020-11-17 南京南瑞继保电气有限公司 一种单向直流电压变换装置和系统及其控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7773395B2 (en) * 2007-02-21 2010-08-10 The Aerospace Corporation Uniform converter input voltage distribution power system
RU2480884C2 (ru) * 2008-03-25 2013-04-27 Дельта Электроникс, Инк. Система преобразователя мощности, которая эффективно работает во всем диапазоне режимов нагрузки
CN101345473A (zh) * 2008-05-04 2009-01-14 南京航空航天大学 基于全桥拓扑结构输入串联输出并联自动均压直流变压器
EA027919B1 (ru) * 2010-10-28 2017-09-29 Элтек Валере Ас Способ управления последовательным резонансным преобразователем постоянного тока в постоянный
CN105827117A (zh) * 2016-04-27 2016-08-03 同济大学 组合式直流变换器

Also Published As

Publication number Publication date
EP3823148A4 (en) 2022-03-30
US20210242787A1 (en) 2021-08-05
CN109194130B (zh) 2020-11-17
BR112020027073A2 (pt) 2021-03-30
CN109194130A (zh) 2019-01-11
EP3823148A1 (en) 2021-05-19
KR102616952B1 (ko) 2023-12-21
WO2020048362A1 (zh) 2020-03-12
KR20210031954A (ko) 2021-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2756978C1 (ru) Однонаправленное устройство и система преобразования напряжения постоянного тока и управления ними
RU2526374C2 (ru) Способ запирания выпрямителя переменного тока с распределенными накопителями энергии
WO2020048338A1 (zh) 一种模块式变流装置、组合型换流器以及控制方法
EP3633843B1 (en) Current converter and driving method therefor
CN105226697A (zh) 电压源转换器及其控制
EP3306635A1 (en) Dc current breaker device
EP2781014A1 (en) Ac/dc multicell power converter for dual terminal hvdc connection
KR20210076062A (ko) 다상 및 단상 작동을 위한 다상 컨버터 토폴로지
US20160204713A1 (en) Multilevel active rectifiers
WO2014094131A1 (en) Multilevel valve for voltage sourced converter transmission
CN104980137A (zh) 一种强迫换流型全固态高速直流断路器和换流开关
WO2020165954A1 (ja) 電力変換装置、および電力変換システム
CN102097967A (zh) 一种级联式多电平变流器
RU2411627C1 (ru) Многоуровневый автономный инвертор напряжения
US10148164B2 (en) Topology of composite cascaded high-voltage and low-voltage modules
CN103944401B (zh) 多线圈单相中频方波变压器的双向高压dc/dc控制方法
CN111164876B (zh) 多级变流器
WO2015158402A1 (en) Improvements in or relating to power modules for use in power transmission networks
US20210036626A1 (en) Electrical power conversion system and associated method
CN111525540B (zh) 一种混合式模块化直流潮流控制器及其控制方法
CN108306500B (zh) 一种高压dc-dc变换器
RU69353U1 (ru) Высоковольтный преобразователь частоты
Afshari et al. A series-AC-link ISOP AC-AC converter with two power cells
CN113922671B (zh) 一种三端口柔性直流输电dc-dc变换器及其控制方法
WO2021052062A1 (zh) 变换电路、前置电路、子模块、直流变换器及控制方法