RU2780724C1 - Статический преобразователь - Google Patents

Статический преобразователь Download PDF

Info

Publication number
RU2780724C1
RU2780724C1 RU2022109350A RU2022109350A RU2780724C1 RU 2780724 C1 RU2780724 C1 RU 2780724C1 RU 2022109350 A RU2022109350 A RU 2022109350A RU 2022109350 A RU2022109350 A RU 2022109350A RU 2780724 C1 RU2780724 C1 RU 2780724C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
output
rectifier
main
input
Prior art date
Application number
RU2022109350A
Other languages
English (en)
Inventor
Виталий Иванович Глухов
Алексей Артамонович Артамонов
Сергей Юрьевич Коваленко
Анатолий Владимирович Бубен
Владимир Иванович Поваренкин
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ")
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2780724C1 publication Critical patent/RU2780724C1/ru

Links

Images

Abstract

Изобретение относится к области электротехники, в частности к статическим преобразователям для питания ответственных потребителей трехфазного переменного тока. Технический результат заключается в повышении эффективности работы статического преобразователя. Достигается тем, что обеспечивается подключение через диоды прямого и обратного включения постоянного опорного напряжения на выход основного выпрямителя, которое не влияет на его работу, но позволяет в режиме мостового диодного выпрямителя обеспечить на выходе стабильное напряжение в заданных пределах при сбоях в работе источника переменного напряжения и появления на его выходах "провалов" в значениях напряжений, а также обеспечить на выходе основного выпрямителя стабильное напряжение в заданных пределах при запаздывании появления напряжения на его входе. 1 ил.

Description

Назначение
Изобретение относится к области электротехники и более конкретно к статическим преобразователям с двойным преобразованием энергии для бесперебойного питания ответственных потребителей трехфазного переменного тока.
Уровень техники
В настоящее время известно использование различных систем с двойным преобразованием энергии для бесперебойного питания ответственных потребителей переменного тока:
• в системах электроснабжения, когда солнечная энергия, преобразуется в электрическую энергию фотоэлектрическими преобразователями (солнечными батареями) для обеспечения питания потребителей электроэнергии и заряда вторичных источников питания - накопителей электрической энергии аккумуляторных батарей (АБ), предназначенных для питания потребителей электроэнергии при ограниченной или полностью отсутствии солнечной энергии (см. патент РФ №2689401);
• в системах электроснабжения, когда генерирование электрической энергии осуществляется генератором, ротор которого приводится в движение от энергии ветра, для обеспечения питания потребителей электроэнергии и заряда вторичных источников питания - накопителей электрической энергии аккумуляторных батарей, предназначенных для питания потребителей электроэнергии при ограниченной скорости ветра или его отсутствии (см. патенты РФ №2346182 №40769);
• на железнодорожном транспорте в виде генерирования электрической энергии подвагонным генератором подвижного состава с приводом вращения его ротора от оси колесной пары подвижного вагона для обеспечения питания потребителей электроэнергии и заряда вторичных источников питания - накопителей электрической энергии аккумуляторных батарей (см. патент РФ №2334348);
• в системах, использующих, например, парогенераторы, гидрогенераторы и т.д., то есть там, где генерирование электрической энергии осуществляется генератором, ротор которого приводится в движение от формирователя кинетической энергии вращения;
• в других системах, использующих, например, парогенераторы, гидрогенераторы и т.д., то есть там, где генерирование электрической энергии осуществляется генератором, ротор которого приводится в движение от формирователя кинетической энергии вращения.
Таким образом, статический преобразователь в приведенных выше системах должен обеспечиваться электроэнергией как минимум от двух независимых источников - основного и резервного, при этом, в качестве резервного источника является аккумуляторная батарея.
Кроме того, выдвигаются повышенные требования к статическим преобразователям по гальванической развязке для питания ответственных потребителей трехфазного переменного тока.
Варианты схемотехнических решений силовых узлов современных трехфазных статических преобразователей средней и большой мощности, работающих по схеме источника бесперебойного питания, достаточно полно изложены в статье Климов В.П., Москалев А.Д. Трехфазные «ИБП: схемотехника и технические характеристики». Электронные компоненты, №6, 2005 г.
Согласно указанному обзору наиболее распространены источники бесперебойного питания с двойным преобразованием энергии, обеспечивающие переход с сетевого режима на автономный без перерыва питания, обеспечивая необходимую форму и симметрию трехфазного выходного напряжения. При этом обеспечиваются высокая точность стабилизации выходного напряжения в сетевом и автономном режимах, в том числе при переключениях с сетевого режима на автономный и наоборот. В современных импульсных преобразователях широкое применение нашли высоковольтные быстродействующие силовые биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT), работающие в ключевом режиме, позволяющем обеспечить большие мощности и высокий КПД преобразователя, которые управляются широтно-импульсным сигналом (ШИМ) от контроллера (см., например, "Транзисторы IGBT" на сайте: https://drives.ru/stati/modul-igbt/; патенты РФ: №2513547, №2481691).
Известен статический преобразователь (см. патент №2481691), обеспечивающий бесперебойное питание ответственных потребителей трехфазного переменного тока, питающий от основной сети переменного тока и резервной сети постоянного тока. Недостатком данного статического преобразователя является то, что он не обеспечивает стабильное (без провалов) питание потребителей при кратковременном пропадании питания от аккумуляторной батареи, а также при кратковременном пропадании или снижении напряжения входного переменного тока при питании от источника переменного напряжения.
Известен статический преобразователь (см. патент РФ №2540966), который является наиболее близким к предлагаемому изобретению и взятый авторами за прототип.
Данный статический преобразователь прототипа для питания ответственных потребителей трехфазного переменного тока, включает в себя клеммы входного трехфазного переменного тока и клеммы входного постоянного тока (положительную и отрицательную), а также контакторы, основной выпрямитель, подключенный по входу (через фазные дроссели и один из контакторов) к клеммам входного трехфазного переменного тока, фильтрующий конденсатор и инвертор, подключенные параллельно выходу выпрямителя, при этом положительная клемма входного постоянного тока через другой контактор и разделительные диоды подключена к точкам соединения каждого фазного дросселя с первым контактором, а отрицательная клемма постоянного тока через второй контактор подключена к общей минусовой точке выпрямителя, содержащего транзисторные чопперы, обеспечивающие регулирование величины напряжения, причем цепь, соединяющая клеммы постоянного тока и выпрямитель, включает также группу гальванической развязки, состоящую из высокочастотного инвертора, трансформатора и дополнительного выпрямителя, при этом, группа гальванической развязки подключена непосредственно к источнику постоянного тока, а по выходу - к выходным клеммам основного выпрямителя и включается только на короткое время, определяемое временем переключения силовых контакторов питающих цепей.
Существенные неточности (недостатки) в электрической схеме, представленной на чертеже прототипа:
• выходом статического преобразователя для подключения потребителей переменного тока является выход основного выпрямителя с постоянным напряжением, подключенным к входу основного инвертора (потребители переменного тока следует подключать к выходу основного инвертора, т.к. по определению инвертор должен иметь вход с постоянным напряжением, а выход - с переменным);
• нерегулируемый выпрямитель с выходным постоянным напряжением напрямую подключен к выходу основного выпрямителя с постоянным напряжением, т.е. два источника постоянного напряжения соединяются параллельно, что недопустимо в связи с тем, что происходит выравнивание напряжений данных двух источников с формированием тока, ограничиваемого лишь внутренним сопротивлением источника напряжения.
Существенные недостатки функционирования прототипа:
• на вход основного выпрямитель подается постоянное напряжение непосредственно клемм аккумуляторной батареи, которое изменяется в широких пределах (от 320 В до 175 В), в том числе, изменяемого относительно входного переменного 380 В. Это снижает эффективность работы основного преобразователя, так как, если для формирования выходного напряжения на фильтрующем конденсаторе при входном переменном напряжении основного выпрямителя используются в нем выпрямительные диоды, практически не влияющие на амплитуду выходного напряжения, то при постоянном напряжении на входе основного преобразователя используется бустерная схема для увеличения входного напряжения на выходе (следует отметить существенную неточность в прототипе, в котором указывается как чопперная схема, поскольку у чопперов выходное напряжение на выходе всегда ниже входного) путем управления IGBT-транзисторов ШИМ сигналом от контроллера (см. 1. "Схемотехника DC/DC преобразователей." на сайте: https://elwo.ru/_fr/9/_DC-DC_.pdf.
2. "Импульсные и бестрансформаторные сетевые источники питания." На сайте: https://ozlib.com/1038388/).
При широком диапазоне изменения входного постоянного напряжения снижается эффективность работы основного преобразователя из-за повышения пульсаций и ухудшения стабилизации выходного напряжения, а также отрицательно сказывается на массогабаритных показателях при выборе фазных дросселей 3 и фильтрующего конденсатора 8;
• не обеспечивает достаточную стабилизацию выходного напряжения при сбоях в работе источника переменного напряжения, например, при наличии определенных провалов выходных напряжений;
• подача постоянного напряжения с выхода дополнительного выпрямителя непосредственно на выход основного выпрямителя отрицательно сказывается на процессе формирования выходного сигнала основного выпрямителя;
• основной выпрямитель (статический преобразователь) не работоспособен для значений входного напряжения от источника постоянного тока (аккумулятора), превышающих значения входного напряжения источника трехфазного переменного тока.
Данные недостатки приводят к низкой эффективности работы статического преобразователя при ограниченных его функциональных возможностях.
Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы статического преобразователя.
Раскрытие изобретения
Сущность предлагаемого статического преобразователя заключается в повышении эффективности работы путем подключения через диоды прямого и обратного включения постоянного опорного напряжения на выход основного выпрямителя, которое не влияет на его работу, но позволяет в режиме мостового диодного выпрямителя обеспечить на выходе стабильное напряжение в заданных пределах при сбоях в работе источника переменного напряжения и появления на его выходах "провалов" в значениях напряжений, а также обеспечить на выходе основного выпрямителя стабильное напряжение в заданных пределах при запаздывании появления напряжения на его входе.
Кроме того, преобразованием и стабилизацией напряжения с выхода аккумуляторной батареи в соответствующих величинах относительно значения выходного напряжения источника переменного напряжения позволяет оптимизировать массу и габариты дросселей и фильтрующего конденсатора в бустерной схеме основного выпрямителя и получить на его выходе постоянное напряжение с низкими пульсациями и высокой стабильностью, а также обеспечить работу статического преобразователя для номинальных значений напряжения аккумулятора в широких пределах не только меньших значения напряжения источника входного трехфазного переменного тока, но и наоборот - превышающих.
Статический преобразователь включает в себя источник питания трехфазного переменного напряжения и аккумуляторную батарею, первый и второй контакторы, фазные дроссели, разделительные диоды, основной выпрямитель, выход которого соединен параллельно с фильтрующим конденсатором, основной инвертор, выходом соединенный с потребителями постоянного тока, а также последовательно соединенные с аккумуляторной батареей дополнительный инвертор, трансформатор и дополнительный выпрямитель.
Введение в устройство датчика напряжения, преобразователя постоянного напряжения, выходного диода, диода опорного напряжения и системы управления первым и вторым контакторами, основным выпрямителем, основным и дополнительным инверторами, преобразователем постоянного напряжения позволяет повысить эффективности работы статического преобразователя, а также расширить его функциональные возможности.
Подключением к входу основного инвертора выхода основного выпрямителя через диод в прямом направлении и преобразователя постоянного напряжения через диод в обратном направлении, на выходе которого присутствует опорное постоянное напряжение, обеспечивается исключение на выходе статического преобразователя "провалов" при наличии провалов на выходе источника переменного напряжения, а также при запаздывании появления напряжения на входе основного инвертора с учетом времени срабатывания системы управления, контакторов на размыкание/замыкание контактов и времени формирования инвертором выходных напряжений.
Напряжение с выхода аккумуляторной батареи преобразуется и стабилизируется в соответствующее значение относительно значения выходного напряжения источника переменного напряжения, которые подаются на вход основного выпрямителя, в связи с чем, обеспечивается оптимизация выбора дросселей и фильтрующего конденсатора в бустерной схеме, минимизация их массогабаритных параметров и получение на выходе основного выпрямителя постоянного напряжения с низкими пульсациями и высокой стабильностью.
Кроме того, при преобразовании постоянного напряжения с выхода аккумуляторной батареи для подачи на вход основного выпрямителя, например, выбором коэффициента трансформации трансформатора (отношения количества витков вторичной обмотки к количеству витков первичной обмотки) предлагаемый статический преобразователь можно использовать не только для номинальных значений напряжений источника переменного напряжения превышающих значения напряжения аккумуляторной батареи, но и наоборот - меньших, что расширяет функциональные возможности статического преобразователя в сравнении с прототипом.
Графические иллюстрации
На фигуре 1 приведена структурная схема статического преобразователя, содержащая составляющие с обозначенными цифрами позициями:
1 - ИПН (источник переменного напряжения);
2 - первый контактор;
3 - фазные дроссели (три дросселя);
4 - основной выпрямитель;
5-1, 5-2, 5-3 - транзисторные ключи;
6-1, 6-2, 6-3, 7-1, 7-2, 7-3 - диоды;
8 - фильтрующий конденсатор;
9 - И1 (основной инвертор);
10 - ППТ (потребители переменного тока);
11 - ДН (датчик напряжения);
12 - разделительные диоды;
13 - АБ (аккумуляторная батарея);
14 - И2 (дополнительный инвертор);
15 - трансформатор;
16 - дополнительный выпрямитель;
17 - второй контактор;
18 - преобразователь постоянного напряжения;
19 - диод опорного напряжения;
20 - СУ (система управления);
21 - выходной диод.
Статический преобразователь, включающий в себя источник питания трехфазного переменного напряжения 1 и аккумуляторную батарею 13, первый 2 и второй 17 контакторы, фазные дроссели 3, разделительные диоды 12, основной выпрямитель 4, выход которого соединен параллельно с фильтрующим конденсатором, а также последовательно соединенные с аккумуляторной батареей 13 дополнительный инвертор 13, трансформатор 15 и дополнительный выпрямитель 16, при этом, выходы источника питания трехфазного переменного напряжения 1 через контакты первого контактора 2 соединены с катодами разделительных диодов 12 и через фазные дроссели 3 с входом основного выпрямителя 4, выполненного по мостовой схеме в виде транзисторных ключей 5-1, 5-2, 5-3 с параллельно 6-1, 6-2, 6-3 и последовательно 7-1, 7-2, 7-3 соединенными диодами, обеспечивающим выпрямление переменного и преобразование со стабилизацией постоянного напряжений.
В устройство дополнительно введены датчик напряжения 11, преобразователь постоянного напряжения 18, выходной диод 21, диод опорного напряжения 19 и система управления 20, при этом, положительный вывод дополнительного выпрямителя 16 через контакты второго контактора 17 соединен с анодами разделительных диодов 12 и одним входом преобразователя постоянного напряжения 18, второй вход которого соединен с отрицательным выводом дополнительного выпрямителя 16, отрицательной шиной основного инвертора 9 и отрицательной шиной основного выпрямителя 4, выход которого через выходной диод 21 прямого включения соединен с выходом преобразователя постоянного напряжения 18 через диод опорного напряжения 19 обратного включения и с входом основного инвертора 9, выход которого соединен с потребителями переменного тока 10; вход системы управления 20 через датчик напряжения 11 соединен с контрольным выводом источника переменного напряжения 1, а выходы с цепями управления первого 2 и второго 17 контакторов, управляющими входами основного выпрямителя 4, основного 9 и дополнительного 14 инверторов, преобразователя постоянного напряжения 18.
Описание работы статического преобразователя
В основном режиме работы питание потребителей переменного тока 10 осуществляется от источника переменного напряжения ИПН 1. Кроме того, в данном режиме обеспечивается заряд аккумуляторной батареи АБ 13 (зарядное устройство на фиг.1 не показано). При этом по сигналу с датчика напряжения ДН 11 (напряжение присутствует), который является индикатором присутствия или отсутствия напряжения на выходе ИПН 1, система управления СУ 20 подает в цепь управления первого 2 и второго 17 контакторов (см., например, "Электромагнитные контакторы". На сайте: http://electricalschool.info/spravochnik/apparaty/9-jelektromagnitnye-kontaktory.html) сигналы, по которым контакты К1 первого контактора 2 замыкаются, а контакты К2 второго контактора 17 размыкаются, поэтому постоянное напряжение с выхода аккумуляторной батареи АБ 13 на фазные дроссели 3 не поступает.
В качестве датчика напряжения ДН 11 можно использовать, например, трансформатор с выпрямителем на выходе (см., например, "Трансформаторы, выпрямители, фильтры". На сайте: https.//www.radioradar.net/hand_book/documentation/tran.html).
Первый 2 и второй 17 контакторы используются для гальванической развязки источника переменного напряжения ИПН 1 и аккумуляторной батареи АБ 13.
К входам основного выпрямителя 4 с выхода ИПН 1 через замкнутые контакты первого контактора 2 и через фазные дроссели 3 подается трехфазное переменное напряжение. В данном случае основной выпрямитель 4 работает в выпрямительном режиме, при котором транзисторы 5-1, 5-2, 5-3 основного выпрямителя 4 находятся в закрытом состоянии (закрытие транзисторов и перевод их в режим управления ШИМ сигналом осуществляется системой управления СУ 20). Основной выпрямитель 4 в данном режиме работает как мостовой диодный выпрямитель с диодами 6-1, 7-1, 6-2, 7-2, 6-3, 7-3 (см., например, сайт: https://ru.wikipedia.org/wiki/). Сформированное напряжение на выходе основного выпрямителя 4 сглаживается фильтрующим конденсатором 8, которое затем через выходной диод 21 поступает на вход инвертора И1 9 (см., например, 1. Трехфазный автономный инвертор. На сайте: https://electric-220.ru/news/trekhfaznyj_invertor/2019-06-15-1703. 2. Инвертор. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ).
На сайте: https://www.xn--80aacyeaulasblh.xn--plai/reference/terminology/154-inverter), который на выходе формирует переменные напряжения для потребителей переменного тока ППТ 10.
При этом опорный диод 19 находится в закрытом состоянии, т.к. на выходе преобразователя постоянного напряжения 18 постоянно присутствует опорное напряжение Uоп, которое находится в допустимом рабочем диапазоне выходного напряжения основного выпрямителя 4, но по величине ниже заданного напряжения в допустимом рабочем диапазоне, формируемого основным выпрямителем 4, т.е. выполняется условие
Figure 00000001
где Uвыпр - заданное напряжение на выходе основного выпрямителя 4 в допустимом рабочем диапазоне.
Благодаря закрытому состоянию опорного диода 19 опорное напряжение с выхода преобразователя постоянного напряжения 18 не влияет на работу основного выпрямителя 4 и его входные цепи. Однако при сбоях в работе ИПН 1, например, наличии определенных провалов выходных напряжений (недостаточных для размыкания контактов первого контактора 2, который срабатывает при отсутствии напряжения на выходе ИПН 1), напряжение на выходе основного выпрямителя 4 снижается и при достижении значений в заданном рабочем диапазоне ниже опорного напряжения на выходе преобразователя постоянного напряжения 18 открывается опорный диод 19 и закрывается выходной диод 21. Опорное напряжение с выхода преобразователя постоянного напряжения 18 через опорный диод 19 поступает на вход основного инвертора 9, обеспечивая, тем самым, требуемую стабилизацию напряжения на его выходе, без каких либо провалов. Выходной диод 21, находящийся в закрытом состоянии, защищает (отсекает) основной выпрямитель 4 и его входные цепи от влияния выходного напряжения преобразователя постоянного напряжения 18 на их работу.
Формирование напряжения на выходе преобразователя постоянного напряжения 18 осуществляется следующим образом.
Постоянное напряжения с аккумуляторной батареи АБ 13 поступает на вход дополнительного инвертора И2 14, который может быть выполнен, например, по мостовой схеме (см., например, стабилизированный преобразователь напряжения в автономной системе электропитания, выполненный по мостовой схеме на транзисторах в патенте, РФ, №2689401). Переменное напряжение с выхода дополнительного инвертора И2 14 преобразуется трансформатором 15 в заданное значение переменного напряжения относительно выходного напряжения ИПН 1, создавая, тем самым, уменьшение диапазона изменения напряжения на входе основного инвертора 4, в результате чего повышается эффективность его работы из-за снижения пульсаций и повышения стабилизации выходного напряжения, а также обеспечивается оптимальный выбор фазных дросселей 3 и фильтрующего конденсатора 8 по массе и габаритам (см, например, 1. "Импульсные и бестрансформаторные сетевые источники питания". На сайте: https://ozlib.com/1038388/.
2. "DC/DC-преобразователи: принципы работы и уникальные решения Maxim Integrated". На сайте: https://www.compel.ru/lib/134297).
Напряжение со вторичной обмотки трансформатора 15 через дополнительный выпрямитель 16 поступает на вход преобразователя постоянного напряжения 18, на выходе которого формируется постоянное опорное напряжение Uоп, соответствующее значению в выражении (1).
В качестве преобразователя постоянного напряжения 18 может использоваться, например, источник питания, приведенный на сайте: https://ozlib.com/1038388/). Дополнительный выпрямитель 16 может быть выполнен в виде диодного моста (см., например, "Диодный мост". На сайте: https://wvvw.raselectronic.com/diodnyj-most/). При отсутствии напряжения на выходе источника переменного напряжения ИПН 1 по сигналу датчика напряжения ДН 11 (напряжение отсутствует) система управления СУ 20 вырабатывает в цепь управления первого 2 и второго 17 контакторов сигналы, по которым контакты К1 контактора 2 размыкаются, а контакты К2 контактора 17 замыкаются. Системой управления СУ 20 основной выпрямитель 4 переводится в режим работы преобразования со стабилизацией напряжения на выходе.
Постоянное напряжения с выхода дополнительного выпрямителя 16 через контакты К2 контактора 17, разделительные диоды 12 и фазные дроссели 3 подается к входам основного выпрямителя 4.
В режим работы преобразования со стабилизацией напряжения на выходе транзисторы 5-1, 5-2, 5-3 основного выпрямителя 4 работают в ключевом режиме, управляемыми ШИМ сигналами с контроллера, находящемся в СУ 20. Каждая цепь в виде диода разделительных диодов 12, дросселя фазных дросселей 3, транзистора 5-i, диода 7-i (где i - соответственно 1, 2, 3) и фильтрующего конденсатора 8 представляет собой бустерную схему импульсного стабилизатора-преобразователя (см., например, "Импульсные и бестрансформаторные сетевые источники питания". На сайте: https://ozlib.com/1038388/).
Рассмотрим работу одной цепи (две другие работают аналогично).
Когда ключ на транзисторе 5-1 замкнут, ток от источника питания с выхода дополнительного выпрямителя 16 протекает через дроссель фазных дросселей 3, запасая в нем энергию. Диод 7-1 при этом отсекает (блокирует) фильтрующий конденсатор 8 и не позволяет ему разряжаться через замкнутый ключ. Ток в нагрузку (на вход основного инвертора 9) в этот промежуток времени поступает через выходной диод 21 только от фильтрующего конденсатора 8. Далее, когда ключ закрывается, электродвижущая сила самоиндукции дросселя фазных дросселей 3 суммируется с выходным напряжением на фильтрующем конденсаторе 8 и энергия тока дросселя отдается в нагрузку. При этом выходное напряжение основного выпрямителя оказывается больше его входного на величину, определяемую его индуктивностью дросселя и скважностью работы ключевого транзистора 5-1.
Для практической реализации основного выпрямителя 4 может быть использованы в IGBT модули в виде полумоста SEMIX453GD12E4C, а в качестве контроллера в СУ 20 для управления ШИМ сигналом транзисторов IGBT можно использовать микроконтроллер ST 10F276Z5T3.
Следует отметить, что полностью отечественные IGBT модули, которые также можно использовать для реализации основного выпрямителя 4 приведены на сайте: https://www.angstrem.ru/company/articles/silovaya_ekb_lineyka_polnostyu_otechestvennykh_igbt_moduley/).
С учетом времени срабатывания системы управления 20, первого 2 и второго 17 контакторов на размыкание и замыкание контактов К1 и К2 и наоборот, наблюдается запаздывание появления напряжения на входе основного выпрямителя 4, поэтому с учетом времени формирования им выходных напряжений наблюдается отсутствие напряжения (наличие "провалов") на его выходе.
Для исключения данного недостатка при отсутствии напряжения на выходе основного выпрямителя 4, в соответствии с выражением (1), открывается опорный диод 19 и закрывается выходной диод 21, отсекает (блокирует) основной выпрямитель 4 и его входные цепи от выходного напряжения преобразователя постоянного напряжения 18. Опорное напряжение с выхода преобразователя постоянного напряжения 18 через опорный диод 19 поступает на вход инвертора 9, обеспечивая, тем самым, требуемую стабилизацию напряжения на его выходе, без каких либо провалов.
В качестве основного инвертора И1 9 может использоваться трехфазный инвертор, преобразующий постоянное напряжение на входе в трехфазное переменное стабилизированное напряжение на выходе (см., например:
1. Трехфазный автономный инвертор.
На сайте: https://electric-220.ru/news/trekhfaznyj_invertor/2019-06-15-1703.
2. "Трехфазный инвертор". Патент RU №2426216).
При появлении напряжения на выходе источника переменного напряжения ИПН 1 по сигналу датчика напряжения ДН 11 (напряжение присутствует) система управления СУ 20 вырабатывает в цепь управления первого 2 и второго 17 контакторов сигналы, по которым контакты К1 контактора 2 замыкаются, а контакты К2 контактора 17 размыкаются. Системой управления СУ 20 основной выпрямитель 4 переводится в выпрямительный режим, описанный выше.
Следует отметить, что в приведенных примерах исполнения система управления 20 формирует ШИМ сигналы для управления основным 9 и дополнительным 14 инверторами, а также преобразователем постоянного напряжения 18.
Наряду с вышеуказанными достоинствами предлагаемого изобретения является то, что преобразованием напряжения дополнительным инвертором 14 и выбором, например, коэффициента трансформации трансформатора 15 (отношения количества витков вторичной обмотки к количеству витков первичной обмотки) предлагаемый статический преобразователь можно использовать не только для значений напряжений источника переменного напряжения ИПН 1 превышающих номинальные значения напряжения аккумуляторной батареи АБ 13, но и наоборот - меньших, что расширяет его функциональные возможности в сравнении с прототипом.

Claims (1)

  1. Статический преобразователь, включающий в себя источник питания трехфазного переменного напряжения и аккумуляторную батарею, первый и второй контакторы, фазные дроссели, разделительные диоды, основной выпрямитель, выход которого соединен параллельно с фильтрующим конденсатором, а также последовательно соединенные с аккумуляторной батареей дополнительный инвертор, трансформатор и дополнительный выпрямитель, при этом выходы источника питания трехфазного переменного напряжения через контакты первого контактора соединены с катодами разделительных диодов и через фазные дроссели с входом основного выпрямителя, выполненного по мостовой схеме в виде транзисторных ключей с параллельно и последовательно соединенными диодами, обеспечивающим выпрямление переменного и преобразование со стабилизацией постоянного напряжений, отличающийся тем, что дополнительно введены датчик напряжения, преобразователь постоянного напряжения, выходной диод, диод опорного напряжения и система управления, при этом положительный вывод дополнительного выпрямителя через контакты второго контактора соединен с анодами разделительных диодов и одним входом преобразователя постоянного напряжения, второй вход которого соединен с отрицательным выводом дополнительного выпрямителя, отрицательной шиной основного инвертора и отрицательной шиной основного выпрямителя, выход которого через выходной диод прямого включения соединен с выходом преобразователя постоянного напряжения через диод опорного напряжения обратного включения и с входом основного инвертора, выход которого соединен с потребителями переменного тока; система управления по сигналу с источника переменного напряжения обеспечивает управление работой контакторов, основного выпрямителя, основного и дополнительного инверторов, преобразователя постоянного напряжения.
RU2022109350A 2022-04-07 Статический преобразователь RU2780724C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2780724C1 true RU2780724C1 (ru) 2022-09-29

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2794276C1 (ru) * 2022-12-06 2023-04-13 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") Система бесперебойного питания

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2540966C1 (ru) * 2013-08-08 2015-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Гамем" (ООО "Гамем") Статический преобразователь
US20200176997A1 (en) * 2011-04-15 2020-06-04 Deka Products Limited Partnership Modular Power Conversion System
RU2732280C1 (ru) * 2019-12-26 2020-09-15 Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Космические системы мониторинга, информационно-управляющие и электромеханические комплексы" имени А.Г. Иосифьяна" АО "Корпорация "ВНИИЭМ" Источник бесперебойного питания - статический обратимый преобразователь для питания потребителей переменного и постоянного тока и заряда (подзаряда) аккумуляторной батареи
US11056967B2 (en) * 2017-03-30 2021-07-06 Airbus Operations Gmbh Electrical supply system for an aircraft with a legacy AC network and a bipolar DC network

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200176997A1 (en) * 2011-04-15 2020-06-04 Deka Products Limited Partnership Modular Power Conversion System
RU2540966C1 (ru) * 2013-08-08 2015-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Гамем" (ООО "Гамем") Статический преобразователь
US11056967B2 (en) * 2017-03-30 2021-07-06 Airbus Operations Gmbh Electrical supply system for an aircraft with a legacy AC network and a bipolar DC network
RU2732280C1 (ru) * 2019-12-26 2020-09-15 Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Космические системы мониторинга, информационно-управляющие и электромеханические комплексы" имени А.Г. Иосифьяна" АО "Корпорация "ВНИИЭМ" Источник бесперебойного питания - статический обратимый преобразователь для питания потребителей переменного и постоянного тока и заряда (подзаряда) аккумуляторной батареи

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2794276C1 (ru) * 2022-12-06 2023-04-13 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") Система бесперебойного питания
RU2806284C1 (ru) * 2023-01-30 2023-10-30 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") Преобразователь частоты
RU2807514C1 (ru) * 2023-05-03 2023-11-15 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") Способ управления импульсным силовым понижающим преобразователем

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11929620B2 (en) Maximizing power in a photovoltaic distributed power system
Chen et al. Double-input PWM DC/DC converter for high-/low-voltage sources
Baruschka et al. Comparison of cascaded H-bridge and modular multilevel converters for BESS application
Kan et al. Single-stage and boost-voltage grid-connected inverter for fuel-cell generation system
US11152791B2 (en) Solar energy based mobile electric vehicle fast charger system
RU2008131964A (ru) Способ питания резервных вспомогательных потребителей, вспомогательный преобразователь и железнодорожное транспортное средство для осуществления способа
WO2013000185A1 (zh) 并网逆变装置
CN115552056A (zh) 操作电解器的方法，执行该方法的连接电路、整流器和电解设备
RU2426215C2 (ru) Источник бесперебойного питания потребителей переменного тока
AU2010269743B2 (en) Electric vehicle control device
US11632056B2 (en) Off-grid phase splitter and inverter system
JP2011522511A (ja) 可変速駆動装置のエネルギー回収装置
KR100844401B1 (ko) 태양광 발전장치가 구비된 무정전 전원투입장치
Ansari et al. A new control method for an interleaved flyback inverter to achieve high efficiency and low output current THD
Gorla et al. Analysis and implementation of a three-phase matrix-based isolated AC-DC converter with transformer leakage energy management
RU2540966C1 (ru) Статический преобразователь
EP3807971A1 (en) Microgrid controller with one or more sources
Naik et al. 1kW Home Inverter using cascaded Current Fed Push Pull Converter and SPWM Inverter
RU2780724C1 (ru) Статический преобразователь
CN111512532A (zh) 三个电桥支路的至少一个转换器模块的变换器，用于运行这种变换器的方法和这种变换器的应用
KR101403868B1 (ko) 정현파 펄스 폭 변조 승압 초퍼를 이용한 태양광 발전용 파워 컨디셔너
RU2796382C1 (ru) Статический преобразователь
RU2481691C1 (ru) Статический преобразователь
RU2806284C1 (ru) Преобразователь частоты
RU2609770C1 (ru) Устройство гарантированного электропитания