RU2784845C1 - Трёхфазный инвертор напряжения повышенной мощности для солнечной фотоэлектрической станции - Google Patents
Трёхфазный инвертор напряжения повышенной мощности для солнечной фотоэлектрической станции Download PDFInfo
- Publication number
- RU2784845C1 RU2784845C1 RU2022124341A RU2022124341A RU2784845C1 RU 2784845 C1 RU2784845 C1 RU 2784845C1 RU 2022124341 A RU2022124341 A RU 2022124341A RU 2022124341 A RU2022124341 A RU 2022124341A RU 2784845 C1 RU2784845 C1 RU 2784845C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- phase
- input
- frequency
- transistors
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 6
- 241000343232 Oia Species 0.000 claims description 29
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 16
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N tin hydride Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 241001646071 Prioneris Species 0.000 claims description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 2
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 241001183012 Modified Vaccinia Ankara virus Species 0.000 description 2
- 230000002441 reversible Effects 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 241000712469 Fowl plague virus Species 0.000 description 1
- 230000035779 M Phase Effects 0.000 description 1
- 230000027311 M phase Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 235000009808 lpulo Nutrition 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 1
- 235000019801 trisodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники. Технический результат заключается в повышении качества выходного напряжения и преобразуемой мощности трехфазных инверторов напряжения в сетевых солнечных фотоэлектрических станциях. Это достигается тем, что в известном трехфазном инверторе напряжения, содержащем три однофазные инверторные ячейки и блок управления, каждая из ячеек снабжена М-1 числом дополнительных стоек транзисторов, а также тремя М обмоточными трансфильтрами, блок управления снабжен М-1 числом дополнительных генераторов пилообразного напряженияi (ГПНi) (где i=2, 3, 4, …, М) с фазовым сдвигом их напряжений, а также 3(М-1) числом дополнительных компараторов (Кi) и М-1 числом дополнительных логических элементов (ЛЭ), причем для каждой j-й фазы один вход каждого из М-1 числа i-х дополнительных компараторов подключен к выходу одного из i-х дополнительных ГПНi, второй их вход - к выходу генератора трехфазного задающего напряжения j-й фазы, а выход i-гo дополнительного компаратора подключен к одному входу i-го дополнительного двухвходового ЛЭ, второй вход которого подключен к соответствующему выходу датчика длительности полупериода напряженияj. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано при построении трехфазных инверторов напряжения (ТИН) повышенной мощности (при современной элементной базе от 1 МВА и более), например, в сетевых солнечных фотоэлектрических станциях (СФЭС).
В известных на сегодня СФЭС используется структура ТИН по 3-х фазной мостовой схеме (на 6 транзисторах), силовая часть которого выполнена на базе трех однофазных полумостовых инверторных схем, которые реально представляют собой три фазные транзисторные стойки -ФТС (каждая в виде пары последовательно соединенных транзисторов), которые подключены между шинами общего источника питания со средней (нулевой) точкой. Известен такой трехфазный инвертор напряжения (Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники: учебное пособие / Г.С.Зиновьев. - 4-е изд., исправл. и дополн. - Новосибирск: изд.-о НГТУ, 2009. - 672 с, стр. 420). Блок управления (БУ) этого ТИН обеспечивает управление транзисторами ФТС с алгоритмом ШИМ по синусоидальному закону. БУ выполнен по традиционной структуре: он содержит регулируемый по уровню напряжения генератор 3-х фазного задающего напряжения (ГЗНj, где j - фазовый индекс) синусоидальной формы, генератор пилообразного напряжения (ГПН), три компаратора (Кj), каждый с тактовым и управляющим входами и три логических узла (ЛУj) распределения управляющих импульсов между транзисторами соответствующей ФТС.БУ также содержит 6 драйверов, выход каждого из которых подключен к одному из 6 транзисторов ТИН, а их входы - к выходу соответствующего ЛУj. Управляющие входы каждого из трех компараторов подключены к соответствующему выходу ГЗНj, а тактовые их входы - к выходу ГПН. Входы ГПН и ГЗНj, как правило, подключают к общему узлу задания их частот.
Недостаток этого решения заключается, во-первых, в том, что напряжение источника питания ТИН в практических решениях используется только на 50%. Это, в конечном счете, приводит к пониженному значению его КПД. Во-вторых, эта схема чувствительна к не симметрии 3-х фазной нагрузки: показатели качества выходного напряжения ТИН при этом ухудшены. Ослабление этого недостатка требует использования дополнительных средств, например, введения в источник питания средней точки в виде конденсаторного делителя напряжения (но это не исключает 1-ый недостаток). В-третьих, данное решение имеет ограничения по уровню преобразуемой мощности, которые определяется мощностными возможностями реально используемых транзисторов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является трехфазный инвертор напряжения - ТИН (Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники: учебное пособие / Г.С. Зиновьев. - 4-е изд., исправл. и дополн. - Новосибирск: изд.-о НГТУ, 2009. - 672 с, стр. 436), позволяющий в значительной степени ослабить в указанном выше устройстве-аналоге 1-ый недостаток, исключить 2-ой и несколько ослабить 3-ий недостатки. Этот ТИН выполнен на базе трех мостовых однофазных инверторных ячеек (ОИЯj) с тремя однофазными выходными трансформаторами. При этом каждая ОИЯj выполнена в виде (базовых) транзисторных высокочастотной и низкочастотной стоек, которые подключены к шинам питания ТИН. Напряжение источника питания (здесь уже без средней точки) используется на 100%, схема практически не чувствительна к не симметрии 3-х фазной нагрузки, а ее мощностные возможности возрастают вдвое (при том же напряжении питания) благодаря увеличению вдвое коэффициента использования напряжения питания и, соответственно, благодаря уменьшению вдвое уровня преобразуемого тока. По этой же причине потери в транзисторах уменьшаются в 4 раза.
Блок управления (БУ) этим ТИН обеспечивает формирование выходных фазных напряжений по алгоритму однополярной ШИМ (ОШИМ). Он содержит: генератор трехфазного задающего напряжения заданной (например, синусоидальной) формы (ГЗНj) частоты ƒ; (базовый) генератор пилообразного напряжения (ГПН) тактовой частоты F>>ƒ; три (базовых) компаратора (Кj - один на фазу нагрузки) с тактовым и управляющим входами, которые подключены к соответствующим выходам ГЗНj и ГПН; три (базорых) логических узла (ЛУj); три датчика длительности полупериода напряжения ГЗНj (ДППЗНj), а также узел задания частот ƒ, F (УЗЧ), своим соответствующими выходами подключенный (через соответствующие делители частоты (ДЧ)) ко входам ГЗНj и ГПН.
Недостатками данного технического решения являются недостаточно высокое качество выходного напряжения (что требует заметных ресурсных затрат на его фильтрацию), а также ограниченные возможности по увеличению преобразуемой мощности (за счет увеличения значения тока нагрузки) при использовании реально располагаемых транзисторов, что ограничивает области его использования, например, в сетевых СФЭС, где требуются мощности более 1 МВА.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение качества выходного напряжения и преобразуемой мощности при использовании реальных, ограниченных по току транзисторов.
Технический результат заключается в снижении ресурсных затрат на фильтрацию преобразованного напряжения и улучшение за счет этого динамических свойств ТИН, что способствует повышению функциональной их устойчивости в режиме параллельной работы с сетью, и дополнительно расширяет области применения данного решения для построения СФЭС (сетевого типа) повышенной мощности.
Это достигается тем, что в известном трехфазном инверторе напряжения (ТИН), содержащем три однофазные инверторные ячейки (ОИЯJ, где j = A, В, С - фазовый индекс), выполненные по мостовой схеме в виде базовой высокочастотной и низкочастотной транзисторных стоек, причем каждая из них выполнена в виде двух последовательно включенных транзисторов, зашунтированных обратными диодами, а точка соединения транзисторов низкочастотной стойки образует 1-й внутренний выходной вывод j-й фазы ОИЯJ, и три однофазных трансформатора напряжения, первичная обмотка каждого из которых подключена к выходу одной из ОИЯj, а вторичные обмотки образуют выход ТИН, а также блок управления, включающий в себя узел задания частот (УЗЧ) с соответствующими по частоте выходами, генератор трехфазной системы задающих напряжений (ГЗНj) заданной, например, синусоидальной формы частоты ƒ, базовый генератор пилообразного напряжения (ГПН) тактовой частоты FT>>ƒ, три компаратора (Кj), каждый из которых выполнен с тактовым и управляющим входами, причем к тактовому входу j-го компаратора подключен выход базового ГПН, а к управляющему его входу подключен j-ый выход ГЗНj, выход каждого из j-ых базовых компараторов подключен к одному входу базового двухвходового логического элемента (ЛЭj) с парафазным выходом, выполненным с распределением управляющих импульсов по транзисторам j-ой базовой высокочастотной стойки ОИЯj, а также датчик длительности полупериода выходного задающего напряжения ГЗН, с парафазным выходом (ДППЗНj), который своим выходом подключен ко второму входу соответствующего базового ЛЭj, кроме того, его парафазный выход выполнен с возможностью подключения к управляющим входам транзисторов j-ой низкочастотной стойки ОИЯj, а входы ГПН и ГЗНj подключены к соответствующему по частоте выходу УЗЧ, каждая из ОИЯj снабжена М-1 числом дополнительных высокочастотных транзисторых стоек, а также тремя М обмоточными трансфильтрами, М обмоток одной полярности каждого из которых подключены к точкам соединения транзисторов каждой из М базовых и дополнительных высокочастотных стоек каждой ОИЯj, другие концы этих обмоток каждого трансфильтра объединены и образуют 2-й внутренний выходной вывод j-ой фазы ОИЯj, блок управления снабжен М-1 числом дополнительных ГПНi (где i = 2, 3, 4, … М-1) с фазовым сдвигом их напряжений на угол δ=2π/М, а также 3(М-1) числом дополнительных компараторов (Кi) и М-1 числом дополнительных двухвходовых ЛЭ, причем для каждой j-ой фазы один вход каждого из М-1 числа i-ых дополнительных компараторов подключен к выходу одного из i-ых дополнительных ГПНi, второй их вход - к выходу ГЗН j-ой фазы, а выход i-го дополнительного компаратора подключен к одному входу i-го дополнительного двухвходового ЛЭ, второй вход которого подключен к соответствующему выходу ДППЗНj.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема силовой части трехфазного трехканального инвертора напряжения (М-ТИН при М=3); на фиг.2 показана принципиальная функциональная схема блока управления (БУ), поясняющая логику формирования управляющих сигналов транзисторами трехканального ТИН; на фиг.3 изображены временные диаграммы, поясняющие функционирование основных узлов БУ 3-ТИН по фиг.2.
Пример силовой части трехканального трехфазного инвертора напряжения (3-ТИН) повышенной мощности (при числе каналов М=3), представленный на фиг.1, содержит три однофазные инверторные ячейки - ОИЯj (где j = A (1), В (2), С (1) - фазовый индекс), выполненные на базе мостовой схемы.
ОИЯ фазы «А» (ОИЯA) включает в себя три высокочастотные стойки на транзисторах 1÷6 (причем из них транзисторы 1, 2 - образуют базовую стойку, а транзисторы 3,4 и 5, 6 - дополнительные стойки) и одну низкочастотную стойку транзисторов 7, 8. Три высокочастотные стойки транзисторов 1÷6 совместно с 4-й низкочастотной стойкой транзисторов 7, 8 образуют три канала, причем точки соединения транзисторов высокочастотных стоек 1÷6 образуют три внутренних выходных вывода (трех) каналов, (которые далее через обмотки трансфильтра 9 объединены в один внешний фазный вывод «А»). К этим трем внутренним выводам подключены с одинаковой полярностью обмотки трансфильтра (ТФ) 9. ТФ 9 выполнен с возможностью суммирования токов каналов высокочастотных стоек, для равномерного распределения токов между каналами и для заграждающего действия для высших гармоник, образующих М фазные системы напряжений (на частоте, кратной тактовой частоте F), которые не должны проходить в нагрузку. На выходе ОИЯА включен Г образный LC фильтр, выполненный в виде дросселя переменного тока 10 и конденсатора 11.
Элементы ОИЯ фазы «В» (ОИЯВ) в такой же последовательности обозначены цифрами 12÷22, а элементы ОИЯ фазы «С» (ОИЯС) - цифрами 23÷33. Конкретно: ОИЯ фазы «В» (ОИЯВ) включает в себя три высокочастотные стойки транзисторов 12÷17 (причем 12, 13 - базовая, а 14, 15 и 16, 17 - дополнительные стойки) и одну низкочастотную стойку транзисторов 18, 19. Три высокочастотные стойки на транзисторах 12÷17 совместно с 4-й низкочастотной стойкой транзисторов 18, 19 образуют три канала, причем точки соединения транзисторов высокочастотных стоек 12÷17 образуют три внутренних выходных вывода (трех) каналов, (которые через обмотки трансфильтра 20 объединены в один внешний фазный вывод «В»). К этим трем внутренним выводам подключены с одинаковой полярностью обмотки трансфильтра 20. На выходе ОИЯВ включен Г образный LC фильтр, выполненный в виде дросселя переменного тока 21 и конденсатора 22.
ОИЯ фазы «С» (ОИЯС) включает в себя три высокочастотные стойки транзисторов 23÷28 (причем 23, 24 - базовая, а 25, 26 и 27, 28-дополнительные стойки) и одну низкочастотную стойку транзисторов 29, 30. Три высокочастотные стойки на транзисторах 23÷28 совместно с 4-й низкочастотной стойкой транзисторов 29, 30 образуют три канала, причем точки соединения транзисторов высокочастотных стоек 23÷28 образуют три внутренних выходных вывода (трех) каналов, (которые через обмотки трансфильтра 31 объединены в один внешний фазный вывод «С»). К этим трем внутренним выводам подключены с одинаковой полярностью обмотки трансфильтра 31. На выходе ОИЯС включен Г образный LC фильтр, выполненный в виде дросселя переменного тока 32 и конденсатора 33.
Выход ТИН выполнен шестипроводным (а не трехпроводным), поскольку трехпроводный выход здесь возможен лишь только в случае электропитания каждой ОИЯj от своего (индивидуального и гальванически развязанного) источника питания, что сопровождается отсутствием возможности для внутреннего междуфазного обмена реактивной мощностью нагрузки и применительно к использованию ТИН в СФЭС требует установки на силовом входе каждой ОИЯj буферного конденсатора на реактивную мощность нагрузки. При питании же всех ОИЯj от одного общего источника и наличии шестипроводного выхода ТИН буферные конденсаторы не требуются. При этом фазы нагрузки между собой гальванически развязаны.
Такими нагрузками могут быть, например, якорные обмотки электродвигателей или обмотки согласующих трансформаторов (как в данном случае). Поскольку ТИН ориентирован на применение в сетевых СФЭС (причем для работы на не симметричные нагрузки), то на выходе ТИН установлен не общий 3-х фазный трансформатор, а на выходе каждой ее ОИЯj - однофазный развязывающе-согласующий двухобмоточный трансформатор - соответственно 34, 35, 36 (на фиг.1). Вторичные их обмотки соединены по схеме «звезда» с выводом нулевой точки 02 для подключения к выходным выводам А2, В2, С2, 02 ТИН не только трехфазных, но и однофазных нагрузок.
На силовом входе каждой ОИЯ, (между ее шинами питания) установлены конденсаторы небольшой емкости для снижения перенапряжений на транзисторах от паразитных индуктивностей шин питания (не обозначены на чертеже, т.к. с позиции решаемых в изобретении задач к существенным признакам не относятся).
Функциональная схема блока управления (БУ), поясняющая логику формирования управляющих сигналов транзисторами ТИН (фиг.2) содержит узел задания требуемых значений частот (УЗЧ) 37, генератор М фазной системы (на фиг.2 М=3) напряжений пилообразной формы 38 (ГПНi, где i = 2, 3, 4, … М-1 - индекс канала) тактовой частоты F (включающий в себя базовый - 38.3 и дополнительные ГПНi - 38.4, 38.5) с фазовым сдвигом М их напряжений между собой на угол δ=2π/М; генератор 3-х фазной системы задающего напряжения ГЗНj 39 частоты ƒ; узлы компараторов: базовая их тройка - 40 (40.1, 40.2, 40.3) и две дополнительные тройки узлов - 41, 42 (по числу М=3 на каждую фазу нагрузки - фиг.2); логические узлы (ЛУi) 43 (базовый ЛУ), 44, 45 (дополнительные ЛУ), выполненные с возможностью распределения парафазных сигналов с ШИМ на управляющие входы транзисторов соответствующих высокочастотных стоек; датчики 46, 47, 48 длительности полупериодов напряжения ФЗНj (ДППЗНj) 39, выполненные с возможностью формирования парафазных сигналов для управления транзисторами 7, 8; 18, 19; 29, 30 трех низкочастотных стоек ОИНj. ГПНi 38 может иметь разное исполнение. Например, при цифровом исполнении он может быть выполнен в виде последовательно соединенных узла делителей частоты (ДЧ) 38.1, распределителя импульсов на М число каналов 38.2 и непосредственно ГПНi 38.3 (выполненного, например, на базе аналогово-цифрового преобразователя в виде реверсивного счетчика и постоянного запоминающего устройства). Выход каждого i-го узла ГПНi 38 (38.3, 38.4, 38.5) подключен к одному входу каждого из 3М компараторов 40, 41, 42. Узлы 37, 38 так же, как и узлы 40 и 43, включены между собой последовательно. ГЗН 39 структурно выполнен аналогично ГПН 38, но с возможностью реализации 3-х фазного синусоидального напряжения (непосредственно посредством узлов 39.1÷39.6 ГЗНj, где j = 1 (А), 2 (В), 3 (С) - фазовый индекс нагрузки). Вход ГЗНj подключен к выходу УЗЧ 37, а его выходы подключены ко вторым входам соответствующих компараторов 40, 41, 42.
Структура узла ГЗНj 39, показанная на фиг.2, не является принципиальной, она отражает лишь возможный вариант конкретного исполнения. В данном случае этот узел содержит: два делителя частоты (УДЧ1, УДЧ2) 39.1, 39.2 (которые, кстати, могут быть выполнены также и в рамках узла УЗЧ 37): распределитель импульсов на три фазы (РИj) 39.3 с выходными импульсами, сдвинутыми между собой по фазе на угол 2π/3 (на выходной частоте ƒ) и обозначенными как pj(t): и собственно ГЗНj, формирующий 3-х фазную систему напряжений по форме, близких к синусоидальной, который включает в себя три реверсивных счетчика и запоминающее устройство. ГПН, могут выполняться по такой же структуре, как и ГЗНj. Компараторы Кi могут выполняться как в цифровом, так и в цифро-аналоговом виде. Во втором случае узлы ГЗНj и ГПН, дополнены цифро-аналоговыми преобразователями.
Трехфазный инвертор напряжения повышенной мощности для солнечной фотоэлектрической станции работает следующим образом.
Принцип работы ТИН поясняется на примере одной фазы «А». Алгоритмы переключения транзисторов 1÷6 трех высокочастотных стоек ОИЯА формируют на основе сравнения напряжения задания uз(а)(t), формируемого на выходе ГЗНA (фиг. 3а, г, ж) с каждым из трех напряжений пилообразной формы - upi(t), формируемых на выходах ГПНi 38 (фиг.3 а, г, ж). Эти напряжения для краткости далее обозначаются как развертывающие напряжения. Операция сравнения указанных напряжений осуществляется в узле компараторов 40. Полученные на выходе узла компараторов 40 результаты сравнения напряжений si(t) подаются на входы логического узла 43, выполняющего логическую операцию перемножения двух сигналов - сигнала si(t) и сигнала, определяющего длительность полупериода напряжения задания (ДППЗН,) фазы «А» - pA(t) (фиг.3 к, л), который снимается с распределителя импульсов на три фазы (РИj) 39.3j узла ГЗНj 39. В результате, на выходе узла 43 формируются алгоритмы переключения
Логика формирования выходных напряжений двух других фаз («В» и «С») аналогична. Разница будет лишь в фазовом их сдвиге на углы 2π/3 для фазы «В» и на 4π/3 для фазы «С» относительно напряжения фазы «А». При этом алгоритмы переключения транзисторов этих фаз имеют следующий вид: - для фазы «В»:
- для фазы «С»:
В М высокочастотных стойках могут быть использованы транзисторы с меньшим в М раз значением тока, чем в 4-й низкочастотной стойке или транзисторы одного типономинала, но тогда низкочастотные стойки выполняются в виде М числа параллельно включенных стоек (с управлением группой параллельно включенных транзисторов от одного драйвера).
Разбиение высокочастотной стойки на М число каналов позволяет снизить в М раз значение коммутируемого ими тока (по сравнению с низкочастотной стойкой ОИЯi), что, соответственно, позволяет применить менее сильноточные (и более дешевые) транзисторы.
Что касается низкочастотной стойки, то на нее распространяется только стуктурная многоканальность (а не структурно-алгоритмическая): она может быть выполнена на транзисторах с большим в М раз током или в виде параллельного соединения соответствующих по току транзисторов (причем с одним общим драйвером).
Таким образом, расчленение на каналы только одной высокочастотной стойки в каждой ОИЯi (в j-й фазе ТИН) позволяет улучшить качество выходного напряжения ТИН и, соответственно, снизить ресурсные затраты на фильтрацию.
Предложенное изобретение значительно расширяет области практического его использования в направлении повышения значений преобразуемой мощности при использовании для этого ограниченной по мощности элементной базы - транзисторов. При этом характерным его достоинством является последовательное улучшение показателей электромагнитной совместимости при увеличении числа каналов (и преобразуемой мощности соответственно), что актуализирует его применение с ростом преобразуемой мощности.
Поставленная задача решена на основе структурно-алгоритмического синтеза силовой части и системы управления ТИН, который выполнен на базе трех однофазных инверторных ячеек (ОИЯ) мостового типа. Предложенный ТИН (для СФЭС сетевого типа) способен сохранять заданные показатели качества выходного напряжения при работе, как на симметричную, так и на не симметричную нагрузки с заданным cosϕ, причем, как в режиме автономной, так и в режиме параллельной работы с сетью.
Более конкретно, предложенное изобретение позволяет:
- уменьшить искажения преобразованного напряжения;
- уменьшить установленную мощность (и соответственно) массу выходных фильтров;
- улучшить динамические свойства ТИН (за счет снижения установленной мощности выходных фильтров) и повысить устойчивость при параллельной их работе, как между собой, так и с промышленной сетью;
- расширить область применения данного решения по мощностному диапазону (за счет увеличения уровня преобразуемого тока) для построения СФЭС повышенной мощности при использовании реальных, ограниченных по току транзисторов;
- улучшить электромагнитную совместимость не только по выходу (за счет улучшения качества выходного напряжения и потребляемого тока), но и по входу.
Использование изобретения позволяет уменьшить искажения преобразованного напряжения, и, как следствие этого, снизить ресурсные затраты на его фильтрацию, а также улучшить за счет этого динамические свойства ТИН, что способствует повышению функциональной их устойчивости в режиме параллельной работы с сетью, и дополнительно расширяет области применения данного решения для построения СФЭС (сетевого типа) повышенной мощности при использовании реальных, ограниченных по току транзисторов.
Claims (1)
- Трехфазный инвертор напряжения (ТИН) повышенной мощности для солнечной фотоэлектрической станции, содержащий три однофазные инверторные ячейки (ОИЯj, где j=A, В, С - фазовый индекс), выполненные по мостовой схеме, каждая в виде базовой высокочастотной и низкочастотной транзисторных стоек, причем каждая из них выполнена в виде двух последовательно включенных транзисторов, зашунтированных обратными диодами, а точка соединения транзисторов низкочастотной стойки образует 1-й внутренний выходной вывод j-й фазы ОИЯj, и три однофазных трансформатора напряжения, первичная обмотка каждого из которых подключена к 1-му выходному выводу одной из ОИЯj, а вторичные обмотки образуют выход ТИН, а также блок управления, включающий в себя узел задания частот (УЗЧ), генератор трехфазной системы задающих напряжений (ГЗНj) заданной, например, синусоидальной формы частоты ƒ, базовый генератор пилообразного напряжения (ГПН) тактовой частоты FT>>ƒ, три базовых компаратора (Кj), каждый из которых выполнен с тактовым и управляющим входами, причем к тактовому входу j-го компаратора подключен выход базового ГПН, а к управляющему его входу подключен j-й выход ГЗНj, выход каждого из j-х базовых компараторов подключен к одному входу базового двухвходового логического элемента (ЛЭj) с парафазным выходом, выполненным с распределением управляющих импульсов по транзисторам j-й высокочастотной стойки ОИЯj, а также датчик длительности полупериода задающего напряжения ГЗНj, с парафазным выходом (ДППЗНj), который своим выходом подключен ко второму входу соответствующего базового ЛЭj, кроме того, его парафазный выход выполнен с возможностью подключения к управляющим входам транзисторов j-й низкочастотной стойки ОИЯj, а входы ГПН и ГЗНj подключены к соответствующему по частоте выходу УЗЧ, отличающийся тем, что каждая из ОИЯj снабжена М-1 числом дополнительных высокочастотных стоек транзисторов, а также тремя М обмоточными трансфильтрами, М обмоток одной полярности каждого из которых подключены к точкам соединения транзисторов каждой из М высокочастотных стоек каждой ОИЯj, другие концы этих обмоток каждого трансфильтра объединены и образуют 2-й внутренний выходной вывод j-й фазы ОИЯj, блок управления снабжен М-1 числом дополнительных ГПНi (где i=2, 3, 4, …, М) с фазовым сдвигом их напряжений на угол δ=2π/М, а также 3(М-1) числом дополнительных компараторов (Кi) и М-1 числом дополнительных двухвходовых ЛЭ, причем для каждой j-й фазы один вход каждого из М-1 числа i-х дополнительных компараторов подключен к выходу одного из i-х дополнительных ГПНi, второй их вход - к выходу ГЗН j-й фазы, а выход i-гo дополнительного компаратора подключен к одному входу i-го дополнительного двухвходового ЛЭ, второй вход которого подключен к соответствующему выходу ДППЗНj.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2784845C1 true RU2784845C1 (ru) | 2022-11-30 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2806899C1 (ru) * | 2023-09-14 | 2023-11-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Машинно-электронная генерирующая система со стабилизацией напряжения и частоты |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5355297A (en) * | 1992-04-13 | 1994-10-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Three-level three-phase inverter apparatus |
RU2290743C1 (ru) * | 2005-06-23 | 2006-12-27 | Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь" | Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное |
US9627994B2 (en) * | 2012-04-27 | 2017-04-18 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Cascaded H-bridge (CHB) inverter level shift PWM with rotation |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5355297A (en) * | 1992-04-13 | 1994-10-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Three-level three-phase inverter apparatus |
RU2290743C1 (ru) * | 2005-06-23 | 2006-12-27 | Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь" | Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное |
US9627994B2 (en) * | 2012-04-27 | 2017-04-18 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Cascaded H-bridge (CHB) inverter level shift PWM with rotation |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Зиновьев Г.С. "Основы силовой электроники: учебное пособие", 4-е изд., Новосибирск, НГТУ, 2009, 672 стр.. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2806899C1 (ru) * | 2023-09-14 | 2023-11-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Машинно-электронная генерирующая система со стабилизацией напряжения и частоты |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11456679B2 (en) | Voltage level multiplier module for multilevel power converters | |
CA2558001C (en) | Multilevel converter based intelligent universal transformer | |
US12003193B2 (en) | Coupled inductors inverter topology | |
US10498258B2 (en) | Multi-level medium-voltage power converter device having an AC output | |
JP4735188B2 (ja) | 電力変換装置 | |
RU2600125C2 (ru) | Преобразователь и способ его эксплуатации для преобразования напряжений | |
CN107732913A (zh) | 船舶岸电供电装置 | |
JP4643117B2 (ja) | マルチセル・エネルギー変換装置 | |
RU2784845C1 (ru) | Трёхфазный инвертор напряжения повышенной мощности для солнечной фотоэлектрической станции | |
Fukuda et al. | Harmonic evaluation of carrier-based PWM methods using harmonic distortion determining factor | |
Subramanian et al. | Modified Multilevel Inverter Topology for Driving a single phase induction motor | |
RU2254658C1 (ru) | Трёхфазный транзисторный источник реактивных токов | |
Patel et al. | A Novel Switched Capacitors Based Multilevel Boost Inverter With Single DC Source For Three Phase Applications | |
US20040257843A1 (en) | Energy converting device | |
RU2806899C1 (ru) | Машинно-электронная генерирующая система со стабилизацией напряжения и частоты | |
Fallah Ardashir et al. | A New 13-Level Flying Capacitor-based 1-φ Inverter with Full Reactive Power Support | |
Kitidet et al. | Reduction of switching step/commutation using unipolar CB-SVPWM for three-level NPC inverters | |
Mandekar et al. | A-5 Level Inverter For Regulated Power Supply From DC Generator | |
Verma et al. | Study and Performance Analysis of Reduced Switch Count Asymmetric 31-Level Inverter | |
US20230058644A1 (en) | Power conversion device | |
RU2563247C1 (ru) | Преобразователь постоянного напряжения в трехфазное квазисинусоидальное с широтно-импульсной модуляцией | |
JPH10290568A (ja) | 多重パルス幅変調サイクロコンバータ装置およびその制御方法 | |
Mondal et al. | Simulation and Analysis of Three Phase 7-level Hybrid Switched Capacitor Unit Based Multi-level Inverter | |
SU1644336A1 (ru) | Устройство принудительной коммутации тиристоров преобразовател | |
RU1282797C (ru) | Последовательный инвертор |