SU836739A1 - Method of converting dc voltage into quasisinusoidal one - Google Patents
Method of converting dc voltage into quasisinusoidal one Download PDFInfo
- Publication number
- SU836739A1 SU836739A1 SU772539110A SU2539110A SU836739A1 SU 836739 A1 SU836739 A1 SU 836739A1 SU 772539110 A SU772539110 A SU 772539110A SU 2539110 A SU2539110 A SU 2539110A SU 836739 A1 SU836739 A1 SU 836739A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- voltage
- frequency
- voltages
- converter
- output
- Prior art date
Links
Landscapes
- Ac-Ac Conversion (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения вторичных источников питания устройств электроавтоматики и электроприводов переменного тока, работающих как на переменную, так и на постоянную нагрузку в тех случаях, когда требуется согласование уровней напряжений питающей сети и потребителя, а также повышенное качество преобразованной электрической энергии (в смысле коэффициента гармоник выходного напряжения) и приемлемые массогабаритные показатели.вторичного источника.The invention relates to electrical engineering and can be used to build secondary power supplies for electroautomatics devices and AC electric drives, operating on both alternating and constant loads in cases where coordination of voltage levels of the supply network and the consumer is required, as well as improved quality of the converted electric energy (in the sense of the harmonic coefficient of the output voltage) and acceptable overall dimensions. secondary source.
Известно большое количество способов ' преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное. Наиболее рациональные способы преобразования - при помощи инверторов с уменьшением количества высших гармоник напряжения в самом инверторе, Т.е, до фильтрации [1] и [2].A large number of methods are known for converting a constant voltage to a quasi-sinusoidal one. The most rational methods of conversion are using inverters with a decrease in the number of higher voltage harmonics in the inverter itself, ie, before filtering [1] and [2].
Применение для этой цели выходных фильтров увеличивает массу, габариты устройства и снижает его КПД, особенно на низких частотах. Кроме того, применение фильтров ограничено из-за возможности возникновения резонансных явлений при питании от преобра зователей электродвигателей, нестабильности формы кривой напряжения в различных режимах.The use of output filters for this purpose increases the mass, dimensions of the device and reduces its efficiency, especially at low frequencies. In addition, the use of filters is limited due to the possibility of resonance phenomena when powered by electric motor converters, and instability of the shape of the voltage curve in various modes.
, Совмещение в инверторе функций э инвертирования и формирования напряжения, близкого по форме к синусоид ал ь ному, позволяет избежать.отмеченных недостатков., A combination of an inverter inverting the functions E and generating a voltage that is similar in shape to a sinusoid al s Nome allows izbezhat.otmechennyh drawbacks.
Наиболее близким к изобретению и по технической сущности является способ, по которому постоянное напряжение преобразуют в η прямоугольных идентичных по форме переменных напряжений, сдвигают эти переменные 15 напряжения относительно друг друга на фиксированный угол, а затем суммируют [3 ].Closest to the invention and in technical essence is a method in which a constant voltage is converted into η rectangular shape-identical alternating voltages, these voltage variables 15 are shifted relative to each other by a fixed angle, and then summed [3].
Однако устройство для осуществления этого способа имеет плохие 20 массо'габаритные показатели, так как для получения напряжения, близкого по форме к синусоидальному, требуется осуществить суммирование большого числа прямоугольных пере25 Менных напряжений. Кроме того, по данному способу осуществляется геометрическое суммирование векторов напряжений с большими фазовыми сдвигами между/ними. В результате увели30 чивается установленная мощность эле ментов и узлов устройства и масса устройства по сравнению с тем способом, 'когда осуществляется.зуммирование коллинеарных векторов.However, the device for implementing this method has poor 20 weight and size indicators, since in order to obtain a voltage that is close in shape to sinusoidal, it is necessary to summarize a large number of rectangular transient voltage. In addition, this method performs geometric summation of stress vectors with large phase shifts between them. As a result, the installed power of the elements and components of the device and the mass of the device are increased in comparison with the method used when zooming in collinear vectors.
Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей устройства, реализующего способ при получении выходного напряжения высокого качества.The purpose of the invention is the improvement of overall dimensions of the device that implements the method upon receipt of the output voltage of high quality.
Это достигается тем, что согласно способу преобразования постояннего напряжения в квазисинусоидальное путем получения η идентичных по форме переменных напряжений, сдвинутых относительно друг друга на.фиксированный угол, и последующего их , суммирования, постоянное напряжение 15 преобразуют в высокочастотное с частотой, кратной частоте указанного квазисинусоидального напряжения, затем осуществляют его амплитудноимпульсную модуляцию и выделение 20 посредством демодуляции напряжения многоступенчатой формы с равномерными- интервалами квантования erQ уровней, причем угол сдвига фаз между двумя смежными многоступенчатыми 25 напряжениями выбирают равным t^/n где tu- длительность интервалов квантования уровней многоступенча того напряжения.This is achieved by the fact that according to the method of converting a constant voltage to a quasi-sinusoidal one by obtaining η identical alternating voltages in shape, shifted relative to each other by a fixed angle, and then adding them up, the constant voltage 15 is converted to high-frequency with a frequency that is a multiple of the frequency of the indicated quasisinusoidal voltage then carry out its amplitude-pulse modulation and isolation of 20 by demodulating the voltage of a multi-stage form with uniform intervals quantization of erQ levels, and the phase angle between two adjacent multi-stage 25 voltages is chosen to be t ^ / n where t u is the duration of the quantization intervals of the levels of multi-stage voltage.
На фиг.1 изображена блок-схема 20 преобразователя, реализующего предлагаемый способ (вариант); на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя; на фиг.З - упрощенная модификация пре- 25 образователя (вариант).Figure 1 shows a block diagram 20 of a Converter that implements the proposed method (option); figure 2 timing diagrams explaining the principle of operation of the Converter; in FIG. 3, a simplified modification of the pre-educator (option).
Принцип формирования управляющих сигналов ключей однофазного.инвертора и коммутатора при формировании кривых выходного напряжения по предлагаемому способу посредством 40 преобразователя (фиг.1) поясняется временными диаграммами на фиг.2, сигналы управления, подаваемые на управляющие 45 входа ключей однофазного инвергде тора;The principle of generating control signals of the keys of a single-phase inverter and switch when generating output voltage curves by the proposed method using 40 converters (Fig. 1) is illustrated by timing diagrams in Fig. 2, control signals supplied to the control 45 of the key inputs of a single-phase inverter;
U - высокочастотное напряжение на пер- 50 вичной обмотке трансформатора;U is the high-frequency voltage on the primary winding of the transformer;
- , Wig-- U2o~ сигналы управления, подаваемые на управляющие 55 входы ключей комj ц мутатора;-, Wig-- U 2o ~ control signals supplied to the control 55 inputs of the switch keys of the switch;
UK -UH - многоступенчатые напряжения выходной частоты, сдвинутые относи- 60 тельно друг друга на угол ij/3?U K -U H - multistage output frequency voltages shifted relative to each other by an angle ij / 3?
Цц, - выходное напряжение преобразователя, 65ЦЦ, - converter output voltage, 65
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Постоянное напряжение преобразуют в высокочастотное напряжение U-rp (фиг,2б) с частотой, кратной частоте выходного напряжения преобразователя Uw (фиг'. 2д). Далее осуществляют амплитудно-импульсную модуляцию высокочастотного переменного напряжения ϋγρ и выделение, например трех (п=3) напряжений многоступенчатой формы uj —и^-’( число ступеней для примера выбирают тоже равным трем, см.. фиг.2г) с равновременными интервалами квантования (tM) его уровней. I шThe constant voltage is converted into a high-frequency voltage U-rp (Fig. 2b) with a frequency that is a multiple of the frequency of the output voltage of the converter U w (Fig. 2d). Then, amplitude-pulse modulation of the high-frequency alternating voltage ϋγρ is carried out and, for example, three (n = 3) multi-stage voltages uj - и ^ - 'are selected (the number of steps for the example is also chosen to be three, see Fig. 2d) with equal-time quantization intervals (t M ) of its levels. I w
Сдвигая напряжения Um-Uh относительно друг друга на угол t^=tn/3 и суммируя эти три напряжения, на выходе преобразователя формируют, квазисинусоидальное напряжение UM (фиг.2д) с улучшенным гармоническим составом.By shifting the voltages U m -Uh relative to each other by an angle t ^ = tn / 3 and summing these three voltages, a quasi-sinusoidal voltage U M is formed at the output of the converter (Fig. 2e) with improved harmonic composition.
При этом следует отметить, что величина фазового сдвига- между двумя смежными многоступенчатыми напряжениями определяется числом η суммируемых напряжений и равна Ъ<^=Ъи/и. Увеличивая рабочую частоту преобразования т.е. частоту напряжения U тр (фиг.26) , можно существенно улучшить массогабаритные показатели устройства, реализующего способ .It should be noted that the magnitude of the phase shift between two adjacent multi-stage voltages is determined by the number η of the summed voltages and is equal to b <t = b and / u. Increasing the operating frequency of the conversion i.e. the frequency of the voltage U Tr (Fig), it is possible to significantly improve the overall dimensions of the device that implements the method.
В случаях получения повышенных выходных мощностей при ограниченных возможностях элементной базы рациональным может быть расчленение преобразователя на η параллельных каналов с последовательным соединением их выходов (фиг.1). Преобразователь (фиг.1) содержит три идентичных параллельных канала. Каждый канал включает в себя однофазный мостовой инвертор 1 с четырьмя . ключами 2-5, образующими две его стойки. Инвертор 1 нагружен на первичную ·обмотку согласующего трансформатора 7. Его вторичная обмотка одной из своих отпаек 8 непосредственно, а другими отпайками 914 через ключи 15-20 коммутатора 21 •соединена с выходными выводами канала.In cases of obtaining increased output powers with limited capabilities of the element base, it may be rational to divide the converter into η parallel channels with a serial connection of their outputs (Fig. 1). The Converter (figure 1) contains three identical parallel channels. Each channel includes a single-phase bridge inverter 1 with four. keys 2-5, forming its two racks. The inverter 1 is loaded on the primary winding of the matching transformer 7. Its secondary winding is directly connected to one of its taps 8, and connected to the output terminals of the channel through the other taps 914 through the keys 15-20 of the switch 21.
Выхода всех трех каналов соединены последовательно. За счет сдвига на соответствующие фиксированные фазовые углы выходных напряжений каналов можно получить существенно меньшие искажения результирующего выходного напряжения преобразователя по сравнению с искажениями выходного напряжения любого из каналов.The outputs of all three channels are connected in series. Due to the shift by the corresponding fixed phase angles of the output voltages of the channels, it is possible to obtain significantly less distortion of the resulting output voltage of the converter compared to distortions of the output voltage of any of the channels.
Блок-схема (фиг.1) содержит такт же однофазные инверторы 22 и 23, согласующие высокочастотные трансформаторы 24 и 25, коммутаторы 26 и 27, фазосмещающёе устройство 28 и системы 29-31 управления каналов .The block diagram (Fig. 1) also contains single-phase inverters 22 and 23, matching high-frequency transformers 24 and 25, switches 26 and 27, a phase-shifting device 28 and channel control systems 29-31.
Фазосмещающее устройство 28 обеспечивает фазовый сдвиг выходных напряжений Uh “ииШ каналов. Системы 29-31 управления каналов формируют сигналы управления ключами однофазных инверторов и коммутаторов.The phase shifting device 28 provides a phase shift of the output voltages Uh “ and and Ш channels. Channel control systems 29-31 generate key management signals for single-phase inverters and switches.
Принцип формирования управляющих сигналов преобразователя, показанного на фиг.1, поясняется, на примере формирования напряжения uj (фиг.2ав) .The principle of forming the control signals of the Converter shown in figure 1, is illustrated by the example of the formation of voltage uj (Fig.2A).
Каждый интервал квантования (t«) уровней выходного напряжения и* канала разбиваютj для примера на шесть 15 подинтервалов. На подинтервалах to— , t2-t,, и t4~tF Формируют отпирающие импульсы для ключей 2,5 однофазного инвертора 1 и ключа 18 коммутатора 21, а на подинтервалах 20 td-t2, t^-t^ формируют отпирающие импульсы для ключей 3,4 однофазного инвертора i и ключа 18 коммутатора 21. При этом в первичной обмотке 6 трансфФрматора 7 форми- 25 руют переменное напряжение , на выходе канала формируют последовательность прямоугольных импульсов, представляющих'· первую ступень выходного напряжения U*. канала·. Формирование напряжений U^ г θ® на выходе bto-’'j рого и третьего каналов осуществляют аналогично.Each quantization interval (t)) of the output voltage and * channel levels is divided, for example, into six 15 sub-intervals. On the subintervals t o -, t 2 -t ,, and t 4 ~ t F, release pulses are generated for the keys 2.5 of the single-phase inverter 1 and key 18 of the switch 21, and on the subintervals 20 t d -t 2 , t ^ -t ^ they generate gate pulses for the keys 3,4 of the single-phase inverter i and the key 18 of the switch 21. In this case, an alternating voltage is generated in the primary winding 6 of the transformer 7, and a sequence of rectangular pulses representing 'the first stage of the output voltage U * is formed at the channel output. channel ·. The formation of voltages U ^ r θ® at the output bto- '' j of the horn and third channels is carried out similarly.
Предлагаемый способ может, быть' реализован различными устройствами, имеющими и иную структуру. Например, ’5 в преобразователе, блок-схема которого приведена на фиг.3, преобразование постоянного напряжения в высокочастотное переменное происходит в одном канале с последующей модуляцией 40 и демодуляцией этого переменного напряжения в η параллельных каналах.The proposed method can be implemented by various devices having a different structure. For example, ’5 in the converter, the block diagram of which is shown in FIG. 3, the conversion of direct voltage to a high-frequency variable occurs in one channel, followed by modulation 40 and demodulation of this alternating voltage in η parallel channels.
Предлагаемый способ позволяет существенно улучшить массогабаритные показатели устройства в целом, в первую очередь за счет повышенная частоты преобразования. Так, в рассматриваемом диапазоне частот до 10 кГц применение сердечников из пермалоя позволяет уменьшить массу трансформатора в три-четыре раза. Приэи этом общая масса устройства уменьшается на 30-40%.The proposed method can significantly improve the overall dimensions of the device as a whole, primarily due to the increased conversion frequency. So, in the frequency range under consideration up to 10 kHz, the use of permaloy cores can reduce the transformer mass by three to four times. In this ee GVW device decreases by 30-40%.
Уменьшение установленной мощности происходит также за счет того, что по предлагаемому способу осуществля, ется геометрическое суммирование секторов с‘фазовыми сдвигами между ними существенно меньшими, чем в известном устройстве [з].The reduction in installed power also occurs due to the fact that according to the proposed method, geometrical summation of sectors with phase shifts between them is substantially smaller than in the known device [h].
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU772539110A SU836739A1 (en) | 1977-11-03 | 1977-11-03 | Method of converting dc voltage into quasisinusoidal one |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU772539110A SU836739A1 (en) | 1977-11-03 | 1977-11-03 | Method of converting dc voltage into quasisinusoidal one |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU836739A1 true SU836739A1 (en) | 1981-06-07 |
Family
ID=20731101
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU772539110A SU836739A1 (en) | 1977-11-03 | 1977-11-03 | Method of converting dc voltage into quasisinusoidal one |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU836739A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2600125C2 (en) * | 2012-06-28 | 2016-10-20 | Сименс Акциенгезелльшафт | Converter and method of its operation to convert voltages |
-
1977
- 1977-11-03 SU SU772539110A patent/SU836739A1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2600125C2 (en) * | 2012-06-28 | 2016-10-20 | Сименс Акциенгезелльшафт | Converter and method of its operation to convert voltages |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kaliannan et al. | Power quality improvement in modular multilevel inverter using for different multicarrier PWM | |
Hu | Improved dead-beat predictive DPC strategy of grid-connected DC–AC converters with switching loss minimization and delay compensations | |
Kim et al. | New control scheme for AC-DC-AC converter without DC link electrolytic capacitor | |
Jacobina et al. | Control of the single-phase three-leg AC/AC converter | |
Zabaleta et al. | LCL grid filter design of a multimegawatt medium-voltage converter for offshore wind turbine using SHEPWM modulation | |
Sirisukprasert | Optimized harmonic stepped-waveform for multilevel inverter | |
EP2030312B1 (en) | Method of controlling a three level converter | |
Song-Manguelle et al. | A generalized design principle of a uniform step asymmetrical multilevel converter for high power conversion | |
US8045354B2 (en) | Active generator control sequence | |
MX2011000031A (en) | Circuit for direct energy extraction from a charged-particle beam. | |
US5132892A (en) | PWM controller used in a multiple inverter | |
Ali et al. | New cascaded-transformers multilevel inverter for renewable distribution systems | |
SU836739A1 (en) | Method of converting dc voltage into quasisinusoidal one | |
Cherifi et al. | Control of a Voltage Source Inverter in a Microgrid Architecture using PI and PR Controllers | |
EP2936670A1 (en) | Overmodulation type pulse dropping in pwm for converter cells in a modular!multilevel ac/dc converter | |
Islam et al. | Improvement in performance of asymmetric multilevel inverter used for grid integrated solar photovoltaic systems | |
Makovenko et al. | Modified DQ control approach for three-phase inverter | |
Buccella et al. | Low-frequency harmonic elimination technique in three phase cascaded H-bridges multilevel inverters for renewable energy applications | |
SU959239A1 (en) | Method and apparatus for converting dc voltage to controllable ac voltage | |
Karthikeyan et al. | Superior Performances of Different New Multilevel Inverter Topology With Disparate Pulse Technique | |
SU765980A1 (en) | Method of shaping staircase sinusoid-approximating inverter output voltage | |
JPH09163755A (en) | Controller of power converter | |
SU813621A1 (en) | Method and device for quasisingle-sideband conversion of frequency | |
SU1690146A1 (en) | Converter of dc voltage into ac voltage of specified form | |
Mohammed et al. | Performance Evaluation of a CHB-MLI with Multicarrier Techniques Controlled by FPGA |