RU2510835C2 - Способ управления преобразовательной схемой и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ управления преобразовательной схемой и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2510835C2
RU2510835C2 RU2010112682/07A RU2010112682A RU2510835C2 RU 2510835 C2 RU2510835 C2 RU 2510835C2 RU 2010112682/07 A RU2010112682/07 A RU 2010112682/07A RU 2010112682 A RU2010112682 A RU 2010112682A RU 2510835 C2 RU2510835 C2 RU 2510835C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
output
voltage fluctuations
current
power semiconductor
Prior art date
Application number
RU2010112682/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010112682A (ru
Inventor
Манфред ВИНКЕЛЬНКЕМПЕР
Original Assignee
Абб Швайц Аг
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 Абб Швайц Аг filed Critical Абб Швайц Аг
Publication of RU2010112682A publication Critical patent/RU2010112682A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2510835C2 publication Critical patent/RU2510835C2/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/49Combination of the output voltage waveforms of a plurality of converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003Details of control, feedback or regulation circuits
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4835Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20Automatic control
    • H03G3/30Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3036Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers
    • H03G3/3042Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers in modulators, frequency-changers, transmitters or power amplifiers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления преобразовательной схемы. Технический результат - поддержание пульсаций напряжения на низком уровне. В способе управления преобразовательной схемой, содержащей частичные преобразовательные системы (1), (2), индуктивности (L1, L2), каждая частичная преобразовательная система (1, 2) содержит, по меньшей мере, одну двухполюсную коммутационную ячейку (3), каждая из которых содержит два последовательно включенных управляемых двунаправленных силовых полупроводниковых выключателя с управляемым однонаправленным направлением прохождения тока, и емкостной накопитель энергии. Силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек (3) первой и второй частичной преобразовательной системы (1) управляют посредством управляющих сигналов (S1) и (S2) соответственно. Для расчета емкостных накопителей энергии преобразовательной схемы, независимого от требуемого тока на выходе преобразовательной схемы, т.е. от его частоты, управляющий сигнал (S1) формируют из сигнала (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и коммутационной функции (α1). Дополнительный управляющий сигнал (S2) формируют из сигнала (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и коммутационной функции (α2). Коммутационные функции (α1, α2) формируют посредством сигнала (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) и выбираемого опорного сигнала (Vref).

Description

Область техники
Изобретение относится к области силовой электроники. Конкретно относится к способу управления преобразовательной схемой и устройству для осуществления способа в соответствии с ограничительными частями независимых пунктов формулы.
Уровень техники
Преобразовательные схемы используются сегодня во множестве применений. В WO 2007/023064 А1 описана преобразовательная схема, напряжение которой особенно легко пересчитывается. Она содержит первую и вторую частичные преобразовательные системы, которые последовательно соединены между собой посредством двух последовательно включенных индуктивностей. Точка соединения обеих последовательно включенных индуктивностей образует выход, например для электрической нагрузки. Каждая частичная преобразовательная система включает в себя, по меньшей мере, одну двухполюсную коммутационную ячейку, причем в случае нескольких коммутационных ячеек одной частичной преобразовательной системы они последовательно соединены между собой. Каждая двухполюсная коммутационная ячейка содержит два последовательно включенных управляемых двунаправленных силовых полупроводниковых выключателя с управляемым однонаправленным прохождением тока и емкостной накопитель энергии, включенный параллельно последовательной схеме из силовых полупроводниковых выключателей.
Для управления преобразовательной схемой по WO 2007/023064 А1 предусмотрено изображенное на фиг.1 известное устройство, которое содержит первую управляющую схему для формирования управляющего сигнала для управления силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек первой частичной преобразовательной системы и вторую управляющую схему для формирования дополнительного управляющего сигнала для управления силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек второй частичной преобразовательной системы.
Обычно преобразовательная схема по WO 2007/023064 А1 управляется таким образом, что на выходе вырабатываются чистое переменное напряжение и чистый переменный ток. Расчет емкостных накопителей энергии коммутационных ячеек осуществляется таким образом, что пульсация напряжения на емкостных накопителях остается в пределах заданного диапазона колебаний для данного максимального тока на выходе, причем этот ток имеет данную частоту. Если желательна меньшая частота, нежели та, которая была положена в основу расчета, то пульсация напряжения возрастает. Если на выходе должен вырабатываться постоянный ток или переменный ток с постоянной составляющей, то пульсация напряжения возрастает почти до бесконечности. В этом случае емкостные накопители энергии должны либо запитываться извне, либо должны быть выбраны бесконечно большими, с тем чтобы они при работе с постоянным током или с постоянной составляющей на выходе не разряжались полностью или не перезаряжались произвольно.
Способ управления преобразовательной схемой по WO 2007/023064 А1, который позволял бы рассчитывать емкостные накопители энергии независимо от желаемого тока на выходе, т.е. независимо от его частоты, в настоящее время неизвестен.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание способа управления преобразовательной схемой, который обеспечивал бы расчет ее емкостных накопителей энергии, независимо от желаемого тока на выходе преобразовательной схемы, т.е. от его частоты. Кроме того, задачей изобретения является создание устройства, с помощью которого особенно простым образом можно было бы осуществить предложенный способ.
Эти задачи решаются согласно признакам пп.1 и 10 формулы соответственно. В зависимых пунктах приведены предпочтительные варианты осуществления изобретения.
Преобразовательная схема содержит первую и вторую частичные преобразовательные системы, которые последовательно соединены между собой посредством двух последовательно включенных индуктивностей. Точка соединения обеих последовательно включенных индуктивностей образует выход. Каждая частичная преобразовательная система включает в себя, по меньшей мере, одну двухполюсную коммутационную ячейку, и каждая двухполюсная коммутационная ячейка содержит два последовательно включенных управляемых двунаправленных силовых полупроводниковых выключателя с управляемым однонаправленным направлением прохождения тока и включенный параллельно последовательной схеме из силовых полупроводниковых выключателей емкостной накопитель энергии. Преимущественно число коммутационных ячеек первой частичной преобразовательной системы соответствует числу коммутационных ячеек второй частичной преобразовательной системы. В части способа силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек первой частичной преобразовательной системы управляют посредством управляющего сигнала, а силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек второй частичной преобразовательной системы - посредством дополнительного управляющего сигнала. Согласно изобретению, управляющий сигнал формируют из сигнала колебаний напряжения на индуктивностях и коммутационной функции для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек первой частичной преобразовательной системы, а дополнительный управляющий сигнал - из сигнала колебаний напряжения на индуктивностях и коммутационной функции для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек второй частичной преобразовательной системы, причем коммутационные функции формируют посредством сигнала колебаний напряжения на выходе и выбираемого опорного сигнала, в частности одновременно. Посредством приложения колебаний, т.е. за счет сигнала колебаний напряжения на индуктивностях для формирования управляющего и дополнительного управляющего сигналов и за счет сигнала колебаний напряжения на выходе для формирования коммутационных функций, можно предпочтительно достичь того, что пульсацию напряжения на емкостных накопителях энергии при желаемом токе на выходе преобразовательной схемы можно заметно уменьшить, в результате чего расчет емкостных накопителях энергии, который приходится осуществлять только в отношении уменьшенной пульсации напряжения, не зависит от желаемого выходного тока.
Предложенное устройство для осуществления способа управления преобразовательной схемы содержит предназначенную для формирования управляющего сигнала первую управляющую схему, соединенную с силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек первой частичной преобразовательной системы. Кроме того, устройство содержит предназначенную для формирования дополнительного управляющего сигнала вторую управляющую схему, соединенную с силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек второй частичной преобразовательной системы. Согласно изобретению, к первой управляющей схеме для формирования управляющего сигнала подается сигнал колебаний напряжения на индуктивностях и коммутационная функция для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек первой частичной преобразовательной системы. Ко второй управляющей схеме для формирования дополнительного управляющего сигнала подается сигнал колебаний напряжения на индуктивностях и коммутационная функция для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек второй частичной преобразовательной системы. Кроме того, предусмотрен первый вычислительный блок для формирования коммутационных функций из сигнала колебаний напряжения на выходе и выбираемого опорного сигнала. Устройства для осуществления способа управления преобразовательной схемы реализовано, тем самым, очень просто и рентабельно, поскольку схемные затраты можно поддерживать крайне низкими и к тому же конструкция требует лишь небольшого числа элементов. С помощью этого устройства предложенный способ осуществляется, тем самым, особенно просто.
Эти и другие задачи, преимущества и признаки изобретения становятся очевидными из нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов его осуществления в сочетании с чертежами.
Краткое описание чертежей
На чертежах:
фиг.1 - вариант устройства для осуществления способа в соответствии с уровнем техники;
фиг.2 - вариант предложенного устройства для осуществления предложенного способа;
фиг.3 - временная характеристика тока на выходе преобразовательной схемы;
фиг.4 - временная характеристика напряжения на выходе преобразовательной схемы;
фиг.5 - временная характеристика токов через первую и вторую частичные преобразовательные системы.
Используемые на фигурах ссылочные позиции и их значение объединены в перечне. В принципе, на фигурах одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Описанные варианты являются примерами объекта изобретения и не обладают ограничительным действием.
Осуществление изобретения
На фиг.1, как уже упомянуто, изображен вариант устройства для осуществления способа в соответствии с уровнем техники. На фиг.2 изображен вариант предложенного устройства для осуществления предложенного способа. Преобразовательная схема на фиг.2 содержит первую 1 и вторую 2 частичные преобразовательные системы, которые последовательно соединены между собой посредством двух последовательно включенных индуктивностей L1, L2. Точка соединения обеих последовательно включенных индуктивностей L1, L2 образует выход. Каждая частичная преобразовательная система 1, 2 включает в себя, по меньшей мере, одну двухполюсную коммутационную ячейку 3. В случае нескольких коммутационных ячеек 3 частичной преобразовательной системы 1, 2 они последовательно соединены между собой (фиг.2). Каждая двухполюсная коммутационная ячейка 3 содержит два последовательно включенных управляемых двунаправленных силовых полупроводниковых выключателя с управляемым однонаправленным направлением прохождения тока и емкостный накопитель энергии, включенный параллельно последовательной схеме из силовых полупроводниковых выключателей. Управляемый силовой полупроводниковый выключатель выполнен, в частности, в виде запираемого тиристора (GТО) или тиристора с интегрированным управлением (IGCT) соответственно со встречно-параллельно включенным диодом. Можно также выполнить управляемый силовой полупроводниковый выключатель, например, в виде силового транзистора MOSFET с дополнительно встречно-параллельно включенным диодом или в виде биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT) с дополнительно встречно-параллельно включенным диодом. Предпочтительно число коммутационных ячеек 3 первой частичной преобразовательной системы 1 соответствует числу коммутационных ячеек 3 второй частичной преобразовательной системы 2.
В части способа силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек 3 первой частичной преобразовательной системы 1 управляют посредством управляющего сигнала S1, а силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек 3 второй частичной преобразовательной системы 2 - посредством дополнительного управляющего сигнала S2. Оба сигнала для каждой коммутационной ячейки 3 преимущественно смещены по времени, так что каждой коммутационной ячейкой 3 можно управлять предпочтительно со смещением по времени. Согласно изобретению, управляющий сигнал S1 формируется из сигнала VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 и коммутационной функции α1 для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек 3 первой частичной преобразовательной системы 1, в частности из суммы обеих величин, а дополнительный управляющий сигнал S2 - из сигнала VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 и коммутационной функции α2 для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек 3 второй частичной преобразовательной системы 2, в частности из суммы обеих величин, причем коммутационные функции α1, α2 формируются посредством сигнала VA колебаний напряжения Vu на выходе А и выбираемого опорного сигнала Vref, в частности одновременно. Преимущественно в качестве опорного сигнала Vref выбирают опорный сигнал напряжения Vu на выходе А, который формируют путем регулирования фактического значения тока iu на выходе А до заданного значения.
В результате приложенных колебаний, т.е. с помощью сигнала VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 для формирования управляющего S1 и дополнительного управляющего S2 сигналов, а также с помощью сигнала VA колебаний напряжения Vu на выходе А для формирования коммутационных функций α1, α2, можно достичь существенного уменьшения пульсации напряжения на емкостных аккумуляторах энергии при желаемом токе iu на выходе А преобразовательной схемы, что означает, что расчет емкостных аккумуляторов энергии требуется осуществлять только в отношении уменьшенной пульсации напряжения, и, следовательно, без зависимости от желаемого выходного тока iu.
Согласно изобретению, коммутационную функцию α1 для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек 3 первой частичной преобразовательной системы 1 формируют из сигнала VA колебаний напряжения Vu на выходе А и выбираемого опорного сигнала Vref по следующей формуле:
α 1 = 1 2 ( 1 V r e f V A )                              (1)
Figure 00000001
Коммутационную функцию α2 для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек 3 второй частичной преобразовательной системы 2 формируют из сигнала VA колебаний напряжения Vu на выходе А и выбираемого опорного сигнала Vref по следующей формуле:
α 1 = 1 2 ( 1 + V r e f + V A )                               (2)
Figure 00000002
Согласно изобретению, сигнал VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 формируется из сигнала Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2, как поясняет следующая формула:
V L = V i ( j ω ( L 1 + L 2 ) )                               (3)
Figure 00000003
Сигнал Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2 формируют, в свою очередь, преимущественно из амплитудного значения Аh сигнала колебаний тока, в частности путем умножения этого амплитудного значения Аh на колебания с произвольно выбираемой частотой ω и фазовым сдвигом φ, как поясняет следующая формула:
V i = A h cos ( ω t + ϕ )                                 (4)
Figure 00000004
Амплитудное значение Аh сигнала колебаний тока формируется из опорного сигнала Vref и фактического значения iu тока на выходе А, в частности из постоянной составляющей I0 тока iu, при этом фактическое значение iu тока, например, измеряют. Для формирования амплитудного значения Аh сигнала колебаний тока используется следующая взаимосвязь по формуле (5.1):
1 2 I 0 M h 2 + A h M h cos ( Δ ϕ ) ( 1 + V r e f ) I 0 0                (5 .1 .)
Figure 00000005
и, например, по формуле (5.2)
A h M h                                           (5 .2)
Figure 00000006
где Δφ - разность фаз между приложенными колебаниями и напряжением Vu на выходе А. Следует указать на то, что отношение Аh к Мh в формуле (5.2) взято лишь в качестве примера, т.е. отношение Аh к Мh может быть выбрано произвольным. Для определения амплитудного значения Аh сигнала колебаний тока формула (5.1) должна быть решена только по амплитудному значению Ah сигнала колебаний тока.
Сигнал VA колебаний напряжения Vu на выходе А формируют из амплитудного значения Мh колебаний напряжения, преимущественно путем умножения этого амплитудного значения Мh на колебания с произвольно выбираемой частотой ω и фазовым сдвигом φ, как поясняет следующая формула:
V A = M h cos ( ω t + ϕ )                                  (6)
Figure 00000007
Амплитудное значение Мh сигнала колебаний напряжения формируется из фактического значения iu тока на выходе А и опорного сигнала Vref, причем предпочтительно можно прибегнуть к формулам (5.1) и (5.2), а для определения амплитудного значения Мh сигнала колебаний напряжения формула (5.1) должна быть решена только в отношении амплитудного значения Мh сигнала колебаний.
Преимущественно сигнал Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2, сигнал VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 и сигнал VA колебаний напряжения Vu на выходе А имеют одинаковую частоту ω. Кроме того, сигнал Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2, сигнал VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 и сигнал VA колебаний напряжения Vu на выходе А имеют предпочтительно одинаковый фазовый сдвиг φ, причем одинаковый фазовый сдвиг φ необязателен.
С помощью предложенного способа предпочтительно можно вырабатывать на выходе А ток iu с постоянной и переменной составляющими с частотой ω, который основан на упомянутых выше прикладываемых колебаниях, причем только приложенные колебания влияют на пульсацию напряжения на емкостных аккумуляторах энергии коммутационных ячеек 3, благодаря чему пульсацию напряжения можно поддерживать на низком уровне. Связанный с этим расчет емкостных аккумуляторов энергии может осуществляться предпочтительно только в отношении этой низкой пульсации напряжения, т.е. без зависимости от желаемого выходного тока iu. Ток iu на выходе А вычисляется следующим образом:
i u ( t ) = I 0 + i u cos ( ω t + ϕ )                               (7)
Figure 00000008
где I0 - упомянутая постоянная составляющая, a i u
Figure 00000009
- амплитуда упомянутой переменной составляющей. Для пояснения на фиг.3 изображена временная характеристика тока iu на выходе А преобразовательной схемы. Кроме того, на фиг.4 изображена временная характеристика напряжения Vu на выходе А преобразовательной схемы. На фиг.5 изображена временная характеристика тока i1 через первую частичную преобразовательную систему 1 и тока i2 через вторую частичную преобразовательную систему 2, причем в обоих токах i1, i2 также содержатся постоянная и переменная составляющие с частотой ω, вызванные упомянутыми выше приложенными колебаниями. Полноты ради следует сказать, что токи в емкостных аккумуляторах энергии не содержат никакой постоянной составляющей и никаких переменных составляющих с частотой ω, или двукратной частотой ω упомянутых выше приложенных колебаний.
В многофазной системе, например в трехфазной системе с тремя преобразовательными схемами, приложенные колебания, если они выбраны с одинаковыми фазовыми сдвигами, являются синфазным напряжением на многофазной нагрузке, подключенной к фазовым выводам А. Дополнительных колебаний тока не возникает. Этот способ применяется, например, при сверхмодуляции. В противоположность сверхмодуляции здесь частота и фазный угол синфазного напряжения произвольные. Выходной ток i0, который тогда является многофазным, является постоянным током, т.е. он не имеет переменных составляющих.
Если ток iu на выходе А должен иметь желаемую переменную составляющую i u cos ( ω u t + ϕ u )
Figure 00000010
с частотой ωu и желаемым фазовым сдвигом φu, то формула (5.1) изменяется следующим образом: 1 2 i u cos ( ω u t + φ u ) M h 2 + A h M h cos ( Δ φ ) ( 1 + V r e f ) ( 1 V r e f ) i u cos ( ω u t + + φ u ) 0                                                                                                                     (8)
Figure 00000011
причем для определения амплитудного значения Аh сигнала колебаний тока также можно прибегнуть к формуле (5.2), а амплитудное значение Аh сигнала колебаний тока и амплитудное значение Mh сигнала колебаний напряжения, как уже сказано, можно определить по формулам (8) и (5.2). Тогда на выходе А желаемым образом возникает следующий ток iu:
i u ( t ) = i u cos ( ω u t + ϕ u ) + i u cos ( ω t + ϕ )                    (9)
Figure 00000012
где i u
Figure 00000013
- предполагаемое амплитудное значение тока.
Устройство на фиг.2 содержит предназначенную для формирования управляющего сигнала S1 первую управляющую схему 4, соединенную с силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек 3 первой частичной преобразовательной системы 1. Кроме того, предусмотрена предназначенная для формирования дополнительного управляющего сигнала S2 вторая управляющая схема 5, соединенная с силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек 3 второй частичной преобразовательной системы 2. Согласно изобретению, к первой управляющей схеме 4 для формирования управляющего сигнала S1 подается сумма, полученная из сигнала VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 и коммутационной функции α1 для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек 3 первой частичной преобразовательной системы 1. Ко второй управляющей схеме 5 для формирования дополнительного управляющего сигнала S2 подается сумма, полученная из сигнала VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 и коммутационной функции α2 для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек 3 второй частичной преобразовательной системы 2. Для формирования управляющего S1 и дополнительного управляющего S2 сигналов служит, например, соответствующая таблица соответствия (look-up table) в первой 4 и второй 5 управляющих схемах, в которых за коммутационной функцией α1 жестко закреплены соответствующие управляющие сигналы S1, а за коммутационной функцией α2 - соответствующие управляющие сигналы S2, или, например, соответствующий модулятор, основанный на способе широтно-импульсной модуляции. Кроме того, предусмотрены первый вычислительный блок 6 для формирования коммутационных функций α1, α2 посредством расчета по формулам (1) и (2) из сигнала VA колебаний напряжения Vu на выходе А и выбираемого опорного сигнала Vref.
На фиг.2 предусмотрен второй вычислительный блок 10 для формирования сигнала VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 из сигнала Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2, причем второй вычислительный блок 10 формирует сигнал VL колебаний напряжения на индуктивностях L1, L2 путем расчета по формуле (3).
Также предусмотрен третий вычислительный блок 7 для формирования сигнала Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2 из амплитудного значения Аh сигнала колебаний тока, который формирует сигнал Vi колебаний тока частичных преобразовательных систем 1, 2 путем расчета по формуле (4).
Кроме того, предусмотрен четвертый вычислительный блок 9 для формирования амплитудного значения Аh сигнала колебаний тока из фактического значения iu тока на выходе А и опорного сигнала Vref, причем четвертый вычислительный блок 9 формирует амплитудное значение Аh сигнала колебаний тока путем расчета по формулам (5.1 и (5.2) или (8) и (5.2).
Пятый вычислительный блок 8 служит для формирования сигнала VA колебаний напряжения Vu на выходе А из амплитудного значения Мh колебаний напряжения, причем пятый вычислительный блок 8 формирует сигнал VA колебаний напряжения Vu на выходе А путем расчета по формуле (6).
Четвертый вычислительный блок 9 также служит для формирования амплитудного значения Мh колебаний напряжения из фактического значения iu тока на выходе А и опорного сигнала Vref, причем четвертый вычислительный блок 9 формирует амплитудное значение Мh колебаний напряжения путем расчета по формулам (5.1 и (5.2) или (8) и (5.2).
В целом, удалось показать, что изображенное, в частности, на фиг.2 предложенное устройство может быть реализовано очень просто и рентабельно, поскольку схемные затраты крайне малы и к тому же конструкция требует лишь небольшого числа элементов. С помощью этого устройства предложенный способ осуществляется, тем самым, особенно просто.
Перечень ссылочных позиций
1 - первая частичная преобразовательная система
2 - вторая частичная преобразовательная система
3 - коммутационная ячейка
4 - первая управляющая схема
5 - вторая управляющая схема
6 - первый вычислительный блок
7 - третий вычислительный блок
8 - пятый вычислительный блок
9 - четвертый вычислительный блок
10 - второй вычислительный блок.

Claims (15)

1. Способ управления преобразовательной схемой, содержащей первую и вторую частичные преобразовательные системы (1), причем частичные преобразовательные системы (2) последовательно соединены между собой с помощью двух последовательно включенных индуктивностей (L1, L2), и точка соединения последовательно включенных индуктивностей (L1, L2) образует выход (А), при этом каждая частичная преобразовательная система (1, 2) содержит, по меньшей мере, одну двухполюсную коммутационную ячейку (3), и каждая двухполюсная коммутационная ячейка (3) содержит два последовательно включенных управляемых двунаправленных силовых полупроводниковых выключателя с управляемым однонаправленным направлением прохождения тока и включенный параллельно последовательной схеме из силовых полупроводниковых выключателей емкостный накопитель энергии, характеризующийся тем, что силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек (3) первой частичной преобразовательной системы (1) управляют посредством управляющего сигнала (S1), а силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек (3) второй частичной преобразовательной системы (2) управляют посредством дополнительного управляющего сигнала (S2), при этом управляющий сигнал (S1) формируют из сигнала (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и коммутационной функции (α1) для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек (3) первой частичной преобразовательной системы (1), а дополнительный управляющий сигнал (S2) формируют из сигнала (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и коммутационной функции (α2) для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек (3) второй частичной преобразовательной системы (2), причем коммутационные функции (α1, α2) формируют с помощью сигнала (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) и выбираемого опорного сигнала (Vref).
2. Способ по п.1, в котором сигнал (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) формируют из сигнала (Vi) колебаний тока частичных преобразовательных систем (1, 2).
3. Способ по п.2, в котором сигнал (Vi) колебаний тока частичных преобразовательных систем (1, 2) формируют из амплитудного значения (Аh) колебаний тока.
4. Способ по п.3, в котором амплитудное значение (Аh) колебаний тока формируют из фактического значения (iu) тока на выходе (А) и опорного сигнала (Vref).
5. Способ по одному из пп.1-4, в котором сигнал (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) формируют из амплитудного значения (Mh) колебаний напряжения.
6. Способ по п.5, в котором амплитудное значение (Mh) колебаний напряжения формируют из фактического значения (iu) тока на выходе (А) и опорного сигнала (Vref).
7. Способ по п.2, в котором сигнал (Vi) колебаний тока частичных преобразовательных систем (1, 2), сигнал (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и сигнал (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) имеют одинаковую частоту.
8. Способ по п.2 или 7, в котором сигнал (Vi) колебаний тока частичных преобразовательных систем (1, 2), сигнал (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и сигнал (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) имеют одинаковый фазовый сдвиг.
9. Способ по п.1, в котором в качестве опорного сигнала (Vref) выбирают сигнал опорного напряжения (Vu) на выходе (А).
10. Устройство для осуществления способа управления преобразовательной схемой, содержащей первую и вторую частичные преобразовательные системы (1), причем частичные преобразовательные системы (2) последовательно соединены между собой с помощью двух последовательно включенных индуктивностей (L1, L2), и точка соединения последовательно включенных индуктивностей (L1, L2) образует выход (А), при этом каждая частичная преобразовательная система (1, 2) содержит по меньшей мере одну двухполюсную коммутационную ячейку (3), а каждая двухполюсная коммутационная ячейка (3) содержит два последовательно включенных управляемых двунаправленных силовых полупроводниковых выключателя с управляемым однонаправленным направлением прохождения тока и включенный параллельно последовательной схеме из силовых полупроводниковых выключателей емкостный накопитель энергии, содержащее первую управляющую схему (4), выполненную с возможностью формирования управляющего сигнала (S1) и соединенную с силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек (3) первой частичной преобразовательной системы (1), вторую управляющую схему (5), выполненную с возможностью формирования дополнительного управляющего сигнала (S2) и соединенную с силовыми полупроводниковыми выключателями коммутационных ячеек (3) второй частичной преобразовательной системы (2), при этом к первой управляющей схеме (4) для формирования управляющего сигнала (S1) подается сигнал (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и коммутационная функция (α1) для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек (3) первой частичной преобразовательной системы (1), ко второй управляющей схеме (5) для формирования дополнительного управляющего сигнала (S2) подается сигнал (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) и коммутационная функция (α2) для силовых полупроводниковых выключателей коммутационных ячеек (3) второй частичной преобразовательной системы (2), причем указанное устройство содержит первый вычислительный блок (6) для формирования коммутационных функций (α1, α2) из сигнала (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) и выбираемого опорного сигнала (Vref).
11. Устройство по п.10, характеризующееся тем, что содержит второй вычислительный блок (10) для формирования сигнала (VL) колебаний напряжения на индуктивностях (L1, L2) из сигнала (Vi) колебаний тока частичных преобразовательных систем (1, 2).
12. Устройство по п.11, характеризующееся тем, что содержит третий вычислительный блок (7) для формирования сигнала (Vi) колебаний тока частичных преобразовательных систем (1, 2) из амплитудного значения (Ah) колебаний тока.
13. Устройство по п.12, характеризующееся тем, что содержит четвертый вычислительный блок (9) для формирования амплитудного значения (Аh) колебаний тока из фактического значения (iu) тока на выходе (А) и опорного сигнала (Vref).
14. Устройство по п.13, характеризующееся тем, что содержит пятый вычислительный блок (8) для формирования сигнала (VA) колебаний напряжения (Vu) на выходе (А) из амплитудного значения (Мh) колебаний напряжения.
15. Устройство по п.14, характеризующееся тем, что четвертый вычислительный блок (9) выполнен с возможностью формирования амплитудного значения (Мh) колебаний напряжения из фактического значения (iu) тока на выходе (А) и опорного сигнала (Vref).
RU2010112682/07A 2009-04-02 2010-04-01 Способ управления преобразовательной схемой и устройство для его осуществления RU2510835C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09157148A EP2254233B1 (de) 2009-04-02 2009-04-02 Verfahren zum Betrieb einer Umrichterschaltung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP09157148.9 2009-04-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010112682A RU2010112682A (ru) 2011-10-10
RU2510835C2 true RU2510835C2 (ru) 2014-04-10

Family

ID=40679480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010112682/07A RU2510835C2 (ru) 2009-04-02 2010-04-01 Способ управления преобразовательной схемой и устройство для его осуществления

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8284577B2 (ru)
EP (1) EP2254233B1 (ru)
JP (1) JP5805374B2 (ru)
KR (1) KR20100110277A (ru)
CN (1) CN101860233B (ru)
AT (1) ATE520193T1 (ru)
CA (1) CA2694507C (ru)
RU (1) RU2510835C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737035C1 (ru) * 2020-03-17 2020-11-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Костромская государственная сельскохозяйственная академия" Способ отыскания жил кабеля или проводов, питающих потребителей

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102577077B (zh) * 2009-10-15 2015-02-25 Abb瑞士有限公司 用于运行变换器电路的方法以及用于实施该方法的装置
DE102017131042A1 (de) 2017-12-21 2019-06-27 Sma Solar Technology Ag Umrichter mit mindestens einem wandlermodul mit drei brückenzweigen, verfahren zum betreiben und verwendung eines solchen umrichters

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2294821A (en) * 1994-11-04 1996-05-08 Gec Alsthom Ltd Multilevel converter
FR2814006A1 (fr) * 2000-09-12 2002-03-15 Centre Nat Rech Scient Dispositif de conversion d'energie electrique a decoupage
DE10103031A1 (de) * 2001-01-24 2002-07-25 Rainer Marquardt Stromrichterschaltungen mit verteilten Energiespeichern
US6519169B1 (en) * 1999-03-29 2003-02-11 Abb Ab Multiphase inverter with series of connected phase legs
RU2231905C2 (ru) * 2002-09-26 2004-06-27 Закрытое акционерное общество "РЭЛТЕК" Устройство для индукционного нагрева и способ управления устройством для индукционного нагрева
WO2007023064A1 (de) * 2005-08-26 2007-03-01 Siemens Aktiengesellschaft Stromrichterschaltung mit verteilten energiespeichern
US7499290B1 (en) * 2004-05-19 2009-03-03 Mississippi State University Power conversion

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5070440A (en) * 1990-08-14 1991-12-03 General Electric Company Power conversion scheme employing paralleled units
US5311419A (en) * 1992-08-17 1994-05-10 Sundstrand Corporation Polyphase AC/DC converter
JPH11206167A (ja) * 1998-01-08 1999-07-30 Toshiba Eng Co Ltd 電力変換装置
US6545450B1 (en) * 1999-07-02 2003-04-08 Advanced Energy Industries, Inc. Multiple power converter system using combining transformers
US6867987B2 (en) * 2003-06-13 2005-03-15 Ballard Power Systems Corporation Multilevel inverter control schemes
JP2005333737A (ja) * 2004-05-20 2005-12-02 Fuji Electric Systems Co Ltd 電力変換装置
DE102005041087A1 (de) * 2005-08-30 2007-03-01 Siemens Ag Stromrichterschaltung mit verteilten Energiespeichern
DE102005045090B4 (de) * 2005-09-21 2007-08-30 Siemens Ag Verfahren zur Steuerung eines mehrphasigen Stromrichters mit verteilten Energiespeichern
EP2063520A4 (en) * 2006-09-15 2012-11-07 Mitsubishi Electric Corp DC / DC CURRENT CONVERTER APPARATUS
ES2369291T3 (es) * 2006-12-08 2011-11-29 Siemens Aktiengesellschaft Dispositivo para la transformación de una corriente eléctrica.
PL2100364T3 (pl) * 2006-12-08 2019-05-31 Siemens Ag Sterowanie modułowym przetwornikiem prądu z rozdzielonym magazynowaniem energii
DE112007003408A5 (de) * 2007-01-17 2009-12-24 Siemens Aktiengesellschaft Ansteuerung eines Phasenmodulzweiges eines Multilevel-Stromrichters

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2294821A (en) * 1994-11-04 1996-05-08 Gec Alsthom Ltd Multilevel converter
US6519169B1 (en) * 1999-03-29 2003-02-11 Abb Ab Multiphase inverter with series of connected phase legs
FR2814006A1 (fr) * 2000-09-12 2002-03-15 Centre Nat Rech Scient Dispositif de conversion d'energie electrique a decoupage
DE10103031A1 (de) * 2001-01-24 2002-07-25 Rainer Marquardt Stromrichterschaltungen mit verteilten Energiespeichern
RU2231905C2 (ru) * 2002-09-26 2004-06-27 Закрытое акционерное общество "РЭЛТЕК" Устройство для индукционного нагрева и способ управления устройством для индукционного нагрева
US7499290B1 (en) * 2004-05-19 2009-03-03 Mississippi State University Power conversion
WO2007023064A1 (de) * 2005-08-26 2007-03-01 Siemens Aktiengesellschaft Stromrichterschaltung mit verteilten energiespeichern
EP1917706A1 (de) * 2005-08-26 2008-05-07 Siemens Aktiengesellschaft Stromrichterschaltung mit verteilten energiespeichern

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
). *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737035C1 (ru) * 2020-03-17 2020-11-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Костромская государственная сельскохозяйственная академия" Способ отыскания жил кабеля или проводов, питающих потребителей

Also Published As

Publication number Publication date
US8284577B2 (en) 2012-10-09
CN101860233A (zh) 2010-10-13
RU2010112682A (ru) 2011-10-10
CA2694507C (en) 2016-06-14
CN101860233B (zh) 2015-03-11
JP5805374B2 (ja) 2015-11-04
EP2254233B1 (de) 2011-08-10
JP2010246371A (ja) 2010-10-28
KR20100110277A (ko) 2010-10-12
CA2694507A1 (en) 2010-10-02
EP2254233A1 (de) 2010-11-24
ATE520193T1 (de) 2011-08-15
US20100253304A1 (en) 2010-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lee et al. Improved single-phase split-source inverter with hybrid quasi-sinusoidal and constant PWM
US8625307B2 (en) DC to AC power converting apparatus
US8259474B2 (en) Pulse width modulation control of a matrix converter
US20040174720A1 (en) Power converter and power unit
EP2897277A1 (en) Multilevel power conversion circuit and device
US20170099013A1 (en) Multi level inverter
JP2013172566A (ja) マルチフェーズ・スイッチング電源回路
US20170250617A1 (en) Dc/dc converter
US9548657B2 (en) Power device
RU2510835C2 (ru) Способ управления преобразовательной схемой и устройство для его осуществления
US20180145601A1 (en) Power conversion device
RU2537963C2 (ru) Способ управления прямым преобразователем и устройство для его осуществления
EP3291435A1 (en) An active neutral point clamped converter with silicon carbide mos-fet output switches
RU2536162C2 (ru) Способ работы преобразовательной схемы и устройство для его осуществления
WO2016105272A1 (en) Balancing circuit and inverter comprising the same
Cobaleda et al. Low-voltage cascade multilevel inverter with gan devices for energy storage system
CN108432110B (zh) Dc/dc转换器
RU2547448C2 (ru) Способ управления преобразовательной схемой и устройство для его осуществления
Papastergiou et al. Comparison of losses in multilevel converters for aerospace applications
Van et al. Application of the Phase Shift Full Bridge Converter for the Single-Phase Full-Bridge Inverter to Improve the Output of the Renewable Energy
US20140355318A1 (en) Feed-in/feedback converter
Akbar et al. A highly reliable and efficient differential type buck-boost DC-AC converter
CN116707332B (zh) 一种逆变器及其多电平产生方法
US11888396B2 (en) Chopper circuit
SK289145B6 (sk) Zariadenie na ovládanie jednovetvového maticového meniča

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160402