RU2634348C1 - Controlled rectifier - Google Patents
Controlled rectifier Download PDFInfo
- Publication number
- RU2634348C1 RU2634348C1 RU2017100726A RU2017100726A RU2634348C1 RU 2634348 C1 RU2634348 C1 RU 2634348C1 RU 2017100726 A RU2017100726 A RU 2017100726A RU 2017100726 A RU2017100726 A RU 2017100726A RU 2634348 C1 RU2634348 C1 RU 2634348C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- sensors
- current
- control system
- rectifier
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к силовой электронике, а конкретно к выпрямителям трехфазной системы напряжений, и может быть использовано в качестве вторичного источника питания электроприводов, устройств информационной и силовой электроники.The invention relates to power electronics, and specifically to rectifiers of a three-phase voltage system, and can be used as a secondary power source for electric drives, information and power electronics devices.
Известен диодный выпрямитель, содержащий трехфазный диодный мост, к полюсам которого присоединены два последовательно включенных конденсатора, замыкающие контакты, включенные в две фазы моста, ограничитель тока, размыкающий контакт, механически связанный с контактами в фазах, и третий независимый замыкающий контакт, включенный в третью фазу моста, а ограничитель тока и размыкающие контакты включены последовательно и присоединены к средней точке конденсаторов (Джус И.Н. Диодный выпрямитель. Патент РФ №2246169, МПК H02M 7/10, опубл. 2005.02.10, Бюл. №4 - [1]).Known diode rectifier containing a three-phase diode bridge, to the poles of which are connected two series-connected capacitors, make contacts, included in the two phases of the bridge, a current limiter, an opening contact, mechanically connected with the contacts in phases, and a third independent make contact, included in the third phase bridge, and the current limiter and NC contacts are connected in series and connected to the midpoint of the capacitors (Dzhus I.N. Diode rectifier. RF patent №2246169, IPC H02M 7/10, publ. 2005.02.10, Bull. No. 4 - [one]).
Данный выпрямитель имеет массивные конденсаторы, высокий уровень пульсаций выпрямленного напряжения, отсутствие возможности регулирования и стабилизации напряжения, высокие потери мощности, обусловленные содержанием высших гармоник токов, потребляемых от питающей сети.This rectifier has massive capacitors, a high level of ripple of the rectified voltage, the lack of the ability to regulate and stabilize the voltage, high power losses due to the content of higher harmonics of the currents consumed from the mains.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является трехфазный управляемый выпрямитель, состоящий из блока силовых вентилей, собранных по трехфазной мостовой схеме, входного и выходного фильтров, датчика выпрямленного напряжения и системы управления, содержащей устройство согласования, в блоке силовых вентилей в качестве ключей используются полностью управляемые вентили (транзисторы), а в систему управления входят генератор пилообразного напряжения, формирователь импульсов управления, циклический регистр сдвига, устройство сравнения фазных напряжений и схема выбора включаемых вентилей (Атрощенко В.А., Крылов А.Л., Суртаев Н.А. Трехфазный управляемый выпрямитель. Патент РФ №2279178, МПК Н02М 7/162, опубл. 2006.06.27, Бюл. №18 - [2]).The closest to the proposed invention in terms of technical nature and the achieved effect is a three-phase controlled rectifier, consisting of a block of power valves assembled according to a three-phase bridge circuit, input and output filters, a rectified voltage sensor and a control system containing a matching device in the block of power valves as the keys are used fully controlled valves (transistors), and the control system includes a sawtooth voltage generator, the pulse shaper is controlled ia, a cyclic shift register, a device for comparing phase voltages and a circuit for selecting valves to be switched on (Atroshchenko V.A., Krylov A.L., Surtaev N.A. Three-phase controlled rectifier. RF Patent No. 2279178, IPC Н02М 7/162, publ. 2006.06.27, Bull. No. 18 - [2]).
Данный выпрямитель имеет сложную структуру, низкую надежность системы управления ключами выпрямителя, низкое быстродействие системы управления. Наличие входного и выходного фильтров увеличивает массу и габариты.This rectifier has a complex structure, low reliability of the key management system of the rectifier, low speed control system. The presence of input and output filters increases the mass and dimensions.
В современных выпрямителях существуют проблемы обеспечения стабильного выпрямленного напряжения, формы потребляемых из сети токов, близкой к синусоидальной, единичного коэффициента мощности и малой массы и габаритов.In modern rectifiers, there are problems of ensuring a stable rectified voltage, the shape of the currents consumed from the network, close to a sinusoidal, single power factor and low mass and dimensions.
Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в создании выпрямителя с улучшенными свойствами: синусоидальные входные токи с единичным коэффициентом мощности, регулируемое стабилизированное выходное напряжение и малые массогабаритные показатели.The technical result to which the claimed invention is directed is to create a rectifier with improved properties: sinusoidal input currents with a unit power factor, adjustable stabilized output voltage and small weight and size parameters.
Технический результат достигается тем, что в выпрямитель, состоящий из блока силовых вентилей, собранных по трехфазной мостовой схеме, на полностью управляемых вентилях-транзисторах, датчика напряжения, трех дросселей входного фильтра, двух конденсаторов выходного фильтра и системы управления, введены второй - пятый датчики напряжения и первый - четвертый датчики тока, первый - третий входные зажимы соединены со средними точками первого - третьего плеч через последовательно соединенные первый - третий дроссели и первый - третий датчики тока соответственно, первый зажим первого конденсатора соединен с плюсовой шиной мостовой схемы и с плюсовым выходным зажимом через четвертый датчик тока, первый зажим второго конденсатора соединен с минусовой шиной мостовой схемы и с минусовым выходным зажимом, вторые зажимы конденсаторов подключены к общему проводу, третий - пятый датчики напряжения подключены между первым - третьим зажимами соответственно и общим проводом, первый - второй датчики напряжения подключены между первым и вторым зажимами первого и второго конденсаторов соответственно, выходы первого - пятого датчиков напряжения и первого - четвертого датчиков тока соединены с входами первого - третьего блоков системы управления, а их выходы соединены с управляющими входами первого - шестого транзисторов, причем блоки системы управления выполнены с возможностью реализации законов формирования относительной длительности импульсов для фаз А, В, С:The technical result is achieved by the fact that in the rectifier, consisting of a block of power valves assembled according to a three-phase bridge circuit, on fully controllable transistor valves, a voltage sensor, three input filter chokes, two output filter capacitors and a control system, the second and fifth voltage sensors are introduced and the first and fourth current sensors, the first and third input terminals are connected to the midpoints of the first and third arms through the first and third inductors connected in series and the first and third sensors t Accordingly, the first terminal of the first capacitor is connected to the positive bus of the bridge circuit and with the positive output terminal through the fourth current sensor, the first terminal of the second capacitor is connected to the negative bus of the bridge circuit and with the negative output terminal, the second terminals of the capacitors are connected to the common wire, the third and fifth voltage sensors are connected between the first and third terminals, respectively, and a common wire, the first and second voltage sensors are connected between the first and second terminals of the first and second capacitors accordingly, the outputs of the first to fifth voltage sensors and the first to fourth current sensors are connected to the inputs of the first to third blocks of the control system, and their outputs are connected to the control inputs of the first to sixth transistors, and the control system blocks are capable of implementing the laws of formation of the relative pulse duration for phases A, B, C:
где индекс D=А, В, С; u0 - суммарное выходное напряжение; uD, iD - напряжение и ток фазы; uS - падение напряжения на открытом полупроводниковом ключе, u2 - напряжение второго конденсатора; L - индуктивность дросселя; kP - постоянный коэффициент; - требуемое значение тока фазы.where the index D = A, B, C; u 0 is the total output voltage; u D , i D - voltage and phase current; u S is the voltage drop across the open semiconductor key, u 2 is the voltage of the second capacitor; L is the inductance of the inductor; k P is a constant coefficient; - the required value of the phase current.
Сущность заявленного изобретения поясняется на Фиг. 1 - Фиг. 2, гдеThe essence of the claimed invention is illustrated in FIG. 1 - FIG. 2 where
Фиг. 1 - схема управляемого выпрямителя.FIG. 1 is a diagram of a controlled rectifier.
Фиг. 2 - входные напряжения и токи.FIG. 2 - input voltages and currents.
На Фиг. 1 выпрямитель содержит IGBT-транзисторы 1-6 и диоды 7-12, образующие шесть силовых ключей, конденсаторы 13, 14, дроссели 15-17, датчики напряжения 18-22, датчики тока 23-26, входные зажимы А, В, С, генератор пилообразного напряжения 27, блоки системы управления 28-30.In FIG. 1, the rectifier contains IGBT transistors 1-6 and diodes 7-12, forming six power switches,
IGBT-транзисторы 1-6 вместе с обратными диодами 7-12 соединены в мостовую схему. Входные зажимы А, В, С соединены со средними точками трех плеч через дроссели 15-17 и датчики тока 23-25. Датчики напряжения 20-22 подключены между зажимами А, В, С соответственно и общим проводом. Конденсаторы 13, 14 и датчики напряжения 18, 19 подключены между плюсовым и минусовым выходными зажимами соответственно и общей точкой. Датчик тока 26 подключен между первым зажимом конденсатора 13 и плюсовым выходным зажимом. Выходы датчиков напряжения 18-22 и датчиков тока 23-26 соединены с входами блоков системы управления 28-30.IGBTs 1-6 together with reverse diodes 7-12 are connected in a bridge circuit. The input terminals A, B, C are connected to the midpoints of the three arms through inductors 15-17 and current sensors 23-25. Voltage sensors 20-22 are connected between terminals A, B, C, respectively, and the common wire.
Выпрямитель работает следующим образом. На входные зажимы А, В, С подается трехфазная система напряжений. Датчики напряжения 20-22 вырабатывают соответствующие этим напряжениям сигналы. Датчики напряжения 18, 19 вырабатывают сигналы, соответствующие напряжениям на конденсаторах 13, 14. Эти сигналы поступают на блоки управления, где сравниваются с требуемыми значениями. Блоки управления формируют внутренние сигналы управления uc1, uc2. В зависимости от полярности напряжений uA(t), uB(t), uC(t) формируются мгновенные значения токов:The rectifier operates as follows. A three-phase voltage system is supplied to the input terminals A, B, C. Voltage sensors 20-22 generate signals corresponding to these voltages. The
Эти значения токов сравниваются с истинными значениями фазных токов iA(t), iB(t), iC(t), которые поступают от датчиков тока 23-25, и вырабатываются широтно-модулированные импульсы, поступающие на управляющие входы IGBT-транзисторов.These current values are compared with the true values of phase currents i A (t), i B (t), i C (t), which are received from current sensors 23-25, and pulse-width-modulated pulses are generated that are fed to the control inputs of IGBT transistors .
В результате токи iA(t), iB(t), iC(t) изменяются по законам, близким к синусоидальным и совпадающим по фазе с соответствующими напряжениями. Вследствие этого снижаются несинусоидальные искажения напряжений и потери энергии в линии.As a result, the currents i A (t), i B (t), i C (t) change according to laws that are close to sinusoidal and coincide in phase with the corresponding voltages. As a result, non-sinusoidal voltage distortions and energy losses in the line are reduced.
Длительности импульсов регулируются блоками управления. В результате на конденсаторах 13, 14 поддерживается требуемое напряжение, а токи фаз А-С изменяются по законам, близким к синусоидальным. Выпрямитель выполняет дополнительную функцию активного фильтра низкой частоты для сглаживания выпрямленного напряжения, а также функцию стабилизатора напряжения. При этом исключаются искажения напряжения сети из-за высших гармоник тока и снижается мощность потерь в сети, а также масса благодаря меньшей емкости конденсаторов и индуктивности дросселей, отсутствию фильтра низкой частоты и стабилизатора напряжения.Pulse durations are regulated by control units. As a result, the required voltage is maintained at the
Сигналы uc1, uc2, входящие в выражения (1)-(3), могут быть сформированы согласно принципу комбинированного управления:The signals u c1 , u c2 included in expressions (1) - (3) can be generated according to the principle of combined control:
Таким образом, путем введения четырех датчиков напряжения и четырех датчиков тока, а также реализации блоков системы управления согласно принципам комбинированного управления, получен выпрямитель, имеющий практически синусоидальные входные токи, совпадающие по фазе с напряжениями, малые пульсации постоянного выходного напряжения с возможностью его регулирования и стабилизации, имеющий малые массогабаритные показатели.Thus, by introducing four voltage sensors and four current sensors, as well as implementing control system units according to the principles of combined control, a rectifier is obtained that has almost sinusoidal input currents that coincide in phase with the voltage, small ripple of the constant output voltage with the possibility of its regulation and stabilization having small overall dimensions.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017100726A RU2634348C1 (en) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | Controlled rectifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017100726A RU2634348C1 (en) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | Controlled rectifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2634348C1 true RU2634348C1 (en) | 2017-10-26 |
Family
ID=60153963
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017100726A RU2634348C1 (en) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | Controlled rectifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2634348C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU193360U1 (en) * | 2019-05-07 | 2019-10-28 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | PWM Up / Down Rectifier |
RU2751546C1 (en) * | 2020-10-16 | 2021-07-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Adjustable voltage rectifier (options) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US944362A (en) * | 1909-10-06 | 1909-12-28 | Dallas C Hathaway | Internal-combustion engine. |
RU2124263C1 (en) * | 1997-01-21 | 1998-12-27 | Новосибирский государственный технический университет | Valve-type converter |
RU156992U1 (en) * | 2015-04-06 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Компания промышленная электроника" | MULTI-PHASE ACTIVE RECTIFIER |
US20160111972A1 (en) * | 2008-09-25 | 2016-04-21 | Robert Bosch Gmbh | Activation of a synchronous rectifier |
-
2017
- 2017-01-10 RU RU2017100726A patent/RU2634348C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US944362A (en) * | 1909-10-06 | 1909-12-28 | Dallas C Hathaway | Internal-combustion engine. |
RU2124263C1 (en) * | 1997-01-21 | 1998-12-27 | Новосибирский государственный технический университет | Valve-type converter |
US20160111972A1 (en) * | 2008-09-25 | 2016-04-21 | Robert Bosch Gmbh | Activation of a synchronous rectifier |
RU156992U1 (en) * | 2015-04-06 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Компания промышленная электроника" | MULTI-PHASE ACTIVE RECTIFIER |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU193360U1 (en) * | 2019-05-07 | 2019-10-28 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | PWM Up / Down Rectifier |
RU2751546C1 (en) * | 2020-10-16 | 2021-07-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Adjustable voltage rectifier (options) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9755522B2 (en) | Method and device for controlling a multiphase resonant DC/DC converter, and corresponding multiphase converter | |
US9493080B2 (en) | Method for controlling a charger for a motor vehicle battery with a reduction of losses due to switching | |
US10498251B2 (en) | Power converter | |
JPWO2014042118A1 (en) | Multilevel power conversion circuit and apparatus | |
WO2018110440A1 (en) | Snubber circuit and power conversion system using same | |
CN102647097A (en) | Power supply device | |
US10381938B2 (en) | Resonant DC-DC converter | |
US11183948B2 (en) | Series multiplex inverter | |
KR20140123099A (en) | Vehicle power conversion device and vehicle | |
CN112640280B (en) | Multiphase multistage converter with control device and passive frequency filter and method for controlling multiphase multistage device converter | |
CN102545681B (en) | Step wave synthesis three-phase inverter capable of eliminating low frequency harmonic waves and control method | |
CN108476001A (en) | Four level power converters | |
RU2634348C1 (en) | Controlled rectifier | |
RU2411628C1 (en) | Multilevel bridge autonomous voltage inverter | |
US12040618B2 (en) | Power conversion system including a second circuit being configured to control a current or power such that the current or the power is synchronized with power ripples caused by the AC power supply or the AC load | |
US11437927B2 (en) | Voltage source converter generating a pulse train using two voltage levels | |
US10248148B2 (en) | Converter for symmetrical reactive power compensation, and a method for controlling same | |
CN109104106B (en) | Control method of single-phase power electronic transformer | |
RU2544379C2 (en) | Alternating voltage regulator | |
RU2622645C1 (en) | Rectifier unit | |
RU2447571C1 (en) | Converter | |
RU2254658C1 (en) | Transistorized tree-phase reactive-current supply | |
RU2206166C2 (en) | Storage battery charging device | |
Riegler et al. | Switching Loss Measurement of Wide-Bandgap Reverse-Blocking Semiconductor Switches in Current-Source Converters | |
RU2479102C1 (en) | Ac voltage controller |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190111 |