RU2634348C1 - Управляемый выпрямитель - Google Patents
Управляемый выпрямитель 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
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. 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. Выпрямитель имеет силовые вентили из параллельно включенных транзисторов (1-6) и диодов (7-12), включенные в трехфазную мостовую схему, генератор пилообразного напряжения (27) и блоки системы управления (28-30), катоды диодов (7, 9, 11) подключены к первому зажиму конденсатора (13) и к плюсовому зажиму, а аноды диодов (8, 10, 12) подключены к первому зажиму конденсатора (14) и к минусовому зажиму, вторые зажимы конденсаторов (13, 14) подключены к общему проводу. Входы А, В, С подключены через дроссели (15-17) к средним точкам плеч. Новым является то, что в выпрямитель введены датчики напряжения (19-22), датчики тока (23-25), включенные последовательно с дросселями (15-17), и датчик тока (26), подключенный последовательно с нагрузкой выпрямителя. Блоки системы управления реализованы согласно принципам комбинированного управления. Таким образом, 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. 2 ил.
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.
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]).
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.
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]).
Данный выпрямитель имеет сложную структуру, низкую надежность системы управления ключами выпрямителя, низкое быстродействие системы управления. Наличие входного и выходного фильтров увеличивает массу и габариты.
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.
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.
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:
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.
Сущность заявленного изобретения поясняется на Фиг. 1 - Фиг. 2, где
Фиг. 1 - схема управляемого выпрямителя.
Фиг. 2 - входные напряжения и токи.
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.
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.
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:
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.
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.
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.
Сигналы uc1, uc2, входящие в выражения (1)-(3), могут быть сформированы согласно принципу комбинированного управления:
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.
Claims (3)
- 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, отличающийся тем, что 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:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017100726A RU2634348C1 (ru) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | Управляемый выпрямитель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017100726A RU2634348C1 (ru) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | Управляемый выпрямитель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2634348C1 true RU2634348C1 (ru) | 2017-10-26 |
Family
ID=60153963
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017100726A RU2634348C1 (ru) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | Управляемый выпрямитель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2634348C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU193360U1 (ru) * | 2019-05-07 | 2019-10-28 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Повышающе-понижающий ШИМ выпрямитель |
RU2751546C1 (ru) * | 2020-10-16 | 2021-07-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Регулируемый выпрямитель напряжения (варианты) |
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 (ru) * | 1997-01-21 | 1998-12-27 | Новосибирский государственный технический университет | Вентильный преобразователь |
RU156992U1 (ru) * | 2015-04-06 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Компания промышленная электроника" | Многофазный активный выпрямитель |
US20160111972A1 (en) * | 2008-09-25 | 2016-04-21 | Robert Bosch Gmbh | Activation of a synchronous rectifier |
-
2017
- 2017-01-10 RU RU2017100726A patent/RU2634348C1/ru 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 (ru) * | 1997-01-21 | 1998-12-27 | Новосибирский государственный технический университет | Вентильный преобразователь |
US20160111972A1 (en) * | 2008-09-25 | 2016-04-21 | Robert Bosch Gmbh | Activation of a synchronous rectifier |
RU156992U1 (ru) * | 2015-04-06 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Компания промышленная электроника" | Многофазный активный выпрямитель |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU193360U1 (ru) * | 2019-05-07 | 2019-10-28 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Повышающе-понижающий ШИМ выпрямитель |
RU2751546C1 (ru) * | 2020-10-16 | 2021-07-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Регулируемый выпрямитель напряжения (варианты) |
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 | |
WO2018110440A1 (ja) | スナバ回路及びそれを用いた電力変換システム | |
KR101709843B1 (ko) | 차량용 전력 변환 장치 및 차량 | |
JPWO2014042118A1 (ja) | マルチレベル電力変換回路および装置 | |
CN102647097A (zh) | 电源设备 | |
US10381938B2 (en) | Resonant DC-DC converter | |
US11183948B2 (en) | Series multiplex inverter | |
CN112640280B (zh) | 具有控制装置和无源频率滤波器的多相多级变流器以及用于控制多相多级装置变流器的方法 | |
CN102545681B (zh) | 可消除低频谐波的阶梯波合成式三相逆变器及控制方法 | |
CN108476001A (zh) | 四电平功率转换器 | |
RU2634348C1 (ru) | Управляемый выпрямитель | |
RU2411628C1 (ru) | Многоуровневый мостовой автономный инвертор напряжения | |
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 | |
RU2372706C1 (ru) | Устройство для подключения управляемого выпрямителя напряжения к источнику напряжения переменного тока | |
CN109104106B (zh) | 单相电力电子变压器的控制方法 | |
RU2544379C2 (ru) | Регулятор переменного напряжения | |
RU2622645C1 (ru) | Выпрямитель | |
RU2447571C1 (ru) | Преобразователь | |
RU2254658C1 (ru) | Трёхфазный транзисторный источник реактивных токов | |
RU2206166C2 (ru) | Устройство для заряда аккумулятора | |
Riegler et al. | Switching Loss Measurement of Wide-Bandgap Reverse-Blocking Semiconductor Switches in Current-Source Converters | |
RU2479102C1 (ru) | Регулятор переменного напряжения |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190111 |