RU2732280C1 - Uninterrupted power supply - static reversible converter for supply of alternating and direct current consumers and charging (recharging) of storage battery - Google Patents
Uninterrupted power supply - static reversible converter for supply of alternating and direct current consumers and charging (recharging) of storage battery Download PDFInfo
- Publication number
- RU2732280C1 RU2732280C1 RU2019144151A RU2019144151A RU2732280C1 RU 2732280 C1 RU2732280 C1 RU 2732280C1 RU 2019144151 A RU2019144151 A RU 2019144151A RU 2019144151 A RU2019144151 A RU 2019144151A RU 2732280 C1 RU2732280 C1 RU 2732280C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- links
- voltage
- mode
- group
- inverter
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/04—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
-
- 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
- H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnology area
Изобретение относится к области электротехники, в частности, к статическим обратимым преобразователям (ОП), выполняющим функцию источников бесперебойного питания (ИБП), в которых при выходе из работы основного источника питания (трехфазного генератора переменного тока) производится питание потребителей переменного и постоянного тока путем преобразования электроэнергии постоянного тока, сохраненной в аккумуляторной батарее (АБ), в энергию трехфазного переменного тока (инверторный режим ОП). При нормальной работе основной сети переменного тока ОП производит заряд и подзаряд АБ (зарядный режим ОП), а также питание потребителей постоянного тока путем выпрямления напряжения основной сети (выпрямительный режим ОП).The invention relates to the field of electrical engineering, in particular, to static reversible converters (OP), performing the function of uninterruptible power supplies (UPS), in which, when the main power source (three-phase alternator) is exited, AC and DC consumers are powered by conversion DC electricity stored in a storage battery (AB) into three-phase AC power (inverter OP mode). During normal operation of the main AC network, the OP charges and recharges the AB (OP charging mode), as well as power supply to DC consumers by rectifying the mains voltage (OP rectifier mode).
Известно устройство бесперебойного питания (патент РФ №2221320), содержащее сетевой выпрямитель, выводами переменного тока подключенный к промышленной сети электроснабжения переменного тока, а выводами постоянного тока - к входным выводам зарядно-буферного преобразователя, выходные выводы постоянного тока которого подключены к резервной аккумуляторной батарее и входам преобразователей напряжения постоянного тока в постоянный. Недостатком данного устройства бесперебойного питания является то, что в нем не обеспечена возможность рекуперации энергии аккумуляторной батареи в питающую промышленную сеть переменного тока. Кроме того, состав данного устройства электропитания избыточен, поскольку заряд аккумуляторной батареи обеспечивается отдельным преобразователем, а в составе выходных преобразователей напряжения постоянного тока в постоянный используются два канала инвертирования (основной и дополнительный инвертор), один из которых работает через сетевой выпрямитель только от промышленной сети, а второй только от аккумуляторов.Known is an uninterruptible power supply device (RF patent No. 2221320), containing a network rectifier, with AC leads connected to an industrial AC power supply network, and DC leads - to the input leads of a charging-buffer converter, the DC output leads of which are connected to a backup battery and to the inputs of DC / DC converters. The disadvantage of this uninterruptible power supply device is that it does not provide the possibility of recuperating the energy of the storage battery into the supplying industrial AC network. In addition, the composition of this power supply device is redundant, since the battery charge is provided by a separate converter, and as part of the DC-to-DC output converters, two inverting channels (main and additional inverter) are used, one of which operates through a network rectifier only from the industrial network, and the second only from batteries.
Более близким аналогом является техническое решение, защищенное патентом США №6160722. У заявленного реверсивного преобразователя имеются три порта входа-выхода силовых цепей: основной сети переменного тока, источника постоянного тока для подключения аккумуляторной батареи и порта для подключения ответственных потребителей переменного тока. При нормальной работе от основной сети переменный ток выпрямляется, а затем инвертором преобразуется в переменное напряжение высокой частоты, которое далее поступает на двухобмоточный трансформатор высокой частоты и далее после выпрямления в реверсивном преобразователе поступает на заряд аккумуляторов. Одновременно в этом режиме производится питание ответственных потребителей переменного тока от шин постоянного тока через второй инвертор. В аварийном режиме, когда нарушается работа основной сети, питание ответственных потребителей переменного тока производится от аккумуляторной батареи через еще один инвертор высокой частоты, вышеупомянутый двухобмоточный трансформатор, реверсивный преобразователь, работающий в этом случае как выпрямитель и через вышеупомянутый первый инвертор. Недостатком преобразователя являются большая установленная мощность ОП и большие массогабаритные показатели, а также низкая эффективность преобразования энергии и большие потери.A closer analogue is a technical solution protected by US patent No. 6,160,722. The declared reversing converter has three input-output ports of power circuits: the main AC network, a DC source for connecting a battery and a port for connecting critical AC consumers. During normal operation from the main network, the alternating current is rectified, and then by the inverter it is converted into an alternating voltage of high frequency, which is then fed to a two-winding high frequency transformer and then, after being rectified in a reversing converter, is fed to the batteries. At the same time, in this mode, the critical AC consumers are powered from the DC buses through the second inverter. In emergency mode, when the operation of the main network is disrupted, the power supply to critical AC consumers is provided from the battery through another high-frequency inverter, the aforementioned two-winding transformer, a reversing converter, which in this case works as a rectifier and through the aforementioned first inverter. The disadvantages of the converter are the large installed power of the OP and large weight and dimensions, as well as low efficiency of energy conversion and large losses.
Уменьшение установленной мощности и массогабаритных параметров ОП по сравнению с упомянутыми аналогами реализовано в патенте РФ 2426215, выбираемому в качестве прототипа. Предложенный в прототипе ОП (как одна из модификаций) показан на фиг. 1, где обозначения приняты в соответствии с описанием прототипа.A decrease in the installed power and weight and size parameters of the OP in comparison with the mentioned analogs is implemented in the RF patent 2426215, which is chosen as a prototype. The OP proposed in the prototype (as one of the modifications) is shown in FIG. 1, where the designations are adopted in accordance with the description of the prototype.
ОП прототипа работает в трех основных режимах - инверторном, выпрямительном и зарядном:The prototype OP operates in three main modes - inverter, rectifier and charging:
- в инверторном режиме, когда основной источник питания (синхронный генератор) отключен, ответственные потребители переменного тока получают питание от аккумуляторной батареи через обратимый преобразователь;- in inverter mode, when the main power source (synchronous generator) is disconnected, the responsible AC consumers receive power from the storage battery through a reversible converter;
- в выпрямительном и зарядном режимах потребители переменного тока получают питание от основной сети переменного тока, например, от синхронного генератора, а питание потребителей постоянного тока и заряд (подзаряд) аккумуляторной батареи производится через обратимый преобразователь, т.е. обратимый преобразователь пропускает электроэнергию в обратном направлении.- in rectifying and charging modes, AC consumers receive power from the main AC network, for example, from a synchronous generator, and DC consumers are powered and the battery is charged (recharged) through a reversible converter, i.e. a reversible converter passes electricity in the opposite direction.
Обратимый преобразователь имеет два порта входа-выхода силовых цепей, один из которых 10 выполнен в виде зажимов постоянного тока с подключенными к нему на входе аккумуляторной батареей 11 и потребителями постоянного тока 16 и который является входным портом при работе в инверторном режиме и выходным - в зарядном и выпрямительном режимах работы, а другой порт 20 выполнен в виде зажимов переменного тока с подключенными к нему синхронным генератором и потребителями переменного тока и является выходным портом в инверторном и входным в зарядном и выпрямительном режимах работы. Для электрической связи между зажимами постоянного и переменного тока указанных портов через автоматические выключатели Q1 и Q2 включены два звена, последовательно соединенные между собой, одно из которых 6 является звеном высокой частоты, а другое 7 - звеном автономного инвертора основной частоты, при этом звенья снабжены драйверами 19, 23 и 24 для управления силовыми модулями 14, 21 и 22. Оба звена используются в инверторном и зарядном режимах. При этом в зарядном режиме при нормальном функционировании основной сети переменного тока (синхронного генератора 35) ответственные потребители переменного тока подключены непосредственно к основной сети переменного тока через автоматические выключатели Q3 и Q4.The reversible converter has two input-output ports of power circuits, one of which 10 is made in the form of DC clamps with a
Звено высокой частоты 6 обеспечивает с помощью входящего в него трансформатора 5 гальваническую развязку между портами 10 и 20. Звено высокой частоты содержит два стандартных транзисторно-диодных модуля 14 и 21, подключенных со стороны первичной и вторичной обмоток высокочастотного трансформатора 5. Каждый из них работает либо в инверторном режиме, когда используются все их элементы, либо в выпрямительном, когда используются только обратные диоды, а транзисторы не открываются. В инверторном режиме ОП модуль 14, подключенный к первичной обмотке трансформатора 5 со стороны источника постоянного тока, работает в инверторном режиме, а модуль 21, включенный с противоположной стороны трансформатора 5, работает в выпрямительном режиме. В зарядном и выпрямительном режимах работы обратимого преобразователя функции модулей меняются на противоположные.The high-
В инверторном режиме ОП высокочастотной модуль 14, подключенный со стороны источника постоянного тока, работает в режиме инвертора напряжения, а в зарядном и выпрямительном режимах работы ОП высокочастотной модуль 21, подключенный со стороны источника переменного тока, - в режиме инвертора тока. Это техническое решение позволяет в инверторном режиме ОП модулю 14 по типу инвертора напряжения с параллельно включенным конденсатором 13 на входе модуля со стороны АБ регулировать напряжение вниз, а в зарядном и выпрямительном режимах работы ОП модулю 21 по типу инвертора тока с последовательно включенным реактором 25 на входе модуля со стороны источника переменного тока регулировать напряжение вверх. Данное решение обусловлено тем, что в зарядном и выпрямительном режимах ОП необходимо иметь более высокое напряжение для заряда АБ, чем в инверторном, где напряжение на входе порта 10 равно напряжению АБ.In the inverter mode of the OP high-frequency module 14, connected from the side of the direct current source, operates in the voltage inverter mode, and in the charging and rectifying modes of operation of the OP high-frequency module 21, connected from the side of the AC source, in the mode of the current inverter. This technical solution allows in the inverter mode OP module 14 as a voltage inverter with a parallel connected
Звено автономного инвертора основной частоты 7, подключенное своими зажимами постоянного тока к зажимам постоянного тока звена высокой частоты 6 и зажимами переменного тока к зажимам порта переменного тока, выполнено на базе стандартных транзисторно-диодных модулей 22, соединенных по схеме трехфазного моста, и LC-фильтра 27, 28 нижних частот. Это звено выполнено также реверсивным. В инверторном режиме ОП оно с помощью транзисторов работает в режиме автономного инвертора, а в зарядном режиме ОП с помощью обратных диодов - выполняет функцию выпрямителя. В зарядном и выпрямительном режимах работы ОП с помощью управления транзисторами инвертора 7 по методу векторной или синусоидальной ШИМ можно регулировать переток активной и реактивной мощности в основную сеть и обратно.The link of the autonomous inverter of the
Одно из технических решений силовой части прототипа, как одна из модификаций, базирующееся на параллельно соединенных однофазных высокочастотных инверторах напряжения, подключенных к АБ, и последовательно соединенных однофазных высокочастотных инверторах тока, подключенных к выпрямителю основной сети (обратным диодам автономных инверторов основной сети), изображено на фиг. 2, где A1, А2, A3, А4 - высокочастотные инверторы напряжения, каждый из которых содержит автоматический выключатель Q1, конденсатор С1 и высокочастотный модуль VT1; T1-Т4 - высокочастотные трансформаторы; А5, А6, А7, А8 - высокочастотные инверторы тока, каждый из которых содержит реактор L1, конденсатор С2 и высокочастотный модуль VT2; Б1-Б4 - высокочастотные блоки в составе А1, Т1, А5; А2, Т2, А6; A3, Т3, А7; А4, Т4, А8 соответственно; Б5 - трехфазный автономный инвертор основной сети (например, 380 В, 50 Гц) с LC - фильтром (L1-L3 - реакторы, С4-С6 - конденсаторы).One of the technical solutions of the power section of the prototype, as one of the modifications, based on parallel-connected single-phase high-frequency voltage inverters connected to the AB, and series-connected single-phase high-frequency current inverters connected to the main network rectifier (reverse diodes of autonomous main network inverters), is shown in fig. 2, where A1, A2, A3, A4 are high-frequency voltage inverters, each of which contains a circuit breaker Q1, a capacitor C1 and a high-frequency module VT1; T1-T4 - high frequency transformers; A5, A6, A7, A8 - high-frequency current inverters, each of which contains a reactor L1, a capacitor C2 and a high-frequency module VT2; B1-B4 - high-frequency units consisting of A1, T1, A5; A2, T2, A6; A3, T3, A7; A4, T4, A8, respectively; B5 is a three-phase autonomous inverter of the main network (for example, 380 V, 50 Hz) with an LC filter (L1-L3 - reactors, C4-C6 - capacitors).
Для обеспечения в зарядном режиме ОП максимального уровня тока заряда АБ, а в выпрямительном режиме - максимального уровня тока нагрузки потребителей постоянного тока необходимо параллельное соединение четырех высокочастотных модулей А1-А4 со стороны АБ. Соответственно для обеспечения максимального уровня линейного напряжения основной сети в инверторном режиме ОП четыре звена А5-А8 со стороны основной сети должны быть соединены последовательно.To ensure the maximum level of the AB charging current in the OP charging mode, and in the rectifier mode - the maximum load current level of the DC consumers, it is necessary to parallel connect four high-frequency A1-A4 modules from the AB side. Accordingly, to ensure the maximum level of the line voltage of the main network in the inverter mode of the OP, four links A5-A8 from the side of the main network must be connected in series.
К недостаткам ОП прототипа следует отнести следующие:The disadvantages of the prototype OP include the following:
- ухудшение массогабаритных показателей ОП в связи с необходимостью установки дополнительных дросселей L1 в инверторах тока А5-А8, соответствующих полному току нагрузки в выпрямительном и зарядном режимах ОП;- deterioration of the mass and dimensions of the OP due to the need to install additional chokes L1 in the current inverters A5-A8, corresponding to the full load current in the rectifier and charging modes of the OP;
- отсутствие унификации однофазных высокочастотных инверторов, подключенных к первичной и вторичной обмоткам высокочастотных трансформаторов Т1-Т4 (А1-А4 - инверторы напряжения, а А5-А8 - инверторы тока);- lack of unification of single-phase high-frequency inverters connected to the primary and secondary windings of high-frequency transformers T1-T4 (A1-A4 are voltage inverters, and A5-A8 are current inverters);
- значительные потери на коммутацию высокочастотных модулей ОП.- significant switching losses of high-frequency OP modules.
Техническим результатом изобретения является устранение перечисленных недостатков, а именно:The technical result of the invention is to eliminate the listed disadvantages, namely:
- улучшение массогабаритных показателей ОП путем отказа от установки дросселей L1;- improving the mass and dimensions of the OP by refusing to install the chokes L1;
- унификация однофазных высокочастотных инверторов ОП, подключенных к первичной и вторичной обмоткам высокочастотных трансформаторов Т1-Т4, на базе однотипных однофазных высокочастотных инверторов напряжения;- unification of single-phase high-frequency inverters OP, connected to the primary and secondary windings of high-frequency transformers T1-T4, based on the same type of single-phase high-frequency voltage inverters;
- уменьшение потерь на коммутацию части высокочастотных модулей ОП.- reduction of losses for switching a part of high-frequency OP modules.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Силовая схема предлагаемого ОП представлена на фиг. 3. Данный ОП состоит из 4-х высокочастотных блоков Б1-Б4, каждый из которых содержит со стороны порта постоянного тока автоматические выключатели Q1, высокочастотные модули VT1, четыре транзистора которых управляются драйверами Д1, с входными конденсаторами С1 (образуя инверторы напряжения А1-А4), высокочастотные трансформаторы Т1-Т4 и со стороны порта переменного тока высокочастотные модули VT1 с входными конденсаторами С2 (образуя инверторы напряжения А5-А8), и одного блока низкой частоты (50 Гц) Б5, который содержит автоматические выключатели Q2 и Q3, трехфазный модуль VT2, шесть транзисторов которого управляются драйвером Д2, входной конденсатор С3 (образуя трехфазный инвертор напряжения А9), и трехфазный фильтр низких частот L1-L3, С4-С6.The power circuit of the proposed OP is shown in Fig. 3. This OP consists of 4 high-frequency blocks B1-B4, each of which contains automatic switches Q1, high-frequency modules VT1, four transistors of which are controlled by drivers D1, with input capacitors C1 (forming voltage inverters A1-A4 ), high-frequency transformers T1-T4 and from the AC port side high-frequency VT1 modules with input capacitors C2 (forming voltage inverters A5-A8), and one low-frequency unit (50 Hz) B5, which contains circuit breakers Q2 and Q3, a three-phase module VT2, six transistors of which are controlled by driver D2, input capacitor C3 (forming a three-phase voltage inverter A9), and a three-phase low-pass filter L1-L3, C4-C6.
Как и в прототипе, в зарядном и выпрямительном режимах ОП обратные диоды модуля VT2 образуют трехфазный мост, выходное постоянное напряжение которого через автоматический выключатель Q2 подается на вход последовательно соединенных инверторов А5-А8. В этих режимах управление ключами модуля инвертора А9 от драйвера Д2 блокируется, либо в режиме векторной или синусоидальной ШИМ обеспечивается работа инвертора А9 в режиме активного выпрямителя.As in the prototype, in the charging and rectifying modes of the OP, the reverse diodes of the VT2 module form a three-phase bridge, the output constant voltage of which is fed through the Q2 circuit breaker to the input of the series-connected inverters A5-A8. In these modes, the control of the keys of the A9 inverter module from the D2 driver is blocked, or in the vector or sinusoidal PWM mode, the A9 inverter operates in the active rectifier mode.
Одно из отличий предлагаемой силовой схемы от прототипа заключается в том, что звенья А5-А8 со стороны основной сети в зарядном и выпрямительном режимах ОП являются инверторами напряжения и аналогичны звеньям А1-А4 со стороны АБ, в то время как в прототипе соответствующие звенья со стороны основной сети являются инверторами тока и отличаются от инверторов напряжения со стороны АБ наличием дополнительных индуктивностей на их входе.One of the differences between the proposed power circuit from the prototype is that the links A5-A8 from the side of the main network in the charging and rectifier modes of the OP are voltage inverters and are similar to links A1-A4 from the AB side, while in the prototype the corresponding links from the side mains are current inverters and differ from voltage inverters on the AB side by the presence of additional inductors at their input.
Другим отличием от прототипа предлагаемой силовой схемы ОП является способ формирования необходимого значения выходного напряжения в зарядном и выпрямительном режимах ОП и его реализация.Another difference from the prototype of the proposed power circuit of the OP is the method of forming the required value of the output voltage in the charging and rectifier modes of the OP and its implementation.
В прототипе повышение напряжения заряда АБ в зарядном и выпрямительном режимах ОП производится с помощью инверторов тока (на рис. 2 - А13-А16), работающих как повышающие чопперы, в то время как в предлагаемом техническом решении необходимое напряжение порта постоянного тока производится путем закорачивания части последовательно соединенных звеньев А5-А8, следствием чего является повышение напряжения питания остающихся со стороны основной сети в работе звеньев, и, соответственно, увеличение напряжения заряда АБ и напряжение потребителей постоянного тока. Требуемый уровень напряжения порта постоянного тока в сторону его уменьшения устанавливается регулированием напряжения вниз оставшихся в работе инверторов напряжения, входящих в незакороченные звенья из числа А5-А8.In the prototype, the increase in the voltage of the AB charge in the charging and rectifier modes of the OP is performed using current inverters (in Fig. 2 - A13-A16), operating as step-up choppers, while in the proposed technical solution, the required DC port voltage is produced by shorting series-connected links A5-A8, which results in an increase in the supply voltage of the links remaining from the main network in operation, and, accordingly, an increase in the AB charge voltage and the voltage of DC consumers. The required voltage level of the DC port in the direction of its decrease is set by adjusting the voltage downward of the voltage inverters remaining in operation, included in the open links from the A5-A8 number.
При выводе из работы (закорачивании) части звеньев из А5-А8 со стороны основной сети такое же количество части звеньев из А1-А4 со стороны АБ также выводится из работы (отключаются).When decommissioning (short-circuiting) part of the links from A5-A8 from the side of the main network, the same number of part of the links from A1-A4 from the AB side is also removed from work (disconnected).
Реализация закорачивания части звеньев А5-А8 производится сигналами от драйверов Д1, входящих в состав этих звеньев и открывающих все четыре транзистора модулей VT1 закорачиваемых звеньев, а отключение части звеньев А1-А4 производится блокированием сигналов от драйверов Д1, входящих в состав этих звеньев и управляющих транзисторами модулей VT1 отключаемых звеньев.The implementation of the short-circuiting of part of the links A5-A8 is carried out by signals from the drivers D1, which are part of these links and opening all four transistors of the VT1 modules of the short-circuited links, and the disconnection of part of the links A1-A4 is performed by blocking signals from the drivers D1, which are part of these links and control transistors modules VT1 disconnected links.
В связи с тем, что транзисторы закороченных модулей VT1 закороченных звеньев из числа А5-А8 не коммутируются, а транзисторы отключенных модулей VT1 в отключенных звеньях из числа А1-А4 обесточены, потери предлагаемого ОП в зарядном и выпрямительном режимах существенно снижаются по сравнению с прототипом.Due to the fact that the transistors of the short-circuited modules VT1 of the short-circuited links from the A5-A8 number are not switched, and the transistors of the disconnected VT1 modules in the disconnected links from the A1-A4 number are de-energized, the losses of the proposed OP in the charging and rectifying modes are significantly reduced compared to the prototype.
В инверторном режиме ОП для обеспечения максимального значения выходного напряжения трехфазного инвертора (1,05⋅UH, где UH=380 В) при минимальном напряжении АБ, равном 175 В и выше до 235 В, необходимо реализовать последовательное соединение звеньев А5-А8 и, соответственно, параллельное соединение звеньев А1-А4, при этом все звенья А1-А8 остаются в работе: управление однофазными модулями VT1 каждого звена А1-А8 осуществляется драйверами Д1, управляющими коммутацией четырех транзисторов каждого модуля VT1. Транзисторный модуль VT2 выходного трехфазного инвертора А9 управляется драйвером Д2, обеспечивая ШИМ выходного трехфазного напряжения с выходной частотой 50 Гц.In the OP inverter mode, to ensure the maximum value of the output voltage of a three-phase inverter (1.05⋅U H , where U H = 380 V) with a minimum AB voltage equal to 175 V and higher up to 235 V, it is necessary to implement a series connection of links A5-A8 and , respectively, parallel connection of links A1-A4, while all links A1-A8 remain in operation: the single-phase VT1 modules of each link A1-A8 are controlled by the D1 drivers that control the switching of four transistors of each VT1 module. The transistor module VT2 of the output three-phase inverter A9 is controlled by the driver D2, providing PWM of the output three-phase voltage with an output frequency of 50 Hz.
При напряжениях АБ в диапазоне от 235 до 330 В максимальное значение напряжения выходного напряжения (1,05⋅UH) можно обеспечить последовательным соединением любых трех звеньев из звеньев А5-А8 (например, А5-А7), при этом в работе остаются три из числа параллельно соединенных звеньев А1-А4 (например, А1-А3). Данный режим осуществляется закорачиванием одного из звеньев А5-А8 (например, А8) с помощью драйвера Д1, открывающего все четыре транзистора закорачиваемого модуля звена А8, при этом сигналы драйвера Д1, управляющего открытием четырех транзисторов модуля VT1 звена А4 блокируются. В этом случае, аналогично предыдущему режиму, транзисторный модуль VT2 выходного трехфазного инвертора А9 управляется драйвером Д2, обеспечивая ШИМ выходного трехфазного напряжения с выходной частотой 50 Гц.With AB voltages in the range from 235 to 330 V, the maximum value of the output voltage (1.05⋅U H ) can be provided by serial connection of any three links from links A5-A8 (for example, A5-A7), while three of the number of parallel-connected links A1-A4 (for example, A1-A3). This mode is carried out by short-circuiting one of the links A5-A8 (for example, A8) using the D1 driver, which opens all four transistors of the short-circuited module of the A8 link, while the signals of the D1 driver that controls the opening of four transistors of the VT1 module of the A4 link are blocked. In this case, similar to the previous mode, the transistor module VT2 of the output three-phase inverter A9 is controlled by the driver D2, providing the PWM of the output three-phase voltage with an output frequency of 50 Hz.
В связи с тем, что транзисторы закороченного модуля VT1 в закороченном звене из числа А5-А8 не коммутируются, а транзисторы отключенного модуля VT1 в отключенном звене из числа А1-А4 обесточены, потери предлагаемого ОП в инверторном режиме снижаются по сравнению с прототипом.Due to the fact that the transistors of the short-circuited module VT1 in the short-circuited link from among the A5-A8 are not switched, and the transistors of the disconnected module VT1 in the disconnected link from among the A1-A4 are de-energized, the losses of the proposed OP in the inverter mode are reduced compared to the prototype.
Предложенное техническое решение рассмотрим на примере ОП со следующими параметрами:Consider the proposed technical solution using the example of an OP with the following parameters:
- мощность ОП - 250 кВт;- OP power - 250 kW;
- напряжение АБ, как и напряжение питания потребителей постоянного тока - в диапазоне от 175 до 320 В;- AB voltage, as well as supply voltage of DC consumers - in the range from 175 to 320 V;
- номинальное линейное напряжение основной трехфазной сети и потребителей переменного тока 380 В частотой 50 Гц;- rated line voltage of the main three-phase network and consumers of alternating current 380 V,
На фиг. 4 изображена характеристика ОП в зарядном и выпрямительном режимах (постоянство мощности 250 кВт), а также примеры режимов стабилизации тока и напряжения, которые могут быть необходимы при заряде (подзаряде) АБ:FIG. 4 shows the characteristic of the OP in charging and rectifying modes (constant power of 250 kW), as well as examples of current and voltage stabilization modes that may be necessary when charging (recharging) the AB:
- при напряжении 330 В и ниже ток ограничивается на уровне 750 А;- at a voltage of 330 V and below, the current is limited to 750 A;
- при напряжении 250 В и ниже ток ограничивается на уровне 1000 А;- at a voltage of 250 V and below, the current is limited to 1000 A;
- при напряжении 210 В и ниже ток ограничивается на уровне 1190 А;- at a voltage of 210 V and below, the current is limited to 1190 A;
- при напряжении 175 В ток ограничивается на уровне 1430 А.- at a voltage of 175 V, the current is limited to 1430 A.
Здесь же изображены примеры стабилизации напряжения в режиме заряда (подзаряда) АБ.It also shows examples of voltage stabilization in the charging (float) mode of the AB.
Ниже будет показано, какие режимы стабилизации тока при заряде (подзаряде) АБ наиболее целесообразны с точки зрения наименьшей загрузки транзисторных модулей.It will be shown below which modes of stabilization of the current during charging (recharging) of the AB are most expedient from the point of view of the smallest load of transistor modules.
В выпрямительном режиме ОП его внешняя характеристика аналогична зарядному - постоянство мощности 250 кВт.In the rectifier mode of the OP, its external characteristic is similar to the charger - the constancy of the power of 250 kW.
Проведем поверочные расчеты предлагаемого ОП при следующих условиях и допущениях:We will carry out verification calculations of the proposed OP under the following conditions and assumptions:
- линейное напряжение основной сети трехфазного переменного тока 50 Гц может отличаться от номинального в пределах ±5%, т.е. изменяется в пределах от 361 В до 399 В;- the line voltage of the main three-phase alternating current 50 Hz can differ from the nominal within ± 5%, i.e. ranges from 361 V to 399 V;
- коэффициент, учитывающий уменьшение выходного напряжения модуля из-за падения напряжения на транзисторах и диодах модуля, равен 1,03;- the coefficient taking into account the decrease in the output voltage of the module due to the voltage drop across the transistors and diodes of the module is 1.03;
- коэффициент, учитывающий уменьшение выходного напряжения модуля из-за «мертвого» времени при коммутации транзисторов инвертора модуля, равен 0,9;- the coefficient taking into account the decrease in the output voltage of the module due to the "dead" time when switching the transistors of the module's inverter is 0.9;
- в зарядном режиме ОП необходимо обеспечить максимальное напряжение заряда АБ, равное 330 В при минимальном линейном напряжении основной сети, равном 361 В;- in the OP charging mode, it is necessary to provide the maximum battery charge voltage equal to 330 V at the minimum line voltage of the main network equal to 361 V;
- в инверторном режиме ОП необходимо обеспечить максимальное линейное напряжение трехфазной сети переменного тока, равное 399 В при минимальном напряжении АБ, равном 175 В;- in the inverter mode of the OP, it is necessary to ensure the maximum line voltage of the three-phase AC network, equal to 399 V with the minimum AB voltage equal to 175 V;
- для наилучшего использования входного напряжения постоянного тока Ud трехфазного инвертора основной сети переменного тока применяется векторная ШИМ, при которой первая гармоника линейного выходного напряжения трехфазного инвертора U1 равна 
- коэффициент трансформации высокочастотного трансформатора Ктр равен 1;- the transformation ratio of the high-frequency transformer K tr is 1;
- коэффициент мощности трехфазной нагрузки основной сети cosϕ=0,8;- power factor of three-phase load of the main network cosϕ = 0.8;
- КПД ОП ηОП=0,9.- OP efficiency η OP = 0.9.
Дополнительно для зарядного и выпрямительного режимов ОП необходимо учесть следующее.Additionally, for the charging and rectifier modes of the OP, the following must be taken into account.
Как заряд АБ, так и питание потребителей постоянного тока производится в режиме постоянства мощности (гиперболическая зависимость тока нагрузки от напряжения), который обеспечивает уменьшение токовой нагрузки модулей при больших напряжениях на зажимах порта постоянного тока, что позволяет в этих режимах, не приводя к перегрузке по току модулей, выводить из работы необходимое количество из числа параллельно соединенных, подключенных к порту постоянного тока звеньев А1-А4.Both the AB charge and the DC consumers are powered in the constant power mode (hyperbolic dependence of the load current on the voltage), which provides a decrease in the current load of the modules at high voltages at the DC port terminals, which allows in these modes without leading to an overload current of modules, take out of operation the required number of parallel-connected links A1-A4 connected to the DC port.
Расчет для зарядного и выпрямительного режимов ОПCalculation for the charging and rectifier modes of the OP
С учетом сформулированных выше допущений необходимо обеспечить максимальное напряжение порта постоянного тока U=330 В при минимальном линейном напряжении основной сети переменного тока, равном 361 В.Taking into account the above assumptions, it is necessary to ensure the maximum voltage of the DC port U = 330 V at the minimum line voltage of the main AC network equal to 361 V.
Расчеты показывают, что в этом случае необходимо оставить в работе одно звено А5 (звенья А6-А8 закорочены). В этом случае Ud составит 1,35×361=487 В, что достаточно для обеспечения напряжения 330 В. Для получения U≤330 В следует уменьшить напряжение на выходе инвертора А5 и соответственно на выходе выпрямителя А1 (звенья А2-А4 отключены).Calculations show that in this case it is necessary to leave one link A5 in operation (links A6-A8 are shorted). In this case, U d will be 1.35 × 361 = 487 V, which is sufficient to provide a voltage of 330 V. To obtain U≤330 V, it is necessary to reduce the voltage at the output of the inverter A5 and, accordingly, at the output of the rectifier A1 (links A2-A4 are disabled).
Расчеты показывают, что в диапазоне напряжений 330÷210 В должно быть задействовано одно звено А1 и соответственно одно звено А5, а в диапазоне напряжений 175÷210 В - два звена А1 и А2 и соответственно два звена А5 и А6.Calculations show that in the voltage range 330 ÷ 210 V one link A1 and, accordingly, one link A5 should be involved, and in the
Выходной ток звена А1 для режима с одним звеном при напряжении заряда АБ равном 330 В равен:The output current of the A1 link for the mode with one link with the AB charge voltage equal to 330 V is:
Максимальный ток звена А1 для режима с одним звеном для наихудшего случая (напряжение равно 210 В) равен:The maximum current of link A1 for the mode with one link for the worst case (voltage is 210 V) is:
Если в режиме заряда АБ в диапазоне напряжений 330÷210 В поддерживать ток заряда АБ равным 758 А, а при напряжении, равном 210 В и ниже перейти на работу с двумя звеньями А1 и А2, то нагрузка на модули может быть уменьшена в 1190/758 раз (примерно в 1,57 раз).If, in the battery charging mode in the voltage range 330 ÷ 210 V, the battery charging current is maintained equal to 758 A, and at a voltage equal to 210 V and below, switch to work with two links A1 and A2, then the load on the modules can be reduced in 1190/758 times (approximately 1.57 times).
Ток звена для режима с двумя звеньями А1-А2 при напряжении заряда АБ, равном 210 В, равен:The link current for the mode with two links A1-A2 at the AB charge voltage equal to 210 V is:
При обеспечении постоянства мощности и напряжении 175 В ток звена для режима с двумя звеньями равен:Providing constant power and voltage of 175 V, the link current for the two-link mode is:
Если в режиме заряда АБ в диапазоне напряжений 210÷175 В поддерживать ток заряда АБ равным 1190 А, то нагрузка на модули может быть уменьшена в 715/595 раз (примерно в 1,2 раза).If, in the battery charging mode, in the voltage range 210 ÷ 175 V, the battery charging current is maintained at 1190 A, then the load on the modules can be reduced 715/595 times (approximately 1.2 times).
Из расчетов следует, что наилучшим с точки зрения минимизации нагрузки на транзисторные модули в зарядном режиме ОП является следующий режим заряда (подзаряда) АБ: в диапазоне напряжений заряда 330÷210 В - поддержание тока (токоограничение) на уровне 758 А (обеспечивается работой одного звена А1), в диапазоне 210÷175 В - 1190 А (обеспечивается работой двух звеньев А1 и А2).From the calculations it follows that the best in terms of minimizing the load on transistor modules in the OP charging mode is the following mode of charging (recharging) AB: in the range of charging voltages 330 ÷ 210 V - maintaining the current (current limitation) at 758 A (provided by the operation of one link A1), in the range 210 ÷ 175 V - 1190 A (provided by the operation of two links A1 and A2).
В выпрямительном режиме при работе одного звена следует поддерживать максимальный уровень напряжения 330 В (выходной ток звена А1 равен 758 А), а при работе двух звеньев - уровень напряжения 210 В (выходной ток каждого из двух звеньев равен 595 А).In the rectifier mode, when one link is operating, the maximum voltage level of 330 V should be maintained (the output current of the A1 link is 758 A), and when two links are operating, the voltage level is 210 V (the output current of each of the two links is 595 A).
Максимальный ток нагрузки I1max трехфазного инвертора основной сети для зарядного и выпрямительного режима для наихудшего случая, т.е. при минимальном линейном напряжении сети U1min=0,95÷380=361 В, равен:Maximum load current I 1max of a three-phase mains inverter for charging and rectifying operation for the worst case, i.e. at the minimum line voltage of the network U 1min = 0.95 ÷ 380 = 361 V, is equal to:
Расчет для инверторного режима ОПCalculation for inverter OP mode
С учетом сформулированных выше условий и допущений для обеспечения максимального линейного выходного трехфазного напряжения сети (1,05⋅380=399 В) при минимальном напряжении АБ 175 В необходимо использовать четыре последовательно соединенных звена А5-А8.Taking into account the conditions and assumptions formulated above, to ensure the maximum linear output three-phase voltage of the network (1.05⋅380 = 399 V) at a minimum AB voltage of 175 V, it is necessary to use four series-connected links A5-A8.
Максимальное значение Ud в этом случае составит примерно 700 В, а максимальное значение U1=496 В. Для получения U1≤399 В выходное напряжение трехфазного инвертора может быть обеспечено регулированием открытия транзисторов модуля VT2 трехфазного инвертора А9 с помощью драйвера Д2.The maximum value of U d in this case will be approximately 700 V, and the maximum value of U 1 = 496 V. To obtain U 1 ≤399 V, the output voltage of the three-phase inverter can be provided by regulating the opening of the transistors of the VT2 module of the three-phase inverter A9 using the driver D2.
Расчеты показывают, что в диапазоне напряжения АБ в диапазоне 175÷235 В необходимо использовать все четыре последовательно соединенных звена А5-А8, а в диапазоне примерно от 235 В до 330 В - любые три последовательно соединенных звена (например, А5-А7).Calculations show that in the range of AB voltage in the range of 175 ÷ 235 V it is necessary to use all four series-connected links A5-A8, and in the range from about 235 V to 330 V - any three series-connected links (for example, A5-A7).
Максимальное значение входного тока каждого из параллельно соединенных звеньев А1-А4 при использовании 4 звеньев А1-А4 в наихудшем случае, т.е. при UAБ=175 В равна:The maximum value of the input current of each of the parallel-connected links A1-A4 when using 4 links A1-A4 in the worst case, i.e. at U AB = 175 V is equal to:
При использовании трех параллельно соединенных звеньев А1-А3 в наихудшем случае, т.е. при UAБ=235 В, максимальное значение входного тока каждого звена равна:When using three parallel-connected links A1-A3 in the worst case, i.e. at U AB = 235 V, the maximum value of the input current of each link is:
Из фиг. 3 видно, что в предлагаемом техническом решении звенья А5-А8 в зарядном и выпрямительном режимах ОП работают как инверторы напряжения, в связи с чем на их входе отсутствуют дроссели L1, которые были необходимы в техническом решении прототипа (см. фиг. 2), где эти звенья работали в режиме инверторов тока.From FIG. 3 it can be seen that in the proposed technical solution, links A5-A8 in charging and rectifying modes OP operate as voltage inverters, and therefore there are no chokes L1 at their input, which were necessary in the technical solution of the prototype (see Fig. 2), where these links worked in the mode of current inverters.
В инверторном режиме ОП, где упомянутые звенья работают в режиме выпрямителя, скачкообразное изменение напряжения на конденсаторах С2 звеньев А5-А8 в отсутствие дросселей L1 может привести к большим токам через конденсаторы, трансформаторы и силовые модули, что недопустимо. Для того, чтобы избежать подобный режим, необходимо в инверторном режиме ОП плавно увеличивать напряжение на конденсаторах С2 звеньев А5-А8 путем плавного увеличения выходного напряжения звеньев А1-А4 с помощью соответствующего управления драйверами Д1 инверторов этих звеньев. Дополнительно следует отметить, что токи через конденсаторы С2 звеньев А5-А8 ограничиваются сопротивлениями рассеяния трансформаторов Т1 этих звеньев.In the inverter mode of the OP, where the mentioned links operate in the rectifier mode, an abrupt change in voltage across the capacitors C2 of links A5-A8 in the absence of chokes L1 can lead to large currents through capacitors, transformers and power modules, which is unacceptable. In order to avoid such a mode, it is necessary in the OP inverter mode to smoothly increase the voltage across the capacitors C2 of the A5-A8 links by smoothly increasing the output voltage of the A1-A4 links with the help of the appropriate control of the D1 drivers of the inverters of these links. Additionally, it should be noted that the currents through the capacitors C2 of the links A5-A8 are limited by the leakage resistances of the transformers T1 of these links.
Функциональные схемы предлагаемого ОП с двумя вариантами системы управления ОП изображены на фиг. 5 и 6.The functional diagrams of the proposed OP with two variants of the OP control system are shown in Fig. 5 and 6.
На фиг. 5 и фиг. 6 приняты следующие обозначения:FIG. 5 and FIG. 6 the following designations are adopted:
Обозначения элементов силовой части ОП соответствуют таковым на фиг. 3; далее приняты следующие обозначения:The designations of the elements of the power section of the OP correspond to those in Fig. 3; further, the following designations are adopted:
1 - датчик тока порта постоянного тока;1 - DC port current sensor;
2 - датчик напряжения порта постоянного тока;2 - DC port voltage sensor;
3-6 - двухпороговые компараторы;3-6 - two-threshold comparators;
7 - микропроцессорный контроллер;7 - microprocessor controller;
8 - датчик трехфазного напряжения основной сети;8 - three-phase voltage sensor of the main network;
9 - датчик частоты основной сети;9 - mains frequency sensor;
10 - сигнал задания режима ОП (зарядный «0», выпрямительный «1», инверторный «2»);10 - signal for setting the OP mode (charging "0", rectifier "1", inverter "2");
11 - сигнал задания режима работы ОП в зарядном и выпрямительном режимах (постоянство мощности «0», стабилизация тока «1», стабилизация напряжения «2»);11 - signal for setting the operating mode of the OP in the charging and rectifying modes (power constancy "0", current stabilization "1", voltage stabilization "2");
12 - сигнал задания значения мощности в режиме постоянства мощности;12 - signal for setting the power value in the power constant mode;
13 - сигнал задания значения тока в режиме стабилизации тока;13 - signal for setting the current value in the current stabilization mode;
14-17 - уставки, соответствующие максимальным значениям пороговых напряжений;14-17 - settings corresponding to the maximum values of threshold voltages;
18-21 - уставки, соответствующие минимальным значениям пороговых напряжений;18-21 - settings corresponding to the minimum values of threshold voltages;
22 - сигнал задания значения напряжения в режиме стабилизации напряжения;22 - signal for setting the voltage value in the voltage stabilization mode;
3.1, 4.1, 5.1, 6.1 - выходы компараторов 3-6 соответственно;3.1, 4.1, 5.1, 6.1 - outputs of comparators 3-6, respectively;
7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6, 7.7, 7.8, 7.9 - выходы контроллера 7.7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6, 7.7, 7.8, 7.9 -
Для рассматриваемого примера ОП:For the considered OP example:
- уставка 14 соответствует напряжению 235 В;- setting 14 corresponds to a voltage of 235 V;
- уставка 15 соответствует напряжению 320 В;- setting 15 corresponds to a voltage of 320 V;
- уставка 16 соответствует напряжению 210 В;- setting 16 corresponds to a voltage of 210 V;
- уставка 17 соответствует напряжению 330 В;- setting 17 corresponds to a voltage of 330 V;
- уставка 18 соответствует напряжению 175 В;- setting 18 corresponds to a voltage of 175 V;
- уставка 19 соответствует напряжению 235 В;- setting 19 corresponds to a voltage of 235 V;
- уставка 20 соответствует напряжению 175 В;- setting 20 corresponds to a voltage of 175 V;
- уставка 21 соответствует напряжению 210 В.- setting 21 corresponds to a voltage of 210 V.
На фиг. 5 реализация управления закорачиванием последовательно соединенных звеньев второй группы и размыканием параллельно соединенных звеньев первой группы осуществляется системой управления ОП с помощью четырех двухпороговых компараторов 3-6, на входы которых подаются сигналы с выхода датчика напряжения 2 и уставки, соответствующие максимальным 14-17 и минимальным 18-21 значениям пороговых напряжений (для примера инверторного режима два компаратора 3 и 4: один с уставками 175 В (уставка 18) и 235 В (уставка 14), другой с уставками 235 В (уставка 19) и 330 В (уставка 15); для примера зарядного и выпрямительного режима два компаратора 5 и 6: один с уставками 175 В (уставка 20) и 210 В (уставка 16), другой с уставками 210 В (уставка 20) и 330 В (уставка 17)).FIG. 5 implementation of the control of short-circuiting of the series-connected links of the second group and opening of the parallel-connected links of the first group is carried out by the control system of the OP using four two-threshold comparators 3-6, to the inputs of which signals from the output of the
Сигнал задания режима ОП 10 поступает на вход контроллера 7.The signal for setting the
Если задан инверторный режим (задающий сигнал 10 равен «2»):If inverter mode is set (
- в случае, если напряжение АБ UAБ находится в пределах 175 В ≤ UAБ < 235 В, формируется активный сигнал на выходе 3.1 компаратора 3; указанный сигнал поступает на вход контроллера 7, формируя на его выходах 7.1-7.9 комбинацию сигналов, поступающих соответственно на входы драйверов Д1 звеньев А1-А8 и на вход драйвера Д2 звена А9; при этой комбинации формируется следующий режим работы звеньев ОП: все звенья А1-А4 работают в режиме однофазных инверторов напряжения и соединены параллельно; все звенья А5-А8 работают в режиме однофазных выпрямителей и соединены последовательно; звено А9 работает в режиме трехфазного инвертора с синусоидальной или векторной ШИМ;- if the AB voltage U AB is within 175 V ≤ U AB <235 V, an active signal is generated at the output 3.1 of the comparator 3; the specified signal is fed to the input of the
- в случае, если напряжение АБ UAБ находится в пределах 235 В ≤ UAБ ≤ 320 В, формируется активный сигнал на выходе 4.1 компаратора 4; указанный сигнал поступает на вход контроллера 7, формируя на его выходах 7.1-7.9 другую комбинацию сигналов, поступающих соответственно на входы драйверов Д1 звеньев А1-А8 и на вход драйвера Д2 звена А9; при этой комбинации сигналов формируется следующий режим работы звеньев ОП: звенья А1-А3 работают в режиме однофазных инверторов напряжения и соединены параллельно, звено А4 выведено из работы вследствие блокирования управляющих сигналов драйвера Д1 звена А4, управляющего четырьмя транзисторами звена А4; звенья А5-А7 работают в режиме однофазных выпрямителей и соединены последовательно, звено А8 закорочено вследствие открытия всех четырех транзисторов этого звена; звено А9 работает в режиме трехфазного инвертора с синусоидальной или векторной ШИМ.- if the AB voltage U AB is within 235 V ≤ U AB ≤ 320 V, an active signal is generated at the output 4.1 of the
Если задан зарядный или выпрямительный режим ОП (задающий сигнал 10 равен «0» или «1»):If the charging or rectifying mode of the OP is set (setting
- в случае, если напряжение порта постоянного тока U находится в пределах 175 В ≤ U < 210 В, формируется активный сигнал на выходе 5.1 компаратора 5; указанный сигнал поступает на вход контроллера 7, формируя на его выходах 7.1-7.9 комбинацию сигналов, поступающих соответственно на входы драйверов Д1 звеньев А1-А8 и на вход драйвера Д2 звена А9; при этой комбинации формируется следующий режим работы звеньев ОП: звено А9 работает в режиме трехфазного выпрямителя; звенья А5 и А6 работают в режиме однофазных инверторов напряжения и соединены последовательно, звенья А7 и А8 закорочены вследствие открытия всех четырех транзисторов каждого звена А7 и А8; звенья А1 и А2 работают в режиме однофазных выпрямителей и соединены параллельно, звенья A3 и А4 выведены из работы вследствие отсутствия питания на первичных, и, следовательно, вторичных обмотках трансформаторов Т3 и Т4 из-за отключения инверторов напряжения звеньев А7 и А8;- if the voltage of the DC port U is within 175 V ≤ U <210 V, an active signal is generated at the output 5.1 of the
- в случае, если напряжение порта постоянного тока U находится в пределах 210 В ≤ U ≤ 330 В, формируется активный сигнал на выходе 6.1 компаратора 6; указанный сигнал поступает на вход контроллера 7, формируя на его выходах 7.1-7.9 другую комбинацию сигналов, поступающих соответственно на входы драйверов Д1 звеньев А1-А8 и на вход драйвера Д2 звена А9; при этой комбинации формируется следующий режим работы звеньев ОП: звено А9 работает в режиме трехфазного выпрямителя; звено А5 работает в режиме однофазного инвертора напряжения, звенья А6, А7 и А8 закорочены вследствие открытия всех четырех транзисторов каждого звена А6, А7 и А8; звено А1 работает в режиме однофазного выпрямителя, звенья А2, A3 и А4 выведены из работы вследствие отсутствия питания на первичных, и, следовательно, вторичных обмотках трансформаторов Т2, Т3 и Т4 из-за отключения инверторов напряжения звеньев А6, А7 и А8.- if the voltage of the DC port U is within 210 V ≤ U ≤ 330 V, an active signal is generated at the output 6.1 of the
Задание режима работы ОП в зарядном и выпрямительном режимах осуществляется сигналом 11, поступающим на вход контроллера 7 («0» - режим постоянства мощности, «1» - стабилизация тока, «2» - стабилизация напряжения).The setting of the operating mode of the OP in the charging and rectifying modes is carried out by
В соответствии с этой командой контроллер задает соответствующий режим работы ОП.In accordance with this command, the controller sets the appropriate operating mode of the OP.
В зарядном и выпрямительном режимах необходимое задание значений мощности, тока и напряжения осуществляется соответственно сигналами 12, 13 и 22.In the charging and rectifier modes, the required setting of the power, current and voltage values is carried out, respectively, by
Другой вариант системы управления предлагаемого ОП без использования двухпопроговых компараторов представлен на функциональной схеме фиг. 6.Another version of the control system of the proposed OP without the use of two-threshold comparators is shown in the functional diagram of FIG. 6.
В данном варианте сигналы уставок, соответствующих максимальным и минимальным значениям пороговых напряжений в инверторном, зарядном и выпрямительном режимах ОП (сигналы 14-21) подаются непосредственно на входы контроллера 7, который в соответствии с описанным выше для фиг. 5 сравнением фактического напряжения порта постоянного тока (сигнал с выхода датчика 2) с максимальными и минимальными значениями пороговых напряжений в инверторном, зарядном и выпрямительном режимах ОП осуществляет управление драйверами транзисторов звеньев А1-А9.In this embodiment, the setting signals corresponding to the maximum and minimum values of the threshold voltages in the inverter, charging and rectifier modes of the OP (signals 14-21) are fed directly to the inputs of the
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019144151A RU2732280C1 (en) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Uninterrupted power supply - static reversible converter for supply of alternating and direct current consumers and charging (recharging) of storage battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019144151A RU2732280C1 (en) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Uninterrupted power supply - static reversible converter for supply of alternating and direct current consumers and charging (recharging) of storage battery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2732280C1 true RU2732280C1 (en) | 2020-09-15 |
Family
ID=72516492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019144151A RU2732280C1 (en) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Uninterrupted power supply - static reversible converter for supply of alternating and direct current consumers and charging (recharging) of storage battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2732280C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2762338C1 (en) * | 2021-07-08 | 2021-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Горизонт" | Static voltage converter |
| RU209253U1 (en) * | 2021-11-29 | 2022-02-09 | Негосударственное частное образовательное учреждение высшего образования "Технический университет УГМК" | Uninterruptible power supply with the possibility of energy recovery |
| RU2780724C1 (en) * | 2022-04-07 | 2022-09-29 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") | Static converter |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6160722A (en) * | 1999-08-13 | 2000-12-12 | Powerware Corporation | Uninterruptible power supplies with dual-sourcing capability and methods of operation thereof |
| US20100109436A1 (en) * | 1994-04-26 | 2010-05-06 | Comarco Wireless Technologies, Inc. | Power supply equipment for simultaneously providing operating voltages to a plurality of devices |
| RU2426215C2 (en) * | 2008-12-03 | 2011-08-10 | Федеральное космическое агентство Федеральное государственное унитарное предприятие НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКИ С ЗАВОДОМ имени А.Г. ИОСИФЬЯНА НПП ВНИИЭМ | Uninterrupted power supply source for ac loads |
| RU2509404C1 (en) * | 2012-09-07 | 2014-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Converter of dc voltage into three-phase quasi-sinusoidal one |
| RU2513547C1 (en) * | 2012-09-07 | 2014-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Гамем" (ООО Гамем") | Static reversible converter for power supply of alternating and direct-current consumers |
-
2019
- 2019-12-26 RU RU2019144151A patent/RU2732280C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100109436A1 (en) * | 1994-04-26 | 2010-05-06 | Comarco Wireless Technologies, Inc. | Power supply equipment for simultaneously providing operating voltages to a plurality of devices |
| US6160722A (en) * | 1999-08-13 | 2000-12-12 | Powerware Corporation | Uninterruptible power supplies with dual-sourcing capability and methods of operation thereof |
| RU2426215C2 (en) * | 2008-12-03 | 2011-08-10 | Федеральное космическое агентство Федеральное государственное унитарное предприятие НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКИ С ЗАВОДОМ имени А.Г. ИОСИФЬЯНА НПП ВНИИЭМ | Uninterrupted power supply source for ac loads |
| RU2509404C1 (en) * | 2012-09-07 | 2014-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Converter of dc voltage into three-phase quasi-sinusoidal one |
| RU2513547C1 (en) * | 2012-09-07 | 2014-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Гамем" (ООО Гамем") | Static reversible converter for power supply of alternating and direct-current consumers |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2762338C1 (en) * | 2021-07-08 | 2021-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Горизонт" | Static voltage converter |
| RU209253U1 (en) * | 2021-11-29 | 2022-02-09 | Негосударственное частное образовательное учреждение высшего образования "Технический университет УГМК" | Uninterruptible power supply with the possibility of energy recovery |
| RU2780724C1 (en) * | 2022-04-07 | 2022-09-29 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") | Static converter |
| RU2796382C1 (en) * | 2022-07-25 | 2023-05-22 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") | Static transducer |
| RU2806284C1 (en) * | 2023-01-30 | 2023-10-30 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") | Frequency transducer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108933526B (en) | Wide-input wide-output high-efficiency isolation type DC-DC converter battery charger | |
| US6930897B2 (en) | Fuel cell inverter | |
| EP2846436B1 (en) | Uninterruptible power supply circuit | |
| US8917053B2 (en) | Electric power converter with transformer | |
| US9570930B2 (en) | UPS electricity supply control circuit and UPS electricity supply | |
| US20120044728A1 (en) | Electric power converter | |
| CN113261191A (en) | Bidirectional multiport power conversion system and method | |
| CN111478408A (en) | Three-bridge-arm topology device, control method and uninterruptible power supply system | |
| US9979227B2 (en) | Line interactive UPS | |
| WO2020248651A1 (en) | Off-line phase split device and inverter system | |
| JP2004525590A (en) | Multi-function AC / DC converter | |
| EP2904678B1 (en) | High-efficiency electric conversion and continuity management system for uninterruptible power supplies (ups) and derived apparatuses | |
| RU2732280C1 (en) | Uninterrupted power supply - static reversible converter for supply of alternating and direct current consumers and charging (recharging) of storage battery | |
| EP4106163A1 (en) | Ac switch pfc with integrated charger and dc-dc for online ups systems | |
| Kim et al. | Transformerless three-phase on-line UPS with high performance | |
| CN115313861A (en) | Control method based on two-stage bidirectional inverter parallel system | |
| US20050269882A1 (en) | Uninterruptible power supply | |
| KR101027988B1 (en) | Serial type compensating rectifier and Uninterruptible Power Supply having that | |
| WO2020238735A1 (en) | Offline uninterruptible power source and control method therefor | |
| JP3330232B2 (en) | AC / DC uninterruptible power supply | |
| RU2367082C1 (en) | Voltage control method and three-phase rectifier | |
| US11309803B2 (en) | Power converter for trasmitting power between networks | |
| US20240055973A1 (en) | Power Supply Device | |
| EP3982512B1 (en) | Power supply device and power supply system | |
| Jean-Pierre et al. | An optimized start-up scheme for isolated cascaded AC/DC power converters |