Рекуператор электроэнергии для преобразователей частоты со звеном постоянного тока

Авторы патента:

H02M7/217 - с использованием только полупроводниковых приборов

Владельцы патента RU 2549198:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области электротехники. Рекуператор электроэнергии для преобразователей частоты со звеном постоянного тока, содержащий однофазный транзисторный мост, состоящий из четырех транзисторов, параллельно которым соединены четыре диода. Устройство содержит конденсатор, первый шунт и последовательно соединенный с ним сглаживающий дроссель, звено постоянного тока, датчик напряжения звена постоянного тока, датчик напряжения сети. Рекуператор электроэнергии содержит блок управления, выходы которого соединены с однофазным транзисторным мостом, реле и пятым транзистором, включенным в разрыв положительной линии звена постоянного тока, а входы блока управления соединены с датчиками напряжения сети и напряжения в звене постоянного тока, а также четырьмя шунтами; при этом второй шунт установлен последовательно со звеном постоянного тока, а третий и четвертый шунты установлены в разрыв цепей истоков третьего и четвертого транзисторов. Технический результат - получение коэффициента мощности, близкого к единице, возможность передачи энергии как в прямом, так и в обратном направлении, уменьшение массогабаритных показателей сглаживающих фильтров за счет повышения быстродействия системы управления. 1 ил.

Известно устройство рекуперации электроэнергии (см. патент РФ №120823, опубл. 20,11,2012), включающее последовательно включенные буферные реакторы (БР), активный выпрямитель напряжения (АВН), фильтр (Ф), автономный инвертор напряжения (АИН).

Устройство обладает следующими недостатками: плохая управляемость двигателем, большое число силовых элементов, коэффициент мощности, отличный от единицы.

Известен однофазный обратимый преобразователь напряжения для улучшения качества электрической энергии в сетях ограниченной мощности, принятый за прототип (см. ст. «Однофазные обратимые преобразователи напряжения для улучшения качества электрической энергии в сетях ограниченной мощности». - «Практическая силовая электроника», 2012, вып. №2), состоящий из однофазного транзисторного моста, датчика напряжения в звене постоянного тока, датчика тока, протекающего в сеть/из сети, датчика напряжения сети, датчика тока протекающего в сети, сглаживающего фильтра и системы управления с обратными связями по току и напряжению.

Устройство обладает следующими недостатками: невозможность передачи и потребления энергии из звена постоянного тока. Это устройство предназначено для улучшения качества электроэнергии и получения cos ϕ, близкого к единице.

Техническим результатом изобретения является получение коэффициента мощности, близкого к единице, возможностью передачи энергии как в прямом, так и в обратном направлении, уменьшение массогабаритных показателей сглаживающих фильтров за счет повышения быстродействия системы управления.

Технический результат достигается применением быстродействующей системы управления и применением первого, третьего и четвертого шунтов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена упрощенная структурная схема рекуператора.

Устройство содержит однофазный транзисторный мост, состоящий из первого транзистора 1, второго транзистора 2, третьего транзистора 3 и четвертого транзистора 4, параллельно этим транзисторам соответственно нумерации соединены первый диод 5, второй диод 6, третий диод 7 и четвертый диод 8. Также устройство содержит блок 9 управления, выходы которого соединены с однофазным транзисторным мостом. Рекуператор содержит первый шунт 10 и последовательно соединенный с ним сглаживающий дроссель 11, стоящими в цепи между фазой сети и входом управляемого транзисторного моста. В состав устройства входит звено 12 постоянного тока, последовательно соединенное со вторым шунтом 13, параллельно соединенное с датчиком 14 напряжения звена постоянного тока и пятым транзистором 15. Также устройство содержит датчик 16 напряжения сети, реле 17, второй шунт 13, соединенный с датчиком 14 напряжения звена постоянного тока. В состав устройства входит конденсатор 18, соединенный с пятым транзистором 15 и вторым шунтом 13. Третий 19 и четвертый 20 шунты установлены в цепь истока третьего транзистора 3 и четвертого транзистора 4. Причем входы блока 9 управления соединены с шунтами 10, 13, 19, 20, датчиком 16 напряжения сети и датчиком 14 звена постоянного тока, а выходы с реле 17 и пятым транзистором 15, включенным в разрыв положительной линии звена постоянного тока 12.

Устройство работает следующим образом. Когда датчик 14 напряжения звена постоянного тока фиксирует превышение напряжения на шине постоянного тока 12, транзистор 15 подключает вход рекуператора к шине постоянного тока 12 преобразователя частоты. Блок 9 управления, используя информацию с датчика 16 напряжения сети, в момент, когда напряжение сети близко к нулю, подключает выход рекуператора к сети переменного тока с помощью реле 17. В зависимости от текущей полярности сетевого напряжения блок 9 управления открывает второй транзистор 2 или четвертый транзистор 4. Для примера рассмотрим ситуацию, когда на линии, соединенной с первым шунтом 10, присутствует положительная полярность, а на другой линии - отрицательная. В этом случае открывается четвертый транзистор 4 и остается открытым пока сетевое напряжение не изменит свой знак. В это же время для передачи тока в сеть включается третий транзистор 3, управляемый широтно-импульсным сигналом. Сглаживающий дроссель 11 обеспечивает непрерывность тока: когда первый транзистор 1 закрывается, ток продолжает течь через сглаживающий дроссель 11, открытый четвертый транзистор 4 и третий диод 7.

Также данная схема может работать в качестве активного выпрямителя, потребляя при этом из сети ток синусоидальной формы. Для примера рассмотрим ситуацию, когда на линии, соединенной с первым шунтом 10, присутствует положительная полярность, а на другой линии - отрицательная. На короткое время открывается третий транзистор 3 и четвертый транзистор 4, ток начинает течь через последовательно соединенные сглаживающий дроссель 11, первый шунт 10, первый диод 5 и третий транзистор 3, когда ток через сглаживающий дроссель 11 приблизится к значению насыщения, третий транзистор 3 закроется, и ток, пройдя через первый диод 5, зарядит конденсатор 18. Данный принцип широко применяется в повышающих DC-DC преобразователях. Ток через сглаживающий дроссель контролируют с помощью первого шунта 10, а ток через транзистор 4 - с помощью четвертого шунта 20. Такое управление позволяет получить коэффициент мощности, близкий к единице.

Рекуператор электроэнергии для преобразователей частоты со звеном постоянного тока, содержащий однофазный транзисторный мост, состоящий из четырех транзисторов, параллельно которым соединены четыре диода; конденсатор, первый шунт и последовательно соединенный с ним сглаживающий дроссель, звено постоянного тока, датчик напряжения звена постоянного тока, датчик напряжения сети, отличающийся тем, что он содержит блок управления, выходы которого соединены с однофазным транзисторным мостом, реле и пятым транзистором, включенным в разрыв положительной линии звена постоянного тока, а входы блока управления соединены с датчиками напряжения сети и напряжения в звене постоянного тока, а также четырьмя шунтами; при этом второй шунт установлен последовательно со звеном постоянного тока, а третий и четвертый шунты установлены в разрыв цепей истоков третьего и четвертого транзисторов.

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям электрической энергии, предназначенным для преобразования постоянного тока в регулируемый переменный, и может быть использовано в регулируемых электроприводах переменного тока и в качестве регулируемого второго преобразователя в преобразователях частоты с промежуточным звеном постоянного напряжения.

Способ эксплуатации преобразовательной схемы и устройство для осуществления способа // 2478253

Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано при эксплуатации преобразовательной схемы. .

Трехфазный активный выпрямитель // 2467462

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для питания электроприводов постоянного тока, в составе преобразователей частоты для питания электроприводов переменного тока, в системах электропитания постоянным током, в силовых выпрямительных установках, питающихся от источников электрической энергии ограниченной мощности.

Вентиль электрический // 2451385

Изобретение относится к области электроники и электротехники и может быть использовано в выпрямителях, в устройствах с параллельным соединением источников напряжения питания на общую нагрузку и т.п.

Источник вторичного электропитания // 2271598

Изобретение относится к электротехнике, к преобразователям переменного напряжения в постоянное для обеспечения защиты нагрузки от перенапряжений, возникающих в источнике переменного напряжения.

Компенсационный стабилизатор напряжения // 2195759

Изобретение относится к электротехнике. .

Источник питания // 2190293

Изобретение относится к блокам питания, в особенности к схемам выпрямителей, выполненных на полевых МОП-транзисторах. .

Источник питания с защитой от перегрузок // 2180464

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах питания устройств автоматики и вычислительной техники. .

Преобразователь напряжения // 2179781

Способ релейного управления m-фазным преобразователем на двухоперационных вентилях // 2178616

Система электропитания с пониженными потерями мощности, электронное устройство и контроллер // 2556700

Предлагается система (200) электропитания, которая содержит первый вход (206), выход (218), преобразователь (204) постоянного тока в постоянный ток, выпрямительную схему (212) и ограничитель (214) напряжения. Напряжение переменного тока принимается первым входом. Питание подается в нагрузку (216) через выход. Преобразователь постоянного тока в постоянный ток содержит второй вход (203), который связан емкостной связью с первым входом, при этом преобразователь постоянного тока в постоянный ток подает питание на выход. Выпрямительная схема связана емкостной связью с первым входом и подключена между первым входом и выходом. Выпрямительная схема подает выпрямленное выходное напряжение на выход. Ограничитель напряжения связан с выходом и ограничивает выпрямленное напряжение предварительно определенным напряжением. Технический результат - уменьшение потерь мощности. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 17 ил.

Пятиуровневый выпрямитель // 2584240

Настоящее изобретение относится к пятиуровневому выпрямителю, содержащему первый, второй, третий и четвертый силовые полупроводниковые переключатели, первый и второй конденсаторы шины постоянного тока, фазовый конденсатор, а также первый, второй, третий и четвертый диодные модули. Упомянутые первый, второй, третий и четвертый диодные модули соединены последовательно, упомянутые первый и второй конденсаторы шины постоянного тока соединены последовательно и упомянутые второй и третий силовые полупроводниковые переключатели соединены последовательно. Упомянутый первый диодный модуль соединен с упомянутым первым конденсатором шины постоянного тока и первым силовым полупроводниковым переключателем, а упомянутый четвертый диодный модуль соединен с упомянутым вторым конденсатором шины постоянного тока и упомянутым четвертым силовым полупроводниковым переключателем. Упомянутый фазовый конденсатор имеет один зажим, соединенный с упомянутыми первым и вторым силовыми полупроводниковыми переключателями, и еще один зажим, соединенный с упомянутыми третьим и четвертым силовыми полупроводниковыми переключателями. Технический результат - уменьшение гармонических и электромагнитных помех. 4н. и 8 з.п. ф-лы, 1 табл., 9 ил.

Преобразователь переменного напряжения в постоянное // 2589030

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках вторичного электропитания в качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное. Технический результат заключается в увеличении надежности и повышении коэффициента полезного действия. Преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит первичную обмотку первого трансформатора, начало которой соединено с анодом первого диода, катод которого соединен с анодом второго диода, катод которого соединен со стоком первого МДП-транзистора с n-каналом, затвор которого является входом для управляющего сигнала Uупр1, исток которого соединен со вторым входом преобразователя. Начало первичной обмотки второго трансформатора соединено с анодом третьего диода, катодом соединенного с анодом четвертого диода, катодом соединенного со стоком второго МДП-транзистора с n-каналом, затвор которого является входом для управляющего сигнала Uупр2, а исток соединен с первым входом преобразователя. Входной конденсатор подключен параллельно входам преобразователя. Первый вывод накопительного конденсатора подключен между катодом первого диода и анодом второго диода, второй вывод накопительного конденсатора подключен между катодом третьего диода и анодом четвертого диода. Начало вторичной обмотки первого трансформатора подключено к положительному выходу преобразователя, а конец подключен к отрицательному выходу преобразователя. Первый вывод выходного конденсатора подключен к положительному выходу преобразователя, второй вывод выходного конденсатора - к отрицательному выходу преобразователя. 3 ил.

Схема обратноходового драйвера быстрого пуска и способ возбуждения // 2637775

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для возбуждения мощной нагрузки, например светодиодной трубки для подсветки в жидкокристаллическом дисплее. Техническим результатом является ускорение возбуждения и снижение энергопотребления. Схема обратноходового драйвера быстрого пуска включает устройство ввода напряжения, трансформатор, включающий первичную обмотку, вторичную обмотку и вспомогательную обмотку, устройство возбуждения для управления первичной обмоткой трансформатора, нагрузочное устройство и устройство управления с обратной связью. Нагрузочное устройство выполняет процесс зарядки на основании постоянного тока от устройства ввода напряжения, чтобы позволить довести выходное напряжение до пускового значения, которое подается на устройство возбуждения. Устройство возбуждения выводит управляющий сигнал для возбуждения первичной обмотки. Таким образом, создается напряжение на вспомогательной обмотке. Устройство управления с обратной связью получает напряжение вспомогательной обмотки и определяет прекратить ли зарядку нагрузочного устройства или нет на основании напряжения вспомогательной обмотки. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 ил.

Преобразователь переменного напряжения в переменное // 2645726

Настоящее изобретение относится к преобразователю (1) переменного напряжения в переменное, содержащему первый и второй входной вывод (ACin1, ACin2) переменного тока, а также первый и второй выходной вывод (ACout1, ACout2) переменного тока. Входное устройство (Bin) подсоединено между входным узлом (11), общим узлом (12), положительным выводом (DCP) постоянного тока и отрицательным выводом (DCN) постоянного тока, при этом входной узел (11) соединен с первым входным выводом (ACin1) переменного тока через первую входную индуктивность (Lin1). Выходное устройство (Bout) подсоединено между выходным узлом (13), положительным выводом (DCP) постоянного тока и отрицательным выводом (DCN) постоянного тока, при этом выходной узел (13) соединен с первым выходным выводом (ACout1) переменного тока через выходную индуктивность (Lout1). Общее устройство (Вс) подсоединено между общим узлом (12), положительным выводом (DCP) постоянного тока и отрицательным выводом (DCN) постоянного тока, при этом общий узел (12) соединен со вторым входным выводом (ACin2) переменного тока через общую индуктивность (Lc). Предусмотрено управляющее устройство для управления переключателями выходного устройства (Bout) и общего устройства (Вс). Выходное устройство (Bout) содержит первый и второй выходные переключатели (Sout1, Sout2). Общее устройство (Вс) содержит первый и второй общие переключатели (Sc1, Sc2). Второй входной вывод (ACin2) переменного тока соединен со вторым выходным выводом (ACout2) переменного тока. Входное устройство (Bin) содержит первый и второй диоды (Din1, Din2) и двунаправленный переключатель (BS), подсоединенный между входным узлом (11) и общим узлом (12), при этом управляющее устройство также управляет двунаправленным переключателем (BS). 10 з.п. ф-лы, 11 ил.

Способ преобразования переменного тока в постоянный ток и соответствующее устройство // 2647706

Изобретение относится к способу преобразования переменного тока в постоянный ток. Технический результат состоит в повышении надежности преобразования за счет ограничения амплитуды пусковых токов. Для этого преобразователь содержит трехфазный мост, в котором по меньшей мере одно плечо включает в себя первый ключ и второй ключ, установленные последовательно, при этом способ содержит этап регулирования выходного постоянного напряжения, который осуществляется преобразователем. Способ также содержит переходный этап, предшествующий этапу регулирования, при этом на переходном этапе формируют сигналы для управления первым и вторым ключами, которые позволяют ограничивать амплитуду пусковых токов при подключении преобразователя к сети переменного тока. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 15 ил., 1 табл.