Несиметричний багаторівневий перетворювач частоти

Несиметричний багаторівневий перетворювач частоти, що містить в кожній вихідній фазі три послідовно з'єднаних однофазних мостових інверторів напруги (далі - інвертор), кожний інвертор складається з чотирьох ключів двобічної провідності, що містять в собі повністю керований тиристор або транзистор і паралельно включений зворотний діод (далі - ключ), три ізольованих джерела постійної напруги (далі - джерело), що підключені у діагональ постійного струму інверторів, напруга джерела першого інвертора U1=U мінімальна, напруги джерел другого U2 і третього інверторів U3 різні і кратні U, причому кратність зростає від першого до третього інверторів, вільні виводи діагоналі змінного струму першого і останнього інверторів утворюють, відповідно, початок і кінець фази перетворювача, початки фаз якого з'єднані між собою, кінці призначені для підключення навантаження, блок керування з трьома входами задання фазних напруг, систему керування електроприводом, на виходах якої формуються синусоїдальні сигнали U 2 (19) 1 3 31075 4 відповідно початок і кінець фази багаторівневого початки фаз якого з'єднані між собою, кінці перетворювача частоти, початки фаз якого призначені для підключення навантаження, входи з'єднані між собою, кінці призначені для керування ключів інверторів з'єднані з виходами підключення навантаження, входи керування блока керування з трьома входами задання ключів інверторів з'єднані з виходами блока фазних напруг, що з'єднані з відповідними керування з трьома входами задання фазних виходами системи керування електроприводом, на напруг, що з'єднані з відповідними виходами яких формуються синусоїдальні сигнали заданої системи керування електроприводом, на яких амплітуди і частоти, зсув між якими для формуються синусоїдальні сигнали заданої трифазного несиметричного багаторівневого амплітуди і частоти, зсув між якими для перетворювача частоти складає 2p/3. трифазного багаторівневого перетворювача Перетворювач працює таким чином. частоти складає 2p/3. Синусоїдальний сигнал заданої амплітуди і Багаторівневий перетворювач частоти працює частоти для кожної фази перетворювача таким чином. подається на відповідні входи блоку керування, Блок керування, згідно синусоїдального який формує імпульси керування на ключі сигналу заданої амплітуди і частоти, для кожної відповідних інверторів, чим забезпечує фази багаторівневого перетворювача частоти на формування вихідної напруги, що має східчасту відповідних виходах формує імпульси, що форму з постійним кроком U і ШІМ регулюванням у розподіляються на ключі, чим забезпечує межах кожної сходинки, що відтворює сигнал однополярну модуляцію їх вихідної напруги. В заданої амплітуди і частоти. Кількість рівнів результаті кожний із послідовно з'єднаних (сходинок) у кожній напівхвилі вихідної напруги інверторів формує змінну напругу за допомогою при максимальному її значенні дорівнює ШІМ у вигляді імпульсів, що приймають значення n=(U1+U2+U3)/U. При цьому напруга відповідної U та 0 (для позитивної напівхвилі), -U та 0 (для сходинки визначається складанням або негативної напівхвилі), де U - напруга джерела, що відніманням напруг інверторів. підключено до інвертора. Оскільки інвертори Цей перетворювач має наступні недоліки. з'єднані послідовно, їх напруги складаються і на 1. Використання джерел із різними напругами виході фази багаторівневого перетворювача обумовлює зміну режиму роботи перших двох у частоти отримуємо напругу, що має східчасту процесі регулювання вихідної напруги і форму з ШІМ регулюванням у межах кожної необхідність використання для них джерел з сходинки, що відтворює заданий синусоїдальний двобічною провідністю. Джерело з більшою сигнал. При цьому кількість рівнів (сходинок) у напругою передає у навантаження більше енергії кожній напівхвилі вихідної напруги дорівнює ніж потребується, відповідна різниця повертається кількості інверторів і відповідно кількості джерел у мережу джерелом з меншою напругою. Таким n. Загальна кількість рівнів: К=2n+1. чином, має місце безцільна циркуляція енергії у Цей багаторівневий перетворювач частоти ланці постійного струму, що обумовлює додаткові має наступні недоліки. витрати енергії у схемі і погіршує енергетичні 1. Велика кількість ключів в силовій схемі показники перетворювача. відносно кількості рівнів вихідної напруги (4n 2. Використання ШІМ регулювання у процесі ключів на фазу відносно (2n+1) рівнів напруги). формування вихідної напруги обумовлює 2. У фазі багаторівневого перетворювача додаткові витрати енергії на перемикання ключів, частоти одночасно проводять струм 2n ключів, що причому на ряді рівнів кількість перемикань обумовлює значні витрати потужності у ключах збільшується внаслідок необхідності одночасного схеми, як наслідок, зниження коефіцієнту корисної перемикання ключів двох інверторів. Так, дії перетворювача в цілому і ускладнює систему наприклад, на другій сходинці рівень напруги охолодження. 2U=3U-U формується вмиканням другого (U2=3U) і Найбільш близьким аналогом до корисної першого (U1=-U) інверторів, рівень напруги U моделі є несиметричний багаторівневий формується перемиканням другого (U2=0) і перетворювач частоти (далі - перетворювач) [J. першого (U1=+U) інверторів. Це стосується також Song-Manguelle, A. Rufer. Asymmetrical Multilevel п'ятої і восьмої сходинок. Inverter For Large Induction Machine Drives. EDPE Ознаки найближчого аналогу, які збігаються з 2001 -Slovakia p.101-107], що містить в кожній ознаками корисної моделі, що заявляється: вихідній фазі три послідовно з'єднаних несиметричний багаторівневий перетворювач однофазних мостових інвертори напруги, кожний частоти, що містить в кожній вихідній фазі три інвертор складається з чотирьох ключів двобічної послідовно з'єднаних однофазних мостових провідності, що містять в собі повністю керований інвертори напруги, кожний інвертор складається з тиристор або транзистор і паралельно включений чотирьох ключів двобічної провідності, що містять зворотний діод, три ізольованих джерела постійної в собі повністю керований тиристор або напруги, що підключені у діагональ постійного транзистор і паралельно включений зворотний струму інверторів, напруга джерела першого діод, три ізольованих джерела постійної напруги, інвертора U1=U - мінімальна, напруги джерел що підключені у діагональ постійного струму другого U2 і третього інверторів U3 різні і кратні U, інверторів, напруга джерела першого інвертора причому кратність зростає від першого до третього U1=U мінімальна, напруги джерел другого U2 і інверторів, вільні виводи діагоналі змінного струму третього інверторів U3 різні і кратні U, причому першого і останнього інверторів утворюють, кратність зростає від першого до третього відповідно, початок і кінець фази перетворювача, інверторів, вільні виводи діагоналі змінного струму 5 31075 6 першого і останнього інверторів утворюють входами задання фазних напруг блока керування і відповідно початок і кінець фази перетворювача, блока дискретизації за рівнем, вихід якого з'єднано початки фаз якого з'єднані між собою, кінці з входом розподілювача імпульсів, виходи якого призначені для підключення навантаження, блок з'єднані з першими входами перемикача сигналів керування з трьома входами задання фазних керування, з другими входами якого з'єднані напруг, систему керування електроприводом, на виходи блока керування, блок керування має виходах якої формуються синусоїдальні сигнали додатковий вхід, що з'єднано з другим виходом заданої амплітуди і частоти, зсув між якими для функціонального перетворювача, напруга другого і третього джерел становлять, відповідно, U2=3U і трифазного перетворювача складає 2p/3. U3=6U. У корисній моделі поставлена задача Введення у схему додаткових суматора, підвищення енергетичних показників функціонального перетворювача і корегування перетворювача і електроприводу в цілому. Це досягається: функцій блока керування забезпечує при амплітуді завданої напруги 1.8>А>2.4 попередню модуляцію 1. Виключенням циркуляції енергії у ланці сигналу задання третьою гармонікою, амплітуда постійного струму і відповідних додаткових витрат якої задається згідно визначеній залежності від А, у схемі перетворювача за рахунок того, що: вибір при амплітуді 1.8А, що обумовлює зміну знаку u1(1) (оскільки (u1(1)+u2(1))=A) і напрямок передавання енергії першим джерелом 12. Корегування зводиться до того, що згідно завданню u*ЗАД=k(uЗАД-1) зменшується тривалість інтервалу t1 і, відповідно, амплітуда першої гармоніки напруги u2(1). Тривалість інтервалу t2, коли u1=+U зростає, відповідно зростає і u1(1). Однак при цьому зменшується і середнє значення вихідної напруги uвих на інтервалі модуляції, тобто її перша гармоніка uвих(1). Для збереження значення uвих(1) введено додатковий інтервал t0, коли u1=0, тривалість цього інтервалу визначається порівнянням напруги (1-k)(uЗАД-1) з uТР (Фіг.2). 9 31075 10