|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[**] Задачей изобретения является создание трехфазного транзисторного инвертора со звеном повышенной частоты и напряжения и с упрощенной системой управления транзисторами. Техническим результатом изобретения является повышение частоты напряжения и надежности инвертора при исключении прохождения сквозных токов, снижение материалоемкости путем упрощения элементов управления транзисторами. Это достигается тем, что эмиттеры трех транзисторных модулей подключены к катоду первого диода, а анод первого диода подключен к концу вторичной обмотки трансформатора, который подключен к катоду второго диода, а анод второго диода подключен к трем коллекторам транзисторных модулей, трехфазная нагрузка подключена к трем средним точкам транзисторных модулей, а нулевая точка трехфазной нагрузки соединена с вторым концом вторичной обмотки трансформатора, при этом транзисторные модули управляются драйвером управления со сдвигом фаз относительно друг друга на 120 °.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Задачей изобретения является создание трехфазного транзисторного инвертора со звеном повышенной частоты и напряжения и с упрощенной системой управления транзисторами. Техническим результатом изобретения является повышение частоты напряжения и надежности инвертора при исключении прохождения сквозных токов, снижение материалоемкости путем упрощения элементов управления транзисторами. Это достигается тем, что эмиттеры трех транзисторных модулей подключены к катоду первого диода, а анод первого диода подключен к концу вторичной обмотки трансформатора, который подключен к катоду второго диода, а анод второго диода подключен к трем коллекторам транзисторных модулей, трехфазная нагрузка подключена к трем средним точкам транзисторных модулей, а нулевая точка трехфазной нагрузки соединена с вторым концом вторичной обмотки трансформатора, при этом транзисторные модули управляются драйвером управления со сдвигом фаз относительно друг друга на 120 °.
(19)
Евразийское
патентное
ведомство
(21) 201300164 (13) A1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2013.09.30
(22) Дата подачи заявки
2012.12.12
(51) Int. Cl.
H02M 5/453 (2006.01) H02M 7/521 (2006.01) H02M 7/53862 (2007.01) H02M 7/5387 (2007.01)
(54)
ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР СО ЗВЕНОМ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ
(96) (71)
(72)
(74)
KZ2012/051 (KZ) 2012.12.12
Заявитель:
ЧАСТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "NAZARBAYEV UNIVERSITY RESEARCH AND INNOVATION SYSTEM"; ТЕН ВИКТОР ВИЛЬГЕЛЬМОВИЧ; ИСЕМБЕРГЕНОВ НАЛИК
ТУРЕГАЛИЕВИЧ; МАТКАРИМОВ БАКЫТ ТУРГАНБАЕВИЧ (KZ)
Изобретатель:
Тен Виктор Вильгельмович, Исембергенов Налик Турегалиевич, Маткаримов Бакыт Турганбаевич
(KZ)
Представитель: Молдабек М.О. (KZ)
(57) Задачей изобретения является создание трехфазного транзисторного инвертора со звеном повышенной частоты и напряжения и с упрощенной системой управления транзисторами. Техническим результатом изобретения является повышение частоты напряжения и надежности инвертора при исключении прохождения сквозных токов, снижение материалоемкости путем упрощения элементов управления транзисторами. Это достигается тем, что эмиттеры трех транзисторных модулей подключены к катоду первого диода, а анод первого диода подключен к концу вторичной обмотки трансформатора, который подключен к катоду второго диода, а анод второго диода подключен к трем коллекторам транзисторных модулей, трехфазная нагрузка подключена к трем средним точкам транзисторных модулей, а нулевая точка трехфазной нагрузки соединена с вторым концом вторичной обмотки трансформатора, при этом транзисторные модули управляются драйвером управления со сдвигом фаз относительно друг друга на 120°.
МПК Н02М7/46, Н03К19/00
ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР СО ЗВЕНОМ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве трехфазного инвертора для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение постоянной частоты.
Известно изобретение содержащее трансформатор, трехфазный мост, диоды, элементы управления транзисторами (Патент Российской Федерации № 2290743, 2006).
Однако недостатком этого изобретения является, наличие большого количества транзисторов, использование которых способствует снижению КПД и повышению материалоемкости инвертора, усложняя при этом систему его управления.
Известна полезная модель инвертора наиболее близкая по технической сущности к заявляемому техническому решению, содержащая трансформатор, трехфазный мост, элементы управления транзисторами ( Патент Российской Федерации № 2008119921/22, 2008)
Недостатками данного инвертора является сложность в угле регулирования управляемого инвертора, что может привести к возникновению сквозных токов в инверторе.
Задачей изобретения является создание трехфазного транзисторного инвертора со звеном повышенной частоты и напряжения и с упрощенной системой управления транзисторами.
Техническим результатом изобретения является: повышение частоты напряжения и надежности инвертора при исключении прохождения сквозных токов, снижение материалоемкости путем упрощения элементов управления транзисторами.
Это достигается тем, что эмиттеры трех транзисторных модулей подключены к катоду первого диода, а анод первого диода подключен к концу вторичной обмотки трансформатора, который подключен к катоду второго диода, а анод второго диода подключен к трем коллекторам транзисторных модулей, трехфазная нагрузка подключена к трем средним точкам транзисторных модулей, а нулевая точка трехфазной нагрузки соединена с вторым концом вторичной обмоткой трансформатора, при этом транзисторные модули управляются драйвером управления со сдвигом фаз относительно друг друга на 120 градусов.
Изобретение поясняется чертежами, где: на фигуре 1 представлена электрическая схема трехфазного инвертора со звеном повышенной частоты и напряжения; на фигуре 2 представлена диаграмма работы транзисторов (драйверов управления) трехфазного транзисторного инвертора; на фигуре 3 представлены результаты моделирования работы трехфазного транзисторного инвертора.
Трехфазный инвертор со звеном повышенной частоты и напряжения содержит однофазный инвертор И, который подключен к первичной обмотке трансформатора Тр-т, а две вторичные обмотки трансформатора одним концом через два диода Д1 и Д2 подключены к трехфазному транзисторному инвертору, содержащих шесть транзисторов Т1-Т6 и драйверы управления ДУ1-ДУ2 , а вторым концом соединен с нулем трехфазной нагрузкой Ra, Rb и Rc .
Трехфазный инвертор со звеном повышенной частоты и напряжения работает следующим образом.
Инвертором И постоянное напряжение преобразуется в переменное напряжение высокой промежуточной частоты fn. Трансформатором переменное напряжение высокой промежуточной частоты fn повышается до требуемого значения (Фиг. 1) и подается на три транзисторные модули через диоды Д1 и Дд.
Транзисторные модули состоят из двух последовательно включенных транзисторов Ti , Т2; Т3 , Т4; Т5, Т6 с обратными диодами и соответствующими драйверами управления ДУх, ДУг, ДУз (Фиг.1), причем транзисторный модуль имеет три вывода: эмиттер, коллектор и средняя точка. Драйвером в силовой электронике называют микросхему или устройство, управляющий транзистором (MOSFET, IGBT и т.д.) и выполняющий защитные и сервисные функции. Глав
ной задачей драйвера управления, является согласование уровней импульсов, вырабатываемых контроллером, с сигналами управления затвора транзистора.
С момента времени t = 0 (Фиг. 2) открывается транзистор Ti транзисторного модуля и положительный период тока будет протекать от плюса вторичной обмотки трансформатора через диод Дх открытый транзистор Т1? фазное сопротивление нагрузки Ra, к средней точке (к нулю) вторичной обмотки трансформатора (в схеме отмечена пунктирными стрелками ). При этом в нагрузку от источника переменного тока (трансформатора) попадает импульсы выпрямленного однополупериодного напряжения, количество которого зависить от промежуточной частоты fn.
В момент времени t = Т/2, где Т - период напряжения (Фиг. 2) транзистор Тх закрывается и открывается транзистор Т2 первого транзисторного модуля, при этом отрицательный период тока будет протекать от средней точки (от нуля) вторичной обмотки трансформатора через фазное сопротивление нагрузки Ra, открытого транзистора Т2 и диод Дд к минусу вторичной обмотки трансформатора (в схеме направление тока отмечено сплошными стрелками). Так формируется положительная и отрицательная полуволна выходного напряжения в фазы А, которое будет иметь одноступенчатую выпрямленную форму. В момент времени t = Т (Фиг. 2) транзистор Т2 закрывается и открывается транзистор Тх и происходит формирование положительного периода тока. Здесь следует отметить, что можно регулировать частоту инвертора, что приводит к изменению промежуточной частоты выходного напряжения трансформа
тора на каждом периоде. Изменение промежуточной частоты приводит к тому, что напряжения на нагрузке регулируется как широтно-импульсная модуляция.
Формирование положительного и отрицательного периода тока в фазе В происходит аналогично, только начальный момент времени будет сдвинут на 120 градусов, т. е. на t = 2Т/3 (Фиг. 2). В этот момент времени открывается транзистор Т3 второго транзисторного модуля и положительный период тока будет протекать от плюса вторичной обмотки трансформатора через диод открытый транзистор Т3, фазное сопротивление нагрузки RB, к средней точке (к нулю) вторичной обмотки трансформатора (в схеме отмечена пунктирными стрелками). При этом в нагрузке RB будут импульсы выпрямленного однополупериодного напряжения с промежуточной частоты квантования fn.
В момент времени t = 2Т/3+Т/2 (Фиг. 2) транзистор Т3 закрывается и открывается транзистор Т4, при этом отрицательный период тока будет протекать от средней точки (от нулю) вторичной обмотки трансформатора через фазное сопротивление нагрузки RB> открытый транзистор Т4 и диод Дд к минусу вторичной обмотки трансформатора (в схеме направление тока отмечено сплошными стрелками). Так формируется положительная и отрицательная полуволна напряжения в фаз В, которая будет иметь такую же форму, как в фазе А, только сдвинутый на 120 градусов.
Формирование напряжения в фазе С происходит аналогично, только начальный момент времени будет сдвинут на -120 градусов, т.е. t = - 2Т/3 (Фиг. 2). В момент времени t = - 2Т/3, открывается транзистор Т6 и ток отрицательного периода будет протекать от средней точки (от нулю) вторичной
обмотки трансформатора через фазное сопротивление нагрузки Rc, открытый транзистор Т6 (в схеме отмечена пунктирными стрелками) к диоду Дд и минусу вторичной обмотки трансформатора. При этом в нагрузке Rc будут импульсы выпрямленного однополупериодного напряжения обратной полярности с промежуточной частотой квантования fn.
В момент времени t = - 2Т/3+Т/2 (Фиг. 2) транзистор Т6 закрывается и открывается транзистор Т5, при этом положительный период тока будет протекать течет от средней точки (от нулю) вторичной обмотки трансформатора через фазное сопротивление нагрузки Rc, открытый транзистор Т6, к минусу вторичной обмотки трансформатора (в схеме направление тока отмечено сплошными стрелками). Так формируется отрицательный и положительный полупериоды напряжения в фаз С, которая будет иметь такую же форму, как в фазе А, но опережать фазу А на 120 градусов.
На фигуре 3 показаны выходные напряжения всех трех фаз инвертора, т. е. на трехфазной нагрузке. Напряжение на выходе трехфазного транзисторного инвертора имеет ступенчатую форму, состоящей из однополупериодных выпрямленных напряжений высокой частоты. При заданной частоте напряжения на нагрузке f, как правило, это 50 Гц можно определить число выпрямленных периодов напряжения промежуточной частоты, которое равно
где fn - промежуточная частота на выходе инвертора, п - число выпрямленных периодов напряжения промежуточной частоты, заданная частотя напряжения на нагрузке f.
Как видно из графика выходного напряжения (Фиг. 2) и из последнего выражения (1) на нагрузке происходит формирование напряжения необходимой частоты из выпрямленных напряжений высокой промежуточной частоты.
Например, при промежуточной частоте на выходе инвертора fn = 20 ООО Гц
и частота напряжения на нагрузке равной fn = 50 Гц числе выпрямленных по-
. f" 20000
лупериодов п будет равен п = ^ = --- = 400,
Известно, что при высокой частоте напряжения массогабаритные размеры трансформатора снижаются, что приводит к снижению в целом материалоемкости инвертора.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Трехфазный инвертор со звеном повышенной частоты и напряжения, включающий трансформатор, трехфазный мост и элементы управления транзисторами, отличающийся тем, что эмиттеры трех транзисторных модулей подключены к катоду первого диода, а анод первого диода подключен к концу вторичной обмотки трансформатора, который подключен к катоду второго диода, а анод второго диода подключен к трем коллекторам транзисторных модулей, трехфазная нагрузка подключена к трем средним точкам транзисторных модулей, а нулевая точка трехфазной нагрузки соединена с вторым концом вторичной обмоткой трансформатора, при этом транзисторные модули управляются драйвером управления со сдвигом фаз относительно друг друга на 120 градусов.
TI; Т2
т3; т4
Т5;Т6
Т/2
120"
120"
ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР СО ЗВЕНОМ
ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ
Фиг. 2
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ
(статья 15(3) ЕАПК и правило 42
Номер евразийской заявки: 201300164
Дата подачи: 12 декабря 2012 (12.12.2012) Дата испрашиваемого приоритета:
Название изобретения: Трехфазный инвертор со звеном повышенной частоты и напряжения
Заявитель: ЧАСТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "NAZARBAYEV UNIVERSITY RESEARCH AND INNOVATION SYSTEM" и др.
Г"1 Некоторые ПУНКТЫ формулы не подлежат ПОИСКУ (СМ. раздел I дополнительного листа)
I I Единство изобретения не соблюдено (см. раздел II дополнительного листа)
А. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ: Н02М 5/453 (2006.01)
Н02М 7/521 (2006.01) Н02М7/53862 (2007.01) Н02М 7/5387 (2007.01)
Согласно Международной патентной классификации (МПК) или национальной классификации и МПК
Б. ОБЛАСТЬ ПОИСКА:
Минимум просмотренной документации (система классификации и индексы МПК)
Н05М 5/00-5/453, 7/00-7/5387
Другая проверенная документация в той мере, в какой она включена в область поиска:
В. ДОКУМЕНТЫ, СЧИТАЮЩИЕСЯ РЕЛЕВАНТНЫМИ
Категория*
Ссылки на документы с указанием, где это возможно, релевантных частей
Относится к пункту №
А А А
RU 76183 U1 (ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "АГРЕГАТНОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО "ЯКОРЬ") 10.09.2008
RU 2449458 С1 (ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МОРСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ
ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (СТАТУС ГОСУДАРСТВЕННОГО УЧРЕЖДЕНИЯ) (ИПМТ ДВО РАН)) 27.04.2012,
US 2008116770 А1 (CONVERTEAM UK LTD) 2008.05.22 ЕР 2485381 Al (DAIKIN INDUSTRIES, LTD.) 08.08.2012 WO 2006/047971 Al (AZD PRAHA S.R.O.) 11.05.2006
последующие документы указаны в продолжении графы В
Особые категории ссылочных документов: "А" документ, определяющий общий уровень техники "Е" более ранний документ, но опубликованный на дату
подачи евразийской заявки или после нее "О" документ, относящийся к устному раскрытию, экспонированию и т.д.
"Р" документ, опубликованный до даты подачи евразийской
заявки, но после даты испрашиваемого приоритета "D" документ, приведенный в евразийской заявке
"Т"
"X"
"Y"
" &' "L"
данные о патентах-аналогах указаны в приложении
более поздний документ, опубликованный после даты приоритета и приведенный для понимания изобретения
документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий новизну или изобретательский уровень, взятый в отдельности
документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету
поиска, порочащий изобретательский уровень в сочетании с
другими документами той же категории
документ, являющийся патентом-аналогом
документ, приведенный в других целях
Дата действительного завершения патентного поиска:
04 июня 2013 (04.06.2013)
Наименование и адрес Международного поискового органа: Федеральный институт промышленной собственности
РФ, 123995,Москва, Г-59, ГСП-5, Бережковская наб., д. 30-1.Факс: 243-3337, телетайп: 114818 ПОДАЧА
Уполномоченное лицо/'
(1)
ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР СО ЗВЕНОМ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ
ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР СО ЗВЕНОМ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ
ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР СО ЗВЕНОМ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ
ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР СО ЗВЕНОМ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ
ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР СО ЗВЕНОМ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ
ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР СО ЗВЕНОМ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ
ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР СО ЗВЕНОМ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ
ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР СО ЗВЕНОМ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ
ТРЕХФАЗНЫЙ ИНВЕРТОР СО ЗВЕНОМ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ
|
