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invention
Fédération de Russie Patent RU2284636

onduleurs indépendants Alimentation sans interruption avec un générateur de courant alternatif

onduleurs indépendants Alimentation sans interruption avec un générateur de courant alternatif

Nom de l'inventeur: Dmitriev Vladimir S. (RU); Karpov Sergey Ivanovich (RU); Kurolesov Vladimir Kirillovich (RU); Savchuk Victor D. (RU); Trusov Vladimir (RU)
Le nom du titulaire du brevet: Open Joint Stock Company "State Engineering Design Bureau" Raduga "AJ leur Bereznyak."
Adresse pour la correspondance: 141980, région de Moscou, Dubna, Str .. Joukovski "GosMKB", 2a, JSC RAINBOW "eux. AJ Bereznyak" département des brevets
Date de début du brevet: 05.05.2005

L'invention concerne le génie électrique et peut être utilisé dans les ininterruptible unités d'alimentation utilisées notamment dans l'énergie éolienne. Le résultat technique est d'élargir la gamme utilisée par des sources instables de la capacité de l'électricité et la stabilisation de la fréquence de l'oscillateur à différentes énergies du vent. Dans l'unité onduleur d'alimentation sans coupure autonome avec les ponts de thyristors de l'alternateur à courant continu diagonales relié à une source d'alimentation en courant continu à travers le transistor de puissance. Il introduit en outre un circuit de réseau de condensateurs avec un réseau de boucle à verrouillage de phase avec des circuits connectés en parallèle n formée par la connexion en série du condensateur et une clé bidirectionnelle. La capacité de chaque condensateur i + 1 i est égal à deux dénomination du condenseur. Les entrées de commande sont connectées aux touches du circuit PLL sorties binaires bidirectionnel. La sortie de la matrice de bobine de générateur et d'un condensateur à courant alternatif incluse dans les ponts à thyristors diagonale.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'invention concerne le génie électrique, plus précisément à la conversion de courant continu en courant alternatif de fréquence prédéterminée et la forme, et peut être utilisé dans les ininterruptible unités d'alimentation utilisées notamment dans l' énergie éolienne.

Dans le vent onduleurs autonomes en conjonction avec un ensemble d'alternateur former un approvisionnement ininterrompu des consommateurs responsables. Dans des conditions où l'énergie éolienne est suffisante pour la charge, générateur de réseau alimenté à l'énergie éolienne en dessous du réseau nominal est connecté à la sortie de l'onduleur.

Le plus proche de la solution technique proposée pour les fonctions et la structure, prises comme un prototype, est un stand-alone onduleur - un modèle №15241 utile. Ledit inverseur comprend un circuit pont de thyristors, dont la diagonale AC est chargé sur l'enroulement primaire du transformateur, un rack de thyristor supplémentaire inclus afin que le premier pont thyristor bureau de travail, ils forment un pont avec un condensateur à la sortie diagonale et thyristors du deuxième pilier du pont de travail ballottés par diode inverse, la diagonale à courant continu (entrée) pont à thyristors relié à une source d'alimentation en courant continu à travers le transistor. Cet inverseur autonome ainsi que l'alternateur peut fonctionner uniquement porazdelno dans le temps, comme il est indiqué ci-dessus.

Les solutions techniques les caractéristiques essentielles du prototype, qui coïncident avec les caractéristiques essentielles des solutions techniques proposées sont les suivantes:

- Un porte-thyristor séparé;

- Le premier pont de thyristors, une heure thyristor qui shunté diode inverse, thyristor et une seconde crémaillère en conjonction avec un thyristor forme résistante séparée du second pont de thyristors;

- Le transistor de puissance, grâce à quoi les deux diagonales du pont à thyristors sont reliées à une source de courant continu constant;

- L'alternateur (lors de l'utilisation dans un onduleur unité d'alimentation électrique ininterruptible autonome).

Porazdelnaya fonctionne sur le réseau de l'alternateur ou l'onduleur est caractérisé par le fait que l'énergie ne soit pas utilisé petit vent, où le générateur ne fournit pas les courants requis dans le réseau. En outre, pour un grand vent fréquence de rotation du générateur de puissance est augmentée, ce qui conduit à une augmentation de la fréquence du réseau et le réseau de stabilisation est nécessaire d'introduire des dispositifs supplémentaires.

Le problème technique à résoudre par la solution proposée - élargir la gamme de capacité utilisée des sources d'énergie instables (par exemple, les vents de travail), et l'utilisation de celle-ci et pour stabiliser la fréquence du générateur à faire varier l'énergie éolienne. En d'autres termes - l'extension de fonctionnalité, mais aussi d'éliminer le besoin de dispositifs supplémentaires.

Pour résoudre ce problème technique, une unité d'onduleur autonome Alimentation sans interruption avec un alternateur comprenant une crémaillère de thyristor séparé, le premier pont à thyristors, un bureau de thyristor est shunté diode inverse, et le second thyristor se serrer les coudes avec un thyristor forme résistante séparée du second pont de thyristors, les deux thyristors pont diagonales à courant continu sont connectées à une source de courant continu à travers le transistor de puissance comprend en outre une phase de la fréquence du réseau de circuit monté verrouillé matrice de condensateur qui comprend n connectées en parallèle des circuits formés par le composé du condensateur successif et une clé bidirectionnelle, dans lequel la valeur nominale du condensateur i-ième circuit est deux fois entrées par i-condensateur circuit 1, et la commande sont connectées aux touches du binaire bidirectionnel sorties du circuit PLL, et la sortie du générateur d'enroulement est inclus directement dans la première diagonale de pont à thyristor à courant alternatif, et une matrice de condensateurs - dans la deuxième diagonale de pont à thyristor à courant alternatif.

Les caractéristiques distinctives de l'onduleur proposé est muni d'une matrice de condensateurs à réseau en boucle à verrouillage de phase qui comprend n connectées en parallèle des circuits formés par le composé du condensateur successif et une clé bidirectionnelle, dans lequel la valeur nominale du condensateur i-ième circuit est i-1 chaîne égale au double de la capacité nominale et la commande des touches d'entrée bidirectionnelles connectées aux sorties binaires du verrouillage de phase circuit en boucle, la sortie du générateur enroulement est inclus directement dans la première diagonale de pont à thyristor à courant alternatif, et une matrice de condensateurs - dans la deuxième diagonale de pont à thyristor à courant alternatif.

Par conséquent, la recherche de sources de brevets et de l'information scientifique et technologique, un ensemble d'attributs qui caractérise l'onduleur autonome proposé n'a pas été détecté, par conséquent, l'invention répond au critère de la «nouveauté».

Basé sur une analyse comparative de la solution technique proposée à l'art antérieur sur les sources de la littérature scientifique et technique et des brevets peut faire valoir que, entre l'ensemble des caractéristiques, y compris distinctif, et les fonctions qu'ils exercent et d'atteindre les objectifs qu'il n'y a pas de lien de causalité évident. Sur la base de ce qui précède, on peut conclure que la solution ne doit pas être explicitement dans l'art, et correspond donc au critère de brevetabilité "Niveau Inventive".

inverseur proposé peut être utilisé dans les réseaux électriques autonomes avec des sources instables comme des vetroelektrogenerator, la puissance commerciale alimentation AC. Ceci élimine le besoin, par exemple, les éoliennes pour assurer la constance de la vitesse due à la rotation des pales avec une grande fréquence. Cette fonction prend l'onduleur proposé. Ainsi, l'invention répond au critère de "applicabilité industrielle".

L'invention est illustrée par un dessin, sur lequel sont marqués: pont thyristor circuit 1, la charge (bobine de générateur) 2, le transistor de commutation 3, stand 4 thyristors connectés en série, pour shunter diode inverse, un rack thyristor séparé 5 avec thyristors connectés en série, formant un pont résistant deuxième thyristor 1 seconde pont de thyristors 7, capacitif (condensateur) matrice 6. Le circuit boucle PLL à verrouillage de phase est pas représentée.

onduleurs indépendants Alimentation sans interruption avec un générateur de courant alternatif

La sortie du thyristor diagonale du circuit en pont 1 connecté à la charge (bobine de générateur) 2. entrée de circuit en diagonale 1 est relié à une source de courant continu à travers le transistor de commutation 3.

Stand avec 4 diodes VD1 et VD2 connecté en parallèle pont de thyristors 1 et le point milieu de la crémaillère 4 est relié au premier point de la sortie du pont de thyristors diagonal 1.

Le second point de sortie du pont thyristor diagonale 1 est relié à une crémaillère 5 à thyristors point médian par l'intermédiaire d'une matrice capacitive 6.

6 matrice capacitive est constituée de n circuits parallèles, dont chacun est une connexion en série du condensateur C i et bi-clé Vci triac.

La capacité de chaque condensateur i + 1 i est égal à deux dénomination du condenseur. Ainsi, la matrice de capacité est choisie dans le code 1-2-4-8 ....

circuit d'inverseur proposé contrôle le système bien connu de la boucle à verrouillage de phase (PLL). En règle générale, une PLL comprend dans sa composition un oscillateur en phase avec un filtre redresseur et un générateur de fréquence, une tension contrôlée. La phase redresseur effectue fréquence fonction de comparaison de la fréquence d'oscillateur maître et de la tension de la charge de l'onduleur.

Si la charge de l'onduleur est charge active inductive avec protivoe.d.s., La fréquence de la tension de charge sera déterminée par l'état de l'onduleur proposé capacitive matrice 6 et EMF charge 2.

Montrons il. Pour cela, tenir compte des processus de commutation dans le système pour les trois conditions de charge avec protivoe.d.s. - Électrique alternatif machine actuelle.

Mode 1. La machine électrique est un générateur (ce qui correspond à l'état lorsque l'alimentation est une source d'énergie renouvelable plus d'énergie consommée à partir du réseau).

Dans ce mode, VT1 est fermé et thyristor pont 1, un thyristor et crémaillère 5 avec 6 matrice de condensateurs et des diodes inverses en rack 4 sont déconnectés de la batterie.

Thyristors VS2 et VS4 sont inclus. Ensuite, la machine électrique, en plus d'alimenter le réseau, un gaspillage d'énergie et de recharger la matrice capacitive 6 sur le circuit: dans un sens - le début de l'enroulement condensateur H, bidirectionnel clé VCI, diode VD3, VS2, la fin de l'enroulement; dans l'autre sens - A la fin de l'enroulement, VS4, VD4, condensateur clé bidirectionnel VCI, Ci début d'enroulement. Cela montre que dans ce mode, le réseau branché en parallèle, le condensateur matrice 6, qui sert de charge réactive variable. Règlement est effectué touches VCi de commutation bidirectionnelle. Pour le nombre de condensateurs , nous avons 2 n n est le nombre d'étages de la charge réactive. Si le signal du redresseur de phase pour convertir en code binaire et ce code pour gérer les clés condensateur tableau 6, la batterie de condensateurs agira comme un oscillateur commandé en tension (VCO PLL) comme la connexion en parallèle de condensateurs au réseau modifie l'angle entre le courant et la tension, que elle affecte le couple de l'arbre de la machine électrique de courant alternatif, ce qui affecte à son tour la vitesse de rotation de l'arbre de la machine, qui définit la fréquence du système.

Ainsi, il est démontré que la matrice de commutation capacitif 6 joue le rôle d'oscillateur commandé en tension. Entraînement de la PLL avec la fonction du réseau stabilisateur de fréquence.

Mode 2. La machine se trouve dans une transition de mode depuis le générateur vers le moteur, et vice versa.

Dans ce mode, le réseau d'énergie renouvelable est la puissance moyenne nominale, mais à cause de l'instabilité de l'énergie de fréquence d'oscillation est la tension.

Mode, lorsque la fréquence du réseau est supérieure à la valeur nominale, discutée ci-dessus. Considérez la réduction de fréquence de réseau en mode. Dans ce cas, la puissance du générateur (la puissance de la machine électrique) ne suffit pas pour alimenter le réseau. Dans ce cas, l'énergie manquante sera consommé à partir de la source de courant continu. Dans ce cas, le transistor VT1 commence à être commuté à la fréquence de l'oscillateur maître et le circuit fonctionne comme un circuit inverseur classique (circuit prototype). En outre, en fonction de l'état du réseau du circuit PLL réduit la valeur de la capacité de la matrice capacitive 6 à un niveau qui assure le verrouillage des thyristors VS1 et VS3. processus de commutation dans ce mode est sur VS1 circuit de charge, VS4, VT1 transition vers chaîne VS5 Ci charge de condensateur, VS4, VT1 dans une direction et VS2, charge, VS3, VT1 transition vers VS2 condensateur circuit de charge Ci , VS6, VT1 dans l'autre sens. La transition d'un mode à l'autre est susceptible de retarder d'une demi-période de la tension du réseau.

mode 3. Source d'alimentation d'énergie renouvelable (la puissance de la machine électrique) nettement plus faible consommation d'énergie du réseau.

Cette machine d'enroulement déconnecté de l'onduleur et le réseau de l'onduleur alimente seulement en travaillant comme un prototype d'onduleur. Ainsi, il est démontré que par le contrôle du réseau de condensateurs 6 avec un circuit de boucle à verrouillage de phase avec le convertisseur proposé dans la charge ohmique-inductive avec protivoe.d.s. Vous pouvez obtenir la stabilisation de la fréquence du réseau.

En fait, il a proposé quatre quadrants inverseur qui fournit à la machine électrique dans tous ses modes sans interrompre le courant, ce qui est très important pour un réseau de consommateurs responsables.

REVENDICATIONS

Stand-alone unité onduleur Alimentation sans interruption avec un alternateur comprenant une crémaillère de thyristor séparé, le premier pont à thyristors, un bureau de thyristor est shunté diode inverse, et le second thyristor se tiennent en même temps qu'un thyristor forme résistante séparée du second pont de thyristors, les deux diagonales du pont de thyristors DC connecté une source de courant continu à travers le transistor de puissance, caractérisé en ce qu 'il comprend une phase de fréquence de réseau de circuits équipée verrouillé matrice de condensateur qui comprend n connectées en parallèle des circuits formés par le composé du condensateur successif et une clé bidirectionnelle, dans lequel la capacité de chaque i + 1 du condensateur est égale à deux coupures i condensateur et le contrôle des entrées sont connectées aux touches du circuit bi-directionnel sorties binaires PLL, la sortie du générateur d'enroulement est inclus directement dans la première diagonale de pont à thyristor à courant alternatif et un réseau de condensateurs dans une seconde diagonale de pont à thyristor à courant alternatif.

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Date de publication 02.02.2007gg