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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2284636

Unabhängige Wechselrichter unterbrechungsfreie Strom ALTERNATORS

Unabhängige Wechselrichter unterbrechungsfreie Strom
ALTERNATORS

Name des Erfinders: Dmitriev Vladimir S. (RU); Karpov Sergej Iwanowitsch (RU); Kurolesov Vladimir Kirillovich (RU); Savchuk Victor D. (RU); Vladimir Trusov
Der Name des Patentinhabers: Open Joint Stock Company "State Engineering Design Bureau" Raduga "AJ sie Bereznyak."
Korrespondenzanschrift: 141980, Region Moskau, Dubna, Str .. Schukowski, 2a, JSC "GosMKB" REGENBOGEN "sie. AJ Bereznyak" Patentabteilung
Startdatum des Patents: 2005.05.05

Die Erfindung betrifft Elektrotechnik und kann insbesondere in der Windenergie, die in der unterbrechungsfreien Stromversorgungen verwendet werden. Das technische Ergebnis ist die Reichweite durch instabile Stromquellen Kapazität und Stabilisierung der Oszillatorfrequenz bei unterschiedlichen Energien des Windes verwendet zu erweitern. Im Stand-alone-Wechselrichter unterbrechungsfreie Stromversorgungseinheit mit den Alternator Thyristorbrücken Diagonalen DC mit einer Gleichstromquelle durch den Leistungstransistor verbunden. Es führte zusätzlich eine Kondensatoranordnungsschaltung mit einer Phasenregelkreis-Netzwerk mit n parallel geschalteten Schaltungen durch Reihenschaltung des Kondensators und eines bidirektionalen Schlüssel gebildet. Die Kapazität jedes Kondensators i + 1 i gleich zwei Kondensator Stückelung. Die Steuereingänge sind mit den Tasten verbunden ist der bidirektionale Binärausgänge PLL-Schaltung. Der Ausgang der Generatorspule und der Kondensator Matrix, die in den AC diagonal Thyristorbrücken.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft Elektrotechnik, insbesondere DC - AC vorgegebene Frequenz und Form, zu konvertieren und kann insbesondere in der Windenergie , die in der unterbrechungsfreien Stromversorgungen verwendet werden.

In Windkraftstandalone-Wechselrichter in Verbindung mit einem Wechselstromgenerator eine ununterbrochene Zufuhr von mündigen Konsumenten bilden. Unter Bedingungen, wo die Windenergie für die Last, Netzbetriebenen Generator an der Windenergie unter der Nennnetz ausreichend ist, zu dem Wechselrichterausgang verbunden ist.

Die am nächsten an der vorgeschlagenen technischen Lösung für die Funktionen und Struktur, als Prototyp genommen, ist ein Stand-alone-Wechselrichter - ein nützliches Modell №15241. Wobei der Inverter eine Brücken Thyristorschaltung, die diagonal davon umfasst durch Umkehrdiode AC geladen wird auf der Primärwicklung des Transformators, ein zusätzlicher Thyristors Gestell enthalten, so dass der erste Thyristor Schreibtisch Brücke sie mit einem Kondensator mit der Ausgangsdiagonale und Thyristoren der zweiten Säule der Arbeitsbrücke überbrückt eine Brücke bilden, diagonal DC (Eingang) Thyristorbrücke mit einer Gleichstromquelle verbunden ist, durch den Transistor. Diese autonome Wechselrichter zusammen mit dem Wechselstromgenerator kann nur porazdelno in Zeit arbeiten, wie oben angegeben.

Technische Lösungen die wesentlichen Merkmale des Prototyps, die mit wesentlichen Merkmale der vorgeschlagenen technischen Lösungen zusammenfallen sind:

- Ein separates Thyristor-Rack;

- Die erste Thyristorbrücke, einstündige Thyristor, der Reverse-Diode parallel geschaltet, Thyristor und eine zweite Zahnstange in Verbindung mit einem separaten Thyristor resistente Form des zweiten Thyristor-Brücke;

- Der Leistungstransistor, wobei die beiden Brückendiagonalen Thyristors sind mit einer Gleichstrom-Konstantstromquelle;

- Der Generator (wenn sie in einem Stand-alone-Wechselrichter unterbrechungsfreie Stromversorgungseinheit in Betrieb).

Porazdelnaya arbeiten am Generator oder Netz der Umrichter ist dadurch gekennzeichnet, dass Energie nicht kleiner Wind verwendet wird, in dem der Generator nicht die erforderlichen Ströme in dem Netz liefert. Darüber hinaus ist für große Windenergiegenerator wird Rotationsfrequenz erhöht, was in der Frequenz des Netzes und des Netzes der Stabilisierung führt zu einer Erhöhung ist erforderlich, zusätzliche Geräte einzuführen.

Das technische Problem durch die vorgeschlagene Lösung gelöst werden - die Bandbreite der genutzten Kapazität von instabilen Stromquellen erweitert (zB Arbeitswinde), und die Verwendung des letzteren und die Frequenz des Generators zur Stabilisierung bei unterschiedlichen Windenergie. Mit anderen Worten - die Erweiterung der Funktionalität, sondern auch die Notwendigkeit für zusätzliche Geräte zu eliminieren.

Um dieses technische Problem zu lösen, ein Stand-alone-Wechselrichtereinheit Unterbrechungsfreie Stromversorgung mit einem Wechselstromgenerator einen separaten Thyristor-Rack umfasst, der erste Thyristor-Brücke, ein Thyristor Schreibtisch ist Reverse-Diode parallel geschaltet, und der zweite Thyristor stehen zusammen mit einem separaten Thyristor resistente Form des zweiten Thyristorbrücke, beide Thyristor Brückendiagonalen DC mit einer Quelle von Gleichstrom durch den Leistungstransistor verbunden sind ferner eine Einbauschaltungsnetzfrequenz-Phasenkondensatormatrix verriegelt umfassend n parallel geschalteten Schaltungen durch die aufeinanderfolgenden Kondensatorverbindung und die bidirektionale Schlüssel gebildet wird, wobei die Bewertung des Kondensators in i-te Schaltung doppelt so groß ist par i-Kondensatorschaltung 1 und die Steuereingänge sind mit den Tasten der bidirektionale Binärausgänge Schaltung PLL verbunden, und der Ausgang des Generators Wicklung ist direkt in der ersten diagonalen AC Thyristorbrücke und den Kondensator Matrix enthalten - in der zweiten diagonalen AC Thyristorbrücke.

Die charakteristischen Merkmale des vorgeschlagenen Wechselrichter ist mit einem Phasenregelkreis Netz Kondensator Matrix vorgesehen, die n durch die sukzessive Kondensator-Verbindung und bidirektionale Schlüssel gebildet parallel geschalteten Stromkreise umfasst, wobei die Bewertung des Kondensators in i-ten Schaltung zum doppelten Nenn Kondensator i-1-Kette gleich ist, und die Steuerung direkt in der ersten diagonalen AC Thyristorbrücke und den Kondensator Matrix enthalten bidirektionale Eingabetasten an die binären Ausgänge des Phasenregelschleifenschaltung verbunden ist, wird der Ausgang der Generatorwicklung - in der zweiten diagonalen AC Thyristorbrücke.

Als Ergebnis wird die Suche nach Quellen von Patent- und wissenschaftlichen und technologischen Informationen, eine Reihe von Attributen, die der vorgeschlagenen Stand-alone-Inverter charakterisiert wurde somit nicht erkannt wird, erfüllt die Erfindung das Kriterium der "Neuheit".

Auf der Grundlage einer vergleichenden Analyse der vorgeschlagenen technischen Lösung des Standes der Technik auf die Quellen des wissenschaftlich-technischen und Patentliteratur kann argumentiert werden, dass zwischen dem Satz von Eigenschaften, einschließlich unterscheidend, und die Funktionen, die sie ausführen und Ziele zu erreichen gibt es nicht auf der Hand Kausalzusammenhang. Basierend auf dem Vorstehenden kann geschlossen werden, dass die Lösung nicht ausdrücklich in der Art sein sollte, und entspricht daher der Patentierbarkeit criterion "Erfindungshöhe".

Vorgeschlagen Umrichter kann in autonomen Stromnetze mit instabilen Quellen, wie vetroelektrogenerator, die AC-Netzstromversorgung verwendet werden. Dadurch entfällt die Anforderung beispielsweise für Windkraftanlagen, die Konstanz ihrer Geschwindigkeit, um sicherzustellen, aufgrund der Rotation der Schaufeln mit großer Häufigkeit. Diese Funktion nimmt die vorgeschlagene Wechselrichter. Damit erfüllt die Erfindung das Kriterium der "industrielle Anwendbarkeit".

Unabhängige Inverter Unterbrechungsfreie Stromversorgung mit einem Wechselstromgenerator

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, auf denen gekennzeichnet: Thyristor-Brückenschaltung 1, die Last (Generatorspule) 2, Transistorschalt 3, Stand 4 in Reihe geschalteten Thyristoren, Rückwärtsdiode Shunt, einen separaten Thyristors Zahnstange 5 mit in Reihe geschalteten Thyristoren, einen zweiten Thyristor beständig Brücke bilden, 1 Sekunde Thyristorbrücke 7, kapazitiv (Kondensator) -Matrix 6. Schaltungsphasenverriegelungsschleife PLL ist nicht gezeigt.

Der Thyristor Ausgangs Diagonale der Brückenschaltung 1 mit der Last (Generatorspule) verbunden 2. Eingangs diagonal Schaltung 1 ist mit einer Gleichstromquelle durch den Schalttransistor 3 verbunden.

Stand mit 4 Dioden VD1 und VD2 verbunden parallel Thyristorbrücke 1 und der Mittelpunkt des Gestells 4 auf den ersten Punkt der Ausgang der Brücke diagonal Thyristor 1 verbunden ist.

Der zweite Punkt, der Ausgang der Brücke diagonal Thyristor 1 zu einem Mittelpunkt Thyristors Zahnstange 5 verbunden über eine kapazitive Matrix 6.

Kapazitive Matrix 6 aus n parallelen Schaltungen, von denen jede eine Serienschaltung des Kondensators C i und bi-Triac Schlüssel Vci.

Die Kapazität jedes Kondensators i + 1 i gleich zwei Kondensator Stückelung. Somit ist die Kapazitätsmatrix in dem Code ausgewählt 1-2-4-8 ....

Vorgeschlagen Wechselrichterschaltung steuert das bekannte Schema der Phasenregelschleife (PLL). Typischerweise enthält eine PLL in seiner Zusammensetzung einen Oszillator, Phasengleichrichter mit einem Filter und einem Frequenzgenerator, einen spannungsgesteuerten. Phasen-Gleichrichter führt eine Frequenzvergleichsfunktion des Master-Oszillator-Frequenz und Spannung des Wechselrichters Last.

Wenn die Last des Umrichters aktiv-induktive Last mit protivoe.d.s., Wird die Lastspannung Frequenz durch die vorgeschlagene Umrichterzustand kapazitive Matrix 6 und EMF bestimmt werden Last 2.

Lasst es uns zeigen. Hierzu betrachten Prozesse in das System für die drei Lastbedingungen mit protivoe.d.s wechseln. - Elektrische Wechselstrommaschine.

Modus 1. Die elektrische Maschine ist ein Generator (dies entspricht dem Zustand, wenn der Strom eine erneuerbare Energiequelle mehr Leistung aus dem Netz verbraucht ist).

In diesem Modus wird VT1 geschlossen und Thyristor-Brücke 1, ein Thyristor und der Zahnstange 5 mit 6 Kondensator Matrix und Inversdioden Rack 4 sind von der Batterie getrennt.

Thyristoren VS2 und VS4 sind enthalten. Dann wird die elektrische Maschine, zusätzlich zu den Netzwerkstromversorgung, eine Verschwendung von Energie und laden die kapazitive Matrix 6 auf der Strecke: in eine Richtung - der Beginn der Wicklung H Kondensator, bidirektionalen Schlüssel VCI, Diode VD3, VS2, Bis zum Ende der Wicklung; in der anderen Richtung - Bis zum Ende der Wicklung, VS4, VD4, bidirektionalen Schlüssel VCI, Ci Kondensator Startwicklung. Dies zeigt, daß in diesem Modus die parallel Netzwerk 6 verbunden Kondensatoranordnung, die als eine variable reaktive Last dient. Die Verordnung ist die bidirektionale Schalt VCi Tasten. Für die Anzahl der Kondensatoren gibt es 2 n n die Anzahl von Stufen der reaktiven Last. Wenn das Signal von dem Phasengleichrichter mit Binärcode und diesen Code zu konvertieren Tasten Kondensatoranordnung 6, die Kondensatorbank fungiert als ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO, PLL) als Parallelschaltung von Kondensatoren mit dem Netzwerk ändert den Winkel zwischen Strom und Spannung Netzwerk zu verwalten, es wirkt auf das Wellendrehmoment der elektrischen Maschine von Wechselstrom, die wiederum die Drehzahl der Maschinenwelle wirkt, die die Systemfrequenz definiert.

Somit ist gezeigt, dass der kapazitive Schaltmatrix 6 die Rolle des spannungsgesteuerten Oszillators spielt. Antreiben des PLL mit der Funktion der Netzfrequenz-Stabilisator.

Mode 2. Die Maschine ist in einem Modusübergang vom Generator zum Motor, und umgekehrt.

In diesem Modus ist die erneuerbare Stromnetz der nominale durchschnittliche Leistung, sondern auch wegen der Unbeständigkeit der Energieschwingungsfrequenz Spannung.

Modus, wenn die Netzfrequenz größer ist als der nominale ist, wie oben diskutiert. Betrachten Sie Absenkbetrieb Netzfrequenz. In diesem Fall ist die Generatorleistung (die Leistung der elektrischen Maschine) nicht genug, um das Netz einzuspeisen. Für diesen Fall wird die fehlende Energie aus der Gleichstromquelle verbraucht werden. In diesem Fall wird der Transistor VT1 beginnt zu dem Master-Oszillatorfrequenz umgeschaltet werden, und die Schaltung arbeitet als herkömmliche Wechselrichterschaltung (Schaltung Prototyp). Zusätzlich reduziert in Abhängigkeit von der Netzwerkstatus des PLL-Schaltung den Kapazitätswert der kapazitiven Matrix 6 auf ein Niveau, Thyristoren VS1 und VS3 Verriegelung gewährleistet. Verfahren in diesem Modus Schalten auf VS1 Schaltungsbelastung, VS4, VT1 Übergang zu VS5 Kette Ci Kondensatorlast, VS4, VT1 in einer Richtung und VS2, Last, VS3, VT1 Übergang zu VS2 Schaltungslastkondensator Ci , VS6, VT1 in der anderen Richtung. Der Übergang von einem Modus zum anderen wahrscheinlich um eine halbe Periode der Netzspannung zu verzögern.

3 - Modus. Strom erneuerbare Energiequelle (die Leistung der elektrischen Maschine) erheblich geringeren Stromverbrauch des Netzes.

Diese Wickelmaschine vom Wechselrichter getrennt und der Wechselrichter Netz speist nur als Inverter Prototyp arbeitet. Somit ist es das Array durch Steuern des Kondensators 6 gezeigt mit einer Phasenregelschleifenschaltung mit dem Wechselrichter in der ohmsch-induktiven Last mit protivoe.d.s vorgeschlagen. Sie können eine Stabilisierung der Netzfrequenz zu erzielen.

In der Tat vorgeschlagen, Vierquadranten-Wechselrichter, der die elektrische Maschine in allen seinen Betriebsarten bereitstellt, ohne den Strom zu unterbrechen, die für ein Netzwerk von verantwortlich Verbraucher sehr wichtig ist.

FORDERUNGEN

Stand-alone-Wechselrichtereinheit Unterbrechungsfreie Stromversorgung mit einem Generator, einem separaten Thyristor-Rack umfasst, der erste Thyristor-Brücke, ein Thyristor Schreibtisch ist Reverse-Diode parallel geschaltet, und der zweite Thyristor stehen zusammen mit einem separaten Thyristor resistente Form des zweiten Thyristorbrücke, beide Thyristorbrücke Diagonalen DC verbunden Kondensatormatrix verriegelt umfassend n parallel geschalteten Schaltungen durch die aufeinanderfolgenden Kondensatorverbindung und die bidirektionale Schlüssel ausgebildet ist, wobei die Kapazität jedes i + 1 des Kondensators gleich zwei Denominationen eine Quelle von Gleichstrom durch den Leistungstransistor, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Einbauschaltungsnetzfrequenz Phase umfasst i Kondensator und die Steuereingänge sind mit den Tasten, um die bidirektionale Binärausgänge PLL-Schaltung, wobei der Ausgang des Generators verbunden ist direkt in der ersten diagonalen AC Thyristorbrücke und eine Kondensatoranordnung in einer zweiten diagonalen AC Thyristorbrücke ist enthalten Wicklung.

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Erscheinungsdatum 17.02.2007gg