РЕФЕРАТ
По дисциплине: Информационно-библиографическое дело
На тему магистерской диссертации: «Разработка цепей управления и защиты силовых преобразователей электроэнергии»
Группа: ПЭм-1-18
Выполнил: Хрущев А.А.
Проверил: Погодицкий О.В.
Казань, 2018 г.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы заключается в использовании различных видов электрических преобразователей, их особенностей устройства, использования и применения. Они могут отличаться весом, габаритами, электрическими характеристиками, дороговизной, но в целом они предназначены для выполнения своей прямой функции.
Преобразователь электрической энергии — электротехническое устройство, преобразующее электрическую энергию с одними значениями параметров и/или показателей качества в электрическую энергию с другими значениями параметров и/или показателей качества. Для реализации преобразователей широко используются полупроводниковые приборы, так как они обеспечивают высокий КПД.
В данной исследовательской работе учитывается ряд следующих вопросов, касающихся устройства:
Основной целью данной работы процесс разработки цепей управления и защиты. Цель достигается решением следующих задач:
1) Новизна данного патента.
2) Работоспособность устройства;
3) Эффективность использования;
4) Электрические характеристики;
5) Габариты и вес устройства;
6) Практическое применение;
7) Затраты на создание;
8) Разработка данного устройства при благополучной эксплуатации.
Объектами исследования в данной диссертации выступают различные виды электрических преобразователей.
Предметом исследования являются цепи управления и защиты силовых преобразователей электроэнергии
В результате патентного поиска были выбраны патенты на изобретения:
ПАТЕНТ 1
H02H3/08 реагирующие на токовые перегрузки
Название: «Преобразователь электроэнергии»
Дата начала отчета срока действия патента: 10.06.2008
Дата подачи заявки: 2007-01-17
Автор: Силаев Юрий Михайлович (RU)
Преобразователь электроэнергии содержит трансформатор тока, первичная обмотка которого включена между источником питания и его нагрузкой, а вторичная обмотка через выпрямитель соединена с конденсатором и нагрузкой преобразователя.
Для достижения технического результата - повышения быстродействия и расширения диапазона допустимых входных токов преобразователя, в него введены два тиристора, которые подключены встречно-параллельно к вторичной обмотке трансформатора тока. Управляющий электрод каждого из тиристоров соединен с анодом через включенные последовательно диод и стабилитрон.
Кроме того, для расширения функциональных возможностей преобразователя вторичная обмотка трансформатора тока соединена с источником энергии через включенные последовательно конденсатор и резистор.
В известных устройствах феррорезонансный стабилизатор замедляет процесс нарастания напряжения на нагрузке при появлении тока в первичной цепи преобразователя, а нелинейные элементы ограничивают сверху диапазон допустимых входных токов.
Кроме того, функциональные возможности известных преобразователей ограничены - они не могут обеспечить питание своей нагрузки, например при холостом ходе источника энергии.
Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя и расширение диапазона допустимых входных токов.
Эта цель достигается тем, что в преобразователь электроэнергии, содержащий трансформатор тока, первичная обмотка которого включена между источником энергии и его нагрузкой, а вторичная обмотка через выпрямитель соединена с конденсатором и нагрузкой преобразователя, введены два тиристора, которые подключены встречно-параллельно к вторичной обмотке трансформатора тока, а управляющий электрод каждого из них соединен с анодом через включенные последовательно диод и стабилитрон.
Кроме того, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя вторичная обмотка трансформатора тока соединена с источником энергии через последовательно включенные конденсатор и резистор.
Рисунок 1. Принципиальная схема преобразователя электроэнергии
Принцип работы:
В исходном состоянии преобразователя (рис.1) (нагрузка 2 источника энергии 1 отключена и ток в первичной цепи отсутствует) конденсатор 11 разряжен и напряжение на нагрузке преобразователя равно нулю. При появлении тока в первичной цепи трансформатора тока 3 весь его вторичный ток протекает через выпрямитель 10, конденсатор 11 и нагрузку 12. Нарастание напряжения на нагрузке определяется только величиной тока и постоянной времени цепи конденсатор 11 - нагрузка 12 и поэтому происходит быстрее, чем в известных преобразователях с феррорезонансным стабилизатором напряжения.
Когда напряжение на конденсаторе 11 и, следовательно, на входе выпрямителя 10 достигнет величины напряжения стабилизации одного из стабилитронов 8 или 9, вторичный ток трансформатора тока 3 направляется через управляющий электрод тиристора 4 или 5, открывает тиристор и затем замыкается через открытый тиристор до момента своего перехода через нулевое значение.
В следующий полупериод вторичного тока происходит подзаряд конденсатора 11 до напряжения стабилизации другого стабилитрона и открывается другой тиристор.
При открывании тиристоров напряжение на вторичной обмотке трансформатора тока снижается до напряжения, которое существенно ниже напряжения на нелинейных элементах в известных преобразователях. Поэтому и мощность, выделяющаяся во вторичных цепях предложенного преобразователя, существенно ниже мощности, выделяющейся на нелинейных элементах в известных преобразователях, и, следовательно, допустимый диапазон его входных токов может быть расширен.
Формула Изобретения:
Преобразователь электроэнергии, содержащий трансформатор тока, первичная обмотка которого включена между источником энергии и его нагрузкой, а вторичная обмотка через выпрямитель соединена с конденсатором и нагрузкой преобразователя, отличающийся тем, что в него введены два тиристора, которые подключены встречно-параллельно к вторичной обмотке трансформатора тока, а управляющий электрод каждого из них соединен с анодом через включенные последовательно диод и стабилитрон.
ПАТЕНТ 2
H02M7/53 с использованием приборов типа триода или транзистора, для которых требуется непрерывный управляющий сигнал
Название: «Трехфазный инвертор»
Дата начала отчета срока действия патента: 10.08.2011
Дата подачи заявки: 2010-02-16
Автор(ы): Григораш Олег Владимирович (RU), Сепура Юрий Петрович (RU), Власенко Евгений Анатольевич (RU), Усков Антон Евгеньевич (RU), Шиян Юлия Васильевна (RU)
Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в повышении надежности трехфазного инвертора и уменьшении уровня электрических помех.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения для преобразования постоянного тока в трехфазную симметричную систему напряжений переменного тока.
Известен преобразователь напряжения (а.с. СССР № 944027), содержащий однофазный инвертор, многосекционный трансформатор, ключи переменного тока. Недостатками являются низкое качество выходного напряжения и сложность системы управления.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для этого устройство содержит инверторы и трансформатор, кроме того, имеет систему управления, а в качестве силового трансформатора использован однофазно-трехфазный трансформатор с вращающимся магнитным полем с двумя первичными обмотками, каждая из которых имеет среднюю точку, и три вторичные обмотки, сдвинутые друг относительно друга на 120°, соединенные по схеме «звезда», выводы которых являются выводами инвертора для подключения трехфазной нагрузки, причем первый входной зажим трехфазного инвертора соединен с эмиттер-коллекторными переходами транзисторов первого и второго однофазных инверторов, эмиттеры первого и второго транзисторов первого однофазного инвертора соединены с началом и концом соответственно первой первичной обмотки
трансформатора, а эмиттеры первого и второго транзисторов второго однофазного инвертора - с началом и концом соответственно второй первичной обмотки трансформатора, второй входной зажим трехфазного инвертора соединен со средними точками первой и второй первичных обмоток трансформатора, система управления трехфазным инвертором содержит генератор пилообразного напряжения, фазосдвигающее устройство, трансформаторно-выпрямительный блок, первый и второй формирователи импульсов, первый и второй распределители импульсов.
Рисунок 2. Принципиальная схема трехфазного инвертора
ПАТЕНТ 3
H02M7/42 необратимое преобразование энергии постоянного тока на входе в энергию переменного тока на выходе
H02M7/523 с LC-резонансным контуром в основной схеме
Название: «Мостовой инвертор»
Дата начала отчета срока действия патента: 27.10.2003
Дата подачи заявки: 2002-02-13
Автор(ы) Зинин Ю.М., Ветошкин А.В., Ройзман Ю.П.
Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, в частности к преобразователям энергии постоянного тока в энергию переменного тока, и может найти применение в различных отраслях промышленности при создании источников питания повышенной частоты для установок индукционного нагрева.
Техническим результатом является уменьшение напряжения на тиристорах инвертора, что существенно повышает надежность устройства. Мостовой инвертор содержит подключенный к одному из входных выводов мост на управляемых вентилях, в диагональ переменного тока которого включена цепь нагрузки, а диагональ постоянного тока зашунтирована обратно включенным неуправляемым вентилем.
Демпфирующая RC-цепочка шунтирует диагональ постоянного тока моста, соединенного с другим входным выводом через дополнительный дроссель, выполненный с индуктивностью, превышающей по крайней мере на порядок индуктивность коммутирующего дросселя. Последовательно включенные между собой коммутирующие дроссель и конденсатор подключены параллельно обратному неуправляемому вентилю.
Рисунок 3. Принципиальная схема мостового инвертора.
Формула изобретения:
Мостовой инвертор, содержащий подключенный к одному из входных выводов мост на управляемых вентилях, в диагональ переменного тока которого включена цепь нагрузки, а диагональ постоянного тока зашунтирована обратно включенным неуправляемым вентилем, демпфирующая RC-цепочка которого шунтирует диагональ постоянного тока моста, соединенного с другим входным выводом через дополнительный дроссель, выполненный с индуктивностью, превышающей, по крайней мере, на порядок индуктивность коммутирующего дросселя, отличающийся тем, что последовательно включенные между собой коммутирующие дроссель и конденсатор подключены параллельно обратному неуправляемому вентилю.
Заключение
Проведен анализ работоспособности разных конкретных устройств по отдельности, с последующим включением всех компонентов в единое целое. Опираясь на предложенные в данном автореферате патенты можно сделать вывод, что реализуемое устройство позволит максимально эффективно пользоваться при разных устройствах.
Разработанная система на базе данных позволит усовершенствовать данные компоненты методом подбора, расчета и простой практической эксплуатацией.
Cписок используемой литературы
1) Реестр интеллектуальной собственности, патентный поиск [Электронный ресурс] / Преобразователь электроэнергии; режим доступа: https://www.findpatent.ru/patent/232/2326479.html, свободный (Дата обращения: 29.10.2018 г.).
2) Реестр интеллектуальной собственности, патентный поиск [Электронный ресурс] / Трехфазный инвертор; режим доступа: https://www.findpatent.ru/patent/242/2426216.html, свободный (Дата обращения: 29.10.2018 г.).
3) Реестр интеллектуальной собственности, патентный поиск [Электронный ресурс] / Мостовой инвертор; режим доступа: https://www.findpatent.ru/patent/221/2215361.html, свободный (Дата обращения: 29.10.2018 г.).