CS223433B1 - Transformer power on, for power semiconductor converters - Google Patents
Transformer power on, for power semiconductor converters Download PDFInfo
- Publication number
- CS223433B1 CS223433B1 CS27682A CS27682A CS223433B1 CS 223433 B1 CS223433 B1 CS 223433B1 CS 27682 A CS27682 A CS 27682A CS 27682 A CS27682 A CS 27682A CS 223433 B1 CS223433 B1 CS 223433B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- transformer
- capacitors
- interference suppression
- winding
- connection
- Prior art date
Links
Landscapes
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
Předmětem vynálezu je zapojení transformátoru pro výkonové polovodičové měniče, které využívá útlumových vlastností transformátoru pro kmitočty vyšší než pracovní. Podstatou vynálezu je, že alespoň na jedné straně transformátoru je bezprostředně na začátky vinutí fázových cívek zapojen příč ný odrušovací člen tvořený kondenzátory, zapojenými například do hvězdy nebo do trojúhelníku, případně je mezi společný hod hvězdy a zemnicí svorku zapojen další kondenzátor.The subject of the invention is the connection of a transformer for power semiconductor converters, which uses the attenuation properties of the transformer for frequencies higher than the operating one. The essence of the invention is that on at least one side of the transformer, immediately at the beginning of the phase coil windings, a transverse interference suppression element is connected, consisting of capacitors, connected, for example, in a star or a delta, or another capacitor is connected between the common star point and the ground terminal.
Description
(54) Zapofení transformátora, zslména pro výkonové polovodičové měniče(54) Transformer connection, especially for power semiconductor converters
Předmětem vynálezu je zapojení transformátoru pro výkonové polovodičové měniče, které využívá útlumových vlastností transformátoru pro kmitočty vyšší než pracovní. Podstatou vynálezu je, že alespoň na jedné straně transformátoru je bezprostředně na začátky vinutí fázových cívek zapojen příčný odrušovací člen tvořený kondenzátory, zapojenými například do hvězdy nebo do trojúhelníku, případně je mezi společný hod hvězdy a zemnicí svorku zapojen další kondenzátor.The subject of the invention is the connection of a transformer for power semiconductor converters, which uses the attenuation properties of the transformer for frequencies higher than the operating one. The essence of the invention is that on at least one side of the transformer, immediately at the beginning of the phase coil windings, a transverse interference suppression element is connected, consisting of capacitors, connected, for example, in a star or a delta, or another capacitor is connected between the common star throw and the ground terminal.
Vynález se týká zapojení transformátoru, zejména pro výkonové polovodičové měniče.The invention relates to transformer wiring, in particular for power semiconductor converters.
Při provozu výkonových polovodičových zařízení vznikají rušivá napětí, jejichž velikost vysoko- překračuje přípustné meze rušení.During the operation of power semiconductor devices, interference voltages arise whose magnitude greatly exceeds the permissible interference limits.
Pro odrušení polovodičových zařízení se zpravidla používá LC filtr v provedení L, T nebo A článku, zapojený do síťových přívodů. Tlumivky, které jsou nezbytnou a nejdražší částí filtru, jsou svými rozměry a hmotností srovnatelné s rozměry a hmotností samotného odrušovacího zařízení.For the suppression of semiconductor devices, an LC filter in the form of an L, T or A element is usually used, connected to the mains supply. The chokes, which are the necessary and most expensive part of the filter, are comparable in size and weight to the dimensions and weight of the suppression device itself.
V případě použití tlumivek s proudovou kompenzací se sice značně zmenší rozměry a hmotnost filtru, ale zvyšuje se jeho cena. Kromě toho lze v některých případech vystačit, vzhledem k vysokým požadavkům na útlum, filtru, jen s jednočlánkovým filtrrem.In the case of using chokes with current compensation, the dimensions and weight of the filter are significantly reduced, but its price increases. In addition, in some cases, due to the high attenuation requirements of the filter, it is possible to make do with just a single-element filter.
Součástí některých výkonových měničů je silový transformátor, který je umístěn buď ve stejné skříni, rozváděči, jako měnič, nebo je prostorově od něho oddělen. V těchto případech je odrušení provedeno tak, že filtr je zapojen před nebo za transformátorem-. Tento způsob odrušení měniče má oproti výše popsaným tu výhodu, že přítomností transformátoru se zvyšuje potlačení rušivých napětí v pásmu 0,15 až 30 MHz cca o 10 dB, avšak zařízení pro odrušení zůstává stejně objemné. Další nevýhodou je, že dochází ke ztrátám energie na tlumivkách. Útlum silového napájecího transformátoru pro kmitočty vyšší než pracovní vyplývá z jeho fyzikálních vlastností a z toho, že na vyšších kmitočtech na přenos signálu začínají působit parazitní Indukčnosti a kapacity transformátoru.Some power converters include a power transformer, which is located either in the same cabinet, switchboard, as the converter, or is spatially separated from it. In these cases, the interference suppression is performed by connecting the filter before or after the transformer. This method of converter interference suppression has the advantage over the above described methods that the presence of the transformer increases the suppression of interference voltages in the 0.15 to 30 MHz band by approximately 10 dB, but the interference suppression device remains the same size. Another disadvantage is that there are energy losses in the chokes. The attenuation of the power supply transformer for frequencies higher than the operating frequency results from its physical properties and from the fact that at higher frequencies parasitic inductances and capacitances of the transformer begin to affect signal transmission.
Uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje zapojení transformátoru, zejména pro výkonové polovodičové měniče podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že alespoň na jedné jeho straně je bezprostředně na začátky vinutí cívek zapojen příčný odrušovací člen tvořený kondenzátory.The above disadvantages are largely eliminated by the connection of the transformer, especially for power semiconductor converters according to the invention, the essence of which lies in the fact that on at least one side of it, a transverse interference suppression element formed by capacitors is connected immediately at the beginnings of the coil windings.
Alternativně jsou kondenzátory odrušovacího členu zapojeny do hvězdy tak, že každý z ko-ndenzátorů je vždy zapojen mezi začátek vinutí fázových cívek a vstupní, respektive výstupní svorku transformátoru a nulový vodič. Mezi společný bod kondenzátorů zapojených do hvězdy a zemnicí svorku je zapojen další kondenzátor.Alternatively, the capacitors of the interference suppression element are connected in a star such that each of the capacitors is always connected between the beginning of the phase coil windings and the input or output terminal of the transformer and the neutral conductor. Another capacitor is connected between the common point of the capacitors connected in the star and the ground terminal.
V další alternativě jsou kondenzátory odrušovacího- členu zapojeny do trojúhelníku taik, že každý z nich je zapojen vždy mezi začátky dvou sousedních fázových cívek a vstupní, resp. výstupní svorky transformátoru. V dalším možném zapojení transformátoru podle vynálezu jsou kondenzátory odrušovacího členu zapojeny jednak do hvězdy a jednak do trojúhelníku.In another alternative, the capacitors of the interference suppression element are connected in a delta such that each of them is connected between the beginnings of two adjacent phase coils and the input or output terminals of the transformer. In another possible connection of the transformer according to the invention, the capacitors of the interference suppression element are connected both in a star and in a delta.
Hlavní výhoda zapojení transformátoru, zejména pro výkonové polovodičové měniče podle vynálezu spočívá v zjednodušení celého odrušovacího nařízení měniče, protože využitím útlumových vlastností transformátoru se odrušovací filtr stává jeho součástí. Zároveň je celé zařízení při srovnání se zařízením dosud využívaným méně objemné a má menší hmotnost.The main advantage of the transformer connection, especially for power semiconductor converters according to the invention, lies in the simplification of the entire converter's interference suppression regulation, because by utilizing the attenuation properties of the transformer, the interference suppression filter becomes its part. At the same time, the entire device is less bulky and has less weight compared to the device used so far.
Dále je výhodné, že kondenzátory tvoří s rozptylovou indukčnosti transformátoru L nebo λ článek s podstatně vyšším vlastním rezonančním kmitočtem, než je dosažen u samostatně zapojených filtrů.It is further advantageous that the capacitors form a cell with the leakage inductance of the transformer L or λ with a significantly higher resonant frequency than is achieved with separately connected filters.
Na výkrseu je na obr. 1 náhradní schéma transformátoru pro vysvětlení jeho funkce z hlediska útlumu pro kmitočty vyyší než pracovní, a na obr. 2 je schéma zapojení transformátoru podle vynálezu.In the drawing, Fig. 1 is an equivalent diagram of a transformer to explain its function in terms of attenuation for frequencies higher than the operating frequency, and Fig. 2 is a connection diagram of a transformer according to the invention.
Na obr. la je pro srovnání znázorněno známé náhradní schéma transformátoru, jehož jednotlivé prvky se uplatňují při nižších (pracovníc-h) kmitočtech. Schéma sestává ze zdroje napětí s vnitřním odporem Ri a ze sériově zapojeného odporu a indukčnosti primárního vinutí Rvl a Lb přičemž paralelně k indukčnosti primárního vinutí je zapojen magnetický odpor Rm. Na sekundární straně je obdobně do série zapojen odpor a indukčnost sekundárního vinutí p2Rv2, (kde p je převod transformátoru) a L2. Paralelné je připojen zatěžovací odpor R2. Mezi primárním a sekundárním vinutím je uvažována vzájemná indukčnost M.Fig. la shows for comparison a known equivalent transformer diagram, the individual elements of which are used at lower (working) frequencies. The diagram consists of a voltage source with internal resistance Ri and a series-connected resistance and inductance of the primary winding R vl and L b , while in parallel to the inductance of the primary winding is connected magnetic resistance R m . On the secondary side, the resistance and inductance of the secondary winding p 2 Rv2, (where p is the transformer ratio) and L 2 are similarly connected in series. The load resistor R2 is connected in parallel. The mutual inductance M is considered between the primary and secondary windings.
Na obr. lb je znázorněno náhradní schéma transformátoru v pásmu vyšších kmitočtů, které sestává z paralelní kombinace vnitřního odporu Ri a náhradního kondenzátoru Ci s kapacitou primárního vinutí vůči zemi a z paralelní kombinace zatěžovacího odporu R2 a náhradního kondenzátoru C2 s kapacitou sekundárního vinutí vůči zemi, přičemž tyto dvě paralelní kombinace jsou spojeny prostřednictvím další sérioparalelní kombinace, tvořené sériovým spojením odporu a rozptylové indukčnosti primárního vinutí Rvl a Lsi, odporu a rozptylové indukčnosti p2Rv2 a Is2/p2, k němuž je paralelně zapojen náhradní kondenzátor C12 s kapacitou mezi primárním a sekundárním vinutím.Fig. lb shows an equivalent diagram of a transformer in the higher frequency band, which consists of a parallel combination of the internal resistance Ri and the equivalent capacitor Ci with the capacitance of the primary winding to ground and a parallel combination of the load resistance R 2 and the equivalent capacitor C 2 with the capacitance of the secondary winding to ground, these two parallel combinations being connected by another series-parallel combination, formed by the series connection of the resistance and leakage inductance of the primary winding R vl and L s i, the resistance and leakage inductance p 2 Rv2 and Is2/p 2 , to which an equivalent capacitor C12 with the capacitance between the primary and secondary windings is connected in parallel.
Na obr. lc je zjednodušené náhradní schéma transformátoru pro stanovení jeho útlumu, které sestává z vnitřního odporu Rb celkového odporu R, celkové roztpylové indukčnosti Ls a výsledného náhradního kondenzátoru C s celkovou kapacitou.Fig. 1c shows a simplified equivalent diagram of a transformer for determining its attenuation, which consists of the internal resistance R b , the total resistance R , the total leakage inductance L s and the resulting equivalent capacitor C with the total capacitance.
Na obr. 2 je znázorněno schéma zapojení trojfázového transformátoru podle vynálezu.Fig. 2 shows a circuit diagram of a three-phase transformer according to the invention.
Vstupní svorky transformátoru T jsou označeny 1, 2, 3, výstupní svorky spojené se vstupem měniče N jsou značeny Γ, 2‘, 3‘. Bezprostředně na začátky fázových cívek I.if primárního vinutí je zapojen příčný odrušovací člen, tvořený v tomto případě odrušovacími kondenzátory Cu zapojenými do hvězdy a odrušovacími kondenzátory Cid zapojenými do trojúhelníka. Obdobně bezprostředně na začátky fázových cívek L2£ sekundárního vinutí je zapojen příčný odrušovací člen, tvořený opět odrušovacími kondenzátory C2i spojenými do hvězdy a odrušovacími kondenzátory C2d, zapojenými do trojúhelníka. Mezi společný bod odrušovacích kondenzátorů Clf na primární straně transformátoru T a zemnicí svorku je zapojen další odrušovací kondenzátor Cpl a obdobně na sekundární straně je zapojen odrušovací kondenzátor Cp2. Pro vysvětlení funkce transformátoru v oblasti vyšších kmitočtů vyjdeme z náhradního schématu znázorněného na obr. 1. V pásmu vyšších kmitočtů magnetický tok transformátoru klesne natolik, že magnetizační indukčnost v porovnání s rozptylovou Indukčností Ls má zanedbatelně malou hodnotu. V důsledku poklesu induktivní vazby přestává platit základní vztah určující převod transformátoruThe input terminals of the transformer T are marked 1, 2, 3, the output terminals connected to the input of the converter N are marked Γ, 2', 3'. A transverse interference suppression element is connected directly to the beginnings of the phase coils Ii f of the primary winding, formed in this case by interference suppression capacitors C u connected in a star and interference suppression capacitors Ci d connected in a delta. Similarly, a transverse interference suppression element is connected directly to the beginnings of the phase coils L 2£ of the secondary winding, formed again by interference suppression capacitors C 2 i connected in a star and interference suppression capacitors C 2d connected in a delta. Another interference suppression capacitor C pl is connected between the common point of the interference suppression capacitors C lf on the primary side of the transformer T and the ground terminal, and similarly, an interference suppression capacitor C p2 is connected on the secondary side. To explain the function of the transformer in the higher frequency range, we will start from the equivalent circuit shown in Fig. 1. In the higher frequency range, the magnetic flux of the transformer decreases so much that the magnetizing inductance compared to the leakage inductance L s has a negligibly small value. As a result of the decrease in inductive coupling, the basic relationship determining the transformer ratio ceases to be valid
kdewhere
Ul je primární napětí,Ul is the primary voltage,
U2 je sekundární napětí, a začíná platit o _ υΊ _ _ 5« 2 _U2 is the secondary voltage, and it starts to apply at _ υ Ί _ _ 5« 2 _
Vložný útlum bh v tomto pásmu se skládá z útlumu b^L způsobeného rozptylovými indukčnostmi Ls a útlumu bhC, způsobeného kapacitami vinutí, tj.The insertion loss b h in this band consists of the loss b^ L caused by the leakage inductances L s and the loss bh C caused by the winding capacitances, i.e.
h = b t b bh. h.L hc logh = btb b hhL hc log
Rf R uiCRf R uiC
Rt R r~7rR t R r~7r
2+ 22+ 2
Z uvedeného vyplývá, že útlum transformátoru pro obor vyšších kmitočtů lze zvýšit zvětšením jeho rozptylových indukčností a parazitních kapacit vůči zemi. Zvýšení rozptylových indukčností není zpravidla žádoucí pro· zvýšení ztrát v normálním pracovním režimu, kdežto zvýšení parazitních kapacit vůči zemi neovlivní normální pracovní režim, ale může značně zvýšit útlum transformátoru.It follows from the above that the attenuation of a transformer for the higher frequency range can be increased by increasing its leakage inductances and parasitic capacitances to ground. Increasing the leakage inductances is usually not desirable because of the increase in losses in the normal operating mode, while increasing the parasitic capacitances to ground will not affect the normal operating mode, but can significantly increase the attenuation of the transformer.
Uvedené útlumové vlastnosti transformátoru lze využít pro omezení rušení, generovaného polovodičovými měniči uspořádáním podle Vynálezu. Toto zapojení se vyznačuje tím, že odrušovací kondenzátory Llf, resp.The mentioned attenuation properties of the transformer can be used to limit the interference generated by semiconductor converters by the arrangement according to the Invention. This connection is characterized in that the interference suppression capacitors L lf , resp.
l2f, případně Lid, resp. L2d jsou umístěny přímo na vývodech vinutí transformátoru, 'sou jeho neoddělitelnou součástí a u transformátoru s nádobou se nachází uvnitř nádoby. Přitom body připojení kondenzátorů nemusí být jen na koncových bodech vinutí, ale s ohledem na dostupnost kondenzátorů s odpovídajícím průrazným napětím, mohou být tyto body připojení i na odbočce vinutí transformátoru. Hodnota kapacity odrušovacích kondenzátorů je určována z rozptylových indukčností transformátoru, které nahrazují indukčností filtru a z požadovaného útlumu.l 2f , or L id , or L 2d are located directly on the transformer winding terminals, are its inseparable part and in the transformer with a container it is located inside the container. In this case, the connection points of the capacitors do not have to be only at the end points of the winding, but with regard to the availability of capacitors with the corresponding breakdown voltage, these connection points can also be on the transformer winding tap. The value of the capacitance of the interference suppression capacitors is determined from the leakage inductances of the transformer, which are replaced by the filter inductance and from the required attenuation.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS27682A CS223433B1 (en) | 1982-01-14 | 1982-01-14 | Transformer power on, for power semiconductor converters |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS27682A CS223433B1 (en) | 1982-01-14 | 1982-01-14 | Transformer power on, for power semiconductor converters |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS223433B1 true CS223433B1 (en) | 1983-10-28 |
Family
ID=5334603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS27682A CS223433B1 (en) | 1982-01-14 | 1982-01-14 | Transformer power on, for power semiconductor converters |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS223433B1 (en) |
-
1982
- 1982-01-14 CS CS27682A patent/CS223433B1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4257087A (en) | DC-to-DC switching converter with zero input and output current ripple and integrated magnetics circuits | |
| US5179362A (en) | Power line filter | |
| US5783984A (en) | Method and means for combining a transformer and inductor on a single core structure | |
| US9859867B2 (en) | Tunable LC filter | |
| KR950016341A (en) | Signal Splitter Circuit for CATV | |
| US4937540A (en) | Filter for switchmode power converters | |
| US12308751B2 (en) | Power conversion apparatus including transformer and operable with reduced common mode noise | |
| US5107411A (en) | Interference free, pulse type transformer | |
| US4442483A (en) | Resonant circuit inverter | |
| US4212053A (en) | D.C. to D.C. Converter utilizing resonant inductor to neutralize capacitive losses | |
| US3146409A (en) | Multiple coupler employing resonant effects to isolate the load circuits from each other | |
| JPS63202268A (en) | Full-wave output type forward converter | |
| US4678927A (en) | Circuit arrangement for large power transformers | |
| CS223433B1 (en) | Transformer power on, for power semiconductor converters | |
| US7002320B2 (en) | Power factor correction circuit with a coil | |
| WO2020169156A1 (en) | A common mode choke | |
| US4791543A (en) | High power switched power supply | |
| JP2019161937A (en) | Wireless power transmission system and power transmission device | |
| US2272731A (en) | Electric wave system | |
| RU2038682C1 (en) | Capacitor storage charging device | |
| US4698742A (en) | High-voltage milberger slip slide power conditioner | |
| RU2038681C1 (en) | Inductive-capacitive transducer | |
| RU1802881C (en) | Capacitance voltage transformer | |
| SU1690122A1 (en) | Resonance self-excited converter | |
| RU2091973C1 (en) | Secondary source of current |