CS233787B1

CS233787B1 - Multilevel source connection with single acting convertor

Info

Publication number: CS233787B1
Application number: CS833253A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Sindelar; Miroslav Skaloud; Blahoslav Slechta
Original assignee: Vaclav Sindelar; Miroslav Skaloud; Blahoslav Slechta
Priority date: 1983-05-10
Filing date: 1983-05-10
Publication date: 1985-03-14
Also published as: CS325383A1

Abstract

Zapojení řeěí současnou filtraci a atabilisaci více výstupů při snížené materiálové náročnosti. Podstatou je současné využití propustné a nepropustné větve, z. nichž každá je tvořena transformátorem s více*výstupy zapojeným na jednocestné usměrňovače. Obě větve jsou na vstupu spojeny v sérii s na výstupu paralelně. Při sepnutí spínacírih prvku se rozdíl mezi napětím napájecího zdroje a napětím na transformátoru propustné větve spotřebuje na indukčnost transformátoru nepropustné větve, která proud omezuje a akumuluje energii. Propustná větev tak získá charakter zdroje proudu a pracuje přímo do kapacitní zátěže. V době vypnutí spínacího prvku se přenáěí na výstup-energie akumulovaná v nepropustné větvi, jež má rovněž charakter zdroje proudu. Energie se na výstup přenáěí nepřetržitě, regulaci jednoho výstupního napětí se dosahuje značné stability neregulovaných napětových výstupů.The wiring deals with simultaneous filtration and atabilizing multiple outputs at reduced material difficulty. The essence of the current use of permeable and impermeable branches, each of which is consists of a transformer with multiple outputs connected to one-way rectifiers. Both branches are connected at the input in series s output in parallel. There is a difference when switching the switching element between the power supply voltage and the voltage on the transformer throughput on the inductance of the transformer impermeable a branch that restricts and accumulates current energy. The permeable branch gains the nature of the current source and works directly into capacitive load. At switch-off time element is transferred to the output-energy accumulated in an impermeable branch that also has the nature of the current source. The energy to get out transmits continuously, regulating one output voltage, considerable stability is achieved unregulated voltage outputs.

Description

Vynález se týká zapojení vícehladinováho zdroje s jednočinným měničem, u něhož se řeší současná filtrace a stabilizace výstupů při snížená materiálová náročnosti.The invention relates to the connection of a multi-level power supply with a single-acting converter, in which simultaneous filtration and stabilization of outputs with reduced material intensity are solved.

Dosud známá zapojení vícehladinových zdrojů s jednočinným měničem využívají obvykle nepropustný měnič, u kterého je v činném běhu energie akumulována do jádra transformátoru a ve zpětném běhu předávána na výstupy. Nevýhodou těchto zapojení jsou větší potřebné rozměry transformátoru. Jsou rovněž známá zapojení s propustným měničem a tlumivkovou filtrací výstupů. Nevýhodou je potřeba dalších jader na tlumivky a z toho plynoucí snížený měrný výkon zdroje a dále malý činitel stabilizace závislých výstupních napětí. Nevýhodou obou uvedených způsobů zapojení je přetržitý způsob předávání energie ze vstupu na výstup.The hitherto known multi-level power supplies with a single-acting converter usually use an impermeable converter, in which the energy is stored in the transformer core during the active run and passed back to the outputs in the reverse run. The disadvantage of these connections is the larger required transformer dimensions. Connections with a pass-through converter and output choke filter are also known. The disadvantage is the need for additional cores for chokes and the resulting reduced specific power of the source and a small factor of stabilization of the dependent output voltages. The disadvantage of both mentioned connection methods is the intermittent method of transferring energy from input to output.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že dvě větve transformace, tvořené shodným způsobem zapojeným blokem transformátoru s více výstupy a blokem jednocestných usměrňovačů, mají výstupky bloku transformátoru zapojeny na vstupy bloku jednocestných usměrňovačů, přičemž první výstupní svorka napájecího zdroje je.zapojena na první vstupní svorku prvního bloku transformátoru, jehož druhá vstupní svorka je zapojena s druhou vstupní svorkou druhého bloku transformátoru, druhá výstupní svorka bloku napájecího zdroje je zapojena na společnou svorku bloku řízeného spínače, jehož výstupní svorka je spojena a první vstupní svorkou druhého bloku transformátoru, výstupní svorka bloku zdroje impulsů je zapojena na vstupní svorku bloku řízeného spínače, výstupy prvého bloku jednocestných usměrňovačů jsou zapojeny na první vstupy bloku součtových členů, na jejichž druhé vstupy jsou zapojeny výstupy druhého bloku jednocestných usměrňovačů, výstupy bloku součtových členů jsou zapojeny na vstup bloku filtrace, který má jeden z výstupů zapojen na vstup bloku zdroje impulsů.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the circuit according to the invention, characterized in that two transformer branches, consisting of a co-wired multi-output transformer block and a one-way rectifier block, have transformer block projections connected to the one-way rectifier block inputs. connected to the first input terminal of the first transformer block whose second input terminal is connected to the second input terminal of the second transformer block, the second output terminal of the power supply block is connected to the common terminal of the controlled switch block whose output terminal is connected and the first input terminal of the second block transformer, the output terminal of the pulse source block is connected to the input terminal of the controlled switch block, the outputs of the first block of the one-way rectifiers are connected to the first inputs of the block of summation The inputs of the second block of the one-way rectifiers are connected, the outputs of the summation block are connected to the input of the filtering block, which has one of the outputs connected to the input of the pulse source block.

Výhodou zapojení podle vynálezu je, že propustná i nepropustná větev měniče má charakter zdroje proudu, což umožňuje přímé, připojení na kapacitní filtry a usnadňuje jejich dimenzování, přenos energie je nepřetržitý, stabilita neregulovaných výstupů je větší než U regulovaných propustných měničů, je větší měrný výkon měniče.The advantage of the connection according to the invention is that the permeable and impermeable branch of the converter has the character of a current source, which allows direct connection to capacitive filters and facilitates their sizing, power transmission is continuous, unregulated output stability is greater than converters.

Na přiloženém výkrese je blokové schéma zapojení vícehladinovéhó zdroje s jednočinným měničem podle vynálezu.The attached drawing is a block diagram of a multi-level power supply with a single-acting converter according to the invention.

Na výkresu jsou výstupy bloku i transformátor!) zapojeny na vstupy bloku & jednocestných usměrňovačů a shodným způsobem jsou výstupy bloku g transformátoru zapojeny na vstupy bloku 1 Jednocestných usměrňovačů. Výstupy bloků J jednocestných usměrňovačů jsou sloučeny v bloku £ součtových členů a vedeny na vstup bloku £ filtrace.In the drawing, the outputs of the block and transformer!) Are connected to the inputs of the block & one-way rectifiers, and in the same way the outputs of the transformer block g are connected to the inputs of the block 1 of the one-way rectifiers. The outputs of the one-way rectifier blocks J are combined in the summation block 6 and fed to the input of the filter block 6.

První výstupní svorka bloku 2. napájecího zdroje je vedena na první vstupní svorku bloku £ transformátoru. Ná první svorku bloku g transformátoru je zapojen výstup bloku J řízeného spínače. Druhé vstupní svorky bloků J, a í transformátorů jsou vzájemně propojeny. Druhá výstupní svorka bloku 2 napájecího zdroje je spojena se společnou svorkou bloku 2 řízeného spínače, jehož vstupní svorka je spojena s výstupem bloku J. zdroje impulsů, jehož vstup je spojen s jedním výstupem bloku 2 filtrace.The first output terminal of the power supply block 2 is routed to the first input terminal of the transformer block 6. The output of the controlled switch block J is connected to the first terminal of the transformer block g. The second input terminals of the transformer blocks J, i are interconnected. The other output terminal of the power supply block 2 is connected to a common terminal of the controlled switch block 2, the input terminal of which is connected to the output of the pulse source block J, whose input is connected to one output of the filtering block 2.

Pro vysvětleni činnosti předpokládejme, že začátky primárních vinutí bloků 1 a i transformátorů jsou vyvedeny na' první vstupní svorky a konce primárních vinutí na druhé vatupní svorky a Že začátky sekundráních vinutí.jsou spojeny s anodami diod jednocestných usměrňovačů bloků á·!· že první výstupní svorka napájecího zdroje bloku 2 je kladná.To explain the operation, assume that the beginnings of the primary windings of blocks 1 and 1 of the transformers are brought to the first input terminals and the ends of the primary windings to the second inlet terminals and that the starts of the secondary windings are connected to the anode diodes of the one-way block rectifiers. the power supply of block 2 is positive.

V tom případě je větev tvořená bloky i a 6 v době sepnutí řízeného spínače bloku 2 propuetná a větev tvořená bloky « 2 nepropustná. Na primárním vinuti transformátoru propustné větve bude v době sepnutí řízeného spínače napětí úměrné výstupním napětím a na primárním vinutí, transformátoru nepropustné větve bude doplněk napětí do napájecího napětí, tj. napětí napájecího zdroje minus napětí na primárním vinutí transformátoru propustné větve.In this case, the branch formed by blocks 1 and 6 at the time of switching the controlled switch of block 2 is permeable and the branch formed by blocks «2 is impermeable. The primary winding of the pass-through transformer will be proportional to the output voltage at the time the controlled voltage switch is closed, and the primary winding of the leak-proof transformer will complement the supply voltage, ie the power supply voltage minus the voltage on the primary winding of the pass-through transformer.

Zanedbáme-li ztráty a budeme-li pokládat napětí na výstupech bloku filtrace 3 tvořeného kondensátory za konstantní běhen jednoho spínacího cyklu, potom proud v obvodu bude omezen pouze indukěností transformátoru nepropustné větve a bude mít rostoucí charakter.If we neglect the losses and consider the voltage at the outputs of the capacitor filter block 3 to be constant during one switching cycle, then the current in the circuit will be limited only by the inductance of the impermeable branch transformer and will have an increasing character.

Do transformátoru nepropustné větve se bude akumulovat energie.Energy will be stored in the impermeable branch transformer.

V okamžiku vypnutí řízeného spínaěe se přeruěí přenos energie propustnou větví a na výstup se zaěne předávat naakumulovaná energie z transformátoru nepropustné větve. Dimenzováním obvodu lze docílit, že v okamžiku opětného sepnutí řízeného spínaěe bude v transformátoru nepropustné větve jeětě část nepředané energie. Odpovídající hodnota bude na začátku sepnutí J^zen^ho apJnaSe nenulová a tvar plenálen/ek iBBlilgQ II fellás felíiU obdélníkovému průběhu. Při shodném převodu obou transformátorů bude mít proud přenáěený oběma větvemi shodnou amplitudu, pouze střída impulsů se bude v závislosti na napájecím nebo výstupním napětí měnit.At the moment of switching off the controlled switch, the power transmission through the pass-through branch is interrupted and the accumulated energy from the impermeable branch transformer starts to be output. By dimensioning the circuit, it is possible to achieve that at the moment of switching on of the controlled switch there will still be a part of the unsupported energy in the impermeable branch transformer. The corresponding value will be non-zero at the start of the switching operation and the shape of the pellets will be rectangular. With the same conversion of both transformers, the current transmitted through both branches will have the same amplitude, only the duty cycle will vary depending on the supply or output voltage.

V době sepnutí řízeného spínače se hromadí magnetizační energie i v tranformátoru propustné větve. Tuto energii lze rezonančním způsobem využít pro změnu znaménka magnetizačního proudu, nebo způsobem běžným u jednočinných propustných měničů pomocí přídavného vinutí a diody rekuperovat apod.At the time of switching the controlled switch, the magnetizing energy also accumulates in the transformer of the pass-through branch. This energy can be used resonantly to change the sign of the magnetizing current, or in the manner common to single-acting pass-through converters by means of an additional winding and diode, and so on.

Regulací jednoho z výstupů bloku filtrace, zavedením záporné zpětné vazby na vstup bloku j. zdroje impulsů, jsou regulovány současně i ostatní vstupy, nebol vlivem transformačního účinku pokles napětí kteréhokoliv výstupu způsobí, že obě větve budou dodávat proud předevěím do tohoto výstupu a naopak.By regulating one of the outputs of the filter block, by introducing a negative feedback to the input of the pulse source block, the other inputs are regulated at the same time.

Přenos energie je nepřetržitý, filtrační kondensátory mohou být podstatně meněí než u měničů s přetržitým způsobem přenosu energie.The power transmission is continuous, the filter capacitors can be considerably less than with intermittent power converters.

Převážnou část napětí a tím i energie je možno u sílově napájených zdrojů přenáěet transformátorem propustné větve a nepropustnou větví vyrovnávat převážně kolísání napájecího napětí. Tím se sníží nároky na rozměry transformátoru nepropustné větve a dosáhne se vysokého měrného výkonu zdroje.The bulk of the voltage and hence the energy can be transmitted through the transformer through the transformer through the transformer and the impermeable branch can compensate mostly fluctuations of the supply voltage. This reduces the demands on the impermeable branch transformer dimensions and achieves a high specific power output.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Connection of a multi-level power supply with a single-acting converter with two transformer branches formed in the same way by a multi-output transformer block and a one-way rectifier block, the transformer block outputs being connected to the one-way rectifier block inputs. connected to the first input terminal of the first transformer block (4), whose second input terminal is connected to the second input terminal of the second transformer block (5), the second output terminal of the power supply block (2) is connected to the common terminal of the controlled switch block (3) whose output terminal is connected to the first input terminal of the second transformer block (5), the output terminal of the pulse source block (1) is connected to the input terminal of the controlled switch block (3), the outputs of the first one-way rectifier block (6) outputs of the first transformer block (4) are connected to the first inputs of the summation block (8), the second inputs of which are connected to the outputs of the second block (7) of the one-way rectifiers; filtration, wherein one of the outputs of the filter block (9) is connected to the input of the pulse source block (, 1). -