DE102018114437A1 - High-voltage DC power supply circuit - Google Patents
High-voltage DC power supply circuit Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018114437A1 DE102018114437A1 DE102018114437.7A DE102018114437A DE102018114437A1 DE 102018114437 A1 DE102018114437 A1 DE 102018114437A1 DE 102018114437 A DE102018114437 A DE 102018114437A DE 102018114437 A1 DE102018114437 A1 DE 102018114437A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- voltage
- circuit
- output
- blocks
- vernier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
- H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
- H02M3/33573—Full-bridge at primary side of an isolation transformer
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
- H02M1/0077—Plural converter units whose outputs are connected in series
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/01—Resonant DC/DC converters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Es wird ein Stromkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung mit einer Mehrzahl von in Serie geschalteten hochspannungsgetrennten DC-DC-Wandlerblöcken offenbart. Jeder Block beinhaltet eine Primäreinheit, die Folgendes umfasst: einen Wechselrichter, der Eingang von einer DC-Link empfängt und den Eingang in Hochfrequenzspannung umwandelt; einen Hochfrequenztransformator, der Hochfrequenzspannung vom Wechselrichter für Hochspannungs-DC-Trennung empfängt und die Hochfrequenzspannung zu einer Sekundäreinheit überträgt; und die Sekundäreinheit zum Umwandeln der Hochfrequenzspannung in eine Gleichspannung. Jeder Block ist so konfiguriert, dass er eine feste Gleichspannung erzeugt, und ist zum Liefern von Strom bemessen, der gleich dem Ausgangsnenngleichstrom ist. Ein oder mehrere der Blöcke werden durch Ein- oder Ausschalten von Hochgeschwindigkeits-Serienfestkörperschaltern freigegeben oder gesperrt, um die gewünschte DC-Ausgangsspannung zu erzeugen.A circuit is disclosed for a high voltage DC power supply having a plurality of series connected high voltage isolated DC-DC converter blocks. Each block includes a primary unit comprising: an inverter receiving input from a DC link and converting the input to high frequency voltage; a high frequency transformer receiving high frequency voltage from the high voltage DC isolation inverter and transmitting the high frequency voltage to a secondary unit; and the secondary unit for converting the high-frequency voltage into a DC voltage. Each block is configured to generate a fixed DC voltage and is sized to provide current equal to the nominal output DC current. One or more of the blocks are enabled or disabled by turning on or off high speed series solid state switches to produce the desired DC output voltage.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet Hochspannungsgleichstrom-(DC)-Versorgung. Die vorliegende Offenbarung stellt insbesondere einen Stromkreis für Hochspannungs-Hochleistungsstromversorgung bereit.The present disclosure relates to the field of high voltage direct current (DC) power supply. In particular, the present disclosure provides a high voltage, high power power supply circuit.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Die Hintergrundbeschreibung enthält Informationen, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich sein können. Sie ist kein Zugeständnis, dass hierin gegebene Informationen Stand der Technik oder relevant für die derzeit beanspruchte Erfindung sind oder dass eine speziell oder implizit referenzierte Veröffentlichung Stand der Technik ist.The background description contains information that may be useful in understanding the present invention. It is not an admission that any information herein is prior art or relevant to the presently claimed invention or that a specifically or implicitly referenced publication is prior art.
Hochspannungsgleichstromversorgungen (HVPSs) auf der Basis von tetrodengestützten Vakuumröhren wurden als eine Art von Regulierungskonfiguration in Neutralstrahl-(NB)-Systemen zum Extrahieren und Beschleunigen der Ionenstrahlen benutzt. Während solche Versorgungen auf Vakuumröhrenbasis robust mit hochstabilem Ausgang sind, haben sie einige Nachteile wie Sperrigkeit, Notwendigkeit mehrerer Zusatzsysteme für einen ordnungsgemäßen Betrieb und geringer Betriebswirkungsgrad. Auch verursacht elektrischer Ausfall den Verschleiß von Kathoden und Elektroden darin, wenn die abgeladene Energie über die empfohlenen Grenzen hinausgeht. So werden kritische Subsysteme zum Schützen der Vakuumröhre selbst benötigt. Darüber hinaus nutzen die Vakuumröhren aufgrund von Fadenbruch auch ab. Daher führen Vakuumröhren in solchen Systemen zu erheblichen Wartungsausgaben und müssen nach einer bestimmten Betriebsstundenzahl ausgetauscht werden.High-voltage DC power supplies (HVPSs) based on tetrode-supported vacuum tubes have been used as a type of regulatory configuration in neutral beam (NB) systems for extracting and accelerating ion beams. While such vacuum tube based supplies are rugged with highly stable output, they have some disadvantages such as bulkiness, the need for multiple auxiliary systems for proper operation, and low operating efficiency. Also, electrical failure causes wear of cathodes and electrodes therein when the energy drained exceeds the recommended limits. So critical subsystems are needed to protect the vacuum tube itself. In addition, the vacuum tubes also exploit due to yarn breakage. Therefore, vacuum tubes in such systems result in significant maintenance expenditures and must be replaced after a certain number of operating hours.
Es wurden auch Hochspannungsgleichstromversorgungen auf der Basis von Halbleiterschaltern in verschiedenen Arten von Regulierungskonfigurationen in NB-Systemen eingesetzt. Zum Beispiel, das
Während die oben erwähnten Systeme/Geräte auf der Basis von Halbleiterschaltern mehrere Vorteile im Vergleich zu Hochspannungsstromversorgungen auf der Basis von Vakuumröhren (typischerweise Tetrode) bieten, haben sogar HVPSs auf der Basis von Halbleiterschaltern technische Herausforderungen und Beschränkungen.While the above-mentioned semiconductor-based systems / devices offer several advantages over vacuum tube (typically tetrode) high voltage power supplies, even semiconductor-based HVACs have technical challenges and limitations.
Im Falle von Ausfall (BD) oder Lichtbogenbildung in der Last fährt die Ausgangsstufe in diesen HVPSs (und auch in den meisten anderen bekannten HVPS-Systemen) herunter. Das Zurückbringen des Ausgangs auf erforderliche Niveaus erfordert Zeit. Wiederholte Ausfälle sind nicht möglich, ausgenommen in der Jema-Offenbarung, aber auch dort ist die erzielte Frequenz von wiederholten BD niedrig.In case of failure (BD) or arcing in the load, the output stage shuts down in these HVPSs (and also in most other known HVPS systems). Returning the output to required levels requires time. Repeated failures are not possible except in the Jema disclosure, but even there the frequency of repeated BD achieved is low.
Topologien von bekannten Techniken nutzen meistens Vorsteuerung, wobei die Regulierung der Gesamtausgangsspannung der Stromversorgung von der Annahme abhängig ist, dass die Ausgangsspannung jedes Moduls über den gesamten dynamischen Stromausgangsbereich konstant bleibt. Dies ist jedoch in der praktischen Implementation nicht der Fall, wo die Ausgangsspannung jedes Moduls, die wiederum unreguliert ist, mit dem Laststrom variiert. Das US-Patent Nr.
Darüber hinaus setzen existierende HVPSs komplizierte Steuerlogik- und assoziierte Steuer-Hardware ein und benutzen im Allgemeinen multisekundäre Transformatoren mit kompliziertem/r und kritischem/r Design und Herstellung (einschließlich Kritikalität der Zwischenwicklungskapazität).In addition, existing HVPSs employ sophisticated control logic and associated control hardware and generally use multi-secondary transformers of complicated and critical design and manufacture (including criticality of inter-winding capacity).
Ferner erforderten die meisten bekannten Techniken den Einsatz von hoher Filterkapazität, während die Jema-Offenbarung ein System ohne Filterkondensator implementiert. In der Jema-Offenbarung ist die Welligkeitsreduktion nicht verzögerungsfrei und erfordert etwa 3 ms zum Beruhigen. Darüber hinaus kann, da das System Modulation im Primärmodul bei einer festen Frequenz von 2,778 kHz für niedrigere Ausgangsspannungen nutzt, bei denen der Arbeitszyklus beträchtlich zurückgeht (und dadurch die Ausgangsspannung pulsierend wird), eine niedrige Welligkeit nicht ohne Verwendung eines zusätzlichen Filterkondensators am Ausgang erzielt werden.Further, most known techniques required the use of high filter capacity, while the Jema disclosure implements a system without a filter capacitor. In the Jema disclosure, the ripple reduction is not Delay-free and requires about 3 ms to calm down. In addition, since the system utilizes modulation in the primary module at a fixed frequency of 2.778 kHz for lower output voltages, where the duty cycle decreases significantly (and thereby the output voltage becomes pulsating), low ripple can not be achieved without the use of an additional filter capacitor at the output ,
Da derzeit bekannte Techniken keine Fähigkeit für Ausgangsspannungsmodulation bei hoher Frequenz haben, besteht in der Technik die Notwendigkeit für einen Hochspannungsgleichstromversorgungskreis mit einer einfachen, flexiblen und adaptiven Topologie und einem entsprechenden Steuerkreis. Es besteht in der Technik Bedarf an einem Gerät auf der Basis eines solchen Kreises, das eine weitaus kürzere Mindestzeit für Ausgangsspannungsregulierung bereitstellen und sich nach Einzel-/Mehrfachausfällen schnell erholen kann. Ferner besteht in der Technik Bedarf an dem Gerät, das auch einen Hot-Standby-Modus bereitstellen kann, während die bei jedem Ausfall in die Last abgeladene Energie beschränkt wird, und das die Kapazität für Ausgangsspannungsmodulation hat (eine wichtige Anforderung für NB-Quellen). Es besteht auch der Bedarf, dass das Gerät viel kleiner sein soll als existierende Geräte für dieselben Ausgangsnennleistungen, leicht und schnell herzustellende Komponenten benutzen und leicht skalierbar sein und jede Art von Last, kontinuierlich, stufenmäßig oder mit einem beliebigen Profil, über einen breiten Stromanforderungsbereich bis zu Nulllast handhaben können soll.Since presently known techniques have no capability for high frequency output voltage modulation, there is a need in the art for a high voltage DC power supply circuit with a simple, flexible and adaptive topology and control circuit. There is a need in the art for a device based on such a circuit that can provide a much shorter minimum output voltage regulation time and recover quickly after single / multiple outages. Further, there is a need in the art for the device that can also provide a hot standby mode while limiting the energy drained into the load at each failure, and having the output voltage modulation capacitance (an important requirement for NB sources). , There is also a need for the device to be much smaller than existing devices for the same output ratings, to use easily and quickly manufactured components, and to be easily scalable and any type of load, continuous, step or arbitrary profile, over a wide current demand range to be able to handle zero load.
AUFGABEN DER VORLIEGENDEN OFFENBARUNGTASKS OF THIS DISCLOSURE
Einige der Aufgaben der vorliegenden Offenbarung, die wenigstens eine Ausgestaltung hierin erfüllen, werden nachfolgend hierin aufgeführt.Some of the objects of the present disclosure that satisfy at least one embodiment herein are set forth hereinbelow.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Stromkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung zum Erzeugen von Hochspannungs-Hochleistungsgleichstrom im Dauermodus bereitzustellen.It is an object of the present disclosure to provide a circuit for a high voltage DC power supply for generating high voltage, high voltage, continuous mode DC power.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Stromkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung bereitzustellen, die auf hohem Potenzial (100kV DC) schweben kann.It is another object of the present disclosure to provide a circuit for a high voltage DC power supply which can float at high potential (100kV DC).
Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Stromkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung mit der Fähigkeit bereitzustellen, Ausgangsspannung mit einer kurze Anstiegszeit (< 1ms) zu liefern.It is still another object of the present disclosure to provide a circuit for a high voltage DC power supply having the ability to provide output voltage with a short rise time (<1ms).
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Stromkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung bereitzustellen, die wiederholte Ausfälle/Kurzschlüsse (typischerweise 200 ns) an ihren Ausgangsanschlüssen erkennen und aushalten kann.It is an object of the present disclosure to provide a circuit for a high voltage DC power supply that can detect and endure repeated failures / short circuits (typically 200 ns) at its output terminals.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Stromkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung bereitzustellen, der Ausgangsgleichspannung mit hoher Geschwindigkeit (< 5 µs) bei Ausfällen/Kurzschlüssen an seinen Ausgangsanschlüssen unterbricht.It is a further object of the present disclosure to provide a high voltage DC power supply circuit that interrupts high speed (<5 μs) DC output voltage in the event of dropouts / short circuits at its output terminals.
Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Stromkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung bereitzustellen, die Ausgangsgleichspannung für eine feste Zeitperiode (von 100 µs bis 100 s von ms oder darüber hinaus einstellbar) blockiert halten und die Ausgangsgleichspannung wieder zurück auf ihren letzten Sollwert bringen kann.It is still another object of the present disclosure to provide a circuit for a high voltage DC power supply that can keep output DC voltage blocked for a fixed period of time (adjustable from 100 μs to 100 s of ms or beyond) and bring the DC output voltage back to its last setpoint ,
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Stomkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung bereitzustellen, der die Anzahl von zulässigen Ausfällen/Kurzschlüssen an seinen Ausgangsanschlüssen festlegen, die tatsächlich am Ausgang auftrenden Ausfälle zählen und die Ausgangsgleichspannung unterbrechen kann, wenn die Zahl der tatsächlichen Ausfälle gleich dem Sollwert der zulässigen Ausfälle ist.It is an object of the present disclosure to provide a high voltage DC power supply circuit that sets the number of allowable failures / short circuits at its output terminals that can actually count out-of-output failures and break the DC output voltage if the number of actual failures equals the setpoint the permissible failures.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Stromkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung mit optimiertem Design bereitzustellen, um die bei einem Fehler bei Ausfall/Kurzschluss abgeladene Energie auf < 10J zu begrenzen.It is another object of the present disclosure to provide a circuit for a high-voltage DC power supply of optimized design to limit the energy discharged in the event of failure / short circuit to <10J.
Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Stromkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung mit niedriger Spannungswelligkeit und guter Ausgangsspannungsregulierung bereitzustellen.It is still another object of the present disclosure to provide a high voltage DC power supply circuit circuit with low voltage ripple and good output voltage regulation.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Stromkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung mit einfacherem HV-Trennsmechanismus bereitzustellen.It is an object of the present disclosure to provide a high voltage DC power supply circuit with a simpler HV disconnect mechanism.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Stromkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung mit einem einfacheren Feedback-Regelsystem zum Regeln des Ausgangs-HVDC bereitzustellen.It is another object of the present disclosure to provide a high voltage DC power supply circuit having a simpler feedback control system for controlling the output HVDC.
Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Stromkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung mit einer Funktion zum Bereitstellen von Schutz vor Ausgangsüberspannung und -überstrom bereitzustellen.It is still another object of the present disclosure to provide a circuit for a high voltage DC power supply Provide function to provide protection against output overvoltage and overcurrent.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Stromkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung mit einer Funktion für Ausgangsgleichspannungsmodulation (typischerweise 5 Hz bis 0,5 kHz) bereitzustellen.It is an object of the present disclosure to provide a high voltage DC power supply circuit having a DC output voltage modulation function (typically 5 Hz to 0.5 kHz).
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Stromkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung mit hohem (> 85 %) Wirkungsgrad bereitzustellen.It is another object of the present disclosure to provide a circuit for a high voltage (> 85%) high voltage DC power supply.
Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Stromkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung bereitzustellen, die einen einfachen, flexiblen und adaptierbaren Steuerkreis mit sehr kurzer Reaktionszeit für Ausgangsspannungsregulierung benutzt.It is still another object of the present disclosure to provide a circuit for a high voltage DC power supply that uses a simple, flexible and adaptable control circuit with very short response time for output voltage regulation.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Stromkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung bereitzustellen, die einen Hot-Standby-Modus hat.It is an object of the present disclosure to provide a high voltage DC power supply circuit having a hot standby mode.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Stromkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung bereitzustellen, der weitaus kleiner ist als existierende Geräte für dieselben Ausgangsnennwerte.It is another object of the present disclosure to provide a circuit for a high voltage DC power supply that is much smaller than existing devices for the same output ratings.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Stromkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung bereitzustellen, die schnell und leicht herstellbare Komponenten benutzt.It is another object of the present disclosure to provide a high voltage DC power supply circuit that uses fast and easy to manufacture components.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Stromkreis für eine Hochspannungsgleichstromversorgung bereitzustellen, die leicht skalierbar ist und die jede Art von Last, kontinuierlich, stufenweise oder mit einem beliebigen Profil, über einen breiten Bereich von Stromanforderungen bis zu Nulllast handhaben kann.It is an object of the present disclosure to provide a circuit for a high voltage DC power supply that is easily scalable and that can handle any type of load, continuously, incrementally or with any profile, over a wide range of current requirements up to no-load.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Hochspannungsgleichstromversorgung, die eine neue Stromkreistopologie zum Erzielen von Leistungen benutzt, die weitaus besser sind als Existierende.The present disclosure relates to a high voltage DC power supply that uses a new circuit topology to achieve performances that are far better than existing ones.
In einem Aspekt erläutert die vorliegende Offenbarung einen Hochspannungs-Gleichstromversorgungskreis, der eine Mehrzahl von in Serie geschalteten hochspannungsgetrennten DC-DC-Wandlerblöcken umfasst, wobei jeder Block Folgendes beinhaltet: eine Primäreinheit mit einem Wechselrichter, der einen Eingang von einer DC-Link erhält und den Eingang in Hochfrequenzspannung umwandelt; einen Hochfrequenztransformator, der die Hochfrequenzspannung vom Wechselrichter für Hochspannungsgleichstromtrennung empfängt und die Hochfrequenzspannung zu einer sekundären Einheit überträgt; und die Sekundäreinheit zum Umwandeln der Hochfrequenzspannung in eine Gleichspannung, wobei die Sekundäreinheit einen Hochfrequenz-Vollbrückengleichrichter, ein Niederkapazitätsfilter, einen Hochgeschwindigkeits-Serienfestkörperschalter und einen Festkörper-Parallelschalter umfasst, wobei jeder Block so bemessen ist, dass er einen Strom gleich dem Ausgangsnenngleichstrom zuführt, und wobei der Ausgang von einem oder mehreren der Blöcke durch Ein- oder Ausschalten der Hochgeschwindigkeits-Serienfestkörperschalter von jeweiligen Blöcken freigegeben oder gesperrt wird, um eine gewünschte Gleichstromausgangsspannung (
In einem anderen Aspekt können die mehreren Blöcke Vernier-Blöcke und Vollblöcke beinhalten, wobei jeder der Vernier-Blöcke so konfiguriert werden kann, dass er eine DC-Ausgangsspannung gibt, die ein Bruchteil von oder kleiner als die von irgendeinem der Vollblöcke ist, und in Kombination mit einem oder mehreren Vollblöcken benutzt werden kann, um die gewünschte DC-Ausgangsspannung (
In noch einem anderen Aspekt kann der Stromkreis die gewünschte DC-Ausgangsspannung durch Einschalten von ,n‘ Vollblöcken je nach der Ausgangsgleichspannung, die von jedem Vollblock (
In einem Aspekt kann die von einem der Vernier-Blöcke gegebene Mindestspannung als Vvernier-1=Vmin/K) bei Volllast definiert werden, wobei K ein Abfallverhältnis des Hochfrequenztransformators des Vernier-Blocks ist, wobei das Abfallverhältnis V_(no-load /) V_(full-load) ist, wobei
V_(no-load) die sekundäre Spannung des Hochfrequenztransformators des Vernier-Blocks bei Nulllast ist, und
V_(full-load) die sekundäre Spannung des Hochfrequenztransformators des Vernier-Blocks bei Volllast ist.In one aspect, the minimum voltage given by one of the vernier blocks may be defined as V vernier-1 = V min / K at full load, where K is a decay ratio of the high frequency transformer of the vernier block, where the drop ratio is V_ (no-load / ) V_ (full-load) is, where
V_ (no-load) is the secondary voltage of the high frequency transformer of the Vernier block at no load , and
V_ (full-load) is the secondary voltage of the high frequency transformer of the Vernier block at full load.
In einem anderen Aspekt können die Vernier-Blöcke so konfiguriert sein, dass die Summe von Ausgangsspannungen jedes Vernier-Blocks in der Ausgangsspannung eines Vollblocks resultiert, angegeben durch:
In noch einem anderen Aspekt kann die Anzahl von benötigten Vollblöcken durch die folgende Relation angegeben werden:
In einem Aspekt kann der Hochgeschwindigkeits-Serienfestkörperschalter jedes Blocks durch einen Steuerkreis ein- oder ausgeschaltet werden, der eine programmierbare digitale Hauptsteuerung umfasst.In one aspect, the high speed series solid state switch of each block may be turned on or off by a control circuit comprising a programmable master digital controller.
In einem anderen Aspekt kann der Steuerkreis ein Spannungs-Feedback-System benutzen, das von einem schwebenden Spannungssensor empfangenes Signal mit einem benötigten DC-Ausgangsspannungssignal vergleicht, um ein Korrektursignal abzuleiten, auf dessen Basis die programmierbare digitale Hauptsteuerung entscheiden kann, welche DC-DC-Wandlerblöcke ein- oder ausgeschaltet werden müssen, um die gewünschte DC-Ausgangsspannung zu erzeugen.In another aspect, the control circuit may use a voltage feedback system that compares a signal received from a floating voltage sensor with a required DC output voltage signal to derive a correction signal on the basis of which the main programmable digital controller may decide which DC-DC signals to use. Transformer blocks must be turned on or off to produce the desired DC output voltage.
In noch einem anderen Aspekt können im Fall eines Ausfalls an Ausgangsanschlüssen oder wenn der Ausgangsstrom einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, die Sekundäreinheiten von jeweiligen Blöcken, die zu diesem Zeitpunkt eingeschaltet sind, mit hoher Geschwindigkeit innerhalb einer Unterbrechungszeitperiode ausgeschaltet werden und für eine Blockierzeit ausgeschaltet bleiben, nach der die programmierbare digitale Hauptsteuerung die Hochgeschwindigkeits-Serienfestkörperschalter der Sekundäreinheiten einschalten und gleichzeitig die Festkörper-Parallelschalter der Sekundäreinheiten ausschalten kann, um den letzten Sollwert der DC-Ausgangsspannung innerhalb einer kurzen Dauer zu erzielen.In yet another aspect, in the event of a failure at output terminals or when the output current exceeds a predetermined threshold, the secondary units of respective blocks that are turned on at that time may be turned off at high speed within a break time period and remain off for a lock time the main programmable digital controller can turn on the high-speed series solid state switches of the secondary units and simultaneously turn off the solid state parallel switches of the secondary units to achieve the last set point of the DC output voltage within a short period of time.
In einem Aspekt kann die Primäreinheit jedes Blocks einen Vollbrückenwechselrichter beinhalten, der mit einer phasenverschobenen ZVS-(Zero Voltage Switching)-Technik arbeitet.In one aspect, the primary unit of each block may include a full-bridge inverter operating with a ZVS (zero voltage switching) phase-shifted technique.
Verschiedene Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung gehen aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung von bevorzugten Ausgestaltungen zusammen mit den Begleitzeichnungen hervor, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche Merkmale repräsentieren.Various objects, features, aspects and advantages of the present disclosure will become apparent from the following detailed description of preferred embodiments, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which like reference numerals represent like features.
Figurenlistelist of figures
Die Begleitzeichnungen sind enthalten, um ein tiefer gehendes Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu vermitteln, und sind in die vorliegende Spezifikation integriert und bilden Bestandteil davon. Die Zeichnungen illustrieren beispielhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung und dienen, zusammen mit der Beschreibung, zum Erläutern der Grundsätze der vorliegenden Offenbarung. Die Diagramme dienen lediglich zur Illustration und sollen somit die vorliegende Offenbarung nicht begrenzen. Dabei zeigt:
-
1 einen Stromkreis für eine typische RF-angesteuerte Negativionenquelle für eine NB-(Neutralstrahl)-Anwendung; -
2A das Gesamtlayout eines vorgeschlagenen Hochspannungs-Gleichstromversorgungskreises gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung; -
2B einen eingehenden Leistungsschalter und eine Gleichrichtungseinheit für den vorgeschlagenen Hochspannungs-Gleichstromversorgungskreis gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung; -
3A ein Modul des vorgeschlagenen Hochspannungs-Gleichstromversorgungskreises gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung; -
3B Schalter-Gate-Pulse eines Wechselrichters des vorgeschlagenen Hochspannungs-Gleichstromversorgungskreises gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung; -
4 ein Steuerschema für den vorgeschlagenen Hochspannungs-Gleichstromversorgungskreis gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung; -
5A bis5D über grafische Darstellungen die Funktionsweise des Hochgeschwindigkeits-Gleichstromversorgungskreises unter verschiedenen Situationen, gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung; -
6A bis6C Konstruktionsdetails des in dem vorgeschlagenen Hochspannungs-Gleichstromversorgungskreis benutzten Hochfrequenztransformators gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung; -
7 eine Kühlanordnung für einen Transformator, der in dem vorgeschlagenen Hochspannungs-Gleichstromversorgungskreis benutzt wird, gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung; -
8 typische Verbindungen von Primär- und Sekundäreinheiten mit dem Transformator für den vorgeschlagenen Hochspannungs-Gleichstromversorgungskreis gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung; -
9A und9B eine Gestellanordnung für den vorgeschlagenen Hochspannungs-Gleichstromversorgungskreis gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung.
-
1 a circuit for a typical RF driven negative ion source for NB (neutral beam) application; -
2A the overall layout of a proposed high voltage DC power supply circuit according to an exemplary embodiment of the present disclosure; -
2 B an incoming power switch and a rectification unit for the proposed high voltage DC power supply circuit according to an exemplary embodiment of the present disclosure; -
3A a module of the proposed high voltage DC power supply circuit according to an exemplary embodiment of the present disclosure; -
3B Switch gate pulses of an inverter of the proposed high voltage DC power supply circuit according to an exemplary embodiment of the present disclosure; -
4 a control scheme for the proposed high voltage DC power supply circuit according to an exemplary embodiment of the present disclosure; -
5A to5D graphs illustrating the operation of the high-speed DC power supply circuit under various situations, according to an exemplary embodiment of the present disclosure; -
6A to6C Construction details of the high-frequency transformer used in the proposed high-voltage DC power supply circuit according to an exemplary embodiment of the present disclosure; -
7 a cooling arrangement for a transformer used in the proposed high voltage DC power supply circuit, according to an exemplary embodiment of the present disclosure; -
8th typical connections of primary and secondary units to the transformer for the proposed high voltage DC supply circuit according to an exemplary embodiment of the present disclosure; -
9A and9B a rack assembly for the proposed high voltage DC power supply circuit according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Es folgt eine ausführliche Beschreibung von Ausgestaltungen der in den Begleitzeichnungen dargestellten Offenbarung. Die Ausgestaltungen sind so detailliert, dass sie die Offenbarung deutlich vermitteln. Die Menge an gebotenen Details soll jedoch die vorhergesehenen Variationen von Ausgestaltungen nicht begrenzen, sondern im Gegenteil alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die in Wesen und Umfang der vorliegenden Offenbarung wie durch die beigefügten Ansprüche definiert fallen.The following is a detailed description of embodiments of the disclosure illustrated in the accompanying drawings. The embodiments are so detailed that they clearly convey the disclosure. However, the amount of detail provided is not intended to limit the anticipated variations of embodiments, but on the contrary, to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present disclosure as defined by the appended claims.
In einigen Ausgestaltungen sollen Zahlen, die Mengen oder Abmessungen von Teilen und so weiter, die zum Beschreiben und Beanspruchen bestimmter Ausgestaltungen der Erfindung benutzt werden, ausdrücken, in einigen Fällen als um den Begriff „etwa“ modifiziert verstanden werden. Demgemäß sind in einigen Ausgestaltungen die in der schriftlichen Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen dargelegten numerischen Parameter Näherungswerte, die je nach den gewünschten Eigenschaften, die durch eine bestimmte Ausgestaltung erzielt werden sollen, variieren können. In einigen Ausgestaltungen sind die numerischen Parameter im Hinblick auf die Anzahl von gemeldeten signifikanten Stellen und unter Anwendung gewöhnlicher Rundungstechniken zu verstehen. Unabhängig davon, dass die numerischen Bereiche und Parameter, die den breiten Umfang einiger Ausgestaltungen der Erfindung darlegen, Näherungswerte sind, werden die numerischen Werte gemäß den spezifischen Beispielen so präzise wie praktisch möglich angegeben. Die in einigen Ausgestaltungen der Erfindung angegebenen numerischen Werte können bestimmte Fehler enthalten, die unbedingt aus der in ihren jeweiligen Testmessungen gefundenen Standardabweichung resultieren.In some embodiments, numbers that express quantities or dimensions of parts and so forth used to describe and claim certain embodiments of the invention shall, in some cases, be understood as modified by the term "about." Accordingly, in some embodiments, the numerical parameters set forth in the written description and the appended claims are approximations that may vary depending on the desired characteristics to be achieved by a particular embodiment. In some embodiments, the numerical parameters are to be understood in terms of the number of reported significant digits and using ordinary rounding techniques. Notwithstanding that the numerical ranges and parameters that set forth the broad scope of some embodiments of the invention are approximate, the numerical values are given as precisely as practically possible according to the specific examples. The numerical values given in some embodiments of the invention may include certain errors that necessarily result from the standard deviation found in their respective test measurements.
Die Angabe von Wertebereichen hierin soll lediglich als eine schnelle Methode angesehen werden, die sich individuell auf jeden in den Bereich fallenden separaten Wert bezieht. Wenn hierin nichts anderes angegeben ist, ist jeder individuelle Wert in der Spezifikation so integriert, als wäre er individuell darin angegeben. Alle hierin beschriebenen Verfahren können in jeder beliebigen geeigneten Reihenfolge durchgeführt werden, wenn hierin nichts anderes angegeben oder durch den Kontext deutlich etwas Gegenteiliges gesagt ist. Die Verwendung von beliebigen und allen Beispielen oder beispielhafter Sprache (z.B. „wie“), wie mit Bezug auf bestimmte Ausgestaltungen hierin gegeben wird, soll lediglich die Erfindung besser beleuchten und keine Begrenzung des Umfangs der anders beanspruchten Erfindung auferlegen. Keine Sprache in der Spezifikation ist so anzusehen, dass sie ein nicht beanspruchtes Element anzeigt, das für die Umsetzung der Erfindung wesentlich ist.The indication of ranges of values herein is to be considered as a quick method that relates individually to each separate value falling within the range. Unless otherwise stated herein, each individual value in the specification is incorporated as if individually indicated therein. All methods described herein may be performed in any suitable order, unless otherwise stated herein or clearly stated otherwise by the context. The use of any and all examples or exemplary language (e.g., "such") as referred to with respect to particular embodiments herein is intended merely to better illuminate the invention and not to limit the scope of the invention claimed otherwise. No language in the specification is to be construed as indicating an unclaimed element essential to the practice of the invention.
Gruppierungen von alternativen Elementen oder Ausgestaltungen der hierin offenbarten Erfindung sind nicht als Begrenzungen anzusehen. Jedes Gruppenelement kann sich auf andere Elemente der Gruppe oder andere hierin gefundene Elemente beziehen und individuell oder in jeder beliebigen Kombination beansprucht werden. Ein oder mehrere Elemente einer Gruppe können in einer Gruppe aus praktischen Gründen und/oder aus Patentierbarkeitsgründen eingeschlossen sein oder daraus herausgenommen werden. Im Falle eines solchen Einschlusses oder Herausnehmens wird die Spezifikation hierin so angesehen, dass sie die Gruppe so modifiziert enthält, dass sie die schriftliche Beschreibung aller in den beiliegenden Ansprüchen benutzten Gruppen erfüllt.Groupings of alternative elements or embodiments of the invention disclosed herein are not to be considered as limitations. Each group element may refer to other elements of the group or other elements found herein and be claimed individually or in any combination. One or more elements of a group may be included in or removed from a group for practical reasons and / or for patentability reasons. In the event of such inclusion or removal, the specification herein is considered to contain the Group modified to conform to the written description of all groups used in the appended claims.
In der nachfolgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein tief greifendes Verständnis von Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Es wird für die Fachperson offensichtlich sein, dass Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ohne einige dieser spezifischen Details umgesetzt werden können.In the following description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of embodiments of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that embodiments of the present invention may be practiced without some of these specific details.
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung beinhalten verschiedene Schritte, die nachfolgend beschrieben werden. Die Schritte können von Hardware-Komponenten durchgeführt oder in maschinenausführbaren Befehlen ausgestaltet sein, die benutzt werden können, um zu bewirken, dass ein Universal- oder Spezialprozessor mit den Befehlen zum Durchführen der Schritte programmiert wird. Alternativ können Schritte durch eine Kombination aus Hardware, Software und Firmware und/oder durch menschliche Operators durchgeführt werden.Embodiments of the present invention include various steps that are described below. The steps may be performed by hardware components or embodied in machine-executable instructions that may be used to cause a general purpose or special purpose processor to be programmed with the instructions to perform the steps. Alternatively, steps may be performed by a combination of hardware, software, and firmware and / or by human operators.
Wenn die Spezifikation vorgibt, dass eine Komponente oder Funktion enthalten oder eine Charakteristik haben „mag“, „kann“, „könnte“ oder „eventuell könnte“, dann ist es nicht erforderlich, dass diese bestimmte Komponente oder Funktion enthalten ist oder die Charakteristik hat.If the specification pretends to contain a component or function, or has a "may," "could," or "possibly could" characteristic, then it is not required that this particular component or function be included or have the characteristic ,
Die Bedeutung von „ein/e/r“ wie in der Beschreibung hierin und in den nachfolgenden Ansprüchen benutzt schließt auch den Plural ein, wenn der Kontext nicht eindeutig etwas anderes diktiert. Ebenso schließt die Bedeutung von „in“ wie in der Beschreibung hierin benutzt „in“ und „auf“ ein, wenn der Kontext nicht eindeutig etwas anderes diktiert.The meaning of "a" as used in the description herein and in the following claims also includes the plural when the Context not clearly dictates something else. Likewise, the meaning of "in" as used in the description includes "in" and "on" if the context does not clearly dictate otherwise.
Es werden nun beispielhafte Ausgestaltungen ausführlicher mit Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben, in denen beispielhafte Ausgestaltungen dargestellt sind. Diese beispielhaften Ausgestaltungen werden nur für illustrative Zwecke gegeben und damit die vorliegende Offenbarung sorgfältig und komplett ist und den Umfang der Erfindung der durchschnittlichen Fachperson voll umfänglich vermittelt. Die offenbarte Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgestaltet sein und ist nicht als auf die hierin dargelegten Ausgestaltungen begrenzt anzusehen. Verschiedene Modifikationen werden für die Fachperson durchaus offensichtlich sein. Die hierin definierten allgemeinen Prinzipien können auch auf andere Ausgestaltungen und Anwendungen angewendet werden, ohne von Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus sollen alle Aussagen hierin, die Ausgestaltungen der Erfindung angeben, sowie spezifische Beispiele dafür, sowohl strukturelle als auch funktionelle Äquivalente davon umfassen. Zusätzlich ist beabsichtigt, dass solche Äquivalente sowohl derzeit bekannte Äquivalente als auch in der Zukunft entwickelte Äquivalente beinhalten (d.h. entwickelte Elemente, die dieselbe Funktion unabhängig von der Struktur ausüben). Ebenso soll die benutzte Terminologie und Ausdrucksweise lediglich beispielhafte Ausgestaltungen beschreiben und ist nicht als begrenzend anzusehen. So ist der vorliegenden Erfindung der breiteste Umfang beizumessen, der zahlreiche Alternativen, Modifikationen und Äquivalente umfasst, die mit den offenbarten Grundsätzen und Merkmalen im Einklang stehen. Der Deutlichkeit halber wurden Details, die sich auf technisches Material beziehen, das in den technischen Gebieten in Bezug auf die Erfindung bekannt sind, nicht ausführlich dargestellt, um die vorliegende Erfindung nicht unnötig zu verundeutlichen.Exemplary embodiments will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings in which exemplary embodiments are shown. These exemplary embodiments are given for illustrative purposes only, and thus the present disclosure is thorough and complete, and fully conveys the scope of the invention to one of ordinary skill in the art. However, the disclosed invention may be embodied in many different forms and is not to be considered as limited to the embodiments set forth herein. Various modifications will be quite obvious to the skilled person. The general principles defined herein may also be applied to other embodiments and applications without departing from the spirit and scope of the invention. In addition, all statements herein, indicating the embodiments of the invention, as well as specific examples thereof, are intended to encompass both structural and functional equivalents thereof. Additionally, it is intended that such equivalents include both currently known equivalents and equivalents developed in the future (i.e., elements that perform the same function independent of structure). Likewise, the terminology and language used are intended to describe exemplary embodiments only and are not to be considered as limiting. Thus, it is to be accorded the widest scope to the present invention which encompasses numerous alternatives, modifications, and equivalents consistent with the principles and features disclosed. For the sake of clarity, details relating to technical material known in the technical fields with respect to the invention have not been presented in detail so as not to unnecessarily obscure the present invention.
So wird die durchschnittliche Fachperson beispielsweise verstehen, dass Diagramme, Schemas, Illustrationen und dergleichen Konzeptansichten oder -prozesse darstellen, die die vorliegende Erfindung ausgestaltende Systeme und Verfahren illustrieren. Die Funktionen der verschiedenen in den Figuren gezeigten Elemente können durch Verwenden von dedizierter Hardware und von Hardware bereitgestellt werden, die assoziierte Software ausführen kann. Ebenso sind in den Figuren gezeigte Schalter lediglich konzeptionell. Ihre Funktion kann durch den Betrieb von Programmlogik, durch dedizierte Logik, durch die Interaktion von Programmsteuerung und dedizierter Logik oder sogar manuell durchgeführt werden, wobei die jeweilige Technik durch die die vorliegende Erfindung implementierende Entität wählbar ist. Die durchschnittliche Fachperson wird ferner verstehen, dass die beispielhafte(n) Hardware, Software, Prozesse, Verfahren und/oder Betriebssysteme wie hierin beschrieben lediglich für illustrative Zwecke sind und nicht auf irgendein bestimmtes benanntes Element begrenzt angesehen werden sollen.For example, one of ordinary skill in the art will understand that diagrams, schematics, illustrations, and the like represent conceptual views or processes that illustrate systems and methods embodying the present invention. The functions of the various elements shown in the figures can be provided by using dedicated hardware and hardware that can execute associated software. Likewise, switches shown in the figures are merely conceptual. Their function may be performed by the operation of program logic, by dedicated logic, by the interaction of program control and dedicated logic, or even manually, with the particular technique being selectable by the entity implementing the present invention. One of ordinary skill in the art will further appreciate that the exemplary hardware, software, processes, methods and / or operating systems described herein are for illustrative purposes only and are not to be construed as limited to any particular named element.
Jeder der beiliegenden Ansprüche definiert eine separate Erfindung, die für Verletzungszwecke als Äquivalente zu den verschiedenen Elementen oder Begrenzungen wie in den Ansprüchen spezifiziert enthaltend anerkannt wird. Je nach Kontext können sich in einigen Fällen nachfolgend alle Bezugnahmen auf die „Erfindung“ nur auf bestimmte spezifische Ausgestaltungen beziehen. In anderen Fällen wird man erkennen, dass sich Bezugnahmen auf die „Erfindung“ auf einen Gegenstand beziehen, der in einem oder mehreren, aber nicht unbedingt in allen, der Ansprüche angeführt ist.Each of the appended claims defines a separate invention which, for injury purposes, is recognized as including equivalents to the various elements or limitations specified in the claims. Depending on the context, in some cases, subsequently, all references to the "invention" may refer only to certain specific embodiments. In other cases, it will be appreciated that references to the "invention" refer to an item as recited in one or more, but not necessarily all, of the claims.
Alle hierin beschriebenen Verfahren können in einer beliebigen geeigneten Reihenfolge durchgeführt werden, wenn nichts anderes angezeigt ist oder wenn der Kontext nicht deutlich etwas Gegenteiliges diktiert. Die Verwendung von beliebigen und allen Beispielen oder beispielhafter Sprache (z.B. „wie“), wie mit Bezug auf bestimmte Ausgestaltungen hierin gegeben, soll lediglich die Erfindung besser beleuchten und soll keine Begrenzung des anders beanspruchten Umfangs der Erfindung auferlegen. Keine Sprache in der Spezifikation ist so anzusehen, dass sie irgendein nicht beanspruchtes Element anzeigt, das für die Umsetzung der Erfindung wesentlich ist.All methods described herein may be performed in any suitable order unless otherwise indicated or unless the context clearly dictates otherwise. The use of any and all examples or exemplary language (e.g., "such") as given with respect to particular embodiments herein is intended merely to better illuminate the invention and is not intended to limit the scope of the invention otherwise claimed. No language in the specification is to be construed as indicating any unclaimed element essential to the practice of the invention.
Es werden nachfolgend verschiedene Begriffe wie hierin verwendet gezeigt. In dem Ausmaß, in dem ein in einem Anspruch benutzter Begriff unten nicht definiert ist, ist ihm die breiteste Definition einzuräumen, die Personen in der relativen Technik diesem Begriff wie in gedruckten Publikationen und erteilten Patenten zum Einreichungszeitpunkt reflektiert zugeordnet haben.Various terms as used herein are shown below. To the extent that a term used in a claim is not defined below, it must be given the broadest definition that persons in relative technology have associated with that term as reflected in printed publications and issued patents at the time of filing.
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Hochspannungsgleichstromversorgung, die eine neue Stromkreistopologie zum Erzielen von Leistungen benutzt, die wesentlich besser sind als Existierende.The present disclosure relates to a high voltage DC power supply that uses a new circuit topology to achieve outputs that are significantly better than existing ones.
In einem Aspekt erörtert die vorliegende Offenbarung einen Hochspannungs-Gleichstromversorgungskreis, der mehrere in Serie geschaltete hochspannungsgetrennte DC-DC-Wandlerblöcke umfasst, wobei jeder Block Folgendes beinhaltet: eine Primäreinheit mit einem Wechselrichter, der einen Eingang von einer DC-Link erhält und den Eingang in Hochfrequenzspannung umwandelt; einen Hochfrequenztransformator, der die Hochfrequenzspannung vom Wechselrichter für Hochspannungsgleichstromisolation empfängt und die Hochfrequenzspannung zu einer Sekundäreinheit überträgt; und die Sekundäreinheit zum Umwandeln der Hochfrequenzspannung in eine Gleichspannung, wobei die Sekundäreinheit einen Hochfrequenz-Vollbrückengleichrichter, ein Niederkapazitätsfilter, einen Hochgeschwindigkeits-Serienfestkörperschalter und einen Festkörper-Parallelschalter umfasst, wobei jeder Block so bemessen ist, dass er Strom gleich dem Ausgangsnenngleichstrom zuführt, und wobei der Ausgang von einem oder mehreren der Blöcke durch Ein- oder Ausschalten der Hochgeschwindigkeits-Serienfestkörperschalter von jeweiligen Blöcken freigegeben oder gesperrt wird, um eine gewünschte DC-Ausgangsspannung (
In einem anderen Aspekt kann die Mehrzahl von Blöcken Vernier-Blöcke und Vollblöcke beinhalten, wobei jeder der Vernier-Blöcke so konfiguriert werden kann, dass er eine DC-Ausgangsspannung gibt, die ein Bruchteil von und kleiner als irgendeiner der Vollblöcke ist, und in Kombination mit einem oder mehreren Vollblöcken benutzt werden kann, um die gewünschte DC-Ausgangsspannung (
In noch einem anderen Aspekt kann der Kreis die gewünschte DC-Ausgangsspannung durch Einschalten von ,n‘ Vollblöcken je nach Ausgangsgleichspannung, die von jedem Vollblock (
In einem Aspekt kann die von einem der Vernier-Blöcke angegebene Mindestspannung als Vvernier-1=Vmin/K) bei Volllast definiert werden, wobei K das Abfallverhältnis des Hochfrequenztransformators des Vernier-Blocks ist, wobei das Abfallverhältnis V_(no-load /) V_(full-load) ist, wobei
V_(no-load) die sekundäre Spannung des Hochfrequenztransformators des Vernier-Blocks bei Nulllast ist, und
V_(full-load) die sekundäre Spannung des Hochfrequenztransformators des Vernier-Blocks bei Volllast ist.In one aspect, the minimum voltage indicated by one of the vernier blocks may be defined as V vernier-1 = V min / K) at full load, where K is the drop ratio of the high frequency transformer of the vernier block, where the drop ratio is V_ (no-load / ) V_ ( full-load) is, where
V_ (no-load) is the secondary voltage of the high frequency transformer of the Vernier block at no load , and
V_ (full-load) is the secondary voltage of the high frequency transformer of the Vernier block at full load.
In einem anderen Aspekt sind die Vernier-Blöcke so konfiguriert, dass die Summe von Ausgangsspannungen jedes Vernier-Blocks in der Ausgangsspannung eines Vollblocks resultiert, angegeben durch:
In noch einem anderen Aspekt kann die benötigte Anzahl von Vollblöcken durch die folgende Beziehung angegeben werden:
In einem Aspekt kann der Hochgeschwindigkeits-Serienfestkörperschalter jedes Blocks durch einen Steuerkreis ein- oder ausgeschaltet werden, der eine programmierbare digitale Hauptsteuerung umfasst.In one aspect, the high speed series solid state switch of each block may be turned on or off by a control circuit comprising a programmable master digital controller.
In einem anderen Aspekt kann der Steuerkreis ein Spannungs-Feedback-System benutzen, das von einem schwebenden Spannungssensor empfangenes Signal mit einem benötigten DC-Ausgangsspannungssignal vergleicht, um ein Korrektursignal abzuleiten, auf dessen Basis die programmierbare digitale Hauptsteuerung entscheiden kann, welche DC-DC-Wandlerblöcke ein- oder ausgeschaltet werden müssen, um die gewünschte DC-Ausgangsspannung zu erzielen.In another aspect, the control circuit may use a voltage feedback system that compares a signal received from a floating voltage sensor with a required DC output voltage signal to derive a correction signal on the basis of which the main programmable digital controller may decide which DC-DC signals to use. Transformer blocks must be turned on or off to achieve the desired DC output voltage.
In noch einem anderen Aspekt können im Falle eines Ausfalls an Ausgangsanschlüssen oder wenn Ausgangsstrom einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, die Sekundäreinheiten von jeweiligen Blöcken, die in diesem Moment eingeschaltet sind, mit hoher Geschwindigkeit innerhalb einer Unterbrechungszeitperiode ausgeschaltet werden und für eine Blockierzeit ausgeschaltet bleiben, nach der die programmierbare digitale Hauptsteuerung die Hochgeschwindigkeits-Serienfestkörperschalter der Sekundäreinheiten einschalten und gleichzeitig die Festkörper-Parallelschalter der Sekundäreinheiten ausschalten kann, um den letzten Sollwert der DC-Ausgangsspannung innerhalb einer kurzen Dauer zu erreichen.In yet another aspect, in the event of a failure at output terminals or when output current exceeds a predetermined threshold, the secondary units of respective blocks that are turned on at that moment may be turned off at high speed within a break time period and remain off for a lock time after the main programmable digital controller can turn on the secondary unit's high speed series solid state switches and simultaneously turn off the solid state parallel switches of the secondary units to reach the last set point of the DC output voltage within a short period of time.
In einem Aspekt kann die Primäreinheit jedes Blocks einen Vollbrückenwechselrichter beinhalten, der mit einer phasenverschobenen ZVS-(Zero Voltage Switching)-Technik arbeitet.In one aspect, the primary unit of each block may include a full-bridge inverter operating with a ZVS (zero voltage switching) phase-shifted technique.
Die vorliegende Offenbarung erörtert einen Hochspannungs-, Hochleistungs-, schwebenden, DC-regulierten Stromversorgungskreis (nachfolgend austauschbar vorgeschlagener Stromkreis genannt) für ein(e) Stromversorgung/Gerät. Der vorgeschlagene Stromkreis nutzt eine neue Topologie bestehend aus mehreren Anzahlen von in Serie geschalteten DC-DC-Wandlerblöcken (nachfolgend austauschbar DCCON genannt), wobei jeder Block aus Folgendem besteht: einer Primäreinheit, die einen Wechselrichter umfasst, der Eingang von einer DC-Link empfängt und ihn in eine Hochfrequenzspannung umwandelt; einem Hochfrequenztransformator (nachfolgend auch Hochfrequenz-Trenntransformator oder Transformator genannt), der die Hochfrequenzspannung vom Wechselrichter für eine Hochspannungs-Gleichstromisolation empfängt, die ein Schweben der Stromversorgung auf hohen Potentialen (typischerweise 100 KV DC) ermöglicht; und einer Sekundäreinheit, die einen Hochfrequenz-Vollbrückengleichrichter und einen Hochgeschwindigkeits-Festkörperschalter umfasst. Der benötigte Gleichstromeingang in die Primäreinheiten wird von einem Eingangsgleichrichter gespeist, der mit einem Vorladekreis ausgestattet ist, der Netzstrom von einem Leistungsschalter empfängt. Ein LR-Snubber ist am Ausgang des vorgeschlagenen Stromkreises angeschlossen, um die Anstiegsrate des Ausgangsausfallstroms zu begrenzen. Der Stromkreis ist auch mit einer programmierbaren digitalen Steuerung ausgestattet, die vom Stromkreis zugeführte Leistung regelt und überwacht.The present disclosure discusses a high voltage, high performance, floating DC regulated power supply circuit (hereinafter referred to as interchangeably proposed circuit) for a power supply / device. The proposed circuit uses a new topology consisting of multiple numbers of series-connected DC-DC converter blocks (hereafter referred to as DCCONs), each block consisting of: a primary unit comprising an inverter receiving input from a DC link and him in converts a high frequency voltage; a high-frequency transformer (hereinafter also referred to as high-frequency isolation transformer or transformer) receiving the high-frequency voltage from the inverter for high-voltage direct current isolation, which enables floating of the power supply to high potentials (typically 100 KV DC); and a secondary unit comprising a high frequency full bridge rectifier and a high speed solid state switch. The required DC input to the primary units is fed by an input rectifier equipped with a pre-charge circuit that receives mains power from a circuit breaker. An LR snubber is connected to the output of the proposed circuit to limit the rate of increase of the output leakage current. The circuit is also equipped with a programmable digital controller that controls and monitors the power supplied by the circuit.
In einem Aspekt kann der Gleichstromausgang des offenbarten Stromkreises durch Schalten des Ausgangs jedes DC-DC-Wandlers in Serie reguliert oder variiert werden, wobei die Menge an DC-DC-Wandlern auf der Basis der benötigten Ausgangsgleichspannung entschieden werden kann. Jeder DC-DC-Wandler kann eine feste Gleichspannung erzeugen und kann zum Liefern von Strom gleich dem Ausgangsnenngleichstrom bemessen werden. Die benötigte Ausgangsspannung kann durch Ermöglichen oder Sperren der benötigten Module (wobei jedes Modul ein DC-DC-Wandler ist) erzielt werden, indem der Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter jedes Moduls durch eine Steuerschaltung ein- oder ausgeschaltet wird. Um die Mindestauflösung zu erzielen, können einige DC-DC-Wandler eine feste Spannung erzeugen, die aber einen Wert hat, der gleich oder kleiner ist als die benötigte Mindestspannungsauflösung. Das Spannungs-Feedback-System arbeitet auf der Basis des von einem schwebenden Spannungssensor empfangenen Signals, das Signal kann mit dem benötigten Ausgangsspannungssignal in der Steuerschaltung verglichen werden und dadurch ein Korrektursignal erzeugen. Der Steueralgorithmus kann auf der Basis des Korrektursignals die Anzahl von DC-DC-Wandlern bestimmen, die ein- oder ausgeschaltet werden müssen, um die benötigte Spannung zu erzielen, und dadurch wird die Steuerung vereinfacht. Spannungsanstieg, Spannungsvariation, Spannungsmodulation sowie Spannungsregelung können dynamisch auf einer sehr schnellen Zeitskala anhand von Signalkommunikation auf faseroptischer Basis erzielt werden. Ferner kann die Steuerschaltung das Gerät auf der Basis des vorgeschlagenen Stromkreises gegenüber Ausgangsüberspannung und -überstrom überwachen und schützen.In one aspect, the DC output of the disclosed circuit may be regulated or varied in series by switching the output of each DC-DC converter, wherein the amount of DC-DC converters may be decided based on the required DC output voltage. Each DC-DC converter can generate a fixed DC voltage and can be sized to provide current equal to the nominal output DC current. The required output voltage can be achieved by enabling or disabling the required modules (each module being a DC-DC converter) by turning the high-speed semiconductor switch of each module on or off by a control circuit. In order to achieve the minimum resolution, some DC-DC converters can produce a fixed voltage, but with a value equal to or less than the required minimum voltage resolution. The voltage feedback system operates on the basis of the signal received from a floating voltage sensor, the signal can be compared with the required output voltage signal in the control circuit and thereby generate a correction signal. The control algorithm may determine, on the basis of the correction signal, the number of DC-DC converters that must be turned on or off to obtain the required voltage, thereby simplifying the control. Voltage rise, voltage variation, voltage modulation and voltage regulation can be achieved dynamically on a very fast time scale using signal communication on a fiber optic basis. Further, the control circuit may monitor and protect the device based on the proposed circuit versus output overvoltage and overcurrent.
Eine phasenverschobene Vollbrückentopologie auf der Basis von Nullspannungsumschaltung (ZVS) kann in den Wechselrichtern benutzt werden, um die Schaltverluste zu reduzieren. Die für das ZVS benötigte Induktanz kann praktisch vom Hochfrequenztransformator bereitgestellt werden. Der Stromkreis implementiert einen einfacheren Feedback-Mechanismus zum Regeln von Ausgangsspannung. Die DC-Ausgangsspannung wird durch Freigeben oder Sperren des Hochgeschwindigkeitsfestkörperschalters in den Sekundäreinheiten mit der Hauptsteuerung in der Feedback-geregelten Schleife reguliert oder variiert. Da Gleichrichtung in jeder Sekundäreinheit mit sehr hoher Frequenz (typischerweise 25 kHz oder darüber) erfolgt, ist die zum Filtern benötigte Kapazität äußerst niedrig, so dass die im Falle einer Lichtbodenbildung oder eines Ausfalls (BD) in die Last abgeladene Energie reduziert wird. Der offenbarte Stromkreis bezieht sich auf eine wahrhaft stabilisierte, modulare und skalierbare HVPS mit geschlossenem Regelkreis, die jede Art von Last, kontinuierlich, stufenweise oder mit einem beliebigen Profil, über einen breiten Bereich von Stromanforderungen bis zu Nulllast handhaben kann. Ferner geht im Falle von BD oder Lichtbogenbildung in der Last die Ausgangsstufe eines Geräts auf der Basis des vorgeschlagenen Stromkreises in einen Hot-Standby-Modus, so dass sie wiederum von weniger als 100 µs bis 100 ms oder darüber eingeschaltet bleibt, was von einem Benutzer eingestellt werden kann, einschließlich des BD, der bei einem schwebenden Hochspannungspotential stattfindet. Der vorgeschlagene Stromkreis unterstützt somit das Merkmal des Zulassens und Aushaltens von mehreren BDs, während die bei jedem BD in die Last abgeladene Energie beschränkt wird (typischerweise < 10J).A phase-shifted full-bridge topology based on zero voltage switching (ZVS) can be used in the inverters to reduce switching losses. The inductance needed for the ZVS can be practically provided by the high frequency transformer. The circuit implements a simpler feedback mechanism for regulating output voltage. The DC output voltage is regulated or varied by enabling or disabling the high speed solid state switch in the secondary units with the main controller in the feedback loop. Since rectification occurs in each secondary unit at a very high frequency (typically 25 kHz or above), the capacitance required for filtering is extremely low, so that the energy dumped into the load in the event of light bottoming or failure (BD) is reduced. The disclosed circuit relates to a truly stabilized, modular and scalable closed-loop HVPS that can handle any type of load, continuously, incrementally or with any profile, over a wide range of current requirements up to no-load. Further, in the case of BD or arcing in the load, the output stage of a device based on the proposed circuit goes into a hot standby mode, so again it stays on for less than 100 μs to 100 ms or more, which is user input can be adjusted, including the BD, which takes place at a floating high voltage potential. The proposed circuit thus supports the feature of allowing and sustaining multiple BDs while limiting the energy drained into the load at each BD (typically <10J).
Der offenbarte Stromkreis kann sich auf ein wahrhaft schwebendes System beziehen, bei dem ein Ende geerdet werden kann oder beide Enden auf Potential (typischerweise 100 kV oder darüber) schweben können. In einer Implementation kann die Benutzeroberflächen-Steuerlogik und die Stromversorgungssteuerlogik für den offenbarten Stromkreis äußerst einfach, flexibel und anpassungsfähig sein. Die Stromversorgungssteuerlogik kann einfach gemacht werden, indem verlangt wird, dass der benötigte Satz von Modulen je nach gewünschter Ausgangsspannung/Sollspannung ein- oder ausgeschaltet wird. Das Erhöhen der Nennspannung oder sogar das Verringern kann einfach durch Hinzufügen oder Wegnehmen der erforderlichen Anzahl von Modulen erfolgen. Ebenso kann die offenbarte Erfindung ohne multisekundäre Transformatoren und all deren assoziierten Probleme auskommen.The disclosed circuit may refer to a truly floating system where one end can be grounded or both ends can float to potential (typically 100 kV or above). In one implementation, the user interface control logic and power control logic for the disclosed circuit may be extremely simple, flexible, and adaptive. The power control logic can be made simple by requiring that the required set of modules be turned on or off according to the desired output voltage / voltage. Increasing the rated voltage or even decreasing can be done simply by adding or removing the required number of modules. Similarly, the disclosed invention can do without multi-secondary transformers and all their associated problems.
Man wird verstehen, dass der vorgeschlagene Stromkreis insbesondere in Neutralstrahl-(NB)-Quellen zum Erhitzen von Tokamak-Plasmen und auch für Plasmadiagnostiken Anwendung finden kann, die Geräte zum Erzeugen von Feedback-gesteuertem reguliertem und variablem Hochspannungsgleichstrom mit kurzer Anstiegszeit (< 1 ms) und hohem Wirkungsgrad (> 85 %) mit einer bei einem lastseitigen Ausfall in die Last abgeladenen gespeicherten Gesamtenergie von < 10J, schneller Ausgangsspannungsunterbrechung (< 5 µs) im Falle eines Fehlers, Kapazität zum Aushalten wiederholter Ausfälle (typischerweise 200 ns) bei automatischer Unterbrechung der Ausgangsspannung mit hoher Geschwindigkeit (< 5 µs) nach jedem Ausfallereignis für typischerweise 15 ms und automatischer Freigabe der Ausgangsspannung zurück auf das letzte Sollniveau mit kurzer Anstiegszeit (< 1 ms), Kapazität zum Aushalten von Dauerbetrieb bei voller Nennleistung für typischerweise 3600 s und der Fähigkeit zum Schweben (oder Heben) auf hohem Potential (Spannung) von 100 kVDC oder mehr erfordern. Die Steuerschaltung des vorgeschlagenen Stromkreises kann die Fähigkeit haben, eine Anzahl von zulässigen Ausfällen/Kurzschlüssen an den Ausgangsanschlüssen und auch zum Zählen der Ausfälle haben, die tatäschlich am Ausgang auftreten, und zum Unterbrechen der Ausgangsgleichspannung, wenn die tatsächliche Zahl der Ausfälle der festgelegten Anzahl der zulässigen Ausfälle entspricht.It will be appreciated that the proposed circuit will find particular utility in neutral beam (NB) sources for heating tokamak plasmas and also for plasma diagnostics The devices for generating feedback-controlled regulated and variable high-voltage DC current with short rise time (<1 ms) and high efficiency (> 85%) with a stored total energy of <10J, fast output voltage interruption (< 5 μs) in the event of a fault, capacity to withstand repeated failures (typically 200 ns) with automatic high speed (<5 μs) interruption after each failure event for typically 15 ms and automatic release of the output voltage back to the last nominal level with short Rise time (<1 ms), capacity to withstand continuous full power rated operation for typically 3600 s and ability to float (or lift) to high potential (voltage) of 100 kVDC or more. The control circuit of the proposed circuit may have the ability to have a number of allowable failures / short circuits at the output terminals and also to count the failures actually occurring at the output and to interrupt the DC output voltage if the actual number of failures exceeds the fixed number of failures permissible failures.
Der vorgeschlagene Stromkreis kann ein Gerät ermöglichen, das die Nennleistung mit hohem Wirkungsgrad liefern und dabei auf hohem Potential mit einfacherem HV-Trennmechanismus, kurzer Anstiegszeit, geringer Welligkeit und guter Regelung mit einem einfacheren Feedback-Mechanismus zum Steuern des Ausgangs schweben kann; das befähigte Gerät kann wiederholte Ausfälle am Ausgang aushalten und zulassen und dabei die bei dem Fehler abgeladene Energie innerhalb von 10J begrenzen; es kann die Ausgangsspannung bei hoher Geschwindigkeit unterbrechen und sie für eine feste Zeitperiode blockieren, bevor es die Ausgangsspannung bei jedem Ausfall/Kurzschluss zurück auf ihren letzten Sollwert bringt; es kann die Ausgangsspannung modulieren und kann Schutz vor Ausgangsüberspannung und -überstrom bieten.The proposed circuit may allow a device that can deliver high efficiency rated power while floating at high potential with easier HV disconnect mechanism, short rise time, low ripple, and good control with a simpler feedback control mechanism to control the output; the enabled device can withstand and allow repeated outages at the output limiting the energy lost during the fault within 10J; it can break the output voltage at high speed and block it for a fixed period of time before bringing the output voltage back to its last set point on each failure / short circuit; it can modulate the output voltage and can provide protection against output overvoltage and overcurrent.
In einem Aspekt kann der vorgeschlagene Stromkreis ein vereinfachtes Trennschema benutzen, das integraler Bestandteil des DCCON sein kann. Der im DCCON benutzte Hochfrequenztransformator kann eine sehr kompakte Größe, einen einfacheren Aufbau, einfachere Kühlungsanforderungen und die Fähigkeit haben, eine Hochspannungs-Gleichstromtrennung zwischen Primärseite und Sekundärseite und Sekundärseite und Kern auszuhalten.In one aspect, the proposed circuit may use a simplified isolation scheme that may be integral to the DCCON. The high-frequency transformer used in the DCCON can have a very compact size, a simpler structure, simpler cooling requirements and the ability to withstand high-voltage direct current isolation between the primary side and the secondary side and secondary side and core.
In einem anderen Aspekt kann die Sekundärseite des Hochfrequenztransformators (Trenntransformator) die Sekundäreinheit (AC-DC-Wandler) des vorgeschlagenen Stromkreises speisen, der eine Hochfrequenzgleichrichtungseinheit beinhaltet. Da die Gleichrichtungseinheit mit hoher Frequenz arbeitet, wird der Wert des Ausgangsfilterkondensators drastisch reduziert und kann somit ganz vermieden werden, wodurch die Größe sowie die gespeichete Energie reduziert werden. Die Gleichrichtungseinheit kann auch einen steuerbaren Hochgeschwindigkeitshalbleiterschalter am Ausgang benutzen, der die Ausgangsspannung (im Falle von Fehlern) mit sehr hoher Geschwindigkeit (in der Größenordnung von ein paar Mikrosekunden) unterbrechen kann.In another aspect, the secondary side of the high frequency transformer (isolation transformer) may feed the secondary unit (AC-DC converter) of the proposed circuit, which includes a high frequency rectification unit. Since the rectification unit operates at high frequency, the value of the output filter capacitor is drastically reduced and thus can be completely avoided, thereby reducing the size and the stored energy. The rectification unit can also use a controllable high speed semiconductor switch at the output, which can interrupt the output voltage (in the case of errors) at very high speed (on the order of a few microseconds).
In einem anderen Aspekt implementiert der vorgeschlagene Stromkreis eine Feedback-gesteuerte Stromversorgung mit kurzer Anstiegszeit, guter und dynamischer Spannungsregulierung und einem einfacheren Feedback-Regelmechanismus zum Regeln der Ausgangsspannung für Variation und Modulation. Der vorgeschlagene Stromkreis kann auch Elemente für Ausgangsüberspannungs- und -überstromschutz implementieren.In another aspect, the proposed circuit implements a feedback-controlled power supply with short rise time, good and dynamic voltage regulation, and a simpler feedback control mechanism for regulating the output voltage for variation and modulation. The proposed circuit may also implement elements for output overvoltage and overcurrent protection.
In einer Ausgestaltung kann, aufgrund von Hochfrequenzgleichrichtung, der am Ausgang jedes DCCON-Wandlers erzielte Welligkeitswert drastisch reduziert werden. Die an dem Gerät auf der Basis des vorgeschlagenen Stromkreises erzielte maximale Welligkeit kann eine Summierung des Beitrags der Welligkeit jedes DC-DC-Wandlers (die ein Modul umfassen) im Einschaltzustand sein. Auf diese Weise kann der vorgeschlagene Stromkreis eine niedrige Spannungswelligkeit am Ausgang erzielen.In one embodiment, due to high frequency rectification, the ripple value obtained at the output of each DCCON converter can be drastically reduced. The maximum ripple achieved on the device based on the proposed circuit may be a summation of the ripple contribution of each DC-DC converter (which includes a module) in the on state. In this way, the proposed circuit can achieve a low voltage ripple at the output.
Ein Stromkreis für eine typische RF-angesteuerte Negativionenquelle für Neutralstrahl-(NB)-Anwendung ist in
Die Fachperson wird erkennen, dass sich der vorgeschlagene Stromkreis auf Stromversorgungen mit Anwendung und Nutzung ähnlich EPS und/oder APS bezieht. Der offenbarte Stromkreis ist jedoch nicht auf eine Verwendung nur in HVPSs von NB-Systemen beschränkt, sondern kann in jeder Last implementiert werden, die hochspannungsregulierten Gleichstrom erfordert, zum Beispiel Klystron, Gyrotron usw. The skilled person will recognize that the proposed circuit relates to power supplies with application and usage similar to EPS and / or APS. However, the disclosed circuit is not limited to use only in HVBs of NB systems, but may be implemented in any load requiring high voltage regulated DC, for example klystron, gyrotron, etc.
In einem Aspekt kann der vorgeschlagene Stromkreis eine Eingangskomponente
In einem anderen Aspekt kann die unregulierte Gleichstromversorgung V-DL auf eine modulare DC-DC-Wandlerbaugruppe (auch DCCON genannt) durch einen DC-Link-Bus angewendet werden, nachfolgend DL genannt. Jedes Modul des DCCON kann eine Primäreinheit (als
In einem Aspekt kann jede Primäreinheit (zum Beispiel PI) die unregulierte Gleichstromversorgung V-DL in eine Hochfrequenz- (typischerweise 50 kHz) AC-Rechteckwelle mit einem H-Brückenwechselrichter auf der Basis eines Halbleiterschalters (typischerweise IGBT) wie in
Ein Steuerschema, wie nachfolgend ausgeführt, kann unterschiedliche Module des DCCON nach Bedarf ein- oder ausschalten, um die endgültige Ausgangsspannung, die in
In einem Aspekt kann die Komponente
In einem Aspekt kann der Leistungsschalter CB dreiphasigen Netzstrom erhalten. Der CB kann wiederum dem Drehstrom-Vollbrückengleichrichter SC Strom zuführen. Der Gleichrichter SC kann als Halbwandler konfiguriert sein, wobei Thyristoren
In einem anderen Aspekt kann der Ausgang vom Schütz CON an einen als PR dargestellten Vorladegleichrichter angelegt werden, der durch den Ladewiderstand
Wenn der CB zum ersten Mal eingeschaltet wird, kann die Vorladesteuerung
In noch einem anderen Aspekt kann, wenn die vordefinierte Zeit Tprecharge abgelaufen ist (d.h. wenn alle Kondensatoren
Die vordefinierte Zeit Tprecharge wird durch die folgende Relation berechnet:
Im Falle von Überstrom, wie nachfolgend erläutert, kann der Leistungsschalter CB mit einer Hauptsteuerung
Wie oben erläutert, beinhaltet der vorgeschlagene Stromkreis Module der als DCCON bezeichneten DC-DC-Wandlerbaugruppe. Ein DCCON ist in
In einem Aspekt kann der Wechselrichter
In der genannten Weise können Primäreinheiten
In einem Aspekt kann die Steuerstromversorgung
In einem anderen Aspekt können die Kondensatoren
In noch einem anderen Aspekt kann das Signal, das den Wechselrichter
In einem Aspekt kann der Ausgang des Transformators
Auf diese Weise kann
In einem anderen Aspekt können beide Schalter
In noch einem anderen Aspekt kann das Signal zum Einschalten von
In einem Aspekt kann, über die letzten Spannungsausgangsanschlüsse V-MOD der Sekundäreinheit
In einem anderen Aspekt können alle Sekundäreinheiten wie
In einem Aspekt kann die ZVS-(Zero Voltage Switching)-Steuerung
In einem anderen Aspekt kann das Gehäuse der Primäreinheit
In einem anderen Aspekt kann der Hochfrequenztransformator
In einem Aspekt kann die ZVS-(Zero Voltage Switching)-Steuerung
Wie beschrieben, beinhaltet die Primäreinheit
In einem Aspekt kann ein in
In einem anderen Aspekt kann an der Steuerung
In noch einem anderen Aspekt kann Vfb auch mit einem Hochgeschwindigkeitskomparatorkreis
In einem Aspekt kann der Ausgangsstrom Iout des vorgeschlagenen Stromkreises als Ifb anhand des Stromwandlers
In einem anderen Aspekt kann die Steuerung
In noch einem anderen Aspekt kann die Steuerung
Wie in
So kann die Ausgangsspannung mit hoher Geschwindigkeit in der Dauer T-cutoff (typischerweise innerhalb von 5 µs) (wie bei 504 gezeigt,
Wie in
Die BDactual-Zahl kann mit der gewünschten zulässigen Anzahl von Ausfällen oder dem Ausfallgrenze BDset verglichen werden. Der Zyklus von Spannungsunterbrechung, Blockierung und Neuanlegen wie in
Wie beschrieben, kann der vorgeschlagene Stromkreis nacheinander eine benötigte Anzahl von Sekundäreinheiten mit einer als Tdelay (in Millisekunden) angezeigten Zeitverzögerung einschalten. Auf der Basis der Differenz zwischen Vset und Vfb kann die Steuerung
In einer Ausgestaltung kann, da die Zahl der Sekundäreinheiten, die eingeschaltet werden müssen, um einen Wert nahe an der gewünschten Ausgangsspannung Vout zu erreichen, von der Hauptsteuerung
In einem Aspekt kann die Ausgangsgleichspannung des Geräts bei niedrigen bis hohen Frequenzen (typischerweise zwischen 5 Hz und 0,5 kHz) durch Modulieren der HVon und HVoff Signale (siehe
Für eine gewünschte Modulationsfrequenz fmod kann die Dauer der Freigabe der HVon (THVon) und HVoff (THVoff) Signale durch die folgende Relation ausgedrückt werden:
In einem Aspekt kann der Transformator T aus zwei U-Sektionen
In einem anderen Aspekt können sowohl die primäre
In einem Aspekt kann im Transformator abgeführte Wärme durch eine geführte Luftkanalanordnung bestehend aus Isolier- (typischerweise Polycarbonat-) Material
In einem Aspekt, wie gezeigt, können Eingangswicklungen des Transformators
In einem anderen Aspekt können Module einer solchen Anordnung in einer Reihe wie gezeigt gehalten werden und jede Reihe kann mit/von einer Netzversorgung verbunden/getrennt, je nach dem benötigten Endausgang sein, wie bereits ausgeführt.In another aspect, modules of such an arrangement may be kept in a row as shown, and each row may be connected / disconnected to / from a power supply, depending on the required end output, as already stated.
In einem Aspekt können alle Primär- und Sekundäreinheiten eines Geräts auf der Basis des vorgeschlagenen Stromkreises an dem HV-Gestell
In einem anderen Aspekt können die Primäreinheiten
In noch einem anderen Aspekt können der Potentialteiler PD (siehe auch
Wie ersichtlich ist, können alle Sekundäreinheiten elektrisch von Primäreinheiten durch entsprechende Transformatoren getrennt (für Spannung Visolation) sein. Zusätzlich können alle Sekundäreinheiten elektrisch von Masse durch das HV-Gestell für eine Mindestspannung von Visolation getrennt sein. Alle Erfassungsgeräte und Hilfsgeräte wie PD, CT usw. können ebenfalls elektrisch durch den Trenntransformator
In einem Beispiel kann das Design verschiedener in dem vorgeschlagenen Stromkreis benutzter Komponenten wie nachfolgend erläutert sein. In one example, the design of various components used in the proposed circuit may be explained below.
WECHSELRICHTERINVERTER
In einem Aspekt können Wechselrichterparameter unter Berücksichtigung eines nullspannungsschaltenden phasenverschobenen Vollbrücken-DC/DC-Wandlers entschieden werden. In einer beispielhaften Ausgestaltung können die Wechselrichterparameter auf der Basis von in der Technik bekannten Gleichungen bestimmt werden, zum Beispiel wie in der folgenden Literatur angeführt: M. Uslu, „Analysis, Design and Implementation of a 5 kW Zero Voltage Switching Phase-shifted Full-bridge DC/DC Converter Based Power Supply for Arc Welding Machines“, Master's thesis, Middle East Technical University, November 2006.
- 1. Auf der Basis der Verfügbarkeit des Halbleiterschalters die Eingangsspezifikationen des Wechselrichters abgeschlossen werden, d.h.:
- V-DL =
- Eingangsgleichspannung
- V-MOD =
- Ausgangsspannung
- Iout =
- Laststrom
- f =
- Schaltfrequenz
- ∅ =
- Phasenverschiebungswinkel von Gate-Puls zwischen
SW3 &SW2 oderSW1 &SW4 - td =
- Totzeit des Schalters
- Iocr =
- maximaler kritischer Laststrom und
- Ippk =
- primärer Spitzenstrom
- 2. Der Maximaler Arbeitszyklus des Schalters kann berechnet werden durch:
- 3. Der effektive Arbeitszyklus des Schalters kann berechnet werden durch:
- 4. Das maximale Umdrehungsverhältnis kann abgeleitet werden von:
- 5. Der maximale „L“-Wert kann abgeleitet werden von:
- 6. Durch Benutzen von
Lmax kann der minimale Kondensatorwert zum Schalten über den Schalter wie folgt berechnet werden: - 7. Der maximale Kondensatorwert zum Schalten über den Schalter kann anhand der minimal möglichen Leckinduktanz (
Lmin ) des Transformators berechnet werden, der wie folgt erzielt werden kann: - 8. Unter Berücksichtigung des Wertes von Kondensator Ct, geschaltet über den Schalter zwischen
Cmin undCmax , berechnet in Sr. 5 und Sr. 6, kann der Wert der im Transformator benötigten Leckinduktanz Lt berechnet werden durch: - 9. Der kritische Strom, der den ZVS-(Zero Voltage Switching)-Betrieb erfüllt, kann dann berechnet werden durch:
- 10. Auch der maximale effektive Arbeitszyklus des Schalter kann berechnet werden durch:
- 11. Dann können die Werte von Icr,
Ippk unddeff unter den Bedingungen unten geprüft werden, die den ZVS-Betrieb erfüllen:
- 1. On the basis of the availability of the semiconductor switch, the input specifications of the inverter are completed, ie:
- V -DL =
- DC input voltage
- V -MOD =
- output voltage
- I out =
- load current
- f =
- switching frequency
- ∅ =
- Phase shift angle of gate pulse between
SW3 &SW2 orSW1 &SW4 - t d =
- Dead time of the switch
- I ocr =
- maximum critical load current and
- I ppk =
- primary peak current
- 2. The maximum duty cycle of the switch can be calculated by:
- 3. The effective duty cycle of the switch can be calculated by:
- 4. The maximum rotation ratio can be derived from:
- 5. The maximum "L" value can be derived from:
- 6. By using
L max the minimum capacitor value for switching via the switch can be calculated as follows: - 7. The maximum capacitor value for switching via the switch can be determined on the basis of the minimum possible leakage inductance (
L min ) of the transformer, which can be achieved as follows: - 8. Taking into account the value of capacitor C t , switched via the switch between
C min andC max , calculated in Sr. 5 and Sr. 6, the value of the leakage inductance Lt required in the transformer can be calculated by: - 9. The critical current that satisfies ZVS (Zero Voltage Switching) operation can then be calculated by:
- 10. The maximum effective duty cycle of the switch can also be calculated by:
- 11. Then the values of I cr ,
I ppk andd eff tested under the conditions below that fulfill the ZVS operation:
Die Werte Ct und Lt können abgeschlossen werden, wenn die Werte von Icr,
TRANSFORMATORTRANSFORMER
In einem Aspekt kann der folgende Vorgang zum Entwerfen des Transformators T eingehalten werden:In one aspect, the following process of designing the transformer T may be followed:
1. Die Parameter:
2. Der Querschnitt oder Durchmesser des für die Wicklung benötigten Leiters kann abgeschlossen werden. Der Querschnitt der Wicklung kann von den folgenden Gleichungen abgeleitet werden:
- Hautdicke des Leiters bei f
- Querschnittsfläche für runden Leiter
- Das Verhältnis zwischen Primärstrom und Querschnittsfläche des Leiters kann angegeben werden durch
- Parallele Läufe in der Primär- und Sekundärwicklung können benutzt werden, falls der Leiter mit erforderlichem Querschnitt nicht verfügbar ist.
Dabei ist:
- J die Stromdichte des Leiters
- ρ der spezifische Widerstand des Leiters
- µ die magnetische Permeabilität des Leiters
- D der Durchmesser des Leiters.
- Skin thickness of the conductor at f
- Cross-sectional area for round ladder
- The relationship between primary current and cross-sectional area of the conductor can be indicated by
- Parallel runs in the primary and secondary windings can be used if the conductor with required cross-section is not available. Where:
- J is the current density of the conductor
- ρ the resistivity of the conductor
- μ the magnetic permeability of the conductor
- D is the diameter of the conductor.
3. Je nach Verfügbarkeit von Kernmaterial, Querschnittsfläche = Ai, Fensterfläche = Aw, kann der Kern abgeschlossen werden, um den benötigten Parameter zu erzielen.3. Depending on the availability of core material, cross-sectional area = Ai, window area = Aw, the core can be completed to achieve the required parameter.
4. Die Flussdichte B kann dann mit der folgenden Relation berechnet werden:
5. Wenn der Wert von B weit unter der Sättigungsflussdichte des Kerns liegt, kann der Wert von Et abgeschlossen werden, ansonsten kann der Wert von B durch Reduzieren des Wertes von Et und Benutzen der in Sr. 4 erwähnten Gleichung berechnet werden.5. If the value of B is far below the saturation flux density of the core, the value of Et can be completed, otherwise the value of B can be calculated by reducing the value of Et and using the equation mentioned in Sr.
6. Die Anzahl von Primärumdrehungen des Transformators kann ausgedrückt werden durch:
7. Die Anzahl von Sekundärumdrehungen des Transformators kann ausgedrückt werden durch:
8. Je nach dem Wert von Visolation können das Isoliermaterial und die Dicke des Leiters abgeschlossen werden.8. Depending on the value of Visolation, the insulating material and the thickness of the conductor can be completed.
In einer beispielhaften Ausgestaltung kann die Leckinduktanz des Transformators auf der Basis von in der Technik bekannten Gleichungen bestimmt werden, zum Beispiel wie angeführt in der Literature: R. Doebbelin and A. Lindemann, „Leakage Inductance Determination for Transformers with Interleaving of Windings“, Progress In Electromagnetics Research (PIERS), Bd. 6, Nr. 6, 2010. Die Leckinduktanz des Transformators kann durch die folgende Relation ausgedrückt werden:
- ∑Xperp-lf die Summe von Abmessungen aller Subwicklungen ist, die lotrecht zum Leckfluss orientiert sind;
- Xpar-lf die Abmessung der Subwicklungen ist, die parallel zum Leckfluss orientiert sind;
- ∑δ die Summe der Dicken aller Isolierzwischenräume zwischen den Subwicklungen ist,
- nlf die Anzahl von Isolierzwischenräumen zwischen den Subwicklungen ist;
- N die Anzahl von Umdrehungen der Wicklung ist, auf die sich das Leck bezieht;
- lm die mittlere Länge pro Umdrehung für die gesamte Anordnung der Wicklungen ist.
- ΣX perp-lf is the sum of dimensions of all sub-windings oriented perpendicular to the leak flow;
- X par-lf is the dimension of the sub-windings oriented parallel to the leakage flow;
- Σδ is the sum of the thicknesses of all insulation gaps between the sub-windings,
- n lf is the number of insulating gaps between the sub-windings;
- N is the number of turns of the winding to which the leak relates;
- l m is the mean length per revolution for the entire arrangement of the windings.
Das Abfallverhältnis des Transformators T kann durch die folgende Relation ausgedrückt werden:
- Vno-load die Sekundärspannung des Transformators bei Nulllast ist
- Vfull-load die Sekundärspannung des Transformators bei Volllast ist
- alle Transformatoren
T1 bisTN für gleiche Leckinduktanz L ausgelegt sind.
- V no-load is the secondary voltage of the transformer at zero load
- V full-load is the secondary voltage of the transformer at full load
- all transformers
T1 toTN are designed for the same leakage inductance L.
SEKUNDÄREINHEITSECONDARY UNIT
In der vorgeschlagenen Stromversorgung können diejenigen sekundären Einheiten/Module, die Spannung mit der höchsten Amplitude (Vfull) mit Bezug auf die übrigen Module erzeugen, fixieren und angleichen, als ,volle‘ Einheiten bezeichnet werden. Die übrigen Einheiten, die Spannung erzeugen, die geringer ist als die vollen Einheiten, können als ,Vernier‘-Einheiten bezeichnet werden.In the proposed power supply, those secondary units / modules that generate, fix, and adjust the highest amplitude voltage (Vfull) with respect to the remaining modules may be referred to as "full" units. The remaining units that produce tension less than the full units may be referred to as "vernier" units.
Für eine gewünschte Ausgangsspannung Vout mit benötigter Mindestspannungsauflösung Vmin kann das erste Vernier-Modul, d.h. Vernier-
Die nächste Vernier-Einheit, Vernier-
Die nächste Vernier-Einheit, Vernier-
Auf ähnliche Weise kann die letzte, d.h. die n-te Vernier-Einheit, Vernier-n, so ausgelegt sein, dass sie den Spannungspegel liefert, der ausgedrückt wird durch:
Die vollen Einheiten können so ausgelegt sein, dass sie die Ausgangsspannung bei Volllast liefern, ausgedrückt durch:
Die Ausgangsspannung der vollen Einheit (V_full) wie oben berechnet kann anhand der höchsten Spannung abgeschlossen werden (die dadurch auch die Anzahl von Vernier-Einheiten entscheidet), die praktisch je nach Verfügbarkeit der Technologie und Einfachheit ihrer Implementation implementiert werden kann.The output voltage of the full unit (V_ full) can be calculated as above are completed on the basis of the highest voltage (thereby also the number of vernier units decides), which can be practically implemented, depending on the availability of technology and simplicity of its implementation.
Die benötigte Anzahl von vollen Einheiten wird ausgedrückt durch die Relation:
Die höchste Bemessung jeder Sekundäreinheit ist gleich dem maximalen Gleichstrom Iout, der am Ausgang der Stromversorgung benötigt wird.The highest rating of each secondary unit is equal to the maximum DC current Iout required at the output of the power supply.
Als ein Beispiel für eine typische Implementation einer 30 kVDC Stromversorgung, die eine Mindestauflösung von
Die Ausgangsspannung des ersten Vernier-Moduls, d.h. Vernier-1, kann angegeben werden durch:
Die Ausgangsspannung der nächsten Vernier-Einheit, Vernier-2, kann angegeben werden durch:
Die Ausgangsspannung der nächsten Vernier-Einheit, Vernier-3, kann angegeben werden durch:
Die Ausgangsspannung der nächsten Vernier-Einheit, Vernier-3, kann ausgedrückt werden durch:
Die vollen Einheiten sind so ausgelegt, dass die Ausgangsspannung bei Volllast liefern, angegeben durch:
Dies kann ein brauchbarer Spannungspegel vom Standpunkt der praktischen Implementation oder Durchführbarkeit sein.This may be a useful voltage level from the standpoint of practical implementation or feasibility.
Die benötigte Anzahl von vollen Einheiten kann angegeben werden durch:
Man wird verstehen, dass der offenbarte Stromversorgungskreis auch Redundanz im Hinblick auf die Anzahl von Primär- und Sekundäreinheiten auf eine solche Weise beinhaltet, dass, wenn die Kette von Primär-/Sekundäreinheiten fehlerhaft wird, die Steuerung
Da
Die Steuerung
In einem Beispiel empfängt die Steuerung
In einer praktischen Implementation der Logik:
- Spannung zur Erkennung von BDset oder Erzeugung
von BDactual als 1 ist VBD1 ± (50 % von VBD1) - Spannung zur Erkennung von BDset oder Erzeugung
von BDactual als 2ist 2 X VBD1± (50 % von VBD1) - Spannung zur Erkennung von BDset oder Erzeugung
von BDactual als 3ist 3 X VBD1± (50 % von VBD1) - Spannung zur Erkennung von BDset oder Erzeugung
von BDactual als 3ist 3 X VBD1± (50 % von VBD1) - Spannung zur Erkennung von BDset oder Erzeugung von BDactual als „n-1“ ist (n - 1) X VBD1 ± (50 % von VBD1)
- Spannung zur Erkennung von BDset oder Erzeugung von BDactual als „n“ ist (n) X VBD1 bis[(n) X VBD1] - (50 % von VBD1)
- Voltage for detection of BDset or generation of BDactual as 1 is V BD1 ± (50% of V BD1 )
- Voltage for detection of BDset or generation of BDactual as 2 is 2 XV BD1 ± (50% of V BD1 )
- Voltage for detection of BDset or generation of BDactual as 3 is 3 XV BD1 ± (50% of V BD1 )
- Voltage for detection of BDset or generation of BDactual as 3 is 3 XV BD1 ± (50% of V BD1 )
- Voltage for detection of BDset or generation of BDactual as "n-1" is (n-1) XV BD1 ± (50% of V BD1 )
- Voltage for detecting BDset or generating BDactual as "n" is XV BD1 to [(n) XV BD1 ] - (50% of V BD1 )
In einem Beispiel kann der Wert von Kondensator
So kann die in der Stromversorgung gespeicherte effektive Energie drastisch reduziert werden. Aufgrund dessen, und auch weil das System mit Feedback-Regelung mit geschlossenem Regelkreis arbeitet, kann die Notwendigkeit für einen Ableitwiderstand am Ausgang völlig entfallen. Dadurch entfallen auch die Ableitwiderstandsverluste. Die Implementation eines Rechteckwellenwechselrichters auf der Basis von Nullspannungsschaltung (ZVS) in jeder Primäreinheit reduziert die gesamten Schaltungsverluste im Vergleich zu einer ähnlichen Stromversorgung mit festgeschalteten Geräten drastisch und verbessert daher effektiv den Wirkungsgrad der Stromversorgung.Thus, the effective energy stored in the power supply can be drastically reduced. Because of this, and also because the system operates with closed-loop feedback control, the need for a bleeder resistor at the output can be completely eliminated. This also eliminates the Ableitwiderstandsverluste. The implementation of a zero voltage circuit (ZVS) square wave inverter in each primary unit dramatically reduces overall circuit losses compared to a similar fixed-device power supply, and thus effectively improves the efficiency of the power supply.
Die zum Zeitpunkt des Ausfalls in die Last abgeladene Gesamtenergie kann durch die folgende Relation ausgedrückt werden:
Dabei ist i der Strom beim Ausfall, r ist der Widerstand des Lichtbogens und t ist die Zeitdauer, für die der Ausfallstrom fließt.Where i is the current at failure, r is the resistance of the arc, and t is the time duration for which the leakage current flows.
In einem Beispiel gilt, unter der Annahme eines ungünstigsten Szenarios eines konstanten Ausfallstroms Ibd, der für eine Dauer von 5 µs durch einen Lichtbogen mit einem Widerstand von 1 Ohm fließt, anhand der Gleichung oben, für ein E-dumped von 10J Folgendes:
Der Spitzenwert des Gesamtausgangsstroms zur Ausfallzeit wird durch Verwenden des LR-Snubbers SN-1 (siehe
Der Wert von L und R kann anhand der folgenden Relation für einen kritisch gedämpften parallelen Resonanzkreis wie folgt abgeleitet werden:
Somit kann durch Begrenzen der Stromanstiegsrate auf innerhalb von 1,414 kA mit SN-1, E-dumped innerhalb von 10J gehalten werden. Praktischerweise kann der Strom beim Ausfall allmählich von null ansteigen und der Lichtbogenwiderstand ist wesentlich kleiner als 1 Ohm (typischerweise 20 mΩ), daher ist E-dumped weitaus kleiner als 10J.Thus, by limiting the current slew rate to within 1.414kA with SN-1, E-dumped can be maintained within 10J. Conveniently, the current on failure can gradually increase from zero and the arc resistance is substantially less than 1 ohm (typically 20mΩ), so E-dumped is much smaller than 10J.
Da alle Komponenten der/des Stromversorgung/Geräts auf der Basis des vorgeschlagenen Stromkreises für Dauerbetrieb ausgelegt werden können, kann das Gerät den bemessenen Ausgang Vout bei Nennstrom (d.h. Nennleistung) kontinuierlich liefern.Since all components of the power supply / device can be designed for continuous operation based on the proposed circuit, the device can continuously provide the rated output Vout at rated current (i.e., rated power).
Da die Gleichrichtung bei hoher Frequenz (typischerweise 50 kHz) in der Sekundäreinheit erfolgt, muss der Kondensator
Da der Kondensator
Die benötigten Sekundäreinheiten werden dann nach Freigabe des Hvon-Signals (siehe
In einem Beispiel kann die Ausgangsgleichspannung bei tiefen bis hohen Frequenzen (typischerweise zwischen 5 Hz und 0,5 kHz) durch Modulieren der HVon und HVoff Signale (siehe
Für eine gewünschte Modulationsfrequenz fmod wird die Dauer der Freibabe von HVon und HVoff Signalen durch die folgende Relation angegeben:
Wie ausgeführt, kann im Falle eines Ausfalls an den Ausgangsanschlüssen der Strom in dem vorgeschlagenen Stromkreis durch einen schnell ansprechenden Stromwandler CT erkannt werden, der auf hohem Potential schwebt. Der momentane Ausgangsstrom übersteigt den Schwellenüberstrom-Auslösewert, ein als Breakdown-Pulse bezeichnetes Signal wird zur programmierbaren digitalen Hauptsteuerung übertragen, die dann sofort Signale zum Ausschalten aller Sekundäreinheiten (in einer als Unterbrechungszeit bezeichneten Zeitperiode) gleichzeitig bei hoher Geschwindigkeit für eine bestimmte Dauer (Blockierzeit genannt) erzeugt, aufgrund dessen die Anstiegsrate des Ausgangsstroms während des Ausfalls beschränkt wird. Nach der Blockierzeit schaltet die programmierbare digitale Hauptsteuerung die gesteuerten Serienschalter ein und schaltet gleichzeitig die gesteuerten parallelen Schalter der genannten Sekundäreinheiten aus, um den letzten Sollwert der Ausgangsspannung innerhalb einer als Anstiegszeit bezeichneten kurzen Dauer zu erzielen (oder neu anzulegen). Im Falle aller nachfolgenden Ausfälle (d.h. wiederholte Ausfälle) kann der obige Unterbrechungs-, Blockier- und Anstiegszyklus wiederholt werden. Da die wiederholten Ausfälle mit den Serienschaltern am Ausgang der Stromversorgung erzielt werden, ist die bei Ausfällen abgeladene Energie geringer, da Streuenergien von Transformator, Gleichrichter und allen den Serienschaltern vorgeschalteten Zubehörgeräten völlig eliminiert werden, wodurch der Spitzenstrom reduziert wird, der durch die Serienschalter bei jedem Ausfall fließt, und dadurch eine hohe Ausfallwiederholfrequenz erzielt wird.As stated, in the event of a failure at the output terminals, the current in the proposed circuit can be detected by a fast-response CT, which floats at high potential. The instantaneous output current exceeds the threshold overcurrent trip value, a signal referred to as a breakdown-down pulse is transmitted to the programmable digital master controller, which then immediately signals to turn off all secondary units (in a period of time called the break time) simultaneously at high speed for a certain duration (called stall time ), due to which the rate of increase of the output current during the failure is limited. After the blocking time, the main programmable digital controller turns on the controlled series switches and simultaneously turns off the controlled parallel switches of said secondary units to achieve (or re-apply) the last setpoint of the output voltage within a short duration called a rise time. In the case of all subsequent failures (i.e., repeated failures), the above interrupt, stall, and rise cycle may be repeated. Since the repetitive failures with the series switches at the output of the power supply, the energy lost at failures is lower, as scattering energies of transformer, rectifier and all the series switches upstream accessories are completely eliminated, reducing the peak current is reduced by the series switch at each Failure flows, and thereby a high failure repetition frequency is achieved.
Ferner besteht eine Primäreinheit des beschriebenen vorgeschlagenen Stromkreises aus einem Vollbrückenwechselrichter, der mit phasenverschobener ZVS-(Zero Voltage Switching)-Technik arbeitet. Durch Anwenden von ZVS in jedem Wechselrichter wird Hochfrequenzumschaltung mit drastischer Reduzierung von Umschaltverlusten erzielt.Further, a primary unit of the described proposed circuit consists of a full-bridge inverter operating with phase-shifted ZVS (Zero Voltage Switching) technique. By applying ZVS in each inverter, high frequency switching is achieved with drastic reduction of switching losses.
In einem anderen Aspekt nutzt der offenbarte Stromkreis mehrere kompakte Hochfrequenztransformatoren in den DC-DC-Wandlern (anstatt eines herkömmlichen multisekundären Transformators). Das Design dieser Transformatoren ist einfach; sie lassen sich leicht herstellen und erfordern erheblich weniger Herstellungszeit, so dass die Gesamtherstellungszeit der beschriebenen Stromversorgung drastisch reduziert wird. Ebenso kommt der vorgeschlagene Stromkreis ohne alle assoziierten Nachteile einer Stromversorgung auf der Basis eines multisekundären Transformators aus, da der Stromkreis modular und leicht skalierbar ist. Aufgrund von Hochfrequenzgleichrichtung und aufgrund der Eliminierung des multisekundären Transformators ist die Größe einer/s Stromversorgung/Geräts auf der Basis des vorgeschlagenen Stromkreises für eine(n) gegebene(n) Ausgangsspannung und -strom äußerst gering.In another aspect, the disclosed circuit utilizes multiple high frequency compact transformers in the DC-DC converters (rather than a conventional multi-secondary transformer). The design of these transformers is simple; They are easy to manufacture and require significantly less manufacturing time, so drastically reducing the overall manufacturing time of the described power supply. Likewise, the proposed circuit will dispense with all the associated drawbacks of a multi-secondary transformer based power supply because the circuit is modular and easily scalable. Due to high frequency rectification and the elimination of the multi-secondary transformer, the size of a power supply / device based on the proposed circuit is extremely low for a given output voltage and current.
Ebenso bietet der vorgeschlagene Stromkreis eine sofortige niedrige Ausgangsspannungswelligkeit über den dynamischen Bereich von Spannung und Strom aufgrund einer Hochfrequenzgleichrichtung unter Verwendung von wenn überhaupt nur minimaler Filterkapazität. Ferner wird aufgrund der Eliminierung oder Reduzierung der Ausgangsfilterkapazität auch die gespeicherte Energie der Stromversorgung drastisch reduziert, was die beim Ausfall in der Last abgeladene Energie reduziert, während der Ausgangsserienschalter-Öffnungsvorgang (d.h. der Abschaltprozess) weiterläuft.Also, the proposed circuit provides instant low output ripple across the dynamic range of voltage and current due to high frequency rectification using minimal filter capacitance, if any. Further, due to the elimination or reduction of the output filter capacitance, the stored power of the power supply is also drastically reduced, which reduces the energy lost in failure in the load while the output breaker opening operation (i.e., the shutdown process) continues.
Die Feedback-gesteuerte Regulierung einer Stromversorgung auf der Basis des vorgeschlagenen Stromkreises kann durch die Ausgangsserienschalter erzielt werden und daher kann die Mindestzeit für eine Ausgangsspannungsregulierung sehr gering sein, da sie idealerweise durch die Umschaltzeit dieser Serienschalter begrenzt ist.The feedback-controlled regulation of a power supply based on the proposed circuit can be achieved by the output series switches, and therefore the minimum time for output voltage regulation can be very low, since it is ideally limited by the switching time of these series switches.
Die sekundären Einheiten bleiben immer auf ihrer Nennspannung bis zum Ausgangsserienschalter geladen und daher kann eine kurze Spannungsanstiegszeit beim Einschalten der Stromversorgung erzielt werden. Auch werden beim Ausschalten der Stromversorgung alle Serienschalter mit hoher Geschwindigkeit durch die programmierbare digitale Hauptsteuerung abgeschaltet, gefolgt vom Einschalten aller parallelen Schalter (mit einer Totzeit von wenigen Mikrosekunden) bei hoher Geschwindigkeit, um eine kurze Spannungsabfallzeit zu erzielen. Aus diesem Grund kann eine Ausgangsspannungsmodulation bei hoher Frequenz in einer/m Stromversorgung/Gerät auf der Basis des vorgeschlagenen Stromkreises erzielt werden. The secondary units are always charged at their rated voltage to the output series switch, and therefore, a short voltage rise time can be achieved when the power is turned on. Also, when the power is turned off, all the high speed serial switches are turned off by the programmable digital master controller, followed by turning on all the parallel switches (with a dead time of a few microseconds) at high speed to achieve a short voltage drop time. For this reason, output voltage modulation at high frequency can be achieved in a power supply / device based on the proposed circuit.
Der vorgeschlagene Stromkreis wurde zwar oben als alle Hauptmodule/Komponenten enthaltend erläutert, aber es ist durchaus möglich, dass tatsächliche Implementationen nur einen Teil der vorgeschlagenen Module/Komponenten oder eine Kombination derselben oder eine Teilmenge derselben zu Submodulen in verschiedenen Kombinationen über mehrere Geräte beinhalten, die operativ miteinander gekoppelt werden können. Daher fallen alle möglichen Modifikationen, Implementationen und Ausgestaltungen dessen, wo und wie der vorgeschlagene Stromkreis konfiguriert ist, in den Rahmen der vorliegenden Erfindung.While the proposed circuit has been discussed above as including all major modules / components, it is quite possible that actual implementations may include only a portion of the proposed modules / components or a combination thereof or a subset thereof to submodules in various combinations across multiple devices operatively coupled with each other. Therefore, all possible modifications, implementations and refinements of where and how the proposed circuit is configured fall within the scope of the present invention.
Der hierin verwendete Begriff „gekoppelt mit“ soll, wenn nicht der Kontext etwas anderes diktiert, sowohl direkte Kupplung (bei der zwei Elemente miteinander gekoppelt oder miteinander in Kontakt sind) und indirekte Kupplung beinhalten (bei der sich wenigstens ein zusätzliches Element zwischen den beiden Elementen befindet). Daher werden die Begriffe „gekoppelt an“ und „gekoppelt mit“ synonym verwendet. Im Kontext des vorliegenden Dokuments werden Begriffe „gekoppelt an“ und „gekoppelt mit“ euphemistisch so benutzt, dass sie „kommunikativ gekoppelt mit“ über ein Netzwerk bedeuten, wobei zwei oder mehr Geräte Daten miteinander über das Netzwerk möglicherweise über ein oder mehrere Zwischengeräte austauschen können.As used herein, the term "coupled with" is intended to include, unless the context dictates otherwise, both direct coupling (in which two elements are coupled or in contact with each other) and indirect coupling (which involves at least one additional element between the two elements located). Therefore, the terms "coupled to" and "coupled to" are used interchangeably. In the context of the present document, terms "coupled to" and "coupled with" are euphemistically used to mean "communicatively coupled to" over a network, where two or more devices may be able to communicate with each other over the network via one or more intermediate devices ,
Ferner sind beim Interpretieren der Spezifikation und der Ansprüche alle Begriffe auf die breitestmögliche Weise zu interpretieren, die mit dem Kontext im Einklang steht. Insbesondere sind die Begriffe „umfasst“ und „umfassend“ mit Bezug auf Elemente, Komponenten oder Schritte auf eine nicht exklusive Weise zu interpretieren, die anzeigt, dass die referenzierten Elemente, Komponenten oder Schritte vorhanden, oder benutzt oder kombiniert mit anderen Elementen, Komponenten oder Schritten sein können, die nicht ausdrücklich referenziert sind. Wo sich die Spezifikationsansprüche auf wenigstens ein Element aus der Gruppe bestehend aus A, B, C .... und N beziehen, da ist der Text so zu interpretieren, dass er nur ein Element aus der Gruppe, nicht A plus N oder B plus N usw. benötigt.Further, in interpreting the specification and the claims, all terms are to be interpreted in the broadest possible manner consistent with the context. In particular, the terms "comprises" and "comprising" with respect to elements, components or steps are to be interpreted in a non-exclusive manner indicating that the referenced elements, components or steps are present, or used or combined with other elements, components or Be steps that are not explicitly referenced. Where the specification claims refer to at least one member of the group consisting of A, B, C .... and N, the text should be interpreted to be only one member of the group, not A plus N or B plus N, etc. needed.
Während einige Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung illustriert und beschrieben wurden, sind diese nur beispielhaft. Die Offenbarung ist nicht auf die Ausgestaltungen wie hierin erörtert begrenzt und es wird für die Fachperson offensichtlich sein, dass zahlreiche Modifikationen neben den bereits beschriebenen möglich sind, ohne von den erfinderischen Konzepten hierin abzuweichen. Alle solche Modifikationen, Änderungen, Variationen, Substitutionen und Äquivalente fallen gänzlich in den Rahmen der vorliegenden Offenbarung. Der erfinderische Gegenstand ist daher lediglich durch das Wesen der beiliegenden Ansprüche begrenzt.While some embodiments of the present disclosure have been illustrated and described, these are exemplary only. The disclosure is not limited to the embodiments as discussed herein and it will be apparent to one of ordinary skill in the art that many modifications are possible besides those already described without departing from the inventive concepts herein. All such modifications, changes, variations, substitutions, and equivalents fall entirely within the scope of the present disclosure. The inventive subject matter is therefore limited only by the nature of the appended claims.
VORTEILE DER VORLIEGENDEN OFFENBARUNGBENEFITS OF THE PRESENT DISCLOSURE
Einige der Aufgaben der vorliegenden Offenbarung, die wenigstens eine Ausgestaltung hierin erfüllt, werden nachfolgend aufgeführt.Some of the objects of the present disclosure that satisfy at least one embodiment herein are listed below.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen Stromkreis für eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung zum Erzeugen von Hochspannungs-Hochleistungsgleichstrom im Dauermodus bereit.The present disclosure provides a circuit for a high voltage DC power supply for generating high voltage, high voltage, continuous mode DC power.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen Stromkreis für eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung bereit, die auf hohem Potential (100 kVDC) schweben kann.The present disclosure provides a circuit for a high voltage DC power supply that can float at high potential (100 kVDC).
Die vorliegende Offenbarung stellt einen Stromkreis für eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung mit der Fähigkeit bereit, Ausgangsspannung mit einer kurzen Anstiegszeit (< 1 ms) zu liefern.The present disclosure provides a circuit for a high voltage DC power supply capable of providing output voltage with a short rise time (<1 ms).
Die vorliegende Offenbarung stellt einen Stromkreis für eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung bereit, die wiederholte Ausfälle/Kurzschlüsse (typischerweise 200 ns) an ihren Ausgangsanschlüssen erkennen und aushalten kann.The present disclosure provides a circuit for a high voltage DC power supply that can detect and endure repeated failures / short circuits (typically 200 ns) at its output terminals.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung bereit, die Ausgangsgleichspannung mit hoher Geschwindigkeit (< 5 µs) bei Ausfällen/Kurzschlüssen an ihren Ausgangsanschlüssen unterbricht.The present disclosure provides a high voltage DC power supply that interrupts DC output voltage at high speed (<5 μs) in the event of dropouts / short circuits at its output terminals.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung bereit, die Ausgangsgleichspannung für eine feste Zeitperiode (von 100 µs bis 100 s von ms oder daüber einstellbar) blockiert halten und die Ausgangsgleichspannung zurück auf ihren letzten Sollwert bringen kann.The present disclosure provides a high voltage DC power supply that can keep output DC voltage blocked for a fixed period of time (from 100 μs to 100 seconds of ms or beyond) and bring the DC output voltage back to its last setpoint.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen Stromkreis für eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung bereit, die die Anzahl von zulässigen Ausfällen/Kurzschlüssen an ihren Ausgangsanschlüssen einstellen kann, die Ausfälle zählen kann, die tatsächlich am Ausgang auftreten, und die Ausgangsgleichspannung unterbrechen kann, wenn die Zahl der tatsächlichen Ausfälle dem Sollwert der zulässigen Ausfälle entspricht.The present disclosure provides a circuit for a high voltage DC power supply, which can set the number of allowable failures / short circuits at its output terminals, which can count failures that actually occur at the output and can interrupt the DC output voltage if the number of actual failures is equal to the set value of allowable failures.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung mit optimiertem Design zum Begrenzen der in einem Fehler bei Ausfall/Kurzschluss abgeladenen Energie auf < 10J bereit.The present disclosure provides a high-voltage DC power supply with optimized design for limiting the energy dumped in a failure / short circuit fault to <10J.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung mit niedriger Spannungswelligkeit und guter Ausgangsspannungsregulierung bereit.The present disclosure provides a high voltage DC power supply with low voltage ripple and good output voltage regulation.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung mit einfacherem HV-Trennmechanismus bereit.The present disclosure provides a high voltage DC power supply with a simpler HV disconnect mechanism.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen Stromkreis für eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung mit einfacherem Feedback-Regelsystem zum Regeln des Ausgangs-HVDC bereit.The present disclosure provides a circuit for a high voltage DC power supply with a simpler feedback control system for controlling the output HVDC.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen Stromkreis für eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung mit einer Funktion zum Bieten von Schutz vor Ausgangsüberspannung und -überstrom bereit.The present disclosure provides a circuit for a high voltage DC power supply having a function of providing protection from output overvoltage and overcurrent.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen Stromkreis für eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung mit einer Funktion für Ausgangsgleichspannungsmodulation (typischerweise 5 Hz bis 0,5 kHz) bereit.The present disclosure provides a circuit for a high voltage DC power supply with a DC output voltage modulation function (typically 5 Hz to 0.5 kHz).
Die vorliegende Offenbarung stellt einen Stromkreis für eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung mit hohem (> 85 %) Wirkungsgrad bereit.The present disclosure provides a circuit for a high voltage (> 85%) high-voltage DC power supply.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen Stromkreis für eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung bereit, die einen einfachen, flexiblen und adaptierbaren Steuerkreis mit sehr kurzer Ansprechungszeit für Ausgangsspannungsregulierung benutzt.The present disclosure provides a circuit for a high voltage DC power supply that uses a simple, flexible and adaptable control circuit with very short output voltage regulation response time.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen Stromkreis für eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung bereit, die einen Hot-Standby-Modus hat.The present disclosure provides a circuit for a high voltage DC power supply that has a hot standby mode.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen Stromkreis für eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung bereit, die weitaus kleiner ist als existierende Geräte für dieselben Nennausgänge.The present disclosure provides a circuit for a high voltage DC power supply that is much smaller than existing devices for the same rated outputs.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen Stromkreis für eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung bereit, die leicht und schnell herzustellende Komponenten benutzt.The present disclosure provides a circuit for a high voltage DC power supply that uses components that are easy and fast to manufacture.
Die vorliegende Offenbarung stellt einen Stromkreis für eine Hochspannungs-Gleichstromversorgung bereit, die leicht skalierbar ist und jede Art von Last, kontinuierlich, stufenweise oder mit einem beliebigen Profil, über einen breiten Bereich von Stromanforderungen bis zu Nulllast handhaben kann.The present disclosure provides a circuit for a high voltage DC power supply that is easily scalable and can handle any type of load, continuously, incrementally, or with any profile, over a wide range of current requirements up to no-load.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- IN 206556 [0004]IN 206556 [0004]
- US 9041288 B2 [0004, 0007]US 9041288 B2 [0004, 0007]
- US 5638263 A [0004]US 5638263 A [0004]
- US 2016/0073298 A1 [0004]US 2016/0073298 A1 [0004]
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IN201821002553 | 2018-01-22 | ||
IN201821002553 | 2018-01-22 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018114437A1 true DE102018114437A1 (en) | 2019-08-22 |
Family
ID=67481812
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018114437.7A Pending DE102018114437A1 (en) | 2018-01-22 | 2018-06-15 | High-voltage DC power supply circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018114437A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116915179A (en) * | 2023-09-12 | 2023-10-20 | 广州德姆达光电科技有限公司 | Solar PWM controller and monitoring method thereof |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5638263A (en) | 1994-03-01 | 1997-06-10 | Halmar Robicon Group | Low and medium voltage PWM AC/DC power conversion method and apparatus |
US9041288B2 (en) | 2012-10-09 | 2015-05-26 | Ampegon Ag | Stabilized high-voltage power supply |
US20160073298A1 (en) | 2013-04-22 | 2016-03-10 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Cellular network control of channel allocation for vehicle-to-vehicle communication |
-
2018
- 2018-06-15 DE DE102018114437.7A patent/DE102018114437A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5638263A (en) | 1994-03-01 | 1997-06-10 | Halmar Robicon Group | Low and medium voltage PWM AC/DC power conversion method and apparatus |
US9041288B2 (en) | 2012-10-09 | 2015-05-26 | Ampegon Ag | Stabilized high-voltage power supply |
US20160073298A1 (en) | 2013-04-22 | 2016-03-10 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Cellular network control of channel allocation for vehicle-to-vehicle communication |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116915179A (en) * | 2023-09-12 | 2023-10-20 | 广州德姆达光电科技有限公司 | Solar PWM controller and monitoring method thereof |
CN116915179B (en) * | 2023-09-12 | 2023-12-26 | 广州德姆达光电科技有限公司 | Solar PWM controller and monitoring method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102007028077B4 (en) | Device for feeding electrical energy into a power supply network and DC-DC converter for such a device | |
WO2012113442A1 (en) | Dc-to-dc converter and method for operating a dc-to-dc converter | |
DE69727965T3 (en) | POWER MODULATOR | |
DE60210334T2 (en) | VOLTAGE LEAKAGE AND OVERVOLTAGE COMPENSATION DEVICE WITH PULSE-WIDE MODULATED TRANSFORMER | |
EP2209180A1 (en) | Battery charger and method for its operation | |
DE112010005612T5 (en) | Power conversion device | |
AT512780B1 (en) | Switching power supply and inverter and strand monitoring with such a switching power supply | |
DE102009052461A1 (en) | Inverter circuitry | |
DE102010060398A1 (en) | Method for operating a photovoltaic system for feeding electrical power into a medium-voltage network | |
EP2451065B1 (en) | Inverter circuitry comprising a buck converter | |
DE102017222265A1 (en) | DC converter | |
DE102011117215A1 (en) | Flow and reverse power supply using an inductor on the primary side of the transformer and methods of using the same | |
DE102018210807A1 (en) | Electrical circuit for zero voltage soft switching in a DC converter | |
DE102018114437A1 (en) | High-voltage DC power supply circuit | |
EP2945257B1 (en) | Balancing electric voltages of electric capacitors connected in series | |
WO2012123232A1 (en) | Circuit assembly comprising inverters for supplying an x-ray tube with power and associated method | |
DE4426017A1 (en) | Power supply device, in particular battery charger for electric vehicles or the like | |
EP2822166B1 (en) | Forward converter with snubber circuit at the secondary side | |
EP1870996A1 (en) | Circuit for feeding electric energy in a electric utility grid | |
DE19711017A1 (en) | Electric power feeder for multistage gradient amplifier | |
EP3590183B1 (en) | Voltage converter, method for operation thereof, and computer program | |
WO2020114758A1 (en) | Switched-mode power supply having coupled step-down converter stages | |
EP2856625B1 (en) | Voltage supply for an inverter | |
DE102013111231A1 (en) | Inverter with matching circuit for high variable DC input voltages and use of the matching circuit | |
EP3360241B1 (en) | Dc-to-dc converter and method for operating a dc-to-dc converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: VIERING, JENTSCHURA & PARTNER MBB PATENT- UND , DE |
|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication |