MD1040Z - Convertor de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu - Google Patents
Convertor de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu Download PDFInfo
- Publication number
- MD1040Z MD1040Z MDS20160020A MDS20160020A MD1040Z MD 1040 Z MD1040 Z MD 1040Z MD S20160020 A MDS20160020 A MD S20160020A MD S20160020 A MDS20160020 A MD S20160020A MD 1040 Z MD1040 Z MD 1040Z
- Authority
- MD
- Moldova
- Prior art keywords
- electronic key
- voltage
- converter
- alternating current
- rectifier bridge
- Prior art date
Links
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 16
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012432 intermediate storage Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la electrotehnică şi electroenergetică, şi anume la convertoarele de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu.Convertorul conţine trei ramuri, conectate în paralel, prima dintre care este formată dintr-o cheie electronică (5) şi o punte de redresare (3), conectate în serie, totodată la bornele punţii (3) sunt conectate în paralel o sursă de curent alternativ (1) şi un filtru al armonicilor superioare (2). A doua ramură este formată dintr-un condensator (4), iar a treia - dintr-o diodă (7) şi o cheie electronică (6), conectate în serie. Convertorul de asemenea conţine un transformator de frecvenţă înaltă (9), miezul feromagnetic al căruia este executat cu întrefier. Bobina primară (8) a transformatorului (9) este conectată cu un capăt la punctul de conexiune a cheii electronice (5) cu puntea de redresare (3) şi cu celălalt capăt - la punctul de conexiune a diodei (7) cu cheia electronică (6). Bobina secundară (10) a transformatorului (9) este conectată în serie cu o cheie electronică (11), în paralel la acestea fiind conectate un filtru al armonicilor superioare (12) şi sarcina (13).
Description
Invenţia se referă la electrotehnică şi electroenergetică, şi anume la convertoarele de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu.
Este cunoscut un convertor de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu pe baza cheilor electronice, care conţine o sursă de curent alternativ, un filtru al armonicilor superioare, o punte de redresare, un corector al factorului de putere, două chei electronice, un condensator, o inductanţă, un transformator de frecvenţă înaltă cu trei bobine, un redresor cu două elemente semiconductoare şi un al doilea filtru al armonicilor superioare [1].
Dezavantajul instalaţiei constă în faptul că în aceasta se utilizează un număr mare de elemente semiconductoare active şi pasive, fapt care conduce la majorarea costului instalaţiei şi pierderilor de energie în aceasta. La majorarea costului şi creşterea pierderilor de energie contribuie şi aceea că semibobinele transformatorului de frecvenţă lucrează numai pe durata de timp egală cu durata unui semiimpuls şi ca urmare acest transformator are o masă majorată.
Este cunoscută, de asemenea, instalaţia pentru convertizarea energiei pe baza cheilor electronice, selectată în calitate de cea mai apropiată soluţie, care conţine o sursă de curent alternativ, un filtru al armonicilor superioare, o punte de redresare, un corector al factorului de putere, care constă dintr-un condensator, o inductanţă, o cheie electronică şi o diodă, totodată mai conţine două chei electronice, două diode de returnare, un transformator de frecvenţă înaltă, un element semiconductor şi un al doilea filtru al armonicilor superioare [2].
Dezavantajul instalaţiei constă în faptul că se utilizează un număr mare de elemente feromagnetice şi semiconductoare active şi pasive, fapt ce conduce la majorarea costului instalaţiei şi a pierderilor de energie în aceasta.
Problema pe care o rezolvă invenţia constă în majorarea randamentului şi micşorarea costului convertorului de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu.
Convertorul de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine trei ramuri, conectate în paralel, prima dintre care este formată dintr-o cheie electronică şi o punte de redresare, conectate în serie, totodată la bornele punţii sunt conectate în paralel o sursă de curent alternativ şi un filtru al armonicilor superioare. A doua ramură este formată dintr-un condensator, iar a treia - dintr-o diodă şi o cheie electronică, conectate în serie. Convertorul de asemenea conţine un transformator de frecvenţă înaltă, miezul feromagnetic al căruia este executat cu întrefier. Bobina primară a transformatorului este conectată cu un capăt la punctul de conexiune a cheii electronice cu puntea de redresare a primei ramuri şi cu celălalt capăt - la punctul de conexiune a diodei cu cheia electronică a ramurii a treia. Bobina secundară a transformatorului este conectată în serie cu o cheie electronică, în paralel la acestea fiind conectate un filtru al armonicilor superioare şi sarcina.
Rezultatul tehnic al invenţiei constă în majorarea randamentului şi micşorarea costului de confecţionare a convertorului de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu.
Majorarea randamentului convertorului de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu este o urmare a micşorării numărului de elemente feromagnetice şi semiconductoare active şi pasive, şi anume a excluderii unei chei electronice, a două diode, unui condensator şi unei inductanţe. Excluderea acestor elemente conduce la micşorarea pierderilor în convertorul propus, în comparaţie cu cea mai apropiată soluţie, deci şi la majorarea randamentului convertorului propus.
Micşorarea costului de confecţionare a instalaţiei se asigură prin simplificarea schemei electrice a convertorului, datorită excluderii mai multor elemente funcţionale. În comparaţie cu cea mai apropiată soluţie, sunt excluse corectorul factorului de putere, care include un condensator, o inductanţă, o cheie electronică şi o diodă, şi dioda de returnare. Micşorarea costului de confecţionare a convertorului se datorează, de asemenea, micşorării numărului de legături dintre elementele funcţionale.
Toate aceste caracteristici contribuie la soluţionarea problemei - majorarea randamentului convertorului de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu şi micşorarea costului de confecţionare a acestuia.
Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-3, care reprezintă:
- fig. 1, schema echivalentă a convertorului;
- fig. 2, diagrama impulsurilor de comandă a cheilor electronice şi forma curbelor de tensiune la intrarea şi ieşirea convertorului;
- fig. 3, diagrama impulsurilor de comandă a cheilor electronice şi forma curbelor de tensiune şi curent în elementele convertorului.
Enumerarea poziţiilor din fig. 1: l - sursa de curent alternativ; 2 - filtrul armonicilor superioare; 3 - puntea de redresare a tensiunii de curent alternativ în tensiune de curent continuu; 4 - condensatorul; 5, 6 - cheile electronice; 7 - dioda de returnare; 8 - bobina primară a transformatorului de frecvenţă înaltă; 9 - transformatorul de frecvenţă înaltă, miezul feromagnetic al căruia este executat cu întrefier; 10 - bobina secundară a transformatorului de frecvenţă înaltă; 11 - cheia electronică; 12 - filtrul armonicilor superioare; 13 - sarcina.
Explicarea poziţiilor din fig. 2:
21 - forma curbei tensiunii sursei de curent alternativ 1 (vezi fig. 1);
22 - forma curbei curentului sursei de curent alternativ 1;
- forma curbei impulsului de comandă aplicat la cheia electronică 5;
- forma curbei impulsului de comandă aplicat la cheia electronică 6;
- forma curbei tensiunii în punctul de conexiune a punţii de redresare 3 cu cheia electronică 5;
26 - forma curbei tensiunii sarcinii 13 (vezi fig. 1).
Explicarea poziţiilor din fig. 3:
- forma impulsului de comandă aplicat la cheia electronică 5;
- forma impulsului de comandă aplicat la cheia electronică 6;
- forma impulsului tensiunii în punctul de conexiune a cheii electronice 6 cu dioda de returnare 7 (vezi fig. 1);
- forma impulsului tensiunii în punctul de conexiune a punţii de redresare 3 cu cheia electronică 5 (vezi fig. 1);
35 - forma impulsului curentului care se scurge prin bobina primară 8 a transformatorului de
frecvenţă înaltă 9 (vezi fig. 1);
36 - forma impulsului curentului care se scurge în legătura dintre filtrul armonicilor superioare 2 şi puntea de redresare 3 (vezi fig. 1);
37 - forma impulsului curentului care se scurge în legătura de la ieşirea din puntea de redresare 3 (vezi fig. 1);
38 - forma impulsului tensiunii cheii electronice 11 (vezi fig. 1);
39 - forma impulsului curentului care se scurge prin bobina secundară 10 a transformatorului de frecvenţă înaltă 9 (vezi fig. 1);
40 - forma curbei tensiunii sarcinii (vezi fig. 1).
Convertorul de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu (vezi fig. 1) include trei ramuri, conectate în paralel. Prima ramură conţine cheia electronică 5 şi puntea de redresare 3, conectate în serie. La bornele de curent alternativ ale punţii de redresare 3 sunt conectate în paralel sursa de curent alternativ 1 şi filtrul armonicilor superioare 2. A doua ramură este formată din condensatorul 4, iar a treia este formată din dioda 7 şi cheia electronică 6, conectate consecutiv. Transformatorul de frecvenţă înaltă 9 este executat cu întrefier şi are o bobină primară 8, conectată cu un capăt la punctul de conexiune a primei ramuri şi cu celălalt - la punctul de conexiune a ramurii a treia, şi o bobină secundară 10, care este conectată în serie cu o cheie electronică 11, în paralel la acestea fiind conectate filtrul armonicilor superioare 12 şi sarcina 13.
Convertorul funcţionează în modul următor.
Fie că la ieşirea punţii de redresare 3 este aplicată o tensiune oarecare (vezi fig. 3, curba 34 ), iar condensatorul 4 este încărcat. În acest moment la cheile electronice 5 şi 6 (vezi fig. 1) se aplică impulsurile de comandă 31 şi 32 (vezi fig. 3 pentru t0), care deschid aceste chei electronice. Ca urmare, se formează un circuit ce include condensatorul 4 - cheia electronică 5 - bobina primară 8 - cheia electronică 6 - condensatorul 4. Sub acţiunea tensiunii condensatorului 4 (vezi fig. 3, curba 34 pentru t0) în acest circuit curge un curent (vezi fig. 3, curba 35 pentru t0 - t1), care creşte şi asigură transferul energiei din condensatorul 4 în câmpul magnetic al transformatorului de frecvenţă înaltă 9. Procesul va decurge până când se va stinge impulsul de comandă 31 (vezi fig. 3 pentru t1), aplicat la cheia electronică 5, şi această cheie se va închide.
Durata impulsului de comandă 31 este determinată de valoarea tensiunii sarcinii 13. Când valoarea tensiunii de curent continuu în sarcina 13 se micşorează, durata impulsului de comandă 31 se măreşte, iar când valoarea tensiunii de curent continuu pe sarcina 13 se măreşte, durata impulsului de comandă 31 se micşorează. În acest mod se efectuează stabilizarea tensiunii la bornele sarcinii 13. Frecvenţa impulsurilor de comandă a cheilor electronice se află în diapazonul de valori 50…200 kHz.
La închiderea cheii electronice 5 se formează un alt circuit, care constă din sursa de curent alternativ 1 - filtrul armonicilor superioare 2 - puntea de redresare 3 - bobina primară 8 - cheia electronică 6 - puntea de redresare 3 - filtrul armonicilor superioare 2 - sursa de curent alternativ 1. Sub acţiunea tensiunii sursei de curent alternativ 1 (vezi fig. 3, curba 34 pentru t0) în acest circuit curge un curent (vezi fig. 3, curba 36 pentru t1 - t2), care creşte şi, ca rezultat, se asigură transferul energiei din sursa de curent alternativ 1 în câmpul magnetic al transformatorului de frecvenţă înaltă 9. Acest proces va decurge până când se va stinge impulsul de comandă 32 (vezi fig. 3 pentru t2), aplicat la cheia electronică 6, şi această cheie se va închide.
Durata impulsului de comandă 32 este determinată de valoarea curentului de la sursa de curent alternativ 1. Când valoarea curentului de la sursa 1 se micşorează, durata impulsului de comandă 32 se măreşte, iar când valoarea curentului de la sursa 1 se măreşte, durata impulsului de comandă 32 se micşorează. Astfel se efectuează corectarea factorului de putere.
La închiderea cheii electronice 6 se formează două circuite. Primul circuit include sursa de curent alternativ 1 - filtrul armonicilor superioare 2 - puntea de redresare 3 - bobina primară 8 - dioda de returnare 7 - condensatorul 4 - puntea de redresare 3 - filtrul armonicilor superioare 2 - sursa de curent alternativ 1 şi al doilea circuit include bobina secundară 10 - cheia electronică 11 - filtrul armonicilor superioare 12 - sarcina 13 - filtrul armonicilor superioare 12 - bobina secundară 10. Primul circuit asigură transferul de energie de la sursa de curent alternativ 1 în condensatorul 4 (vezi fig. 3, curba 33 şi 36 pentru t2 - t3), iar al doilea circuit asigură transferul de energie acumulată în câmpul magnetic al transformatorului de frecvenţă înaltă 9 în sarcina 13 (vezi fig. 3, curba 39 pentru t2 - t0).
Din momentul t0 se aplică un nou impuls de comandă 31 şi 32 la cheile 5 şi 6 şi procesul de funcţionare a convertorului se repetă într-un nou ciclu de lucru.
Aplicabilitatea industrială a soluţiei propuse este determinată de faptul că convertorul de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu se confecţionează în baza componentelor electronice industriale, iar transformatorul de frecvenţă înaltă, executat cu întrefier, este utilizat şi pentru stocarea intermediară a unei porţiuni de energie în cadrul procesului de conversie. Transformatorul se confecţionează în baza tipurilor standard ale miezurilor feromagnetice. Tehnologia de producere a microcircuitelor imprimate este accesibilă pentru realizare atât în condiţii de laborator, cât şi de fabricare la uzinele cu profil de producere a echipamentelor electronice de diferită destinaţie.
Micşorarea costului de confecţionare a instalaţiei se asigură prin excluderea mai multor elemente funcţionale în comparaţie cu cea mai apropiată soluţie, de exemplu sunt excluse o cheie electronică, o inductanţă pentru limitarea curenţilor de comutaţie, un condensator şi două diode de returnare, prin care se asigură micşorarea numărului de elemente în convertorul propus. Micşorarea costului de confecţionare a convertorului se datorează de asemenea şi micşorării numărului de legături dintre elementele funcţionale şi ale canalelor de comandă cu cheile electronice.
Majorarea randamentului convertorului de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu este o urmare a micşorării numărului de elemente feromagnetice şi semiconductoare active şi pasive. Excluderea acestor elemente din schema funcţională a convertorului, deci şi a pierderilor provocate de curenţi în aceste elemente funcţionale, contribuie la majorarea randamentului convertorului propus.
Totalitatea caracteristicilor indicate ale soluţiei tehnice propuse de realizare a convertorului de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu asigură soluţionarea problemei propuse privind micşorarea costului de confecţionare a convertorului şi majorarea randamentului de funcţionare a lui.
1. Peter B. Green. Application Note AN-1169. IRPLLED5 40V/1.4A Low Voltage LED Driver using IRS2548D, 2015, p. 2, fig. 1, <URL: http://irf.com/technical-info/refdesigns/irplled5.pdf > (regăsit în internet la 2016.03.22)
2. AN-6920MR. Integrated Critical-Mode PFC / Quasi-Resonant Current-Mode PWM Controller FAN6920, 2013.22.02, p. 1, fig. 1, <URL:https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-6920MR.pdf> (regăsit în internet la 2016.03.22)
Claims (1)
- Convertor de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu, care conţine trei ramuri, conectate în paralel, prima dintre care este formată dintr-o cheie electronică (5) şi o punte de redresare a tensiunii de curent alternativ în tensiune de curent continuu (3), conectate în serie, totodată la bornele de curent alternativ ale punţii (3) sunt conectate în paralel o sursă de curent alternativ (1) şi un filtru al armonicilor superioare (2); a doua ramură este formată dintr-un condensator (4); a treia ramură este formată dintr-o diodă (7) şi o cheie electronică (6), conectate în serie; de asemenea conţine un transformator de frecvenţă înaltă (9), miezul feromagnetic al căruia este executat cu întrefier, totodată bobina primară (8) a transformatorului (9) este conectată cu un capăt la punctul de conexiune a cheii electronice (5) cu puntea de redresare (3) şi cu celălalt capăt - la punctul de conexiune a diodei (7) cu cheia electronică (6), iar bobina secundară (10) a lui este conectată în serie cu o cheie electronică (11), în paralel la acestea fiind conectate un filtru al armonicilor superioare (12) şi sarcina (13).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDS20160020A MD1040Z (ro) | 2016-02-16 | 2016-02-16 | Convertor de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDS20160020A MD1040Z (ro) | 2016-02-16 | 2016-02-16 | Convertor de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| MD1040Y MD1040Y (ro) | 2016-05-31 |
| MD1040Z true MD1040Z (ro) | 2017-01-31 |
Family
ID=56096839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| MDS20160020A MD1040Z (ro) | 2016-02-16 | 2016-02-16 | Convertor de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| MD (1) | MD1040Z (ro) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD742Y (ro) * | 2013-01-23 | 2014-02-28 | Inst De Energetica Al Academiei De Stiinte A Moldovei | Instalaţie pentru convertizarea tensiunii alternative în tensiune de curent continuu (variante) |
| MD842Y (en) * | 2014-05-14 | 2014-11-30 | Institutul De Energetică Al Academiei De Ştiinţe A Moldovei | Microinverter for photovoltaic panels |
| MD841Y (en) * | 2014-05-19 | 2014-11-30 | Institutul De Energetică Al Academiei De Ştiinţe A Moldovei | Converter of direct current voltage to direct current voltage |
| MD944Y (ro) * | 2014-09-25 | 2015-08-31 | Institutul De Energetică Al Academiei De Ştiinţe A Moldovei | Invertor pentru modul fotovoltaic |
-
2016
- 2016-02-16 MD MDS20160020A patent/MD1040Z/ro not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD742Y (ro) * | 2013-01-23 | 2014-02-28 | Inst De Energetica Al Academiei De Stiinte A Moldovei | Instalaţie pentru convertizarea tensiunii alternative în tensiune de curent continuu (variante) |
| MD842Y (en) * | 2014-05-14 | 2014-11-30 | Institutul De Energetică Al Academiei De Ştiinţe A Moldovei | Microinverter for photovoltaic panels |
| MD841Y (en) * | 2014-05-19 | 2014-11-30 | Institutul De Energetică Al Academiei De Ştiinţe A Moldovei | Converter of direct current voltage to direct current voltage |
| MD944Y (ro) * | 2014-09-25 | 2015-08-31 | Institutul De Energetică Al Academiei De Ştiinţe A Moldovei | Invertor pentru modul fotovoltaic |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| AN-6920MR. Integrated Critical-Mode PFC / Quasi-Resonant Current-Mode PWM Controller FAN6920, 2013.22.02, p. 1, fig. 1, <URL:https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-6920MR.pdf> (regăsit în internet la 2016.03.22) * |
| Peter B. Green. Application Note AN-1169. IRPLLED5 40V/1.4A Low Voltage LED Driver using IRS2548D, 2015, p. 2, fig. 1, <URL: http://irf.com/technical-info/refdesigns/irplled5.pdf > (regăsit în internet la 2016.03.22) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MD1040Y (ro) | 2016-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9337743B2 (en) | Apparatus and method for multiple primary bridge resonant converters | |
| Hasanpour et al. | A novel full soft-switching high-gain DC/DC converter based on three-winding coupled-inductor | |
| US9614453B2 (en) | Parallel hybrid converter apparatus and method | |
| Kim et al. | A fully soft-switched single switch isolated DC–DC converter | |
| US9444346B2 (en) | Apparatus and efficiency point tracking method for high efficiency resonant converters | |
| EP2884646B1 (en) | Multiple-output DC/DC converter and power supply having the same | |
| US9461554B2 (en) | Hybrid converter using a resonant stage and a non-isolated stage | |
| US9350260B2 (en) | Startup method and system for resonant converters | |
| US9143044B2 (en) | Apparatus and method for pulse width modulation control for switching power converters | |
| US9595877B2 (en) | Secondary side hybrid converter apparatus and method | |
| Kasper et al. | PV panel-integrated high step-up high efficiency isolated GaN DC-DC boost converter | |
| CN111656661A (zh) | 恒频dc / dc功率转换器 | |
| CN106688174A (zh) | 开关电源装置 | |
| TWI580166B (zh) | 交錯式升壓轉換器 | |
| Hwu et al. | Ultrahigh step-down converter with active clamp | |
| MD841Z (ro) | Convertor de tensiune de curent continuu în tensiune de curent continuu | |
| Pop-Călimanu et al. | A new hybrid Boost-L converter | |
| MD1040Z (ro) | Convertor de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu | |
| Lee et al. | A Study on Implementing Phase-Shift Full-Bridge Converter Employing an Asynchronous Active Clamp Circuit | |
| MD842Z (ro) | Microinvertor pentru panouri fotovoltaice | |
| KR101813778B1 (ko) | 하이브리드 방식 led 전원장치 | |
| Thongsongyod et al. | High step-up ratio DC-DC converter using Class-E resonant inverter and Class-DE rectifier for low voltage DC sources | |
| Kondrath et al. | Analysis and design of common-diode tapped-inductor PWM buck converter in CCM | |
| KR20110019000A (ko) | 수동소자만으로 구성된 반감 특성을 가진 스너버망으로 영전류 스위칭하는 공진형 펄스 폭 변조형 벅 컨버터 | |
| Park et al. | Synchronous rectification method for high frequency CLLC resonant cnverter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG9Y | Short term patent issued | ||
| KA4Y | Short-term patent lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration) |