MD742Z - Instalaţie pentru convertizarea tensiunii alternative în tensiune de curent continuu (variante) - Google Patents
Instalaţie pentru convertizarea tensiunii alternative în tensiune de curent continuu (variante) Download PDFInfo
- Publication number
- MD742Z MD742Z MDS20130008A MDS20130008A MD742Z MD 742 Z MD742 Z MD 742Z MD S20130008 A MDS20130008 A MD S20130008A MD S20130008 A MDS20130008 A MD S20130008A MD 742 Z MD742 Z MD 742Z
- Authority
- MD
- Moldova
- Prior art keywords
- transformer
- connection
- coil
- sections
- rectifier
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title abstract description 14
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 61
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims description 52
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 47
- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract description 12
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 19
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 4
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 3
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 3
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 3
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la electrotehnică, şi anume la convertizoarele de tensiune alternativă în tensiune de curent continuu.Instalaţia pentru convertizarea tensiunii alternative în tensiune de curent continuu, conform primei variante, include o punte de redresare (1), intrarea căreia este conectată la bornele de alimentare (13), la ieşirea căreia sunt conectate n condensatoare de filtrare elementare (2), conectate în serie, un transformator de frecvenţă înaltă, bobina primară a căruia este formată din n secţii (4), fiecare secţie fiind conectată consecutiv cu un tranzistor de comutare (5), formând o ramură. Fiecare ramură este unită consecutiv cu următoarea, totodată toate sunt conectate la ieşirea punţii (1). Nodurile de conexiune (16) ale condensatoarelor (2) sunt unite cu nodurile de conexiune (17) ale ramurilor bobinei primare a transformatorului. Fiecare nod de conexiune (19) a unei secţii (4) cu tranzistorul (5), cu excepţia primului nod, este unit printr-o diodă de returnare (3) cu nodul de conexiune a începutului secţiei (4) precedente cu condensatorul (2). Instalaţia mai include un redresor, format dintr-o bobină de inductanţă (8), confecţionată pe acelaşi miez feromagnetic (12) cu bobina secundară (7) a transformatorului şi conectată consecutiv cu aceasta, dar în contrafază cu secţiile (4) bobinei primare a transformatorului. Nodul de conexiune a bobinei secundare (7) a transformatorului şi bobinei de inductanţă (8) este unit printr-o diodă de redresare (10) cu o diodă de redresare (9), unită consecutiv cu începutul bobinei secundare (7) a transformatorului. Nodul de conexiune a diodelor (9) şi (10) şi începutul bobinei de inductanţă (8) sunt unite cu bornele (14) de conectare a sarcinii (6), între care este conectat un condensator de filtrare (11).În instalaţie, conform variantelor doi şi trei, toate secţiile, cu excepţia primei, sunt executate cu câte o priză.
Description
Invenţia se referă la electrotehnică, şi anume la convertizoarele de tensiune alternativă în tensiune de curent continuu.
Se cunoaşte un convertizor de tensiune alternativă în tensiune de curent continuu în baza transformatorului feromagnetic, care reprezintă un transformator feromagnetic cu două bobine, primară şi secundară. Bobina primară se conectează la sursa de curent alternativ, iar la bobina secundară se conectează o punte de diode, la ieşirea căreia se formează tensiunea de curent continuu [1].
Dezavantajele acestui convertizor constau în pierderile considerabile de energie în transformatorul feromagnetic, lipsa sistemului de stabilizare a tensiunii la ieşirea convertizorului şi randamentul scăzut, condiţionat de pierderile ridicate de energie.
Se cunoaşte, de asemenea, o instalaţie pentru convertizarea tensiunii, care conţine o punte de redresare, două condensatoare de filtrare elementare, un convertizor de tip forward, care constă din două tranzistoare şi două diode de returnare, un transformator de frecvenţă şi un redresor, care conţine două diode, o bobină de inductanţă, un condensator şi sarcină [2].
Dezavantajele acestei instalaţii constau în faptul că în instalaţie are loc returnarea energiei în sursă prin două diode de returnare cu pierderi de energie atât în regimul de mers în gol, cât şi în regimul de sarcină. De asemenea, transformatorul şi bobina de inductanţă sunt confecţionate ca două elemente separate, ceea ce conduce la majorarea masei şi creşterea pierderilor sumare de energie în aceste elemente. Aceasta conduce la majorarea masei elementelor feromagnetice, pierderilor sumare în miezurile feromagnetice şi în materialul conductor al acestor elemente, şi la un randament mai mic al instalaţiei. Prezenţa a două diode de returnare a energiei în sursa de alimentare, de asemenea, are ca urmare o creştere a complexităţii realizării constructive a instalaţiei.
Problema pe care o rezolvă invenţia constă în simplificarea construcţiei, micşorarea masei elementului feromagnetic şi majorarea randamentului de convertizare a tensiunii alternative în tensiune de curent continuu.
Instalaţia, conform primei variante a invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include o punte de redresare, intrarea căreia este conectată la bornele de alimentare, la ieşirea căreia sunt conectate n condensatoare de filtrare elementare, conectate în serie, un transformator de frecvenţă înaltă, bobina primară a căruia este formată din n secţii, fiecare secţie fiind conectată consecutiv cu un tranzistor de comutare, formând o ramură. Fiecare ramură este unită consecutiv cu următoarea, toate fiind conectate la ieşirea punţii. Nodurile de conexiune ale condensatoarelor sunt unite cu nodurile de conexiune ale ramurilor bobinei primare a transformatorului. Fiecare nod de conexiune a unei secţii cu tranzistorul, cu excepţia primului nod, este unit printr-o diodă de returnare cu nodul de conexiune a începutului secţiei precedente cu condensatorul. Instalaţia mai include un redresor, format dintr-o bobină de inductanţă, confecţionată pe acelaşi miez feromagnetic cu bobina secundară a transformatorului şi conectată consecutiv cu aceasta, dar în contrafază cu secţiile bobinei primare a transformatorului. Nodul de conexiune a bobinei secundare a transformatorului şi bobinei de inductanţă este unit printr-o diodă de redresare cu o diodă de redresare, unită consecutiv cu începutul bobinei secundare a transformatorului. Nodul de conexiune a diodelor de redresare şi începutul bobinei de inductanţă sunt unite cu bornele de conectare a sarcinii, între care este conectat un condensator de filtrare.
Conform variantei a doua, instalaţia include o punte de redresare, intrarea căreia este conectată la bornele de alimentare, la ieşirea căreia sunt conectate n condensatoare de filtrare elementare, conectate în serie, un transformator de frecvenţă înaltă, bobina primară a căruia este formată din n secţii, toate, cu excepţia primei, fiind executate cu câte o priză, fiecare secţie fiind conectată consecutiv cu un tranzistor de comutare, formând o ramură. Fiecare ramură este unită consecutiv cu următoarea, toate fiind conectate la ieşirea punţii. Nodurile de conexiune ale condensatoarelor sunt unite cu nodurile de conexiune ale ramurilor bobinei primare a transformatorului. Fiecare priză a secţiilor este unită printr-o diodă de returnare cu nodul de conexiune a începutului secţiei precedente cu condensatorul. Instalaţia mai include un redresor, format dintr-o bobină de inductanţă, confecţionată pe acelaşi miez feromagnetic cu bobina secundară a transformatorului şi conectată consecutiv cu aceasta, dar în contrafază cu secţiile bobinei primare a transformatorului. Nodul de conexiune a bobinei secundare a transformatorului şi bobinei de inductanţă este unit printr-o diodă de redresare cu o diodă de redresare, unită consecutiv cu începutul bobinei secundare a transformatorului. Nodul de conexiune a diodelor de redresare şi începutul bobinei de inductanţă sunt unite cu bornele de conectare a sarcinii, între care este conectat un condensator de filtrare.
Conform variantei a treia, instalaţia include o punte de redresare, intrarea căreia este conectată la bornele de alimentare, la ieşirea căreia sunt conectate n condensatoare de filtrare elementare, conectate în serie, un transformator de frecvenţă înaltă, bobina primară a căruia este formată din n secţii, prima secţie fiind unită consecutiv cu un tranzistor de comutare, celelalte sunt executate cu câte o priză, fiecare priză fiind conectată cu un tranzistor, secţiile cu tranzistoarele formând ramuri, totodată fiecare ramură este unită consecutiv cu următoarea, toate fiind conectate la ieşirea punţii. Nodurile de conexiune ale condensatoarelor sunt unite cu nodurile de conexiune ale ramurilor bobinei primare a transformatorului. Ieşirile secţiilor, cu excepţia primei, sunt unite printr-o diodă de returnare cu nodul de conexiune a începutului secţiei precedente cu condensatorul. Instalaţia mai include un redresor, format dintr-o bobină de inductanţă, confecţionată pe acelaşi miez feromagnetic cu bobina secundară a transformatorului şi conectată consecutiv cu aceasta, dar în contrafază cu secţiile bobinei primare a transformatorului. Nodul de conexiune a bobinei secundare a transformatorului şi bobinei de inductanţă este unit printr-o diodă de redresare cu o diodă de redresare, unită consecutiv cu începutul bobinei secundare a transformatorului. Nodul de conexiune a diodelor de redresare şi începutul bobinei de inductanţă sunt unite cu bornele de conectare a sarcinii, între care este conectat un condensator de filtrare.
Simplificarea construcţiei instalaţiei se asigură prin excluderea unei diode din circuitul de returnare a energiei în sursa de alimentare, iar micşorarea numărului de elemente sau de componente funcţionale în instalaţie asigură simplificarea realizării lui constructive.
Micşorarea masei elementelor feromagnetice se asigură prin confecţionarea pe acelaşi miez feromagnetic a bobinei secundare a transformatorului de frecvenţă înaltă şi a bobinei de inductanţă, care îndeplinesc diferite funcţii - de transformare a parametrilor tensiunii şi curentului şi de netezire a curentului de sarcină.
Majorarea randamentului instalaţiei este o urmare a micşorării pierderilor la convertizarea tensiunii prin excluderea componentei, formate de dioda exclusă, diminuarea masei elementului feromagnetic şi, ca urmare, a pierderilor de energie în acest element. La diminuarea pierderilor contribuie şi excluderea procesului de returnare a energiei în sursă prin dioda de returnare în regimul de sarcină al instalaţiei. Returnarea are loc numai în regim de mers în gol. Toate acestea contribuie la obţinerea rezultatului tehnic al invenţiei - simplificarea realizării constructive, diminuarea masei elementului feromagnetic şi, ca rezultat, a instalaţiei de convertizare, precum şi majorarea randamentului instalaţiei de convertizare a tensiunii alternative în tensiune de curent continuu.
Rezultatul tehnic al invenţiei constă în simplificarea schemei electrice a instalaţiei prin micşorarea numărului de elemente funcţionale şi a numărului de legături dintre elemente, ca urmare a excluderii din schema funcţională a unei diode de returnare. Schema funcţională a instalaţiei de convertizare conţine o singură diodă de returnare în comparaţie cu două diode din schema celei mai apropiate soluţii.
Realizarea constructivă a transformatorului de frecvenţă înaltă şi a bobinei de inductanţă pe acelaşi miez feromagnetic ca un element constructiv integru asigură micşorarea masei sumare a elementelor electromagnetice ale instalaţiei şi a pierderilor de energie în acest element. Gabaritele şi masa echipamentelor electromagnetice sunt determinate de puterea lor nominală. Pentru echipamentele electromagnetice dimensiunea lor liniară este funcţie a puterii nominale şi aceasta se confirmă prin expresia (Кацман М.М. Расчет и конструирование электрических машин. Москва: Энергоатомиздат, 1984, 360 с. Vezi pag. 47-49). Masa echipamentului feromagnetic unitar M este proporţională cu volumul şi se determină din expresia , iar pierderile sumare sunt determinate de expresia .
Raportul masei la puterea nominală a elementelor feromagnetice este determinat de relaţia . Această relaţie caracterizează valoarea specifică a masei, ce revine la o unitate de putere a echipamentului electromagnetic, care se micşorează cu creşterea puterii unitare a lui. În cazul în care două echipamente separate se confecţionează constructiv ca un element integru, se obţine micşorarea masei cu micşorarea pierderilor în comparaţie cu confecţionarea lor ca elemente separate. Pentru m echipamente unitare, ce au puterea sumară P = mPi , este valabilă expresia . La confecţionarea a două elemente electromagnetice ca un element integru, conform relaţiei anterioare, obţinem că pentru m=2 pierderile şi masa elementului integru se micşorează proporţional funcţiei = = 1,189, deci cu 19% în comparaţie cu executarea lor ca elemente funcţionale separate.
Diferenţa dintre pierderile de energie în cea mai apropiată soluţie şi în instalaţia revendicată în regim de mers în gol se determină din relaţia şi în regim de sarcină - din relaţia , unde - micşorarea pierderilor de energie în regim de mers în gol în instalaţia revendicată; - pierderile caracteristice pentru dioda exclusă din schema instalaţiei revendicate; - micşorarea pierderilor în elementul feromagnetic integru, format din bobina de inductanţă şi bobina secundară a transformatorului, confecţionate pe acelaşi miez feromagnetic, condiţionată de îmbinarea într-un singur element a funcţiei de transformare a parametrilor tensiunii şi curentului (transformatorul) şi de netezire a curentului în sarcină (bobina de inductanţă), având ca rezultat micşorarea masei elementului; - micşorarea pierderilor în regim de sarcină a instalaţiei revendicate, care sunt mai mici în comparaţie cu regimul de mers în gol, ca urmare a excluderii trecerii curentului prin dioda de returnare în regim de sarcină. Aceasta şi asigură micşorarea pierderilor sumare în instalaţia de convertizare a tensiunii în comparaţie cu cea mai apropiată soluţie cu în regim de mers în gol şi cu în regim de sarcină, care şi determină majorarea randamentului în comparaţie cu cea mai apropiată soluţie.
Particularităţile menţionate asigură obţinerea rezultatului tehnic: simplificarea construcţiei, micşorarea masei elementului feromagnetic şi majorarea randamentului de convertizare a tensiunii.
Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-5, care reprezintă:
- fig. 1, schema principială a instalaţiei pentru convertizarea tensiunii alternative în tensiune de curent continuu, conform primei variante, în care bobina primară a transformatorului este formată din două secţii;
- fig. 2, schema principială a instalaţiei pentru convertizarea tensiunii alternative în tensiune de curent continuu, conform variantei a doua, în care bobina primară a transformatorului este formată din trei secţii;
- fig. 3, schema principială a instalaţiei pentru convertizarea tensiunii alternative în tensiune de curent continuu, conform variantei a treia, în care bobina primară a transformatorului este formată din trei secţii;
- fig. 4, vederea de ansamblu a transformatorului cu bobina de inductanţă, cu miez feromagnetic de tip E;
- fig. 5, vederea de ansamblu a transformatorului cu bobina de inductanţă, cu miez feromagnetic de tip U.
Enumerarea poziţiilor din fig. 1-5:
1 - puntea de redresare; 2 - condensatoare de filtrare elementare; 3 - diode de returnare a energiei în sursa de alimentare; 4 - secţii ale bobinei primare a transformatorului; 5 - tranzistoare de comutare; 6 - sarcina; 7 - bobina secundară a transformatorului; 8 - bobina de inductanţă; 9, 10 - diode de redresare; 11 - condensatorul de filtrare; 12 - miezul feromagnetic; 13 - bornele de alimentare; 14 - bornele de conectare a sarcinii 6; 15 - puntea feromagnetică; 16 - nodurile de conexiune ale condensatoarelor de filtrare elementare 2; 17 - nodurile de conexiune ale ramurilor bobinei primare a transformatorului; 18 - prizele secţiilor 4 ale bobinei primare a transformatorului; 19 - nodurile de conexiune a unei secţii 4 cu un tranzistor de comutare 5.
Instalaţia pentru convertizarea tensiunii alternative în tensiune de curent continuu, conform primei variante (vezi fig. 1), include puntea de redresare 1, intrarea căreia este conectată la bornele de alimentare 13, la ieşirea căreia sunt conectate n condensatoare de filtrare elementare 2, conectate în serie, transformatorul de frecvenţă înaltă, bobina primară a căruia este formată din n secţii 4, fiecare secţie fiind conectată consecutiv cu tranzistorul de comutare 5, formând o ramură. Fiecare ramură este unită consecutiv cu următoarea, toate fiind conectate la ieşirea punţii 1. Nodurile de conexiune 16 ale condensatoarelor 2 sunt unite cu nodurile de conexiune 17 ale ramurilor bobinei primare a transformatorului. Fiecare nod de conexiune 19 a unei secţii 4 cu un tranzistor 5, cu excepţia primului nod, este unit prin dioda de returnare 3 cu nodul de conexiune a începutului secţiei 4 precedente cu condensatorul 2. Instalaţia mai include redresorul, format din bobina de inductanţă 8, confecţionată pe acelaşi miez feromagnetic 12 cu bobina secundară 7 a transformatorului şi conectată consecutiv cu aceasta, dar în contrafază cu secţiile 4 bobinei primare a transformatorului. Nodul de conexiune a bobinei secundare 7 a transformatorului şi bobinei de inductanţă 8 este unit prin dioda de redresare 10 cu dioda de redresare 9, unită consecutiv cu începutul bobinei secundare 7 a transformatorului. Nodul de conexiune a diodelor 9 şi 10 şi începutul bobinei de inductanţă 8 sunt unite cu bornele 14 de conectare a sarcinii 6, între care este conectat condensatorul de filtrare 11. Transformatorul poate fi executat cu un miez feromagnetic 12 de tip E sau U cu puntea feromagnetică 15.
Conform variantei a doua (vezi fig. 2), instalaţia se deosebeşte prin aceea că toate secţiile 4 ale transformatorului de frecvenţă înaltă, cu excepţia primei, sunt executate cu câte o priză 18, fiecare priză 18 a secţiilor 4 este unită prin dioda de returnare 3 cu nodul de conexiune a începutului secţiei 4 precedente cu condensatorul 2.
Conform variantei a treia (vezi fig. 3), instalaţia se deosebeşte prin aceea că prima secţie 4 a transformatorului de frecvenţă înaltă este unită consecutiv cu tranzistorul de comutare 5, celelalte sunt executate cu câte o priză 18, fiecare priză 18 fiind conectată cu un tranzistor 5, secţiile 4 cu tranzistoarele 5 formând ramuri. Ieşirile secţiilor 4, cu excepţia primei, sunt unite prin dioda de returnare 3 cu nodul de conexiune a începutului secţiei 4 precedente cu condensatorul 2.
Instalaţia pentru convertizarea tensiunii, conform primei variante, funcţionează în felul următor
La aplicarea tensiunii la bornele de alimentare 13 (vezi fig. 1) prin diodele punţii de redresare 1 se încarcă condensatoarele de filtrare elementare 2. La tranzistoarele de comutare 5 se aplică impulsuri de comandă, care asigură starea deschisă a tranzistoarelor 5. Condensatoarele 2 trec în regim de descărcare prin circuitul, format de elementele 2 - 4 - 5 - 4 - 5 - 2. În acest circuit apare curentul, care trecând prin spirele secţiilor 4 ale bobinei primare, formează fluxul magnetic în miezul feromagnetic 12, care, la rândul său, induce tensiune în bobina secundară 7 şi prin circuitul format de elementele 7 - 9 - 6 -11 - 8 - 7 trece curentul, care încarcă condensatorul de filtrare 11. După încărcarea condensatorului 11, tranzistoarele de comutare 5 se închid la stingerea impulsului de comandă. Fluxul de magnetizare a miezului feromagnetic 12 induce tensiune în spirele secţiei 4 a bobinei primare şi a bobinei de inductanţă 8, ca urmare a întreruperii curentului în circuitul bobinei primare, şi prin circuitul 8 - 10 - 6 -11 - 8 energia de magnetizare a elementului feromagnetic integru se transferă în condensatorul de filtrare 11, dar nu se transferă pentru acumulare în condensatoarele 2, deoarece la întreruperea curentului tensiunea condensatorului 11 este mai joasă ca tensiunea condensatoarelor 2 şi, ca urmare a acesteia, dioda 3 nu este deschisă pentru returnarea energiei de magnetizare a miezului feromagnetic 12 în condensatoarele 2. Acest efect este o urmare a confecţionării bobinei secundare 7 a transformatorului pe acelaşi miez feromagnetic 12 cu bobina de inductanţă 8 şi asigurării unei legături mutuale între secţiile 4 a bobinei primare a transformatorului şi a bobinei de inductanţă 8, prin ce se asigură că în acest interval de timp potenţialul catodului diodei 3 este mai înalt ca potenţialul anodului, determinat de starea nodului 19. În cea mai apropiată soluţie, în lipsa unei astfel de influenţe mutuale, energia de magnetizare din miezul feromagnetic prin două diode de returnare se reîntoarce în sursa de alimentare, ceea ce conduce la creşterea pierderilor în procesul de convertizare a tensiunii de instalaţia din cea mai apropiată soluţie în comparaţie cu soluţia revendicată, ca urmare a unui număr sporit de transformări ale energiei în procesul de convertizare. Aceasta şi contribuie la sporirea randamentului instalaţiei revendicate. Când sarcina lipseşte, energia de magnetizare a elementului feromagnetic integru prin circuitul 4 - 3 - 2 - 4 se întoarce în condensatoarele 2 ca şi în cea mai apropiată soluţie, dar numai cu participarea în acest proces a unei singure diode.
Totodată ciclul de lucru al diodelor de returnare 3 în instalaţia propusă are loc numai în regim de mers în gol. În regim de sarcină diodele de returnare 3 sunt închise şi, ca urmare, nu au loc pierderi în aceste elemente. Acesta este un avantaj al soluţiei propuse.
Instalaţia pentru convertizarea tensiunii, conform variantei a doua, funcţionează în felul următor
La aplicarea tensiunii la bornele de alimentare 13 (vezi fig. 2) prin diodele punţii de redresare 1 se încarcă condensatoarele de filtrare elementare 2. La tranzistoarele de comutare 5 se aplică impulsuri de comandă, care asigură starea deschisă a tranzistoarelor 5. Condensatoarele 2 trec în regim de descărcare prin circuitul, format de elementele 2 - 4 - 19 - 5 - 4 - 19 - 5 - 4 -19 - 5 - 2. În acest circuit apare curentul, care trecând prin spirele secţiilor 4 ale bobinei primare formează fluxul magnetic în miezul feromagnetic 12, care, la rândul său, induce tensiune în bobina secundară 7 şi prin circuitul format de elementele 7 - 9 - 6 - 11 - 8 - 7 trece curentul, care încarcă condensatorul de filtrare 11. După încărcarea condensatorului 11, tranzistoarele de comutare 5 se închid la stingerea impulsului de comandă. Fluxul de magnetizare a miezului feromagnetic 12 induce tensiune în spirele secţiei 4 a bobinei primare şi a bobinei de inductanţă 8, ca urmare a întreruperii curentului în circuitul bobinei primare, şi prin circuitul 8 - 10 - 6 - 11 - 8 energia de magnetizare a elementului feromagnetic integru se transferă în condensatorul de filtrare 11. Când sarcina lipseşte, energia de magnetizare a elementului feromagnetic integru prin circuitul 4 - 18 - 3 - 2 - 4 se returnează în condensatoarele 2.
Totodată ciclul de lucru al diodelor de returnare 3 în instalaţia propusă are loc numai în regim de mers în gol. În regim de sarcină diodele de returnare 3 sunt închise şi, ca urmare, nu au loc pierderi în aceste elemente.
Instalaţia pentru convertizarea tensiunii, conform variantei a treia, funcţionează în felul următor
La aplicarea tensiunii la bornele de alimentare 13 (vezi fig. 3) prin diodele punţii de redresare 1 se încarcă condensatoarele de filtrare elementare 2. La tranzistoarele de comutare 5 se aplică impulsuri de comandă, care asigură starea deschisă a tranzistoarelor 5. Condensatoarele 2 trec în regim de descărcare prin circuitul, format de elementele 2 - 4 -18 -5 - 4 -18 - 5 - 4 - 18 - 5 - 2. În acest circuit apare curentul, care trecând prin spirele secţiilor 4 ale bobinei primare formează fluxul magnetic în miezul feromagnetic 12, care, la rândul său, induce tensiune în bobina secundară 7 şi prin circuitul format de elementele 7 - 9 - 6 -11 - 8 - 7 trece curentul, care încarcă condensatorul de filtrare 11. După încărcarea condensatorului 11, tranzistoarele de comutare 5 se închid la stingerea impulsului de comandă. Fluxul de magnetizare a miezului feromagnetic 12 induce tensiune în spirele secţiei 4 a bobinei primare şi a bobinei de inductanţă 8, ca urmare a întreruperii curentului în circuitul bobinei primare, şi prin circuitul 8 - 10 - 6 - 11 - 8 energia de magnetizare a elementului feromagnetic integru se transferă în condensatorul de filtrare 11. Când sarcina lipseşte, energia de magnetizare a elementului feromagnetic integru prin circuitul 4 - 3 - 2 - 4 se returnează în condensatoarele 2.
Totodată ciclul de lucru al diodelor de returnare 3 în instalaţia propusă are loc numai în regim de mers în gol. În regim de sarcină diodele de returnare 3 sunt închise şi, ca urmare, nu au loc pierderi în aceste elemente.
Schemele echivalente, care descriu instalaţia, sunt realizate în baza componentelor electronice industriale, iar transformatorul de frecvenţă înaltă şi bobina de inductanţă se confecţionează în baza utilizării tipurilor standard ale miezurilor feromagnetice. Tehnologia de producere a plăcilor imprimate este accesibilă pentru realizare atât în condiţii de laborator, cât şi la fabricarea la uzinele cu profil de producere a echipamentelor electronice de diferită destinaţie.
Simplificarea construcţiei instalaţiei se asigură prin excluderea unei diode de returnare din schema convertizorului de tip forward şi confecţionarea bobinei de inductanţă şi a bobinei secundare a transformatorului pe acelaşi miez feromagnetic, ca un singur dispozitiv integru, care îndeplineşte două funcţii: funcţia transformatorului şi funcţia bobinei de inductanţă.
Micşorarea masei elementului feromagnetic integru se datorează utilizării unui singur dispozitiv, confecţionat pe un singur miez feromagnetic pentru realizarea funcţiei de transformare a parametrilor tensiunii şi curentului şi funcţiei de netezire a curentului în sarcina 6 de către bobina de inductanţă 8.
Majorarea randamentului de convertizare a energiei în instalaţie este condiţionată de excluderea componentei pierderilor, care au loc în diodele de returnare, deoarece în regim de sarcină aceste diode sunt închise şi prin aceasta se exclude scurgerea curentului cu degajarea energiei (pierderi) în circuitul de returnare. De asemenea, micşorarea pierderilor de energie cu 19% este o urmare a micşorării masei elementului feromagnetic integru pentru aceleaşi sarcini electromagnetice ale celei mai apropiate soluţii şi pentru cazul soluţiei propuse. La confecţionarea transformatorului şi bobinei de inductanţă ca un element integru, se menţine efectul în ciclul de lucru de transfer al energiei de magnetizare a elementului feromagnetic integru în circuitul sarcinii cu excluderea fazei procesului de returnare a acestei energii în sursă, ce este caracteristic pentru procesul de funcţionare a celei mai apropiate soluţii. Prin aceasta se asigură sporirea randamentului instalaţiei de convertizare şi a randamentului ca urmare a micşorării masei elementului feromagnetic integru, precum şi sporirea cotei energiei transferate în sarcină (energia de magnetizare a miezului) fără returnarea ei în sursă.
În aşa mod se asigură simplificarea construcţiei, micşorarea masei elementului feromagnetic integru şi se soluţionează problema sporirii indicatorilor de eficienţă energetică a instalaţiei şi majorării coeficientului de transfer al energiei în sarcină, deci se soluţionează sarcina invenţiei.
Totalitatea particularităţilor indicate de realizare a instalaţiei pentru convertizarea tensiunii alternative în tensiune de curent continuu asigură obţinerea rezultatului invenţiei privind simplificarea construcţiei, micşorarea masei şi majorarea randamentului.
1. RU 2130678 C1 1999.05.20
2. Guen, Kim. Design Considerations for a Two Transistor, Current Mode Forward Converter. Motorola Semiconductor application note, 1991. Regăsită în Internet la 2013.12.20, url: http://pdf.datasheetarchive.com/datasheetsmain/Datasheets-23/DSA-457032.pdf
Claims (3)
1. Instalaţie pentru convertizarea tensiunii alternative în tensiune de curent continuu, care include o punte de redresare (1), intrarea căreia este conectată la bornele de alimentare (13), la ieşirea căreia sunt conectate n condensatoare de filtrare elementare (2), conectate în serie; un transformator de frecvenţă înaltă, bobina primară a căruia este formată din n secţii (4), fiecare secţie fiind conectată consecutiv cu un tranzistor de comutare (5), formând o ramură, totodată fiecare ramură este unită consecutiv cu următoarea, toate fiind conectate la ieşirea punţii (1); nodurile de conexiune (16) ale condensatoarelor (2) sunt unite cu nodurile de conexiune (17) ale ramurilor bobinei primare a transformatorului; fiecare nod de conexiune (19) a unei secţii (4) cu tranzistorul (5), cu excepţia primului nod, este unit printr-o diodă de returnare (3) cu nodul de conexiune a începutului secţiei (4) precedente cu condensatorul (2); un redresor, format dintr-o bobină de inductanţă (8), confecţionată pe acelaşi miez feromagnetic (12) cu bobina secundară (7) a transformatorului şi conectată consecutiv cu aceasta, dar în contrafază cu secţiile (4) bobinei primare a transformatorului, nodul de conexiune a bobinei secundare (7) a transformatorului şi bobinei de inductanţă (8) este unit printr-o diodă de redresare (10) cu o diodă de redresare (9), unită consecutiv cu începutul bobinei secundare (7) a transformatorului; nodul de conexiune a diodelor (9) şi (10) şi începutul bobinei de inductanţă (8) sunt unite cu bornele (14) de conectare a sarcinii (6), între care este conectat un condensator de filtrare (11).
2. Instalaţie pentru convertizarea tensiunii alternative în tensiune de curent continuu, care include o punte de redresare (1), intrarea căreia este conectată la bornele de alimentare (13), la ieşirea căreia sunt conectate n condensatoare de filtrare elementare (2), conectate în serie; un transformator de frecvenţă înaltă, bobina primară a căruia este formată din n secţii (4), toate, cu excepţia primei, fiind executate cu câte o priză (18), fiecare secţie (4) fiind conectată consecutiv cu un tranzistor de comutare (5), formând o ramură, totodată fiecare ramură este unită consecutiv cu următoarea, toate fiind conectate la ieşirea punţii (1); nodurile de conexiune (16) ale condensatoarelor (2) sunt unite cu nodurile de conexiune (17) ale ramurilor bobinei primare a transformatorului; fiecare priză (18) a secţiilor (4) este unită printr-o diodă de returnare (3) cu nodul de conexiune a începutului secţiei (4) precedente cu condensatorul (2); un redresor, format dintr-o bobină de inductanţă (8), confecţionată pe acelaşi miez feromagnetic (12) cu bobina secundară (7) a transformatorului şi conectată consecutiv cu aceasta, dar în contrafază cu secţiile (4) bobinei primare a transformatorului, nodul de conexiune a bobinei secundare (7) a transformatorului şi bobinei de inductanţă (8) este unit printr-o diodă de redresare (10) cu o diodă de redresare (9), unită consecutiv cu începutul bobinei secundare (7) a transformatorului; nodul de conexiune a diodelor (9) şi (10) şi începutul bobinei de inductanţă (8) sunt unite cu bornele (14) de conectare a sarcinii (6), între care este conectat un condensator de filtrare (11).
3. Instalaţie pentru convertizarea tensiunii alternative în tensiune de curent continuu, care include o punte de redresare (1), intrarea căreia este conectată la bornele de alimentare (13), la ieşirea căreia sunt conectate n condensatoare de filtrare elementare (2), conectate în serie; un transformator de frecvenţă înaltă, bobina primară a căruia este formată din n secţii (4), prima secţie (4) fiind unită consecutiv cu un tranzistor de comutare (5), celelalte sunt executate cu câte o priză (18), fiecare priză (18) fiind conectată cu un tranzistor (5), secţiile cu tranzistoarele formând ramuri, totodată fiecare ramură este unită consecutiv cu următoarea, toate fiind conectate la ieşirea punţii (1); nodurile de conexiune (16) ale condensatoarelor (2) sunt unite cu nodurile de conexiune (17) ale ramurilor bobinei primare a transformatorului; ieşirile secţiilor (4), cu excepţia primei, sunt unite printr-o diodă de returnare (3) cu nodul de conexiune a începutului secţiei (4) precedente cu condensatorul (2); un redresor, format dintr-o bobină de inductanţă (8), confecţionată pe acelaşi miez feromagnetic (12) cu bobina secundară (7) a transformatorului şi conectată consecutiv cu aceasta, dar în contrafază cu secţiile (4) bobinei primare a transformatorului, nodul de conexiune a bobinei secundare (7) a transformatorului şi bobinei de inductanţă (8) este unit printr-o diodă de redresare (10) cu o diodă de redresare (9), unită consecutiv cu începutul bobinei secundare (7) a transformatorului; nodul de conexiune a diodelor (9) şi (10) şi începutul bobinei de inductanţă (8) sunt unite cu bornele (14) de conectare a sarcinii (6), între care este conectat un condensator de filtrare (11).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDS20130008A MD742Z (ro) | 2013-01-23 | 2013-01-23 | Instalaţie pentru convertizarea tensiunii alternative în tensiune de curent continuu (variante) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDS20130008A MD742Z (ro) | 2013-01-23 | 2013-01-23 | Instalaţie pentru convertizarea tensiunii alternative în tensiune de curent continuu (variante) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| MD742Y MD742Y (ro) | 2014-02-28 |
| MD742Z true MD742Z (ro) | 2014-09-30 |
Family
ID=50231662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| MDS20130008A MD742Z (ro) | 2013-01-23 | 2013-01-23 | Instalaţie pentru convertizarea tensiunii alternative în tensiune de curent continuu (variante) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| MD (1) | MD742Z (ro) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD1058Z (ro) * | 2016-02-16 | 2017-04-30 | Институт Энергетики Академии Наук Молдовы | Convertor bidirecţional de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent alternativ |
| MD1040Z (ro) * | 2016-02-16 | 2017-01-31 | Институт Энергетики Академии Наук Молдовы | Convertor de tensiune de curent alternativ în tensiune de curent continuu |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1130991A1 (ru) * | 1983-03-25 | 1984-12-23 | Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Им.Г.М.Кржижановского | Статический преобразователь |
| RU2130678C1 (ru) * | 1994-12-27 | 1999-05-20 | Акционерное общество "АвтоВАЗ" | Сварочное зарядно-пусковое устройство |
| MD1242G2 (ro) * | 1997-12-17 | 2000-01-31 | Serghei Fursov | Convertor |
| RU2249907C2 (ru) * | 2003-06-03 | 2005-04-10 | Ульяновский государственный технический университет | Способ перекомпоновки универсального преобразователя |
| US20050242916A1 (en) * | 2004-04-30 | 2005-11-03 | So Kelvin W C | Low noise planar transformer |
| MD3464F2 (ro) * | 2003-04-04 | 2007-12-31 | Elcon О.О.О., Совместное Молдо-Русское Предприятие | Convertor de tensiune cu rezonanţă reglabil |
| MD3999C2 (ro) * | 2008-06-27 | 2010-07-31 | Закрытое Акционерное Общество "Zavod Moldavizolit" | Colector-acumulator de căldură solar |
| MD281Z (ro) * | 2009-10-23 | 2011-04-30 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Convertor de tensiune cu rezonanţă reglabil |
| RU123606U1 (ru) * | 2012-06-14 | 2012-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Санкт-Петербург" | Высоковольтный источник питания |
-
2013
- 2013-01-23 MD MDS20130008A patent/MD742Z/ro not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1130991A1 (ru) * | 1983-03-25 | 1984-12-23 | Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Им.Г.М.Кржижановского | Статический преобразователь |
| RU2130678C1 (ru) * | 1994-12-27 | 1999-05-20 | Акционерное общество "АвтоВАЗ" | Сварочное зарядно-пусковое устройство |
| MD1242G2 (ro) * | 1997-12-17 | 2000-01-31 | Serghei Fursov | Convertor |
| MD3464F2 (ro) * | 2003-04-04 | 2007-12-31 | Elcon О.О.О., Совместное Молдо-Русское Предприятие | Convertor de tensiune cu rezonanţă reglabil |
| RU2249907C2 (ru) * | 2003-06-03 | 2005-04-10 | Ульяновский государственный технический университет | Способ перекомпоновки универсального преобразователя |
| US20050242916A1 (en) * | 2004-04-30 | 2005-11-03 | So Kelvin W C | Low noise planar transformer |
| MD3999C2 (ro) * | 2008-06-27 | 2010-07-31 | Закрытое Акционерное Общество "Zavod Moldavizolit" | Colector-acumulator de căldură solar |
| MD281Z (ro) * | 2009-10-23 | 2011-04-30 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Convertor de tensiune cu rezonanţă reglabil |
| RU123606U1 (ru) * | 2012-06-14 | 2012-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Санкт-Петербург" | Высоковольтный источник питания |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Guen, Kim. Design Considerations for a Two Transistor, Current Mode Forward Converter. Motorola Semiconductor application note, 1991. Regăsită în Internet la 2013.12.20, url: http://pdf.datasheetarchive.com/datasheetsmain/Datasheets-23/DSA-457032.pdf * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MD742Y (ro) | 2014-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9252656B2 (en) | Bridgeless interleaved power factor correction circuit using a PFC inductor with quad-winding on a single core | |
| JP2009005579A (ja) | 電力変換回路 | |
| Kumar | Design of high frequency power transformer for switched mode power supplies | |
| JP2017221073A (ja) | Ｄｃ／ｄｃコンバータ | |
| WO2013004232A3 (en) | Power supply with output rectifier | |
| TWI580166B (zh) | 交錯式升壓轉換器 | |
| JP6380895B2 (ja) | 電源回路 | |
| MD742Z (ro) | Instalaţie pentru convertizarea tensiunii alternative în tensiune de curent continuu (variante) | |
| US10432110B2 (en) | Power converter having resonant frequencies around two and four times the switching frequency | |
| JP2013110832A (ja) | スイッチング電源装置 | |
| CN106300970A (zh) | 降压转换器及降压转换装置 | |
| Yang et al. | Dual-coupled inductor high gain DC/DC converter with ripple absorption circuit | |
| CN201887661U (zh) | 一种电磁炉用开关电源及其高频互感器 | |
| MX2017009083A (es) | Convertidor cd-cd. | |
| TW202029613A (zh) | 用於傳送電力至電力負載之系統 | |
| RU2667896C2 (ru) | Частотно-импульсный преобразователь и способ преобразования электрической энергии | |
| CN104811039B (zh) | 一种开关电源变换器 | |
| MD841Z (ro) | Convertor de tensiune de curent continuu în tensiune de curent continuu | |
| KR101229265B1 (ko) | 집적 변압기 및 이를 이용한 고승압 직류-직류 컨버터 | |
| JP5597276B1 (ja) | 電源装置 | |
| Sen et al. | Origami inductors: Foldable 3-D polyhedron air-coupled inductors for MHz power conversion | |
| KR100729840B1 (ko) | 절연형 벅-부스트 컨버터 | |
| KR100994953B1 (ko) | 비절연형 직류 전력변환 회로 | |
| Kim et al. | A novel phase-shift full-bridge DC-DC converter using Magneto-rheological fluid gap inductor | |
| CN107070233B (zh) | 一种反激式开关电源 |
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) |