PL226210B1 - Uklad przeksztaltnika rezonansowego o przelaczanych kondensatorach - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ przekształtnika rezonansowego o przełączanych kondensatorach, zwłaszcza do podnoszenia napięcia źródeł energii napięcia stałego.

Znane jest rozwiązanie jednosekcyjnego układu przekształtnika rezonansowego, zawierające źródło napięcia, z którego ładowane są niezależnie przełączane kondensatory z wykorzystaniem łączników półprzewodnikowych i elementów o charakterze indukcyjnym, a napięcie wyjściowe uzyskuje się w obwodzie szeregowo połączonych kondensatorów rozładowywanych z wykorzystaniem łączników półprzewodnikowych i elementów o charakterze indukcyjnym.

Układ przekształtnika rezonansowego o przełączanych kondensatorach według wynalazku charakteryzuje się tym, że składa się z co najmniej dwóch połączonych ze sobą szeregowo sekcji, mających na wejściu dołączony element o charakterze indukcyjnym. Pierwsza sekcja zasilana jest ze źródła energii napięciem stałym, druga sekcja zasilana jest napięciem wyjściowym pierwszej sekcji, a kolejne sekcje zasilane są napięciem wyjściowym poprzedniej sekcji, osiągając na wyjściu napięcie końcowe. Każdą z sekcji stanowi co najmniej jedna komórka złożona ze sterowanego łącznika półprzewodnikowego, przełączanego kondensatora, drugiego sterowanego łącznika półprzewodnikowego oraz trzeciego sterowanego łącznika półprzewodnikowego. Wyjście każdej sekcji stanowi sterowany łącznik półprzewodnikowy włączony pomiędzy sterowanym łącznikiem półprzewodnikowym ostatniej komórki i przełączanym kondensatorem ostatniej komórki oraz kondensator wyjściowy połączony ze sterowanym łącznikiem półprzewodnikowym i drugim sterowanym łącznikiem półprzewodnikowym.

W drugiej wersji układ przekształtnika rezonansowego składa się z co najmniej dwóch sekcji połączonych ze sobą szeregowo, przy czym na wejściu pierwszej sekcji dołączony jest element o charakterze indukcyjnym, a sekcje łączone są ze sobą przez element o charakterze indukcyjnym.

Zaletą wielosekcyjnego układu przekształtnika rezonansowego, według wynalazku, w którym każdy z przekształtników posiada więcej niż jedną komórkę, jest to, że wzmocnienie napięciowe jest większe niż w układzie z jedną sekcją, posiadającą tą samą liczbę komórek, lub przy tym samym wzmocnieniu napięcia wielosekcyjny układ przekształtnika rezonansowego, według wynalazku, posiada mniejszą ilość komórek niż układ jednosekcyjny.

Przedmiot wynalazku objaśniony jest bliżej w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w sposób schematyczny przekształtnik rezonansowy w ujęciu funkcjonalnoblokowym, fig. 2 - topologię pojedynczej sekcji, a fig. 3 i 4 - drugą wersję przekształtnika rezonansowego.

Układ przekształtnika rezonansowego (fig. 1) składa się z trzech sekcji I połączonych ze sobą szeregowo, a w każdej sekcji I na wejściu dołączony jest element o charakterze indukcyjnym 1. Pierwsza sekcja I zasilana jest ze źródła energii napięciem stałym Us, druga sekcja I zasilana jest napięciem wyjściowym U_d1 pierwszej sekcji I, a trzecia sekcja I zasilana jest napięciem wyjściowym U_d2 drugiej sekcji I, osiągając na wyjściu napięcie końcowe Ud. Każdą z sekcji I (fig. 2) stanowi równoległe połączenie trzech komórek II, przy czym każda z nich złożona jest ze sterowanego łącznika półprzewodn ikowego 2, przełączanego kondensatora 3, drugiego sterowanego łącznika półprzewodnikowego 4 oraz trzeciego sterowanego łącznika półprzewodnikowego 5. Wyjście każdej sekcji I stanowi sterowany łącznik półprzewodnikowy 6 włączony pomiędzy sterowanym łącznikiem półprzewodnikowym 2 i przełączanym kondensatorem 3 trzeciej komórki II oraz kondensator wyjściowy 7 połączony ze sterowanym łącznikiem półprzewodnikowym 6 i drugim sterowanym łącznikiem półprzewodnikowym 4 trzeciej komórki II.

W pojedynczej sekcji I, po załączeniu sterowanych łączników półprzewodnikowych 2 i 4, przełączane kondensatory 3 ładowane są przez element o charakterze indukcyjnym 1 ze źródła energii dołączonego do wejścia układu przekształtnika napięciem stałym Us. Po naładowaniu przełączanych kondensatorów 3, z opóźnieniem wymaganym dla zastosowanych sterowanych elementów półprzewodnikowych 2 i 4, załączane są sterowane łączniki półprzewodnikowe 5 i 6. Powoduje to oscylacyjne rozładowanie połączonych szeregowo przełączalnych kondensatorów 3 w obwodzie rezonansowym, w którym razem z przełączalnymi kondensatorami 3 połączone są szeregowo: źródło napięcia wejściowego Us, element o charakterze indukcyjnym 1, sterowany łącznik półprzewodnikowy 6 oraz kondensator wyjściowy 7.

W drugiej wersji układ przekształtnika rezonansowego (fig. 3 i 4) składa się z trzech sekcji I połączonych ze sobą szeregowo, przy czym na wejściu pierwszej z sekcji I dołączony jest element o charakterze indukcyjnym 1, a pozostałe dwie sekcje I łączone są ze sobą przez element o charaktePL 226 210 B1 rze indukcyjnym 1. Budowa pojedynczej komórki jest identyczna jak w pierwszej wersji układu. Napięcie wyjściowe Ud1 w sekcji składającej się z trzech komórek osiąga wartość: Ud1 = 4Us. Jeżeli napięcie to stanowiłoby napięcie wejściowe dla kolejnej n-komórkowej sekcji, to na wyjściu drugiej z połączonych szeregowo sekcji I napięcie osiągnie wartość: U_d2 = U_d1(1+n) = 4U_s (1 + n).

Claims (2)

1. Układ przekształtnika rezonansowego o przełączanych kondensatorach zawierający łączniki półprzewodnikowe i elementy o charakterze indukcyjnym, znamienny tym, że składa się z co najmniej dwóch połączonych ze sobą szeregowo sekcji (I), mających na wejściu dołączony element o charakterze indukcyjnym (1), przy czym pierwsza z sekcji (I) zasilana jest ze źródła energii napięciem stałym (Us), druga z sekcji (I) zasilana jest napięciem wyjściowym (Ud1) pierwszej sekcji (I), a kolejne sekcje (I) zasilane są napięciem wyjściowym poprzedniej sekcji (I), osiągając na wyjściu napięcie końcowe (Ud), a każdą z sekcji stanowi co najmniej jedna komórka (II) złożona ze sterowanego łącznika półprzewodnikowego (2), przełączanego kondensatora (3), drugiego sterowanego łącznika półprzewodnikowego (4) oraz trzeciego sterowanego łącznika półprzewodnikowego (5), zaś wyjście każdej sekcji (I) stanowi sterowany łącznik półprzewodnikowy (6) włączony pomiędzy sterowanym łącznikiem półprzewodnikowym (2) ostatniej komórki (II) i przełączalnym kondensatorem (3) ostatniej komórki (II) oraz kondensator wyjściowy (7) połączony ze sterowanym łącznikiem półprzewodnikowym (6) i drugim sterowanym łącznikiem półprzewodnikowym (4).

2. Układ przekształtnika rezonansowego o przełączanych kondensatorach zawierający łączniki półprzewodnikowe i elementy o charakterze indukcyjnym, znamienny tym, że składa się z co najmniej dwóch sekcji (I) połączonych ze sobą szeregowo, przy czym na wejściu pierwszej sekcji (I) dołączony jest element o charakterze indukcyjnym (1), a sekcje łączone są ze sobą przez element o charakterze indukcyjnym (1), przy czym pierwsza z sekcji (I) zasilana jest ze źródła energii napięciem stałym (Us), druga z sekcji (I) zasilana jest napięciem wyjściowym (Ud1) pierwszej sekcji (I), a kolejne sekcje (I) zasilane są napięciem wyjściowym poprzedniej sekcji (I), osiągając na wyjściu napięcie końcowe (Ud), a każdą z sekcji stanowi co najmniej jedna komórka (II) złożona ze sterowanego łącznika półprzewodnikowego (2), przełączanego kondensatora (3), drugiego sterowanego łącznika półprzewodnikowego (4) oraz trzeciego sterowanego łącznika półprzewodnikowego (5), zaś wyjście każdej sekcji (I) stanowi sterowany łącznik półprzewodnikowy (6) włączony pomiędzy sterowanym łącznikiem półprzewodnikowym (2) ostatniej komórki (II) i przełączalnym kondensatorem (3) ostatniej komórki (II) oraz kondensator wyjściowy (7) połączony ze sterowanym łącznikiem półprzewodnikowym (6) i drugim sterowanym łącznikiem półprzewodnikowym (4).