RU102439U1 - DC CONVERTER TO DC - Google Patents
DC CONVERTER TO DC Download PDFInfo
- Publication number
- RU102439U1 RU102439U1 RU2010136674/07U RU2010136674U RU102439U1 RU 102439 U1 RU102439 U1 RU 102439U1 RU 2010136674/07 U RU2010136674/07 U RU 2010136674/07U RU 2010136674 U RU2010136674 U RU 2010136674U RU 102439 U1 RU102439 U1 RU 102439U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- terminal
- capacitor
- inductance
- power source
- input
- Prior art date
Links
Abstract
Преобразователь постоянного тока в постоянный ток, содержащий первую и вторую магнитно-связанные индуктивности, диод, первый и второй конденсаторы, полупроводниковый ключ и систему управления полупроводниковым ключом, в котором первый вывод первой индуктивности подключен к первому входу от источника питания, первый вывод второй индуктивности соединен с первым выводом первого конденсатора и с анодом диода, катод которого подключен к первому выводу второго конденсатора, второй вывод которого соединен со вторым выводом второй индуктивности, второй вывод первого конденсатора соединен с первым электродом ключа, второй электрод которого соединен со вторым входом от источника питания и с катодом диода, а между вторым и третьим электродами ключа включена его система управления, отличающийся тем, что дополнительно введены третья индуктивность и третий конденсатор, при этом второй вывод первой индуктивности соединен с первым выводом третьей индуктивности и с первым выводом третьего конденсатора, второй вывод которого соединен со вторым входом от источника питания, а второй вывод третьей индуктивности соединен со вторым выводом первого конденсатора и с первым электродом ключа. A DC / DC converter containing first and second magnetically coupled inductances, a diode, first and second capacitors, a semiconductor switch and a semiconductor switch control system, in which the first terminal of the first inductance is connected to the first input from the power source, the first terminal of the second inductance is connected with the first terminal of the first capacitor and with the anode of the diode, the cathode of which is connected to the first terminal of the second capacitor, the second terminal of which is connected to the second terminal of the second inductance the second output of the first capacitor is connected to the first electrode of the switch, the second electrode of which is connected to the second input from the power source and to the cathode of the diode, and its control system is switched on between the second and third electrodes of the switch, characterized in that a third inductance and a third capacitor are additionally introduced wherein the second terminal of the first inductance is connected to the first terminal of the third inductance and to the first terminal of the third capacitor, the second terminal of which is connected to the second input from the power source, and the second the output of the third inductance is connected to the second output of the first capacitor and to the first key electrode.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к области электротехники, преобразовательной техники и электроники и может быть использована для питания потребителей электроэнергии постоянного тока, требующих большого диапазона изменения уровня питающего напряжения по отношению к уровню напряжения источника питания или для питания разветвленной сети потребителей с требованием селективного отключения аварийной нагрузки. При этом в качестве источника питания могут служить солнечная батарея, электрохимический генератор или другой нетрадиционный источник электроэнергии, в том числе с большим внутренним сопротивлением.The proposed utility model relates to the field of electrical engineering, converting technology and electronics and can be used to power consumers of direct current electricity, requiring a wide range of changes in the level of the supply voltage relative to the voltage level of the power source or to power a branched network of consumers with the requirement of selective disconnection of emergency load. At the same time, a solar battery, an electrochemical generator, or other non-traditional source of electricity, including those with high internal resistance, can serve as a power source.
Известно устройство для преобразования постоянного тока в постоянный ток с возможностью повышения и понижения уровня выходного напряжения по отношению к напряжению источника питания, содержащее первую и вторую индуктивности, первый и второй диод, первый и второй полупроводниковые ключи с первой и второй системой управления, первый и второй конденсаторы. Причем, первый вывод первой индуктивности подключен к первому входу от источника питания, а второй вывод первой индуктивности подключен к аноду первого диода и к первому электроду первого ключа, второй электрод которого подключен ко второму входу от источника питания, а между вторым и третьим электродами первого ключа включена первая система управления. Катод первого диода соединен с первым электродом второго ключа и с первым выводом первого конденсатора, второй вывод которого подключен к первому входу от источника питания и к аноду второго диода, катод которого соединен с первым выводом второй индуктивности и со вторым электродом второго ключа, между вторым и третьим электродами которого включена вторая система управления. Второй вывод второй индуктивности соединен с первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого подключен к аноду второго диода (Силовая электроника. Розанов Ю.К., Рябчинский М.В., Кваснюк А.А. - Учебник для ВУЗ'ов / М. Издательский дом МЭИ, 2007, с.329)A device for converting direct current to direct current with the ability to increase and decrease the level of the output voltage relative to the voltage of the power source, containing the first and second inductors, the first and second diode, the first and second semiconductor switches with the first and second control system, the first and second capacitors. Moreover, the first output of the first inductance is connected to the first input from the power source, and the second output of the first inductance is connected to the anode of the first diode and to the first electrode of the first key, the second electrode of which is connected to the second input from the power source, and between the second and third electrodes of the first key The first control system is included. The cathode of the first diode is connected to the first electrode of the second switch and to the first terminal of the first capacitor, the second terminal of which is connected to the first input from the power source and to the anode of the second diode, the cathode of which is connected to the first terminal of the second inductance and the second electrode of the second switch, between the second and whose third electrodes include a second control system. The second output of the second inductance is connected to the first output of the second capacitor, the second output of which is connected to the anode of the second diode (Power Electronics. Rozanov Yu.K., Ryabchinsky MV, Kvasnyuk AA - Textbook for High Schools / M. Publishing house MPEI, 2007, p.329)
Недостатками этого устройства являются невысокий коэффициент полезного действия из-за повышенной пульсации входного тока и последовательного включения нескольких полупроводниковых приборов в силовой цепи, а также повышенная сложность электрической схемы.The disadvantages of this device are the low efficiency due to increased ripple of the input current and the series connection of several semiconductor devices in the power circuit, as well as the increased complexity of the electrical circuit.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности является устройство для преобразования постоянного тока в постоянный, позволяющее понижать и повышать уровень выходного напряжения по отношению к напряжению источника питания, содержащее первую и вторую магнитно-связанные индуктивности, диод, первый и второй конденсаторы, полупроводниковый ключ и систему управления полупроводниковым ключом, в котором первый вывод первой индуктивности подключен к первому входу от источника питания, первый вывод второй индуктивности соединен с первым выводом первого конденсатора и с анодом диода, катод которого подключен к первому выводу второго конденсатора, второй вывод которого соединен со вторым выводом второй индуктивности, второй вывод первого конденсатора соединен со вторым выводом первой индуктивности и с первым электродом ключа, второй электрод которого соединен со вторым выводом от источника питания и с катодом диода, а между вторым и третьим электродами ключа включена его система управления (Электрические и электронные аппараты. Под редакцией Ю.К.Розанова. Учебник для ВУЗ'ов. - М., Энергоатомиздат.1998. С.609. Прототип).The closest to the proposed utility model in technical essence is a device for converting direct current to direct current, which allows lowering and increasing the level of output voltage with respect to the voltage of the power source, containing the first and second magnetically coupled inductances, a diode, first and second capacitors, a semiconductor switch and a semiconductor switch control system in which a first output of a first inductance is connected to a first input from a power source, a first output of a second inductance the spine is connected to the first terminal of the first capacitor and to the anode of the diode, the cathode of which is connected to the first terminal of the second capacitor, the second terminal of which is connected to the second terminal of the second inductance, the second terminal of the first capacitor is connected to the second terminal of the first inductance and to the first key electrode, the second electrode of which connected to the second terminal from the power source and to the cathode of the diode, and between the second and third electrodes of the key its control system is switched on (Electrical and electronic devices. Edited by Yu.K. Rozanov. Textbook for high schools. - M., Energoatomizdat. 1998. S.609. Prototype).
Недостатком устройства является ограниченная возможность повышения уровня выходного напряжения преобразователя по отношению к входному напряжению, т.к. в нагрузку передается энергия, накопленная в конденсаторе связи контура нагрузки с контуром источника питания, за счет заряда его током от одного реактивного элемента - входной индуктивности. Кроме того, к.п.д. преобразователя снижается из-за того, что накопление энергии в его реактивных элементах осуществляется за счет токов, протекающих по полупроводниковым элементам, что вызывает дополнительные потери и снижает общий к.п.д. устройства. При этом наблюдается повышенная пульсация входного тока, особенно при работе с большой скважностью рабочего импульса.The disadvantage of this device is the limited ability to increase the level of the output voltage of the Converter in relation to the input voltage, because energy stored in the coupling capacitor of the load circuit with the power source circuit is transferred to the load due to its current charge from one reactive element - the input inductance. In addition, the efficiency the converter is reduced due to the fact that the accumulation of energy in its reactive elements is due to the currents flowing through the semiconductor elements, which causes additional losses and reduces the overall efficiency devices. At the same time, an increased ripple of the input current is observed, especially when working with a large duty cycle of the working pulse.
Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в устранении этих недостатков, а именно в повышении кратности уровня выходного напряжения по отношению к уровню входного напряжения, в снижении пульсаций входного тока преобразователя, а также в повышении к.п.д. устройства.The technical problem solved by the proposed utility model is to eliminate these drawbacks, namely, to increase the multiplicity of the output voltage level relative to the input voltage level, to reduce the ripple of the input current of the converter, as well as to increase the efficiency devices.
Поставленная задача предлагаемой полезной моделью решается тем, что в преобразователь постоянного тока в постоянный, содержащий первую и вторую магнитно-связанные индуктивности, диод, первый и второй конденсаторы, полупроводниковый ключ и систему управления ключом, в котором первый вывод первой индуктивности подключен к первому входу от источника питания, первый вывод второй индуктивности соединен с первым выводом первого конденсатора и с анодом диода, катод которого подключен к первому выводу второго конденсатора, второй вывод второго конденсатора соединен со вторым выводом второй индуктивности, второй вывод первого конденсатора соединен с первым электродом ключа, второй электрод которого соединен со вторым входом от источника питания и с катодом диода, а между вторым и третьим электродами ключа включена его система управления, дополнительно введены третья индуктивность и третий конденсатор, при этом второй вывод первой индуктивности соединен с первым выводом третьей индуктивности и с первым выводом третьего конденсатора, второй вывод которого соединен со вторым входом от источника питания, второй вывод третьей индуктивности соединен со вторым выводом первого конденсатора и с первым электродом ключа.The task of the proposed utility model is solved by the fact that in the DC / DC converter containing the first and second magnetically coupled inductances, a diode, first and second capacitors, a semiconductor key and a key management system in which the first output of the first inductance is connected to the first input from a power source, the first terminal of the second inductance is connected to the first terminal of the first capacitor and to the anode of the diode, the cathode of which is connected to the first terminal of the second capacitor, the second terminal is of the second capacitor is connected to the second terminal of the second inductance, the second terminal of the first capacitor is connected to the first electrode of the switch, the second electrode of which is connected to the second input from the power source and to the cathode of the diode, and its control system is connected between the second and third electrodes of the switch, the third inductance is additionally introduced and a third capacitor, wherein the second terminal of the first inductance is connected to the first terminal of the third inductance and to the first terminal of the third capacitor, the second terminal of which is connected from the second m input from the power source, the second terminal of the third inductance is connected to the second terminal of the first capacitor and to the first electrode of the key.
Физическая сущность предлагаемой полезной модели заключается в накоплении дополнительной энергии во введенных в структуру преобразователя новых реактивных элементах, что способствует увеличению кратности уровня выходного напряжения по отношению к входному напряжению. В то же время эти элементы в новой структуре преобразователя выполняют роль дополнительного фильтра, снижая пульсацию входного тока. При этом накопление энергии в реактивных элементах преобразователя частично проходит за счет протекания тока в них, минуя полупроводниковые элементы, что снижает в них потери и повышает, соответственно, к.п.д. устройства.The physical essence of the proposed utility model is the accumulation of additional energy in the new reactive elements introduced into the structure of the converter, which helps to increase the multiplicity of the output voltage level with respect to the input voltage. At the same time, these elements in the new converter structure act as an additional filter, reducing the ripple of the input current. In this case, the accumulation of energy in the reactive elements of the converter partially takes place due to the flow of current in them, bypassing the semiconductor elements, which reduces losses in them and increases, respectively, the efficiency devices.
На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемой полезной модели.Figure 1 shows a circuit diagram of the proposed utility model.
Преобразователь постоянного тока в постоянный ток, схема которого приведена на фиг.1, содержит первую индуктивность 1, вторую индуктивность 2, магнитно-связанную с первой, первый конденсатор 3, диод 4, второй конденсатор 5, третий конденсатор 6, третью индуктивность 7, полупроводниковый ключ 8, систему управления 9 ключом 8. Причем, первый вывод 10 индуктивности 1 подключен к первому выводу 11 от источника питания, первый вывод 12 индуктивности 2 соединен с первым выводом 13 конденсатора 3 и с анодом 14 диода 4, катод 15 которого подключен к первому выводу 16 конденсатора 5, второй вывод 17 конденсатора 5 соединен со вторым выводом 18 индуктивности 2, второй вывод 19 конденсатора 3 соединен с первым электродом 20 ключа 8, второй вывод 21 индуктивности 1 соединен с первым выводом 22 индуктивности 7 и с первым выводом 23 конденсатора 6, второй вывод 24 которого соединен с со вторым входом 25 от источника питания, второй вывод 26 индуктивности 7 соединен со вторым выводом 19 конденсатора 3 и с электродом 20 ключа 8. Между электродом 27 и электродом 28 ключа 8 включена его система управления 9. Электрод 28 ключа 8 соединен со вторым входом от источника питания и с катодом 15 диода 4.The DC / DC converter, the circuit of which is shown in Fig. 1, contains a first inductance 1, a second inductance 2 magnetically coupled to the first, a first capacitor 3, a diode 4, a second capacitor 5, a third capacitor 6, a third inductance 7, a semiconductor key 8, control system 9 by key 8. Moreover, the first terminal 10 of the inductance 1 is connected to the first terminal 11 from the power source, the first terminal 12 of the inductance 2 is connected to the first terminal 13 of the capacitor 3 and to the anode 14 of the diode 4, the cathode 15 of which is connected to the first the conclusion 16 of the capacitor 5, the second terminal 17 of the capacitor 5 is connected to the second terminal 18 of the inductance 2, the second terminal 19 of the capacitor 3 is connected to the first electrode 20 of the key 8, the second terminal 21 of the inductance 1 is connected to the first terminal 22 of the inductance 7 and the first terminal 23 of the capacitor 6, the second terminal 24 of which is connected to the second input 25 from the power source, the second terminal 26 of the inductance 7 is connected to the second terminal 19 of the capacitor 3 and to the electrode 20 of the key 8. Between the electrode 27 and the electrode 28 of the key 8, its control system 9. The electrode 28 of the key 8 connected with a second input from a power source and with a cathode 15 of diode 4.
Процессы, протекающие в полезной модели, можно анализировать по кривым на диаграмме, представленной на фиг.2. Преобразователь постоянного тока в постоянный ток работает следующим образом.The processes taking place in a utility model can be analyzed by the curves in the diagram shown in figure 2. Converter DC to DC operates as follows.
В установившемся режиме при замкнутом ключе 8 происходит накопление энергии в индуктивностях 1 и 7 за счет увеличения тока в этих элементах от источника питания по контурам, которые легко проследить по структурной схеме преобразователя. При этом ток индуктивности 7 равен сумме токов индуктивности 1 и конденсатора 6, что следует из схемы на фиг.1. Соотношение этих токов можно оценить по замерам их величин на кривых графика №3 диаграммы. Так, ток IL7 индуктивности 7 в момент t1 перед размыканием ключа 8 (максимальное его значение) равен 19.97А (замер 4). Ток IC6 конденсатора 6 в этой точке режима равен 11 78А (замер 5), а ток IL1 индуктивности 1 равен 8.2А (замеры 3, 6).In the steady state, with the key 8 closed, energy is accumulated in the inductors 1 and 7 due to an increase in the current in these elements from the power source along the circuits, which are easy to follow according to the structural diagram of the converter. In this case, the inductance current 7 is equal to the sum of the inductance currents 1 and the capacitor 6, which follows from the circuit in figure 1. The ratio of these currents can be estimated by measuring their values on the curves of graph No. 3 of the diagram. So, the current IL7 of inductance 7 at time t1 before opening the key 8 (its maximum value) is 19.97A (measurement 4). The current IC6 of the capacitor 6 at this point of the mode is 11 78A (measurement 5), and the current IL1 of inductance 1 is 8.2A (measurements 3, 6).
В момент времени t1, определяемый сигналом системы управления 9, размыкается электронный ключ 8. С этого момента начинается зарядка конденсатора 3 по контуру: конденсатор 6 - индуктивность 7 - конденсатор 3 - диод 4 - конденсатор 6. В этом режиме ток конденсатора 3 равен току IL7 и, соответственно, сумме токов IС6+IC1. По кривой тока IL7 индуктивности 7 на графике №3 видно, что с момента времени t1 ток индуктивности 7 линейно спадает по мере расходования накопленной в ней энергии и достигает нуля в момент времени t2. Средний ток заряда конденсатора 3, с учетом его линейного характера, на интервале t1-t2 равен 10А (19.97/2~10). Если бы конденсатор 3 заряжался только током индуктивности 1 как в прототипе, равном в данном примере 8.2 А, то уровень энергии, передаваемой от источника питания через конденсатор 3 в нагрузку, был бы заметно меньше. Использование двух источников тока позволяет увеличить энергию, накапливаемую в конденсаторе 3 для передачи ее в контур нагрузки. Это дает возможность повысить уровень напряжения на выходе преобразователя по сравнению с прототипом.At time t1, determined by the signal of the control system 9, the electronic switch opens 8. From this moment, charging of the capacitor 3 along the circuit begins: capacitor 6 - inductance 7 - capacitor 3 - diode 4 - capacitor 6. In this mode, the current of capacitor 3 is equal to current IL7 and, accordingly, the sum of the currents IC6 + IC1. According to the current curve IL7 of inductance 7 in graph No. 3, it can be seen that from time t1, the current of inductance 7 decreases linearly as the energy stored in it expends and reaches zero at time t2. The average charge current of the capacitor 3, taking into account its linear nature, in the interval t1-t2 is 10A (19.97 / 2 ~ 10). If the capacitor 3 was charged only by the inductance current 1 as in the prototype, which is equal to 8.2 A in this example, then the level of energy transmitted from the power source through the capacitor 3 to the load would be noticeably lower. The use of two current sources allows you to increase the energy stored in the capacitor 3 for transferring it to the load circuit. This makes it possible to increase the voltage level at the output of the converter compared to the prototype.
На интервале времени t1-t2 выключенного состояния ключа 8 происходит понижение напряжения на конденсаторе 6 за счет его разряда на конденсатор 3 через индуктивность 7, что видно по кривой UC6 на графике №1. С момента t2 до момента t3 в индуктивности 7 проходит ток противоположного знака по контуру: конденсатор С6 - конденсатор С5 - индуктивность 2 - конденсатор 3 - индуктивность 7 - конденсатор 6. Величина его устанавливается на уровне тока нагрузки Iн, равного среднему значению тока IL2 индуктивности 2 (замеры 2 и 3 на графике №2). Этот ток повышает напряжение на конденсаторе 6 и снижает напряжение на конденсаторе 3.In the time interval t1-t2 of the off state of the switch 8, the voltage across the capacitor 6 decreases due to its discharge to the capacitor 3 through the inductance 7, which can be seen from the curve UC6 in graph No. 1. From time t2 to time t3, inductance 7 passes a current of opposite sign along the circuit: capacitor C6 - capacitor C5 - inductance 2 - capacitor 3 - inductance 7 - capacitor 6. Its value is set at the load current level Iн equal to the average value of current IL2 of inductance 2 (measurements 2 and 3 on chart No. 2). This current increases the voltage on the capacitor 6 and reduces the voltage on the capacitor 3.
На графике №1 по кривой UC3 напряжения на конденсаторе 3 видно изменение уровня переменной составляющей напряжения на конденсаторе в соответствие с направлением и уровнем тока IC3 (график №4). Среднее значение напряжения на конденсаторе 3 равно напряжению UC5 на нагрузке плюс среднее напряжение на конденсаторе С 6. Так, в данном расчете, на графике №1 значение UC5=61.4B (замер 4), среднее значение на конденсаторе UC6-11.9B, а среднее значение UC3=73.6B (замер 2), т.е. UC3~UC5+UC6 (при данной точности замеров).In graph No. 1, the voltage curve UC3 on capacitor 3 shows a change in the level of the variable component of the voltage across the capacitor in accordance with the direction and current level of IC3 (graph No. 4). The average value of the voltage across the capacitor 3 is equal to the voltage UC5 at the load plus the average voltage across the capacitor C 6. So, in this calculation, on chart No. 1 the value is UC5 = 61.4B (metering 4), the average value across the capacitor is UC6-11.9B, and the average value UC3 = 73.6B (measurement 2), i.e. UC3 ~ UC5 + UC6 (for a given measurement accuracy).
Увеличение напряжения на конденсаторе 6 на интервале времени t2-t3 происходит за счет токов в контурах, в которых отсутствуют полупроводниковые элементы, что снижает общие потери в преобразователе. При этом, чем дольше ключ 8 находится в выключенном положении, тем дольше конденсатор 6 будет заряжаться без дополнительных потерь в полупроводниковых элементах, что позволяет повысить к.п.д. преобразователя.The increase in voltage across the capacitor 6 over the time interval t2-t3 occurs due to currents in the circuits in which there are no semiconductor elements, which reduces the overall losses in the converter. Moreover, the longer the switch 8 is in the off position, the longer the capacitor 6 will be charged without additional losses in the semiconductor elements, which allows to increase the efficiency transducer.
Поддержание достаточно высокого напряжения на нагрузке (кривая UC5 на графике №1) особенно важно при работе с большой скважностью рабочего импульса тока от источника питания с повышенным внутренним сопротивлением. Повышение напряжения UC5 в таких режимах может быть достигнуто за счет уменьшения величины индуктивности 7. Действительно, энергия, накапливаемая в индуктивности пропорциональна произведению I2L. Уменьшение величины индуктивности ведет к увеличению тока пропорционально квадрату кратности изменения величины индуктивности и, в итоге, к увеличению энергии, накопленной в индуктивности. Следовательно, сокращая время замкнутого состояния ключа, можно, тем не менее, получить необходимое высокое выходное напряжение преобразователя. Так решается задача повышения к.п.д. системы питания с обеспечением нагрузки напряжением необходимого уровня, в том числе от источника с повышенным внутренним сопротивлением.Maintaining a sufficiently high voltage at the load (curve UC5 on graph No. 1) is especially important when working with a large duty cycle of the working current pulse from a power source with increased internal resistance. An increase in the voltage UC5 in such modes can be achieved by reducing the inductance 7. Indeed, the energy stored in the inductance is proportional to the product I 2 L. A decrease in the inductance leads to an increase in the current in proportion to the square of the multiplicity of the change in the inductance and, as a result, to an increase in energy accumulated in inductance. Therefore, reducing the time of the closed state of the key, it is nevertheless possible to obtain the required high output voltage of the converter. So the problem of increasing the efficiency is solved power supply systems with the required voltage level, including from a source with increased internal resistance.
Наличие в структурной схеме предлагаемой полезной модели конденсатора 6 позволяет существенно снизить уровень пульсации входного тока. Так, в диапазоне регулирования от значения коэффициента скважности Кскв=1.13 до Кскв=3 и изменения величины сопротивления нагрузки от 40 Ом до 400 Ом значение коэффициент пульсации Кп у преобразователя прототипа изменяется от Кп=0.001 (наилучшее значение при Кскв=1.13) до Кп=1.25 (наихудшее значение при Кскв=3), а у предлагаемой модели преобразователя - от Кп=0.0007 до Кп=0.02, соответственно. С увеличением скважности преимущество предлагаемого преобразователя увеличивается, что видно из значений приведенных коэффициентов Кп.The presence in the structural diagram of the proposed utility model of the capacitor 6 can significantly reduce the level of ripple of the input current. So, in the control range from the duty cycle coefficient Kskv = 1.13 to Kskv = 3 and changes in the load resistance from 40 Ohms to 400 Ohms, the ripple coefficient Kp of the prototype converter varies from Kp = 0.001 (the best value at Kskv = 1.13) to Kp = 1.25 (the worst value at Kskv = 3), and for the proposed converter model - from Kp = 0.0007 to Kp = 0.02, respectively. With an increase in duty cycle, the advantage of the proposed converter increases, which can be seen from the values of the given coefficients Kp.
На фиг.3 представлены нагрузочные характеристики предлагаемой полезной модели - кривая U1, и прототипа - кривая U2. Кривые изменения уровня выходного напряжения преобразователей постоянного тока (ППТ) с изменением величины нагрузочного сопротивления построены для фиксированного значения коэффициента скважности Кскв. Данные для построения характеристик получены по результатам расчета моделей с помощью программы Micro-Cap 9 при одинаковых параметрах силовых элементов и одинаковых режимах работы. Сравнивая ход кривых, можно отметить, что выходное напряжение ППТ по схеме предлагаемой модели выше выходного напряжения модели прототипа в широком диапазоне изменения величины сопротивления нагрузки.Figure 3 presents the load characteristics of the proposed utility model - curve U1, and the prototype - curve U2. The curves of changes in the output voltage level of DC / DC converters (ППТ) with a change in the load resistance value are constructed for a fixed value of the duty cycle coefficient Kskv. The data for constructing the characteristics was obtained from the results of the calculation of models using the Micro-Cap 9 program with the same parameters of the power elements and the same operating modes. Comparing the curve, it can be noted that the output voltage of the PPT according to the scheme of the proposed model is higher than the output voltage of the prototype model in a wide range of changes in the value of the load resistance.
На фиг.4 представлены характеристики зависимости к.п.д. блока электропитания (БЭ), включающего источник электропитания (ИЭ) и ППТ, в зависимости от коэффициента скважности рабочего импульса. Характеристики построены при различных значениях внутреннего сопротивления (Rи) ИЭ для БЭ с ППТ предлагаемой модели и прототипа.Figure 4 presents the characteristics of the dependence of the efficiency power supply unit (BE), including a power source (IE) and ППТ, depending on the duty cycle ratio of the working pulse. The characteristics are built at different values of the internal resistance (Ri) of the IE for BE with the PPT of the proposed model and prototype.
На фиг.4 кривые к.п.д. БЭ обозначены: при использовании предлагаемой модели ППТ - η1 при Rи=0.3 Ом; η2 при Rи=0.001 Ом; при использовании модели ППТ прототипа - η3 при Rи=0.001 Ом; η4 при Rи=0.3 Ом.In Fig.4 curves efficiency BE are designated: when using the proposed PPT model - η 1 at Rи = 0.3 Ohm; η 2 at Rи = 0.001 Ohm; when using the prototype PMT model - η 3 at Rи = 0.001 Ohm; η 4 at Rи = 0.3 Ohm.
Анализ полученных результатов данного расчета показывает общую тенденцию повышения к.п.д. БЭ на участке повышения коэффициента скважности (Кскв) до его значения, равного 1.3. При малом Rи на участке режимов до значения Кскв=~1.7 к.п.д. БЭ с предлагаемой моделью ППТ несколько выше, чем к.п.д. БЭ с моделью ППТ прототипа. При увеличении Кскв это преимущество становится значительнее. При повышенном значении Rи наблюдается аналогичная картина.An analysis of the results of this calculation shows a general trend of increasing efficiency BE on the site of increasing the duty cycle coefficient (Kskv) to its value equal to 1.3. With a small R and in the regime section, up to the value Kskv = ~ 1.7 efficiency BE with the proposed PPT model is slightly higher than the efficiency BE with prototype PPT model. With an increase in SQR, this advantage becomes more significant. With an increased value of Ri, a similar picture is observed.
На фиг.5 представлены сравнительные регулировочные характеристики ПИТ предлагаемой полезной модели (кривая U1) и прототипа (кривая U2). Анализ представленных кривых показывает, что при одинаковой величине сопротивления нагрузки (в данном примере Rн=400 м) и одинаковом уровне входного напряжения (Uвх=12В), напряжение на выходе ППТ предлагаемой полезной модели существенно выше, чем выходное напряжение у прототипа, во всем диапазоне регулирования. При этом преобразователь при увеличении коэффициента скважности обеспечивает ограничение тока перегрузки или аварии на уровне, необходимом для селективного срабатывания защиты у аварийного потребителя, без повреждения источника питания, как и в случае использования модели прототипа. Так, если отключить импульсы, управляющие ключом, в нагрузку полностью прекратится передача энергии от источника питания, что следует из структурной схемы преобразователя.Figure 5 presents the comparative adjusting characteristics of the PIT of the proposed utility model (curve U1) and the prototype (curve U2). Analysis of the presented curves shows that with the same value of the load resistance (in this example, Rн = 400 m) and the same level of input voltage (Uin = 12V), the voltage at the output of the proposed utility model is significantly higher than the output voltage of the prototype, in the whole range regulation. In this case, when the duty cycle coefficient increases, the overload or accident current is limited to the level necessary for the selective protection operation by the emergency consumer, without damaging the power source, as in the case of using the prototype model. So, if you disable the pulses that control the key, the load will completely stop the transfer of energy from the power source, which follows from the structural diagram of the Converter.
Электрические характеристики полупроводниковых преобразователей, представленные на графиках фиг.3-фиг.5 иллюстрируют преимущества предлагаемой полезной модели над прототипом в части более высокого к.п.д. и выходного напряжения предлагаемой модели. При этом подтверждается правильность физического обоснования полученных результатов.The electrical characteristics of the semiconductor converters presented in the graphs of figure 3-figure 5 illustrate the advantages of the proposed utility model over the prototype in terms of higher efficiency and output voltage of the proposed model. This confirms the correctness of the physical justification of the results.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010136674/07U RU102439U1 (en) | 2010-09-02 | 2010-09-02 | DC CONVERTER TO DC |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010136674/07U RU102439U1 (en) | 2010-09-02 | 2010-09-02 | DC CONVERTER TO DC |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU102439U1 true RU102439U1 (en) | 2011-02-27 |
Family
ID=46310915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010136674/07U RU102439U1 (en) | 2010-09-02 | 2010-09-02 | DC CONVERTER TO DC |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU102439U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USD805522S1 (en) * | 2015-11-26 | 2017-12-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Stand for monitor |
| USD807895S1 (en) * | 2015-11-06 | 2018-01-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Stand for monitor |
-
2010
- 2010-09-02 RU RU2010136674/07U patent/RU102439U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USD807895S1 (en) * | 2015-11-06 | 2018-01-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Stand for monitor |
| USD805522S1 (en) * | 2015-11-26 | 2017-12-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Stand for monitor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Abdel-Rahim et al. | A new high gain DC-DC converter with model-predictive-control based MPPT technique for photovoltaic systems | |
| Veerachary et al. | Maximum power point tracking of coupled inductor interleaved boost converter supplied PV system | |
| Li et al. | A novel quadratic boost converter with low inductor currents | |
| CN105958816B (en) | A kind of multiple-unit diode capacitance network and coupling inductance high-gain DC converter | |
| Zhu et al. | Low-voltage stress buck-boost converter with a high-voltage conversion gain | |
| Belhimer et al. | A novel hybrid boost converter with extended duty cycles range for tracking the maximum power point in photovoltaic system applications | |
| CN105375518B (en) | A kind of photovoltaic MPPT fuzzy control method and system | |
| Espinosa | Asynchronous non-inverter buck-boost DC to DC converter for battery charging in a solar MPPT system | |
| Lodh et al. | High gain and efficient integrated flyback-Sepic DC-DC converter with leakage energy recovery mechanism | |
| RU102439U1 (en) | DC CONVERTER TO DC | |
| CN205847086U (en) | A kind of switching capacity type high-gain quasi-Z source DC DC changer | |
| CN103490635A (en) | Improved H bridge buck-boost DC converter and control method thereof | |
| CN102545637B (en) | Buck-boost secondary side regulation three-port direct current converter | |
| Esfahlan et al. | Simulation and experimental validation of an improved high step-up boost converter suitable for smart micro-grids | |
| CN203352430U (en) | Device for suppressing power frequency ripple current | |
| Singh et al. | Active-network with passive capacitor based high gain dc-dc converter | |
| Kumar et al. | Enhanced quadratic boost converter based on voltage lift technique for fuel cell powered electric vehicle | |
| CN203522541U (en) | Improved H bridge buck-boost DC converter | |
| CN203733025U (en) | Preceding-stage voltage regulation type solar MPPT system based on final power feedback | |
| Chen et al. | Battery Current-Sharing Power Decoupling Method for Realizing a Single-Stage Hybrid PV System | |
| Zhang | Analysis of high gain DC-DC converters for DC microgrid | |
| RU2670102C2 (en) | Method of low voltage accumulator electric power supply and device for its implementation | |
| Al‐Hitmi et al. | A hybrid switched inductor with flexible high voltage gain boost converter for DC micro‐grid application | |
| Kumar et al. | Real time performance investigation of extended phase shifted dual active bridge converter in dc-microgrid with optimum operating zone | |
| KR101774113B1 (en) | Power converter based on quasi z-source inverter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20120903 |