RU143467U1 - PULSE VOLTAGE CONVERTER - Google Patents
PULSE VOLTAGE CONVERTER Download PDFInfo
- Publication number
- RU143467U1 RU143467U1 RU2014110667/07U RU2014110667U RU143467U1 RU 143467 U1 RU143467 U1 RU 143467U1 RU 2014110667/07 U RU2014110667/07 U RU 2014110667/07U RU 2014110667 U RU2014110667 U RU 2014110667U RU 143467 U1 RU143467 U1 RU 143467U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- terminals
- output
- transreactor
- extreme
- pulse
- Prior art date
Links
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
1. Импульсный преобразователь напряжений, содержащий входные и выходные выводы, включая общий заземляющий, для подключения источника питания постоянного тока и нагрузок, управляемый мостовой коммутатор с двумя сонаправленными параллельными двухключевыми электронными стойками, двухконденсаторную фильтровую стойку, трансреактор с двумя секциями основной обмотки и блок управления с импульсно-модуляторными выходными выводами, подключенными к управляющим выводам электронных стоек коммутатора, подключенных своими крайними выводами к разноименным первым выводам секций основной обмотки трансреактора зашунтированным дополнительным электронным ключом, а своими средними выводами - к крайним выводам фильтровой стойки и к разнополярным входным выводам устройства, отличающийся тем, что в него введен двухпозиционный переключатель, подключенный своими двумя стационарными выводами, зашунтированными дополнительным фильтровым конденсатором, к выходным выводам устройства, а своим переключаемым выводом - к среднему выводу фильтровой стойки, а блок управления снабжен цепями обратных связей по выходным параметрам, имеющими датчики тока и напряжения, а также источниками синусоидальных эталонных сигналов и выполнен с возможностью широтно-импульсной модуляции сигналов на своих выходных выводах в зависимости от величин отклонений сигналов в цепях обратных связей от эталонных сигналов.2. Импульсный преобразователь напряжений по п. 1, отличающийся тем, что в него введена демпфирующая цепочка, состоящая из однонаправленной двухдиодной стойки, включенной между вторыми выводами секций основной обмотки трансреактора1. A pulse voltage converter containing input and output terminals, including a common ground, for connecting a DC power source and loads, a controllable bridge switch with two co-directional parallel two-key electronic racks, a two-capacitor filter rack, a transreactor with two sections of the main winding and a control unit with pulse-modulator output pins connected to the control pins of the electronic racks of the switch connected by their extreme pins to p to the well-known first conclusions of the sections of the main winding of the transreactor with an additional electronic key shunted, and with their middle conclusions to the extreme terminals of the filter rack and to the input terminals of the device in different polarities, characterized in that a two-position switch is connected to it, connected by its two stationary terminals, shunted by an additional filter capacitor, to the output terminals of the device, and its switched output to the middle output of the filter rack, and the control unit is equipped with circuits about feedback on output parameters that have current and voltage sensors, as well as sources of sinusoidal reference signals and is configured for pulse-width modulation of signals at its output terminals depending on the magnitude of the deviations of the signals in the feedback circuits from the reference signals. 2. The pulse voltage converter according to claim 1, characterized in that a damping chain is introduced into it, consisting of a unidirectional two-diode rack connected between the second outputs of the sections of the main winding of the transreactor
Description
Полезная модель относится к электротехнике и к импульсной силовой электронике и предназначена для использования в бортовых комбинированных системах электроснабжения переменно-постояного тока перспективных полностью электрифицированных самолетов.The utility model relates to electrical engineering and to pulsed power electronics and is intended for use in on-board combined alternating-current power supply systems of promising fully electrified aircraft.
Известен импульсный преобразователь напряжений (аналог), содержащий входные и выходные выводы, (включая общий для входа и выхода) для подключения источника электропитания постоянного тока и нагрузок переменного (или/и постоянного) тока, управляемый коммутатор с двухключевыми электронными стойками, двухконденсаторную фильтровую стойку, трансреактор с двухсекционной первичной обмоткой, дополнительные демпфирующие конденсаторы и блок управления с импульсно-модуляторными и релейными выходными выводами (Патент на полезную модель №125416 Импульсный преобразователь напряжений, Бюл. №6, 27.02.2013, Резников С.Б., Бочаров В.В., Ермилов Ю.В., Руруа К.С., Харченко И.А.).Known pulse voltage Converter (analog) containing input and output terminals (including common for input and output) for connecting a DC power source and loads of alternating (or / and DC) current, a managed switch with two-key electronic racks, two-condenser filter rack, transreactor with a two-section primary winding, additional damping capacitors and a control unit with pulse-modulator and relay output terminals (Utility Model Patent No. 125416 I pulse voltage converter, Bul. №6, 27.02.2013, Reznikov SB, Bocharov VV, UV Yermylov, Rurua KS, Kharchenko IA).
К недостаткам указанного устройства (аналога) относятся несинусоидальность формы выходного переменного напряжения и низкий к.п.д. из-за большой реактивной мощности, циркулирующей через дополнительные демпфирующие конденсаторы.The disadvantages of this device (analogue) include the non-sinusoidal shape of the output AC voltage and low efficiency due to the large reactive power circulating through additional damping capacitors.
Известен импульсный преобразователь напряжений (прототип), содержащий входные и выходные выводы, включая общий заземляющий, для подключения источника электропитания постоянного (выпрямленного) тока и нагрузок, управляемый мостовой коммутатор, двухконденсаторную фильтровую стойку, трансреактор с двухсекционными первичной и вторичной обмотками и блок управления с импульсно-модуляторными и релейными выходными выводами (Патент на полезную модель №124454, Автономная система электроснабжения, Бюл. №2, 20.01.2013, Резников СБ., Бочаров В.В., Харченко И.А., Ермилов Ю.В., Коняхин С.Ф.).Known pulse voltage Converter (prototype), containing input and output terminals, including a common ground, for connecting a power source of direct (rectified) current and loads, controlled bridge switch, two-capacitor filter rack, transreactor with two-section primary and secondary windings and a control unit with pulse -modulatory and relay output outputs (Utility Model Patent No. 124454, Autonomous Power Supply System, Bull. No. 2, 01.20.2013, Reznikov SB, Bocharov V.V., Kharchenk about I.A., Ermilov Yu.V., Konyakhin S.F.).
К недостаткам известного устройства (прототипа) относятся его узкие функциональные возможности, а именно - неспособность преобразования постоянного напряжения в синусоидальное с регулируемыми параметрами (амплитудой, частотой и фазовым сдвигом между током и напряжением). Кроме того, устройство не способно формировать внешние вольт-амперные характеристики источников напряжения и тока, в зависимости от выбранных характеристик нагрузок.The disadvantages of the known device (prototype) include its narrow functionality, namely, the inability to convert constant voltage to sinusoidal with adjustable parameters (amplitude, frequency and phase shift between current and voltage). In addition, the device is not able to form the external current-voltage characteristics of voltage and current sources, depending on the selected characteristics of the loads.
Основным техническим результатом предложения является расширение функциональных возможностей устройства, а именно - преобразования постоянного напряжения в синусоидальное с регулируемыми параметрами. Дополнительным техническим результатом является способность формирования внешних характеристик источников напряжения и тока.The main technical result of the proposal is to expand the functionality of the device, namely, the conversion of direct voltage to sinusoidal with adjustable parameters. An additional technical result is the ability to form external characteristics of voltage and current sources.
Указанный технический результат ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ БЛАГОДАРЯ тому, что в импульсный преобразователь напряжений, содержащий входные и выходные выводы, для подключения источника питания постоянного тока и нагрузок, управляемый мостовой коммутатор с двумя двухключевыми электронными стойками, двухконденсаторную фильтровую стойку, трансреактор с секциями его основной обмотки, блок управления с импульсно-модуляторными выходными выводами и дополнительный электронный ключ, ВВЕДЕН двухпозиционный переключатель, зашунтированный фильтровым конденсатором, а блок управления СНАБЖЕН цепями обратных связей по выходным параметрам с датчиками тока и напряжения, а также источниками синусоидальных эталонных сигналов и ВЫПОЛНЕН с возможностью широтно-импульсной модуляции выходных сигналов в зависимости от величин отклонений сигналов в цепях обратных связей от эталонных, и БЛАГОДАРЯ тому, что в него также ВВЕДЕНА демпфирующая цепочка, состоящая из двухдиодной стойки и двух снабберных конденсаторов, а также БЛАГОДАРЯ тому, что в него ВВЕДЕНА вспомогательная двухключевая электронная стойка, подключенная своим средним выводом к общему заземляющему выводу устройства, своими крайними выводами - к крайним выводам демпфирующей цепочки, а управляющими выводами - к вспомогательным выходным выводам, ВВЕДЕННЫМ в блок управления.This technical result is PROVIDED THANKS to the fact that a pulse voltage converter containing input and output terminals for connecting a DC power supply and loads, a controllable bridge switch with two two-key electronic racks, a two-capacitor filter rack, a transreactor with sections of its main winding, a control unit with pulse-modulator output terminals and an additional electronic key, a two-position switch shunted by a filter a capacitor, and the control unit is SUPPLIED with feedback circuits for output parameters with current and voltage sensors, as well as sources of sinusoidal reference signals and is EXECUTED with the possibility of pulse-width modulation of the output signals depending on the magnitude of the deviations of the signals in the feedback circuits from the reference, and THANKS that a damping chain consisting of a two-diode rack and two snubber capacitors is also INTRODUCED into it, and also THANKS that an auxiliary two-key electronic a rack connected by its middle terminal to the common ground terminal of the device, by its terminal terminals - to the terminal ends of the damping chain, and by the control terminals - to the auxiliary output terminals, INPUT to the control unit.
Лабораторные испытания макета и компьютерное моделирование устройства подтвердили его работоспособность и целесообразность широкого промышленного использования в бортовых комбинированных системах электроснабжения самолетов.Laboratory tests of the prototype and computer simulation of the device confirmed its operability and the feasibility of wide industrial use in airborne combined aircraft power supply systems.
На чертеже (Фиг.) представлены принципиальная силовая схема и цепи управления предлагаемого импульсного преобразователя напряжений.In the drawing (Fig.) Presents a schematic power circuit and control circuit of the proposed pulse voltage Converter.
Импульсный преобразователь напряжений содержит: входные и выходные выводы 1, 2, 3, 4, включая общий заземляющий вывод (3), для подключения источника питания постоянного тока со среднепотенциальным заземленным выводом и нагрузок переменного и/или постоянного токов, управляемый мостовой коммутатор с двумя сонаправленными параллельными двухключевыми электронными стойками 5-6 и 7-8, двухконденсаторную фильтровую стойку 9-10, трансреактор 11 с двумя секциями 12-13 его основной обмотки, блок управления 14 с импульсно-модуляторными выходными выводами 15, дополнительный электронный ключ 16, двухпозиционный переключатель 17 и дополнительный фильтровый конденсатор 18. Блок управления снабжен цепями 19 обратных связей по выходным параметрам, имеющими датчики тока 20 и напряжения 21, а также источниками эталонных сигналов.The pulse voltage converter contains: input and output terminals 1, 2, 3, 4, including a common ground terminal (3), for connecting a DC power supply with a medium potential ground terminal and AC and / or DC loads, a managed bridge switch with two co-directional parallel two-key electronic racks 5-6 and 7-8, a two-condenser filter rack 9-10, a transreactor 11 with two sections 12-13 of its main winding, a control unit 14 with pulse-modulator output terminals 15, an additional electronic switch 16, a two-position switch 17 and an additional filter capacitor 18. The control unit is equipped with feedback circuits 19 for output parameters having current sensors 20 and voltage 21, as well as reference signal sources.
Кроме этого устройство содержит демпфирующую цепочку 22, состоящую из однонаправленной двухдиодной стойки 23-24, включенной между вторыми выводами секций основной обмотки трансреактора, и двух снабберных конденсаторов 25, 26, последовательно подсоединенных к ее крайним выводам, и подключенную своим средним междиодным выводом к незаземленному выходному выводу устройства, а своими крайними выводами - к крайним выводам электронных стоек мостового коммутатора и выводам сонаправленно их шунтирующего дополнительного электронного ключа, а также вспомогательную электронную стойку 27-28, шунтирующую указанную цепочку. Блок управления снабжен также вспомогательными выходными выводами 29. Трансреактор может также иметь вспомогательную обмотку 30, подключенную к вспомогательным выходным выводам 31 и 32 устройства для подсоединения вспомогательной нагрузки, например - непосредственно или через промежуточный выпрямитель.In addition, the device contains a damping chain 22, consisting of a unidirectional two-diode rack 23-24 connected between the second outputs of the sections of the main winding of the transreactor, and two snubber capacitors 25, 26 connected in series to its extreme terminals, and connected with its middle interdiode output to an ungrounded output the output of the device, and with its extreme conclusions - to the extreme conclusions of the electronic racks of the bridge switch and the conclusions of their shunting additional electronic key, as well as supporting electronic rack 27-28, shunt specified chain. The control unit is also equipped with auxiliary output terminals 29. The transreactor may also have an auxiliary winding 30 connected to the auxiliary output terminals 31 and 32 of the device for connecting the auxiliary load, for example, directly or through an intermediate rectifier.
Электронные стойки 5-6 и 7-8 мостового коммутатора подключены своими крайними выводами к разнополярным первым выводам («началу» и «концу») секций 12 и 13 основной обмотки трансреактора 11, зашунтированным дополнительным электронным ключом 16, а своими средними выводами - к крайним выводам фильтровой стойки 9-10 и к разнополярным входным выводам 1-2 устройства. Переключатель 17 подключен своими двумя стационарными (крайними на чертеже) выводами, зашунтированными конденсатором 18, к выходным выводам 3-4 устройства, а своим переключаемым выводом (средним на чертеже) - к среднему выводу фильтровой стойки 9-10.The electronic racks 5-6 and 7-8 of the bridge switch are connected by their extreme terminals to the bipolar first terminals (“beginning” and “end”) of sections 12 and 13 of the main winding of the transreactor 11, shunted by an additional electronic key 16, and by their middle terminals to the extreme the conclusions of the filter rack 9-10 and to the bipolar input terminals 1-2 of the device. The switch 17 is connected by its two stationary (extreme in the drawing) terminals shunted by the capacitor 18 to the output terminals 3-4 of the device, and by its switched output (middle in the drawing) to the middle terminal of the filter rack 9-10.
Блок управления 14 выполнен с возможностью широтно-импульсной модуляции сигналов на своих выходных выводах 15 и 29, подключенных к управляющим выводам электронных ключей, в зависимости от величин отклонений сигналов в цепях обратных связей 19 от эталонных сигналов.The control unit 14 is configured to pulse width modulate the signals at its output terminals 15 and 29, connected to the control terminals of the electronic keys, depending on the magnitude of the deviations of the signals in the feedback circuits 19 from the reference signals.
В качестве управляемых ключей электронных стоек 5-6, 7-8 и 27-28, а также дополнительного электронного ключа 16 могут использоваться транзисторы или двухоперационные (запираемые по управлению) тиристоры.As controlled keys of electronic racks 5-6, 7-8 and 27-28, as well as an additional electronic key 16, transistors or two-operation (lockable for control) thyristors can be used.
Импульсный преобразователь напряжений работает следующим образом. Входные выводы 1, 2, 3 устройства подключают к выводам источника постоянного тока, имеющего среднепотенциальный заземленный вывод, а выходные выводы 3-4 - к выводам нагрузки переменного (или постоянного) тока, например - к фазной обмотке трехфазного электродвигателя. Вспомогательные выходные выводы 31-32 устройства можно подключить к вспомогательной нагрузке, например - к выпрямительному зарядному устройству.The pulse voltage Converter operates as follows. The input terminals 1, 2, 3 of the device are connected to the terminals of a direct current source having a medium potential earthed terminal, and the output terminals 3-4 to the terminals of an alternating (or direct) current load, for example, to the phase winding of a three-phase electric motor. The auxiliary output terminals 31-32 of the device can be connected to an auxiliary load, for example, to a rectifier charger.
1. Если для нагрузки переменного (или постоянного) тока требуется вид внешней вольт-амперной характеристики питающего ее устройства, соответствующий «источнику напряжения» (что соответствует случаю двигательной нагрузки), то переключатель 17 находится в положении, указанном на чертеже сплошной перемычкой (правом положении перемычки).1. If for the load of alternating (or direct) current a type of external current-voltage characteristic of the device feeding it is required, corresponding to the “voltage source” (which corresponds to the case of motor load), then the switch 17 is in the position indicated in the drawing by a solid jumper (right position jumpers).
Блок управления 14 формирует на своих выходных выводах 15 и 29 высокочастотные широтно-управляющие импульсы, регулируемые цепями обратных связей 19 по выходным параметрам (по току и напряжению).The control unit 14 generates at its output terminals 15 and 29 high-frequency latitudinal control pulses, regulated by the feedback circuits 19 according to the output parameters (current and voltage).
В исходном состоянии конденсаторы фильтровой стойки 9-10 заряжены каждый до напряжения, равного половине напряжения источника питания U1-2=UП. При очередном включении ключа 5 происходит нарастание полного потокосцепления трансреактора 11 вместе с током в цепи: 9-5-12-23-17-9, нарастающим в течение промежутка времени импульса: tИ=γИTШИМ, где TШИМ - период широтно-импульсной модуляции, γИ - коэффициент заполнения (относительная длительность) импульса. При этом часть (доза) энергии конденсатора 9 переходит в запасаемую электромагнитную энергию трансреактора 11. Далее, в общем случае, включается ключ 16 и выключается ключ 5 после чего происходит приблизительное сохранение полного потокосцепления (и энергии) трансреактора 11 вместе с приблизительно постоянным током в закороченной цепи: 12-23-24-13-16-12, поддерживаемым за счет э.д.с. самоиндукции его основной обмотки в течение промежутка времени паузы ΔtП=γПTШИМ, где γП - относительная длительность паузы. Далее ключ 16 выключается, а ключ 7 включается, и потокосцепление трансреактора частично спадает вместе с током в цепи: 12-23-17-10-7-12 за оставшееся от периода TШИМ время: TШИМ-tИ-ΔtП=(1-γП-γИ)TШИМ. При этом часть (доза) электромагнитной энергии трансреактора перекачивается в конденсатор 10 фильтровой стойки 9-10. Кроме этого происходит передача части энергии в цепь вспомогательной нагрузки, подключенной к выводам 31-32 за счет э.д.с индукции вспомогательной обмотки 30 трансреактора, а также сброс энергии индуктивности рассеяния секции 13 основной обмотки трансреактора в снабберный конденсатор 25 по цепи: 13-25-23-24-13, предотвращающая скачок перенапряжения на выключаемом ключе 16. При следующем очередном включении ключа 16 избыточная энергия конденсатора 25 рекуперирует в цепь секции 12 трансреактора вместе с током его разрядки по цепи: 25-16-12-25. Далее указанные процессы периодически повторяются, перекачивая энергию конденсатора 9 и источника питания в конденсатор 10 и во вспомогательную нагрузку.In the initial state, the capacitors of the filter rack 9-10 are charged each to a voltage equal to half the voltage of the power source U 1-2 = U P. When the key 5 is next turned on, the total flux linkage of the transreactor 11 increases along with the current in the circuit: 9-5-12-23-17-9, increasing during the pulse period: t И = γ AND T PWM , where T PWM is the latitudinal period -pulse modulation, γ And - duty cycle (relative duration) of the pulse. In this case, part (dose) of the energy of the capacitor 9 passes into the stored electromagnetic energy of the transreactor 11. Then, in the general case, the key 16 is turned on and the key 5 is turned off, after which the total flux linkage (and energy) of the transreactor 11 is approximately retained together with approximately constant current in the shorted circuit: 12-23-24-13-16-12, supported by emf self-induction of its main winding during a pause time interval Δt P = γ P T PWM , where γ P is the relative pause duration. Next, the key 16 is turned off, and the key 7 is turned on, and the flux linkage of the transreactor partially decreases with the current in the circuit: 12-23-17-10-7-12 for the time remaining from the period T PWM : T PWM -t AND -Δt P = ( 1-γ P -γ I ) T PWM . In this case, part (dose) of the electromagnetic energy of the transreactor is pumped into the capacitor 10 of the filter rack 9-10. In addition, there is a transfer of part of the energy to the auxiliary load circuit connected to the terminals 31-32 due to the emf of induction of the auxiliary winding 30 of the transreactor, as well as the dissipation of the energy of the dissipation inductance of section 13 of the main winding of the transreactor in the snubber capacitor 25 in the circuit: 13- 25-23-24-13, which prevents overvoltage surge on the switch 16 turned off. The next time the key 16 is turned on, the excess energy of the capacitor 25 is recovered in the circuit of the transreactor section 12 together with its discharge current in the circuit: 25-16-12-25. Further, these processes are periodically repeated, pumping the energy of the capacitor 9 and the power source to the capacitor 10 and to the auxiliary load.
После зарядки конденсатора 10 до напряжения, близкого к напряжению UП источника питания, блок управления 14 изменяет вышеописанный алгоритм управления на сходный, приводящий к перекачке энергии конденсатора 10 обратно в конденсатор 9. Это легко прослеживается благодаря зеркально-осевой симметрии силовой схемы устройства.After charging the capacitor 10 to a voltage close to the voltage U P of the power source, the control unit 14 changes the above control algorithm to a similar one, leading to the transfer of the energy of the capacitor 10 back to the capacitor 9. This is easily traceable due to the mirror-axial symmetry of the power circuit of the device.
Далее указанные процессы периодически повторяются с относительно низкой циклической частотой ω=2πf, где f - частота выходного синусоидального напряжения: UВЫХ(t)=U4-3(t)=U10(t)-0,5UП, где U10(t)=0.5UП+U0sin(ωt) - однополярное гармонически пульсирующее напряжение на конденсаторе 10, U0 - амплитуда синусоидального выходного напряжения: UВЫХ(t)=U0sin(ωt), U0<0,5UП.Further, these processes are periodically repeated with a relatively low cyclic frequency ω = 2πf, where f is the frequency of the output sinusoidal voltage: U OUT (t) = U 4-3 (t) = U10 (t) -0.5U P , where U 10 ( t) = 0.5U П + U 0 sin (ωt) is the unipolar harmonically pulsating voltage across the capacitor 10, U 0 is the amplitude of the sinusoidal output voltage: U OUT (t) = U 0 sin (ωt), U 0 <0.5U П .
С помощью изменения вышеуказанных параметров γП и γИ блоком управления 14 производятся: обеспечение синусоидальной формы выходного напряжения; регулирование его параметров (амплитуды, частоты и фазового сдвига относительно тока), а также регулирование среднеимпульсной величины Ψ=однополярного пульсирующего полного потокосцепления трансреактора 11: Ψ(t)=Ψ=+Ψ0sin(ωt), где Ψ0 - амплитуда переменной составляющей потокосцепления.By changing the above parameters γ P and γ And the control unit 14 produces: providing a sinusoidal shape of the output voltage; regulation of its parameters (amplitude, frequency and phase shift relative to the current), as well as regulation of the average pulse value Ψ = unipolar pulsating full flux linkage of transreactor 11: Ψ (t) = Ψ = + Ψ 0 sin (ωt), where Ψ 0 is the amplitude of the variable component flux linkage.
2. Если для нагрузки переменного тока требуется вид внешней вольт-амперной характеристики питающего ее устройства, соответствующий «источнику тока» (что соответствует, например, случаю подпитки от устройства автономной сети с компенсирующими конденсаторами или автономной сети с активными нагрузками), то переключатель 17 переводят в противоположное состояние (левое положение пунктирной перемычки на чертеже). В этом случае роль демодулирующего звена (промежуточного накопительного буфера) возлагается не на емкостную фильтровую стойку 9-10, а на трансреактор 11.2. If an AC load requires a type of external current-voltage characteristic of the device supplying it, corresponding to a “current source” (which corresponds, for example, to the case of feeding from an autonomous network device with compensating capacitors or an autonomous network with active loads), then switch 17 is transferred in the opposite state (the left position of the dotted jumper in the drawing). In this case, the role of the demodulating link (intermediate storage buffer) is assigned not to the capacitive filter rack 9-10, but to the transreactor 11.
При этом в зависимости от полярности выходного напряжения (переменного или постоянного) нарастание (накопление) полного потокосцепления (и энергии) трансреактора 11 производится за счет токов в секциях 12, 13 (по отдельности или сразу в обеих секциях) его основной обмотки. Так как схема мостового коммутатора импульсного преобразователя напряжений имеет зеркально-осевую симметрию, то достаточно рассмотреть работу устройства в указанном режиме только для полупериода одной полярности выходного напряжения UВЫХ=U4-3, а именно - когда потенциал вывода 4 положителен относительно заземленного вывода 3. При этом следует различать два случая: а) случай повышения напряжения, когда U4-3>0,5U1-2 и б) случай понижения напряжения, когда U4-3<0,5U1-2.Moreover, depending on the polarity of the output voltage (alternating or constant), the total flux linkage (and energy) of the transreactor 11 is increased (accumulated) due to the currents in sections 12, 13 (individually or simultaneously in both sections) of its main winding. Since the bridge switch circuit of the pulse voltage converter has mirror-axial symmetry, it is enough to consider the operation of the device in the indicated mode only for a half-period of one output voltage polarity U OUT = U 4-3 , namely, when the potential of terminal 4 is positive relative to the grounded terminal 3. In this case, two cases should be distinguished: a) a case of voltage increase when U 4-3 > 0.5U 1-2 and b) a case of voltage decrease when U 4-3 <0.5U 1-2 .
2а) Случай повышения напряжения. На первом этапе при включении диагонально расположенных ключей 5 и 8 мостового коммутатора потокосцепление трансреактора 11 нарастает вместе с током в цепи: 1-5-12-23-24-13-8-2, преобразуя энергию источника питания в запасенную электромагнитную энергию трансреактора 11 в течение промежутка времени импульса: tИ=γИTШИМ. Затем на втором этапе ключи 5 и 8 выключаются, а включается ключ 16, и потокосцепление приблизительно сохраняется вместе с почти постоянным током в закороченной цепи: 12-23-24-13-16-12 в течение длительности паузы: ΔtП=γПTШИМ. Затем на третьем этапе включается ключ 28, ключ 5 остается включенным, а ключ 16 выключается, и полное потокосцепление трансреактора частично спадает вместе с токами в цепях: 12-23-4-3-28-12; 30-31-32-30 и 13-25-23-24-13 (за счет э.д.с. самоиндукции взаимоиндуктивности и индуктивностей рассеяния) в течение оставшегося от периода TШИМ времени: TШИМ-tИ-ΔtП=(1-γП-γИ)TШИМ. При этом происходит зарядка снабберного конденсатора 25, предотвращающего перенапряжение на выключающемся ключе 16 и возвращающего накопленную при этом дозу энергии обратно в трансреактор при следующем очередном включении ключа 16 (по цепи разрядки: 25-16-12-25). Далее указанные процессы периодически повторяются с периодом TШИМ в пределах выполнения условия: U4-3>0,5U1-2 на данном полупериоде выходного переменного напряжения устройства.2a) Case of voltage increase. At the first stage, when diagonally located keys 5 and 8 of the bridge switch are turned on, the flux linkage of transreactor 11 increases with the current in the circuit: 1-5-12-23-24-13-8-2, converting the energy of the power source into the stored electromagnetic energy of transreactor 11 into during the period of time of the pulse: t AND = γ AND T PWM . Then, at the second stage, the keys 5 and 8 are turned off, and the key 16 is turned on, and the flux linkage is approximately preserved together with an almost constant current in the shorted circuit: 12-23-24-13-16-12 for the duration of the pause: Δt П = γ П T PWM Then, in the third stage, key 28 is turned on, key 5 remains on, and key 16 is turned off, and the total flux linkage of the transreactor partially decreases along with the currents in the circuits: 12-23-4-3-28-12; 30-31-32-30 and 13-25-23-24-13 (due to the emf of self-induction of mutual inductance and scattering inductances) for the time remaining from the period T PWM : T PWM -t And -Δt P = (1-γ П -γ И ) T PWM . In this case, the snubber capacitor 25 is charged, which prevents overvoltage on the switch 16 turned off and returns the dose of energy accumulated in this case back to the transreactor the next time the key 16 is next turned on (discharge circuit: 25-16-12-25). Further, these processes are periodically repeated with a period of T PWM within the following conditions: U 4-3 > 0.5U 1-2 at a given half-period of the output alternating voltage of the device.
2б) Случай понижения напряжения. На первом этапе при включении ключа 5 мостового коммутатора потокосцепление трансреактора 11 нарастает вместе с током в цепи: 9-5-12-23-4-3-17-9, преобразуя энергию конденсатора 9 и источника в запасенную электромагнитную энергию трансреактора 11 в течение промежутка времени импульса: tИ=γИTШИМ. Затем повторяются второй и третий этапы вышеописанного случая повышения напряжения (этапы приблизительного сохранения и спада потокосцепления). Далее эти процессы периодически повторяются с периодом TШИМ в пределах выполнения условия: U4-3<0,5U1-2 на данном полупериоде выходного напряжения.2b) Case of undervoltage. At the first stage, when the key 5 of the bridge switch is turned on, the flux linkage of the transreactor 11 increases along with the current in the circuit: 9-5-12-23-4-3-17-9, converting the energy of the capacitor 9 and the source into the stored electromagnetic energy of the transreactor 11 during the period pulse time: t AND = γ AND T PWM . Then, the second and third stages of the above-described case of voltage increase are repeated (stages of approximate conservation and decrease of flux linkage). Further, these processes are periodically repeated with a period of T PWM within the fulfillment of the condition: U 4-3 <0.5U 1-2 at this half-period of the output voltage.
Резюмируя вышеописанные два случая (повышения и понижения напряжения), получаем картину преобразования энергии источника постоянного тока в энергию нагрузки с переменным напряжением при любых соотношениях мгновенных величин их напряжений.Summarizing the above two cases (increase and decrease voltage), we get a picture of the conversion of the energy of a direct current source into the load energy with an alternating voltage at any ratio of the instantaneous values of their voltages.
Таким образом, в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом обеспечиваются основной технический результат: расширение функциональных возможностей устройства, а именно - преобразование постоянного напряжения в синусоидальное с регулируемыми параметрами (амплитудой, частотой и фазовым сдвигом относительно тока за счет регулирования величин γП и γИ), а также дополнительный технический результат: способность формирования внешних характеристик источников напряжения и тока за счет использования в качестве демодулирующего звена (промежуточного накопительного буфера) либо емкостной фильтровой стойки (9-10), либо трансреактора (11), определяющих, соответственно, емкостный или индуктивный характер внутреннего выходного импеданса устройства.Thus, in the proposed device, in comparison with the prototype, the main technical result is provided: expanding the functionality of the device, namely, the conversion of direct voltage to sinusoidal with adjustable parameters (amplitude, frequency and phase shift relative to the current due to the regulation of γ P and γ AND ) , as well as an additional technical result: the ability to form external characteristics of voltage and current sources due to the use as a demodulating unit (intermediate storage buffer) of either a capacitive filter rack (9-10) or a transreactor (11) that determine, respectively, the capacitive or inductive nature of the internal output impedance of the device.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014110667/07U RU143467U1 (en) | 2014-03-20 | 2014-03-20 | PULSE VOLTAGE CONVERTER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014110667/07U RU143467U1 (en) | 2014-03-20 | 2014-03-20 | PULSE VOLTAGE CONVERTER |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU143467U1 true RU143467U1 (en) | 2014-07-20 |
Family
ID=51220350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014110667/07U RU143467U1 (en) | 2014-03-20 | 2014-03-20 | PULSE VOLTAGE CONVERTER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU143467U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU175768U1 (en) * | 2017-05-24 | 2017-12-19 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") | Multifunction Pulse Converter |
| RU2677625C2 (en) * | 2014-04-17 | 2019-01-18 | Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. | Systems and methods for valley switching in pulsed power converter |
| RU2736058C1 (en) * | 2019-12-16 | 2020-11-11 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Controlled key voltage converter |
-
2014
- 2014-03-20 RU RU2014110667/07U patent/RU143467U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2677625C2 (en) * | 2014-04-17 | 2019-01-18 | Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. | Systems and methods for valley switching in pulsed power converter |
| RU175768U1 (en) * | 2017-05-24 | 2017-12-19 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") | Multifunction Pulse Converter |
| RU2736058C1 (en) * | 2019-12-16 | 2020-11-11 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Controlled key voltage converter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU163740U1 (en) | MULTI-PHASE RECTIFIER WITH CORRECTION OF POWER COEFFICIENT | |
| AU2015417472A1 (en) | Welding power supply with extended voltage characteristic | |
| RU163741U1 (en) | MULTI-PHASE RECTIFIER WITH CORRECTION OF POWER COEFFICIENT | |
| RU143467U1 (en) | PULSE VOLTAGE CONVERTER | |
| RU184273U1 (en) | Device harmonic current suppression | |
| CN103916020B (en) | Switching Power Supply and control circuit thereof | |
| US10033182B2 (en) | Bidirectional electrical signal converter | |
| US20140286065A1 (en) | Electronic sine wave transformer | |
| RU153595U1 (en) | VOLTAGE TRANSFORMER | |
| RU142952U1 (en) | PULSE SINGLE-STROKE CONVERTER | |
| RU143469U1 (en) | BIDIRECTIONAL RECTIFIER-INVERTER CONVERTER WITH CORRECTION OF POWER FACTOR | |
| RU122214U1 (en) | ZERO Z-INVERTER | |
| RU174024U1 (en) | Push-pull transformer pulse converter | |
| RU143906U1 (en) | BIDIRECTIONAL INVERTER-RECTIFIER CONVERTER | |
| RU158535U1 (en) | CONSTANT VOLTAGE CONVERTER TO CONSTANT | |
| RU148649U1 (en) | SINGLE-PHASE REVERSABLE FREQUENCY CONVERTER WITH DC CONNECTED VOLTAGE FOR AIRCRAFT ELECTRICAL POWER SUPPLY SYSTEM | |
| RU2571952C1 (en) | Corrector of power ratio | |
| RU2453030C1 (en) | Transformerless power supply | |
| RU2551427C1 (en) | Method and device of stabilisation of three-phase alternating voltage | |
| RU2510871C1 (en) | Method for dc voltage pulse conversion and device for its implementation | |
| RU151667U1 (en) | RECTIFIER WITH POWER FACTOR CORRECTOR FOR AIRCRAFT POWER SUPPLIES | |
| RU2551118C1 (en) | Pulse voltage source | |
| RU2558681C1 (en) | Independent voltage inverter to supply load through transformer with low coupling coefficient between its windings | |
| RU2536704C1 (en) | Storage capacitor charge arrangement | |
| RU175601U1 (en) | Bidirectional Switching Voltage Converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200321 |