RU159448U1

RU159448U1 - RESONANT VOLTAGE CONVERTER WITH FREQUENCY CONTROL OF OUTPUT VOLTAGE

Info

Publication number: RU159448U1
Application number: RU2015119067/07U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Иванович Махов; Константин Иванович Янзытов
Priority date: 2015-05-20
Filing date: 2015-05-20
Publication date: 2016-02-10

Abstract

Резонансный преобразователь постоянного напряжения с частотной регулировкой выходного напряжения, содержащий источник питания, колебательную цепь, состоящую из двух индуктивностей и ёмкости, соединённых в виде звезды, активную нагрузку, подключенную к ёмкости, два управляемых вентиля, шунтированные обратными проводимостями, причём второй вентиль подключён ко второй индуктивности и к активной нагрузке, и устройство управления вентилями, отличающийся тем, что первый вентиль подключён к плюсу источника питания и к первой индуктивности, а минус источника питания подключён к нагрузке и ко второму вентилю, а также преобразователь содержит два защитных диода, один из которых подключён к плюсу источника питания и ко второй индуктивности, а другой - к минусу источника питания и к первой индуктивности.A resonant DC-voltage converter with frequency regulation of the output voltage, containing a power source, an oscillatory circuit consisting of two inductors and a capacitor connected in the form of a star, an active load connected to the capacitor, two controlled valves shunted by reverse conductivities, and the second valve is connected to the second inductance to the active load, and a valve control device, characterized in that the first valve is connected to the plus of the power source and to the first inductance, and the minus of the power source is connected to the load and to the second valve, and the converter contains two protective diodes, one of which is connected to the plus of the power source and to the second inductance, and the other to the minus of the power source and to the first inductance.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано в качестве источников питания в различных областях народного хозяйства, например, для питания электрических печей в металлургии и т.п.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used as power sources in various fields of the national economy, for example, to power electric furnaces in metallurgy, etc.

Известен резонансный преобразователь постоянного напряжения (патент PCT/MD 03/00001. 16.05. 2002, H02M 3/337), содержащий источник питания, колебательную цепь, состоящую из двух индуктивностей и емкости, соединенных в виде звезды, причем первая индуктивность подключена к плюсу источника питания, активную нагрузку, подключенную к емкости, два управляемых вентиля, шунтированных обратными проводимостями, причем первый из вентилей подключен к минусу источника питания и к нагрузке, а второй - ко второй индуктивности и к нагрузке, и устройство управления, формирующее прямоугольные отпирающие импульсы, поступающие на входы вентилей. Длительность импульсов равна полупериоду резонансной частоты колебательной цепи, а частота следования соответствует величине выходного напряжения, причем вентили открываются и закрываются поочередно. Этот преобразователь напряжения имеет высокий КПД (более 90%), широкий диапазон регулировки выходного напряжения и, как утверждают авторы, не боится короткого замыкания на выходе.Known resonant DC-DC Converter (patent PCT / MD 03/00001. 16.05. 2002, H02M 3/337) containing a power source, an oscillating circuit consisting of two inductors and capacitance connected in the form of a star, the first inductance connected to the plus of the source power supply, active load connected to the capacitance, two controlled valves shunted by reverse conductivities, the first of the valves being connected to the minus of the power source and to the load, and the second to the second inductance and to the load, and the control device, forms ruyuschee rectangular firing pulses arriving at the inputs of gates. The pulse duration is equal to the half-period of the resonant frequency of the oscillatory circuit, and the repetition rate corresponds to the value of the output voltage, and the valves open and close alternately. This voltage converter has a high efficiency (more than 90%), a wide range of adjustment of the output voltage and, according to the authors, is not afraid of a short circuit at the output.

Недостатком данного преобразователя является невысокая надежность в работе, так как он не имеет защиты от перенапряжений на вентилях. Такие перенапряжения возможны при переходных процессах во время включения преобразователя, в процессе его регулировки и настройки, при коротком замыкании. Теоретически преобразователь рассчитан на то, что переключение вентилей происходит при нулевом прямом токе. Но практически это трудно выполнить ввиду сложности процессов, происходящих при работе преобразователя.The disadvantage of this converter is its low reliability, since it does not have surge protection on the valves. Such overvoltages are possible during transients during the switching on of the converter, in the process of its adjustment and adjustment, during a short circuit. Theoretically, the converter is designed to switch valves at zero forward current. But practically this is difficult to accomplish due to the complexity of the processes that occur during operation of the converter.

В основу полезной модели поставлена задача: повысить надежность работы преобразователя путем обеспечения защиты вентилей от перенапряжений во всех режимах его работы.The utility model is based on the task: to increase the reliability of the converter by providing protection of the valves against overvoltage in all modes of its operation.

Задача решается за счет того, что резонансный преобразователь постоянного напряжения с частотной регулировкой выходного напряжения, содержащий источник питания, колебательную цепь, состоящую из двух индуктивностей и емкости, соединенных звездой, активной нагрузки, подключенной к емкости, два управляемых вентиля, шунтированные обратными проводимостями, причем второй вентиль подключен ко второй индуктивности и к нагрузке, а также устройство управления, согласно техническому решению, первый вентиль подключен к плюсу источника питания и к первой индуктивности, а минус источника питания подключен ко второму вентилю и нагрузке, а также преобразователь содержит два защитных диода, один из которых подключен к плюсу источника питания и ко второй индуктивности, а второй - к минусу источника питания и к первой индуктивности.The problem is solved due to the fact that the resonant DC-voltage converter with frequency regulation of the output voltage, containing a power source, an oscillating circuit consisting of two inductors and a capacitor connected by a star, an active load connected to the capacitor, two controlled valves, shunted by reverse conductivities, and the second valve is connected to the second inductance and to the load, as well as the control device, according to the technical solution, the first valve is connected to the plus of the power source and to the first inductance, and the minus of the power source is connected to the second valve and the load, and the converter contains two protective diodes, one of which is connected to the plus of the power source and to the second inductance, and the second to the minus of the power source and to the first inductance.

Сущность технического решения поясняется чертежом, где представлена электрическая схема заявляемого резонансного преобразователя постоянного напряжения.The essence of the technical solution is illustrated by the drawing, which shows the electrical circuit of the inventive resonant DC voltage Converter.

Устройство содержит источник питания 1, колебательную цепь, состоящую из двух индуктивностей 2, 3 и емкости 4, соединенных в виде звезды, активную нагрузку 5, подключенную к емкости 4 и к минусу источника питания, два управляемых вентиля 6 и 7, шунтированные обратными проводимостями 8, 9 и подключенные: вентиль 6 - к плюсу источника питания 1 и к индуктивности 2, а вентиль7 - к минусу источника питания 1 и к индуктивности 3, два защитных диода 10, 11, один из которых подключен к плюсу источника питания 1 и к индуктивности 3, а второй - к минусу источника питания 1 и к индуктивности 2, а также содержит устройство управления вентилями.The device contains a power source 1, an oscillatory circuit consisting of two inductors 2, 3 and a capacitance 4 connected in the form of a star, an active load 5 connected to a capacitance 4 and to the minus of the power supply, two controlled valves 6 and 7, shunted by the return conductivity 8 , 9 and connected: valve 6 - to the plus of power source 1 and to inductance 2, and valve 7 - to the minus of power source 1 and to inductance 3, two protective diodes 10, 11, one of which is connected to the plus of power source 1 and to inductance 3, and the second - to the minus of the power source 1 and I 2 to the inductor, and also comprises a valve control device.

Работа устройства в нормальном установившемся режиме происходит следующим образом. На входы вентилей 6 и 7 поочередно поступают отпирающие импульсы, при этом происходит перезарядка емкости 4 для вентиля 6 - от минуса до плюса напряжения источника питания, а для вентиля 7 - от плюса к минусу через соответствующие индуктивности и нагрузку. За время отпирающего импульса на нагрузке формируются гармонические импульсы соответствующей полярности, причем формирование завершается до прихода очередного отпирающего импульса. Таким образом, переключение вентилей происходит всегда при нулевом токе, что позволяет осуществить частотную регулировку выходного напряжения (то есть изменением расстояния между импульсами тока). При внештатной ситуации, например, при настройке, переходных процессах, при ошибках в расчетах, при коротком замыкании вентили могут отключиться при прямом токе, что не приведет к их пробою, так как откроются защитные диоды 10 или 11 и напряжение на вентилях не превысит напряжения питания.The operation of the device in the normal steady state is as follows. At the inputs of gates 6 and 7, unlocking pulses are received alternately, and capacitor 4 is recharged for valve 6 — from minus to plus voltage of the power source, and for valve 7 — from plus to minus through the corresponding inductances and load. During the unlocking pulse, harmonic pulses of the corresponding polarity are formed on the load, and the formation is completed before the arrival of the next unlocking pulse. Thus, the switching of the valves always occurs at zero current, which allows for frequency control of the output voltage (i.e., by changing the distance between the current pulses). In case of an emergency, for example, during setup, transients, during calculation errors, during a short circuit, the valves may turn off during direct current, which will not lead to their breakdown, since the protective diodes 10 or 11 open and the voltage on the valves does not exceed the supply voltage .

Технико-экономический эффект полезной модели заключается в том, что при небольших переключениях элементов известного устройства и добавлении в его схему всего двух диодов повышена надежность работы устройства во всех режимах.The technical and economic effect of the utility model consists in the fact that with small switching elements of a known device and adding only two diodes to its circuit, the reliability of the device in all modes is increased.

Claims

A resonant DC-voltage converter with frequency regulation of the output voltage, containing a power source, an oscillatory circuit consisting of two inductors and a capacitor connected in the form of a star, an active load connected to the capacitor, two controlled valves shunted by reverse conductivities, and the second valve is connected to the second inductance to the active load, and a valve control device, characterized in that the first valve is connected to the plus of the power source and to the first inductance, and the minus of the power source is connected to the load and to the second valve, and the converter contains two protective diodes, one of which is connected to the plus of the power source and to the second inductance, and the other to the minus of the power source and to the first inductance.