RU176104U1

RU176104U1 - DC CONVERTER TO VARIABLE

Info

Publication number: RU176104U1
Application number: RU2017112002U
Authority: RU
Inventors: Евгений Константинович Ульянов; Сергей Вячеславович Мясищев; Николай Викторович Московец; Игорь Николаевич Седов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Многофункциональные Преобразователи и Системы" (ООО "МПС")
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2017-04-10
Publication date: 2018-01-09

Abstract

Преобразователь содержит включенные последовательно высокочастотный инвертор 3, трансформатор 4, выпрямитель 5, фильтр 6, инвертор промышленной частоты 7, нагрузку 8. Новым является использование в качестве высокочастотного резонансного инвертора 3 и включение между источником 1 и входом повышающего импульсного стабилизатора 2, а также использование обратной связи с выхода выпрямителя 5 на вход повышающего преобразователя. 1 ил.The converter contains a high-frequency inverter 3 connected in series, a transformer 4, a rectifier 5, a filter 6, an industrial frequency inverter 7, a load 8. The use of a high-frequency resonant inverter 3 and the inclusion between the source 1 and the input of the boost pulse stabilizer 2, as well as the use of a reverse communication with the output of the rectifier 5 to the input of the boost Converter. 1 ill.

Description

Предложение относится к электротехнике и используется в транзисторных преобразователях постоянного напряжения.The proposal relates to electrical engineering and is used in transistor DC / DC converters.

Широко известен /1/преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий фильтр и инвертор промышленной частоты. Недостаток такого устройства состоит в том, что он не обеспечивает гальваническую развязку цепей источника и нагрузки.Widely known / 1 / DC / AC converter containing a filter and an industrial frequency inverter. The disadvantage of such a device is that it does not provide galvanic isolation of the source and load circuits.

Наиболее близким по сути является преобразователь /2/постоянногов переменное напряжение, содержащий включенные последовательно высокочастотный инвертор, трансформатор, выпрямитель, фильтр, инвертор промышленной частоты. The closest in essence is a converter / 2 / DC alternating voltage, containing in series a high-frequency inverter, transformer, rectifier, filter, industrial frequency inverter.

Недостаток устройства состоит в относительно низкой энергетической эффективности и надежности. The disadvantage of this device is the relatively low energy efficiency and reliability.

Техническим результатом предложения является снижение потерь энергии и повышение надежности при перегрузках. The technical result of the proposal is to reduce energy losses and increase reliability during overloads.

Технический результат достигается за счет того, на его входе включен повышающий импульсный преобразователь с входным регулятором, управляющие входы которого соединены с блоком уставки и датчиком напряжения, установленным на выходе выпрямителя, и вторым датчиком напряжения, установленным на выходе повышающего преобразователя, а высокочастотный инвертор выполнен резонансным. The technical result is achieved due to the fact that a step-up pulse converter with an input regulator is included at its input, the control inputs of which are connected to the set point and a voltage sensor installed at the output of the rectifier, and a second voltage sensor installed at the output of the step-up converter, and the high-frequency inverter is made resonant .

На чертеже представлена схема устройства. Обозначено: 1 - источник постоянного тока (бортовая сеть, аккумулятор и т.п.), 2 - повышающий импульсный преобразователь (с внутренним накопителем-конденсатором), 3 - резонансный инвертор, 4 - трансформатор, 5 - выпрямитель, 6 - фильтр, 7 - инвертор промышленной частоты, 8 - нагрузка, 9 - регулятор импульсного повышающего преобразователя, 10 - блок уставки, 11, 12 - датчики напряжения. Преобразователь работает следующим образом. Напряжение источника (бортовая сеть, аккумулятор и т.п.) 1 - нестабильно, оно может изменятся под воздействием различных факторов. Повышающий преобразователь 2 импульсного типа имеет диапазон увеличения этого напряжения на небольшую величину 30-60%, что перекрывает возможные отклонения напряжения на входе. Одновременно это напряжение поддерживается на номинальном уровне с высокой точностью. Известно, что потери в повышающем преобразователе пропорциональны коэффициенту повышения выходного напряжения по сравнению с входным. В данном случае он не велик, и как следствие этого потери на этой стадии преобразования незначительные. Высокочастотный резонансный инвертор 3 преобразует стабилизированное напряжение постоянного тока в переменное тоже с минимальными потерями потому, что транзисторы в нем переключаются при нулевом значении тока, имеющего синусоидальную форму, что исключает динамические потери энергии. По этой причине, а также с целью снижения пульсаций на выходе инвертор 3 является нерегулируемым. Отметим, что в известных устройствах стабилизация выходного напряжения обеспечивается широтным регулированием инвертора, т.е. ведет к увеличению уровня пульсаций после выпрямления. В данном предложении это не так. Трансформатор 4 обеспечивает трансформацию напряжения и гальваническую развязку. Выпрямитель 5 преобразует переменное напряжение в постоянное, которое сглаживается фильтром 6. Далее выходной инвертор 7 преобразует напряжение в переменное напряжение (230 В, 50 Гц), которое питает нагрузку 8. Резонансный инвертор 3 обладает мягкой внешней характеристикой, но на нагрузке 8 поддерживается стабильное напряжение благодаря управлению повышающим преобразователем 2 регулятором 9 по сигналу с датчика 11 напряжения выпрямителя 5. Повышенная надежность регулирования при отказах датчика 11 и в силовой цепи обеспечивается благодаря датчику 12. На всех этапах преобразования: повышения и стабилизации, инвертирования, выпрямления, фильтрации, при инвертировании на промышленную частоту обеспечиваются минимальные потери энергии, что повышает КПД преобразователя в целом.The drawing shows a diagram of the device. Designated: 1 - DC source (on-board network, battery, etc.), 2 - step-up pulse converter (with internal storage-capacitor), 3 - resonant inverter, 4 - transformer, 5 - rectifier, 6 - filter, 7 - industrial frequency inverter, 8 - load, 9 - regulator of a pulse boost converter, 10 - set point block, 11, 12 - voltage sensors. The converter operates as follows. Source voltage (on-board network, battery, etc.) 1 - unstable, it can change under the influence of various factors. The boost converter 2 of the pulse type has a range of increasing this voltage by a small amount of 30-60%, which blocks possible deviations of the input voltage. At the same time, this voltage is maintained at a nominal level with high accuracy. It is known that the losses in the boost converter are proportional to the coefficient of increase in the output voltage compared to the input. In this case, it is not large, and as a consequence of this loss at this stage of transformation is insignificant. The high-frequency resonant inverter 3 converts the stabilized DC voltage into alternating current also with minimal losses because the transistors in it switch at a zero value of the current having a sinusoidal shape, which eliminates dynamic energy losses. For this reason, and also in order to reduce ripple at the output, the inverter 3 is unregulated. Note that in known devices the stabilization of the output voltage is provided by the latitudinal regulation of the inverter, i.e. leads to an increase in ripple after straightening. This is not the case in this proposal. Transformer 4 provides voltage transformation and galvanic isolation. The rectifier 5 converts the alternating voltage into direct voltage, which is smoothed by the filter 6. Next, the output inverter 7 converts the voltage into alternating voltage (230 V, 50 Hz), which supplies the load 8. The resonant inverter 3 has a soft external characteristic, but a stable voltage is maintained at load 8 thanks to the control of the boost converter 2 by the regulator 9 by the signal from the voltage sensor 11 of the rectifier 5. The increased reliability of regulation in case of failures of the sensor 11 and in the power circuit is provided due to the dates iku 12. At all stages of conversion: increasing and stabilizing, inverting, rectification, filtration, when inverting the industrial frequency in minimal energy loss, which increases the efficiency of the converter as a whole.

Источники информацииInformation sources

1. Патент на изобретение РФ №2557807, кл. Н02М 5/458.1. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2557807, class. H02M 5/458.

2. Патент на изобретение РФ №2426215, кл. Н02М 7/42, H02J 3/04, 12.03.2008.2. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2426215, class. H02M 7/42, H02J 3/04, 03/12/2008.

Claims

A DC-to-AC converter containing a high-frequency inverter, a transformer, a rectifier, a filter, an industrial frequency inverter connected in series, characterized in that a step-up pulse converter with an input regulator is included in its input, the control inputs of which are connected to the set point and a voltage sensor mounted on the output of the rectifier, and a second voltage sensor installed at the output of the boost converter, and the high-frequency inverter is made resonant.