RU183854U1 - Half-bridge square-wave inverter with transformer-cycloconverter frequency divider - Google Patents

Half-bridge square-wave inverter with transformer-cycloconverter frequency divider Download PDF

Info

Publication number
RU183854U1
RU183854U1 RU2018122492U RU2018122492U RU183854U1 RU 183854 U1 RU183854 U1 RU 183854U1 RU 2018122492 U RU2018122492 U RU 2018122492U RU 2018122492 U RU2018122492 U RU 2018122492U RU 183854 U1 RU183854 U1 RU 183854U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diode
electronic
key
transformer
racks
Prior art date
Application number
RU2018122492U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Анатольевич Киселев
Ярослав Владимирович Морошкин
Станислав Борисович Резников
Игорь Александрович Харченко
Андрей Юрьевич Чекин
Кирилл Николаевич Храмцов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС")
Priority to RU2018122492U priority Critical patent/RU183854U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU183854U1 publication Critical patent/RU183854U1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/79—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/797—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике и к импульсной силовой электронике и предназначена для использования в качестве обратимого импульсного преобразователя постоянного напряжения в одно- или трехфазное переменное напряжение в составе вторичных источников электропитания.The utility model relates to electrical engineering and to pulsed power electronics and is intended for use as a reversible pulse converter of direct voltage into a single or three-phase alternating voltage as part of secondary power supplies.

Техническим результатом предложения является повышение удельной мощности устройства. Дополнительным результатом является повышение надежности и КПД и снижение помехоизлучений устройства за счет обеспечения «мягкой» коммутации электронных ключей.The technical result of the proposal is to increase the specific power of the device. An additional result is an increase in reliability and efficiency and a reduction in the noise emissions of the device by providing “soft” switching of electronic keys.

Технический результат обеспечиваются благодаря тому, что в устройство, содержащее входные выводы 1-2-3 для подключения источника электропитания с постоянными напряжениями, зашунтированные фильтровой стойкой 4-5, фазные выходные выводы 6-7 для подключения нагрузки переменного тока, зашунтированные фильтровым конденсатором 8, трансформатор тока 9 с двухсекционными первичной и вторичной обмотками 10-11 и 12-13, двухсекционный реактор 14-15, два модулирующих электронных ключа 16, 17, две диодно-ключевые электронные стойки 18-19 и 20-21, диоды 22 и 23, две двунаправленные циклоконверторные электронные стойки 24 и 25, а также блок управления 26 с цепями 27, 28 обратных связей с импульсно-модуляторными выводами 29 и релейно-импульсными выводами 30, введен диодный выпрямитель 31, включенный между входными и выходными выводами, а также благодаря тому, что каждый из модуляторных ключей диодно-ключевых стоек снабжен демпферно-снабберной цепью, состоящей из демпферного дросселя 32, снабберного конденсатора 33 и двухдиодной стойки 34-35. 2 ил.

Figure 00000001
The technical result is ensured by the fact that in the device containing the input terminals 1-2-3 for connecting a constant voltage power supply, shunted by a filter rack 4-5, phase output terminals 6-7 for connecting an AC load, shunted by a filter capacitor 8, current transformer 9 with two-section primary and secondary windings 10-11 and 12-13, two-section reactor 14-15, two modulating electronic keys 16, 17, two diode-key electronic racks 18-19 and 20-21, diodes 22 and 23, two biped equalized cycloconverter electronic racks 24 and 25, as well as a control unit 26 with feedback circuits 27, 28 with pulse-modulator outputs 29 and pulse-relay outputs 30, a diode rectifier 31 is inserted, connected between the input and output terminals, and also due to that each of the modulator keys of the diode-key racks is equipped with a snubber-snubber circuit consisting of a damper choke 32, a snubber capacitor 33 and a two-diode rack 34-35. 2 ill.
Figure 00000001

Description

Полезная модель относится к электротехнике и к импульсной силовой электронике и предназначена для использования в качестве обратимого импульсного преобразователя постоянного напряжения в одно- или трехфазное переменное напряжение в составе вторичных источников электропитания, в частности - в авиабортовых системах электроснабжения.The utility model relates to electrical engineering and to pulsed power electronics and is intended for use as a reversible pulse converter of direct voltage into a single or three-phase alternating voltage as part of secondary power supplies, in particular in airborne power supply systems.

Известен полумостовой инвертор прямоугольного тока с трансформаторно-циклоконверторным делителем частоты (аналог), содержащий: выходные выводы с дифференциальным двухконденсаторным звеном постоянного напряжения, трехфазный двунаправленный (обратимый) инверторно-выпрямительныйKnown half-bridge inverter of rectangular current with a transformer-cycloconverter frequency divider (analog), containing: output terminals with a differential two-capacitor DC link, three-phase bidirectional (reversible) inverter-rectifier

преобразователь с высокочастотным инвертором прямоугольного тока, трансформатор прямоугольного тока с одной или тремя первичными и тремя вторичными обмотками, обратимый циклоконверторный делитель частоты (циклически-реверсивный двунаправленный выпрямительно-инверторный преобразователь), выходной фильтр низкой частоты и блок управления электронными ключами (С.Б. Резников, В.В. Бочаров, А.В. Лавринович, И.А. Харченко "Унифицированно-модульный синтез силовых интегральных схем многофункциональных импульсных преобразователей для авиационно-космических комбинированных систем электроснабжения переменно-постоянного тока". Часть 2. Унифицированные базовые модули обратимых выпрямительно-инвертирующих преобразователей с корректором коэффициента мощности и накопительно-демодулирующими реакторами. Практическая силовая электроника, №1 (57), 2015 г., с 46-55, стр. 53, Рис. 46).a converter with a high-frequency inverter of rectangular current, a rectangular current transformer with one or three primary and three secondary windings, a reversible cycloconverter frequency divider (cyclic-reversible bi-directional rectifier-inverter converter), an output low-pass filter and an electronic key control unit (SB Reznikov , VV Bocharov, AV Lavrinovich, IA Harchenko "Unified-modular synthesis of power integrated circuits of multifunctional pulse converters for aviation space-combined AC-DC power supply systems. Part 2. Unified basic modules of reversible rectifier-inverting converters with power factor corrector and storage-demodulating reactors. Practical power electronics, No. 1 (57), 2015, p. 46- 55, p. 53, Fig. 46).

К недостаткам указанного известного устройства (аналога) относятся: низкая удельная мощность устройства, низкие надежность и КПД и большие помехоизлучения из-за «жесткой» коммутации транзисторных ключей (с одновременными скачками токов и напряжений).The disadvantages of this known device (analogue) include: low specific power of the device, low reliability and efficiency and high noise emissions due to the “hard” switching of transistor switches (with simultaneous surges of currents and voltages).

Из известных устройств наиболее близким по технической сути к предлагаемому является полумостовой инвертор прямоугольного тока с трансформаторно-циклоконверторным делителем частоты (прототип), содержащий: входные выводы с дифференциальным двухконденсаторным фильтром для подключения источника электропитания постоянного тока, высокочастотный трансформатор прямоугольного тока с двухсекционными первичной и одной или тремя вторичными обмотками, двунаправленный инверторно-выпрямительный преобразователь с двумя модуляторными электронными ключами, двумя диодно-ключевыми электронными стойками и двухсекционным реактором, циклоконверторный делитель частоты (циклически реверсируемый выпрямитель) на базе двунаправленных электронных ключей и блок управления (см. там же Рис. 4).Of the known devices, the closest in technical essence to the proposed one is a half-bridge rectangular current inverter with a transformer-cycloconverter frequency divider (prototype), comprising: input leads with a differential two-capacitor filter for connecting a DC power supply, a high-frequency rectangular current transformer with two-section primary and one or three secondary windings, bidirectional inverter-rectifier converter with two modulating electric keys, two diode-key electronic racks and a two-section reactor, a cycloconverter frequency divider (cyclically reversible rectifier) based on bidirectional electronic keys and a control unit (see also Fig. 4).

К недостаткам указанного известного устройства (прототипа) относятся: низкая удельная мощность устройства, а также низкие надежность и КПД и большие помехоизлучения из-за «жесткой» коммутации высокочастотных транзисторных ключей (с одновременными скачками токов и напряжений).The disadvantages of this known device (prototype) include: low specific power of the device, as well as low reliability and efficiency and high noise emissions due to the “hard” switching of high-frequency transistor switches (with simultaneous surges of currents and voltages).

Основным техническим результатом предложения является повышение удельной мощности устройства. Дополнительным результатом является повышение надежности и КПД и снижение помехоизлучений устройства за счет обеспечения «мягкой» коммутации электронных ключей.The main technical result of the proposal is to increase the specific power of the device. An additional result is an increase in reliability and efficiency and a reduction in the noise emissions of the device by providing “soft” switching of electronic keys.

Указанные результаты обеспечиваются благодаря тому, что в устройство, содержащее входные выводы для подключения источника электропитания с постоянными напряжениями, зашунтированные фильтровой стойкой, фазные выходные выводы для подключения нагрузки переменного тока, зашунтированные фильтровым конденсатором, трансформатор тока с двухсекционными первичной и вторичной обмотками, двухсекционный реактор, два модулирующих электронных ключа, две диодно-ключевые электронные стойки, диоды, две двунаправленные циклоконверторные электронные стойки, а также блок управления с цепями обратных связей, с импульсно-модуляторными выводами и релейно-импульсными выводами, ВВЕДЕН диодный выпрямитель, включенный между входными и выходными выводами, а также благодаря тому, что каждый из модуляторных ключей диодно-ключевых стоек СНАБЖЕН демпферно-снабберной цепью, состоящей из демпферного дросселя, снабберного конденсатора и двухдиодной стойки.The indicated results are ensured due to the fact that a device containing input terminals for connecting a constant voltage power source, shunted by a filter rack, phase output terminals for connecting an AC load, shunted by a filter capacitor, a current transformer with two-section primary and secondary windings, a two-section reactor, two modulating electronic keys, two diode-key electronic racks, diodes, two bidirectional cycloconverter electronic nd racks, as well as a control unit with feedback circuits, with pulse-modulator outputs and relay-pulse outputs, a diode rectifier is inserted, connected between the input and output terminals, and also due to the fact that each of the modulator keys of the diode-key racks is SNAPPED - a snubber circuit consisting of a damper choke, a snubber capacitor and a two-diode rack.

Экспериментальные исследования лабораторного макета и имитационно-компьютерное моделирование предлагаемого устройства подтвердили его работоспособность и целесообразность широкого промышленного использования в качестве обратимого импульсного преобразователя постоянного напряжения в одно- или трехфазное переменное напряжение в составе вторичных источников электропитания (ВИЭП) в частности - в авиабортовых системах электроснабжения.Experimental studies of the laboratory layout and computer simulation of the proposed device confirmed its operability and the feasibility of widespread industrial use as a reversible pulse converter of direct voltage into a single or three-phase alternating voltage as part of secondary power sources (VIEP), in particular in airborne power supply systems.

На Фиг. 1 и Фиг. 2 представлены принципиальная силовая схема и каналы управления предлагаемого полумостового инвертора прямоугольного тока с трансформаторно-циклоконверторным делителем частоты.In FIG. 1 and FIG. 2 shows a circuit diagram and control channels of the proposed half-bridge rectangular current inverter with a transformer-cycloconverter frequency divider.

Устройство содержит: дифференциальные входные выводы 1-2-3, включая заземленный среднепотенциальный, для подключения источника электропитания с постоянными напряжениями, зашунтированные двухконденсаторной фильтровой стойкой 4-5, фазные выходные выводы 6-7, включая нейтральный заземленный, для подключения нагрузки переменного тока (одно- или трехфазной), зашунтированные фильтровым конденсатором 8, трансформатор тока 9 с двухсекционными первичной и вторичной (вторичными) обмотками 10-11 и 12-13, двухсекционный реактор 14-15 с заземленным средним (межсекционным) выводом, два модулирующих электронных ключа 16 и 17, зашунтированных обратными диодами, две диодно-ключевые электронные стойки 18-19 и 20-21 с общими заземленными крайними диодными выводами, а также диоды 22 и 23.The device contains: 1-2-3 differential input terminals, including medium potential grounded, for connecting a constant voltage power supply, shunted by a double-capacitor filter rack 4-5, phase output terminals 6-7, including neutral ground, for connecting an AC load (one - or three-phase), shunted by a filter capacitor 8, a current transformer 9 with two-section primary and secondary (secondary) windings 10-11 and 12-13, a two-section reactor 14-15 with a grounded average ( ezhsektsionnym) terminal, two modulating electronic key 16 and 17, freewheeling diodes shunted, two diode-key electronic racks 18-19 and 20-21 with the common grounded extreme pin diode, and the diodes 22 and 23.

Устройство также содержит: две двунаправленные циклоконверторные электронно-ключевые стойки 24 и 25 и блок управления 26 с цепями 27, 28 обратных связей по внешним токам и напряжениям, с импульсно-модуляторными выводами 29 и релейно-сигнальными выводами 30.The device also contains: two bidirectional electronic-key cyclo-converter racks 24 and 25 and a control unit 26 with feedback circuits 27, 28 for external currents and voltages, with pulse-modulator outputs 29 and relay-signal outputs 30.

Помимо указанного выше устройство содержит диодный выпрямитель 31. Каждый из модуляторных электронных ключей и электронных ключей диодно-ключевых стоек снабжен демпферно-снабберной цепью, состоящей из демпферного дросселя 32, снабберного конденсатора 33 и двухдиодной стойки 34-35.In addition to the above device contains a diode rectifier 31. Each of the modulator electronic keys and electronic keys of the diode-key racks is equipped with a damping-snubber circuit, consisting of a damper choke 32, a snubber capacitor 33 and a two-diode rack 34-35.

Диодно-ключевые электронные стойки 18-19 и 20-21 подключены своими крайними ключевыми выводами через соответствующие секции 10 и 11 первичной обмотки трансформатора 9 к соответствующим крайним выводам реакторных секций 14 и 15 и через соответствующие диоды 22 и 23 к соответствующим крайним выводам фильтровой стойки 4-5. Циклоконверторные электронно-ключевые стойки 24-25 включены каждая между незаземленным выводом соответствующей секции 12,13 вторичной обмотки трансформатора 9 и незаземленным общим выходным фазным выводом 7. Диодный выпрямитель 31 включен между выходными фазными и разнополярными входными выводами 6-7 и 1-2. В каждой демпферно-снабберной цепочке демпферный дроссель 32 включен последовательно с соответствующим электронным ключом, а двухдиодная стойка 34-35 своим средним выводом через снабберный конденсатор 33 подключена к первому силовому выводу этого ключа, своим первым крайним выводом - ко второму силовому выводу этого ключа, а своим вторым крайним выводом через соответствующий диод - к соответствующему выводу реактора 14-15. В блоке управления 26 импульсно-модуляторные выводы 29 подключены к управляющим выводам модулирующих ключей 16, 17 и ключей 19, 21 диодно-ключевых стоек 18-19 и 20-21, а релейно-сигнальные выводы 30 - к управляющим выводам циклоконверторных электронно-ключевых стоек 24 и 25.The diode-key electronic racks 18-19 and 20-21 are connected by their extreme key terminals through the corresponding sections 10 and 11 of the primary winding of the transformer 9 to the corresponding extreme terminals of the reactor sections 14 and 15 and through the corresponding diodes 22 and 23 to the corresponding extreme terminals of the filter rack 4 -5. Cycloconverter electronic key racks 24-25 are each connected between the non-earthed terminal of the corresponding section 12,13 of the secondary winding of the transformer 9 and the non-earthed common output phase terminal 7. A diode rectifier 31 is connected between the output phase and opposite-polarity input terminals 6-7 and 1-2. In each damping-snubber chain, the damper choke 32 is connected in series with the corresponding electronic key, and the two-diode rack 34-35 is connected to the first power output of this key through its middle output via the snubber capacitor 33, and to the second power output of this key with its first extreme output, and his second extreme conclusion through the corresponding diode to the corresponding conclusion of the reactor 14-15. In the control unit 26, the pulse-modulator terminals 29 are connected to the control terminals of the modulating keys 16, 17 and keys 19, 21 of the diode-key racks 18-19 and 20-21, and the relay-signal terminals 30 are connected to the control terminals of the cyclo-converter electronic-key racks 24 and 25.

Начала секций обмоток трансформатора и реактора обозначены на чертеже жирными точками. В качестве электронных ключей использованы транзисторные ключи (полевые или биполярные).The beginning of the transformer and reactor winding sections are indicated by bold dots in the drawing. As electronic keys, transistor keys (field or bipolar) are used.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. К дифференциальным входным выводам 1-2-3 подключают источник электропитания с постоянными напряжениями U1-3 и U2-3, а к выходным фазными выводам 6-7 - нагрузку переменного тока (произвольного характера, а также с возможной рекуперацией электроэнергии обратно в источник электропитания). На импульсно-модуляторных выводах 29 формируются высокочастотные импульсы с постоянным периодом широтно-импульсной модуляции Тшим и регулируемой длительностью импульсов: tн=γ⋅Тшим/2, где γ - регулируемый коэффициент заполнения импульса. На релейно-сигнальных выводах 30 блока управления формируются низкочастотные прямоугольные импульсы, синхронизированные с полупериодами выходного переменного напряжения U6-7.The proposed device operates as follows. A power supply with constant voltages U 1-3 and U 2-3 is connected to the differential input terminals 1-2-3, and an alternating current load (of an arbitrary nature, as well as with possible recovery of electricity back to the source) to the output phase conclusions 6-7 power supply). In pulse-modulator 29 are formed findings high frequency pulses with a constant period pulse width modulation PWM T and adjustable pulse duration: t n = γ⋅T PWM / 2 where γ - adjustable pulse duty factor. At the relay-signal terminals 30 of the control unit, low-frequency rectangular pulses are generated, synchronized with half-periods of the output alternating voltage U 6-7 .

На произвольном первом полупериоде Тшим/2 полное потокосцепление Ψ реактора 14-15 сначала нарастает (этап: dΨ/dt>0) вместе с током в цепи: 4-16-10-14-4, а затем частично (или полностью) спадает вместе с током в цепи: 10-14-18-19-10.At an arbitrary first half cycle T PWM / 2, the total flux link Ψ of reactor 14-15 first increases (stage: dΨ / dt> 0) along with the current in the circuit: 4-16-10-14-4, and then partially (or completely) drops together with the current in the circuit: 10-14-18-19-10.

На втором полупериоде Тшим/2 Ψ сначала нарастает вместе с током в цепи: 5-15-11-17-5, а затем частично (или полностью) спадает вместе с током в цепи: 15-11-21-20-15.In the second half-cycle, T PWM / 2 Ψ first increases with the current in the circuit: 5-15-11-17-5, and then partially (or completely) decreases with the current in the circuit: 15-11-21-20-15.

Далее указанные процессы высокочастотно-периодически качественно повторяются с протеканием по секциям 10-11 первичной Further, these processes are high-frequency periodically qualitatively repeated with flow in sections 10-11 of the primary

обмотки трансформатора тока 9 высокочастотного прямоугольного тока (типа «меандр») с тем же периодом Тшим.winding current transformer 9 high-frequency rectangular current (type "meander") with the same period T PWM .

Для обеспечения дуального одновременного регулирования среднециклических значений тока (абсолютной величины потокосцепления) секций трансформаторных обмоток 10-11 и полного потокосцепления Ψ реактора 14-15 (для предотвращения насыщения его магнитопровода) между указанными чередующимися полупериодами вводится промежуточная токозамыкающая пауза с длительностью: Δtп=γп⋅Тшим/2, где γп - регулируемая относительная длительность паузы. Во время указанной паузы полное потокосцепление Ψ реактора 14-15 приблизительно сохраняется (этап: dΨ/dt≈0) вместе с токами в цепях: 14-18-19-10-14 или 15-11-21-20-15.In order to provide dual simultaneous regulation of the average cyclic current values (absolute value of flux linkage) of sections of transformer windings 10-11 and full flux link Ψ of reactor 14-15 (to prevent saturation of its magnetic circuit), an intermediate current short pause with a duration of Δt p = γ p is introduced between the indicated alternating half-periods ⋅T shim / 2, where γ p is the adjustable relative duration of the pause. During this pause, the total flux linkage Ψ of reactor 14-15 is approximately preserved (stage: dΨ / dt≈0) together with the currents in the circuits: 14-18-19-10-14 or 15-11-21-20-15.

Таким образом, левая часть схемы устройства представляет собой регулируемый трехуровневый инвертор высокочастотного прямоугольного тока, питающего через трансформатор тока 9 циклоконверторный делитель частоты с двунаправленными ключами 24 и 25. Указанный прямоугольный ток наводит аналогичный ток в секциях 12-13 вторичной обмотки трансформатора 9, который с помощью циклоконверторного делителя частоты (циклически реверсируемого выпрямителя) формирует в нагрузке, шунтируемой фильтровым конденсатором 8, низкочастотный переменный ток. При определенных соотношениях параметров нагрузки и емкости конденсатора 8 ток и напряжение в нагрузке могут приближаться к синусоидальным или к трапецеидальным. При наличии реактивной составляющей мощности нагрузки, а также при рекуперации ее энергии обратно в источник (например, при рекуперативном торможении исполнительного электроприводного двигателя) ток нагрузки имеет возможность замыкаться через диодный выпрямитель 31 на цепь зарядки входной фильтровой стойки 4-5 и на источник электропитания.Thus, the left part of the device circuit is an adjustable three-level inverter of high-frequency rectangular current, which feeds through a current transformer 9 a cyclo-converter frequency divider with bidirectional switches 24 and 25. This rectangular current induces a similar current in sections 12-13 of the secondary winding of transformer 9, which, using The cycloconverter frequency divider (cyclically reversible rectifier) generates a low-frequency alternating current in the load shunted by the filter capacitor 8. With certain ratios of the parameters of the load and the capacitance of the capacitor 8, the current and voltage in the load can approach sinusoidal or trapezoidal. In the presence of a reactive component of the load power, as well as in the recovery of its energy back to the source (for example, during the regenerative braking of an executive electric drive motor), the load current can be closed via a diode rectifier 31 to the charging circuit of the input filter rack 4-5 and to the power supply.

Благодаря наличию демпферно-снабберных цепей (не рассеивающих тепловой мощности) осуществляется «мягкая» коммутация высокочастотных электронных ключей 16, 17 и 19, 21 (без одновременных скачков токов и напряжений). Благодаря этому повышается КПД (снижаются коммутационные потери), повышается надежность (исключаются сверхтоки и перенапряжения) и снижаются коммутационные помехоизлучения. Снабберный конденсатор 33 при каждом выключении ключа 16 плавно заряжается через демпферный дроссель 32 и диод 34, а при последующем включении ключа 16 - плавно разряжается по цепи: 33-16-10-14-15-11-17-35-33, передавая накопленную им энергию (почти без потерь) трансформатору 9 и реактору 14-15 для дальнейшей ее передачи в нагрузку.Due to the presence of snubber-snubber circuits (not dissipating thermal power), “soft” switching of high-frequency electronic keys 16, 17 and 19, 21 is carried out (without simultaneous surges of currents and voltages). Due to this, the efficiency is increased (switching losses are reduced), reliability is increased (overcurrents and overvoltages are excluded) and switching noise emissions are reduced. Whenever the key 16 is turned off, the snubber capacitor 33 is smoothly charged through the damper inductor 32 and diode 34, and when the key 16 is turned on next time, it is smoothly discharged along the circuit: 33-16-10-14-15-11-17-35-33, transmitting the accumulated energy (almost lossless) to the transformer 9 and the reactor 14-15 for its further transfer to the load.

Таким образом, по сравнению с прототипом в предложенном устройстве достигается основной технический результат: повышение удельной мощности устройства, и дополнительный технический результат: повышение надежности и КПД и снижение помехоизлучений устройства за счет обеспечения «мягкой» коммутации электронных ключей (без одновременных скачков токов и напряжений).Thus, in comparison with the prototype in the proposed device, the main technical result is achieved: an increase in the specific power of the device, and an additional technical result: an increase in reliability and efficiency and a reduction in the noise emissions of the device by providing “soft” switching of electronic keys (without simultaneous surges of currents and voltages) .

Claims (2)

1. Полумостовой инвертор прямоугольного тока с трансформаторно-циклоконверторым делителем частоты, содержащий дифференциальные входные выводы, включая заземленный среднепотенциальный, для подключения источника электропитания с постоянными напряжениями, зашунтированные двухконденсаторной фильтровой стойкой, фазные выходные выводы, включая нейтральный заземленный, для подключения нагрузки переменного тока, зашунтированные фильтровым конденсатором, трансформатор тока с двухсекционными первичной и вторичной обмотками, двухсекционный реактор с заземленным средним выводом, два модулирующих электронных ключа, зашунтированных обратными диодами, две диодно-ключевые электронные стойки с общими заземленными крайними диодными выводами, подключенные своими крайними ключевыми выводами через соответствующие секции первичной обмотки трансформатора к соответствующим крайним выводам реакторных секций, подключенных через соответствующие диоды к соответствующим крайним выводам фильтровой стойки, две двунаправленные циклоконверторные электронно-ключевые стойки, включенные каждая между незаземленным выводом соответствующей секции вторичной обмотки трансформатора и незаземленным общим выходным фазным выводом, а также блок управления с цепями обратных связей по внешним токам и напряжениям, с импульсно-модуляторными выводами, подключенными к управляющим выводам модулирующих электронных ключей и ключей электронных стоек, и релейно-сигнальными выводами, подключенными к управляющим выводам циклоконверторных электронных стоек, отличающийся тем, что в него введен диодный выпрямитель, включенный между выходными фазными и разнополярными входными выводами.1. A half-bridge square-wave inverter with a transformer-cycloconverter frequency divider, containing differential input leads, including a medium potential grounded, for connecting a DC power supply, shunted by a two-capacitor filter rack, phase output terminals, including a neutral grounded, for connecting an AC load, shunted filter capacitor, current transformer with two-section primary and secondary windings, two-section a reactor with a grounded middle terminal, two modulating electronic keys, shunted by reverse diodes, two diode-key electronic racks with common grounded extreme diode leads, connected by their extreme key leads through the corresponding sections of the primary winding of the transformer to the corresponding extreme leads of the reactor sections connected through the corresponding diodes to the corresponding extreme terminals of the filter rack, two bidirectional cycloconverter electronic key racks, including each between the non-grounded terminal of the corresponding section of the secondary winding of the transformer and the non-grounded common output phase output, as well as a control unit with feedback circuits for external currents and voltages, with pulse-modulator outputs connected to the control terminals of modulating electronic keys and electronic rack keys, and relay-signal outputs connected to the control terminals of the cyclo-converter electronic racks, characterized in that a diode rectifier connected between Khodnev phase and the input terminals of different polarities. 2. Полумостовой инвертор прямоугольного тока с трансформаторно-циклоконверторным делителем частоты по п. 1, отличающийся тем, что каждый из модуляторных электронных ключей и электронных ключей диодно-ключевых стоек снабжен демпферно-снабберной цепью, состоящей из демпферного дросселя, включенного последовательно с электронным ключом снабберного конденсатора и двухдиодной стойкой, подключенной своим средним выводом через снабберный конденсатор к первому силовому выводу этого ключа, своим первым крайним диодным выводом - ко второму выводу этого ключа, а своим вторым крайним выводом - к соответствующему выводу реактора.2. A half-bridge square-wave inverter with a transformer-cycloconverter frequency divider according to claim 1, characterized in that each of the modulator electronic keys and electronic keys of the diode-key racks is equipped with a snubber-snubber circuit consisting of a damper choke connected in series with the snubber electronic key capacitor and a two-diode rack connected by its middle terminal through the snubber capacitor to the first power terminal of this key, with its first extreme diode terminal to the second ode of this key and its second end terminal - to a corresponding terminal of the reactor.
RU2018122492U 2018-06-20 2018-06-20 Half-bridge square-wave inverter with transformer-cycloconverter frequency divider RU183854U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122492U RU183854U1 (en) 2018-06-20 2018-06-20 Half-bridge square-wave inverter with transformer-cycloconverter frequency divider

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122492U RU183854U1 (en) 2018-06-20 2018-06-20 Half-bridge square-wave inverter with transformer-cycloconverter frequency divider

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU183854U1 true RU183854U1 (en) 2018-10-05

Family

ID=63794054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018122492U RU183854U1 (en) 2018-06-20 2018-06-20 Half-bridge square-wave inverter with transformer-cycloconverter frequency divider

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU183854U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6278622B1 (en) * 1999-06-28 2001-08-21 Kokusan Denki Co., Ltd. Electric power source apparatus including electric power converter circuit and method for controlling the same
RU2558681C1 (en) * 2014-03-25 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Independent voltage inverter to supply load through transformer with low coupling coefficient between its windings
RU2617675C1 (en) * 2015-01-19 2017-04-26 Мицубиси Электрик Корпорейшн Regenerative converter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6278622B1 (en) * 1999-06-28 2001-08-21 Kokusan Denki Co., Ltd. Electric power source apparatus including electric power converter circuit and method for controlling the same
RU2558681C1 (en) * 2014-03-25 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Independent voltage inverter to supply load through transformer with low coupling coefficient between its windings
RU2617675C1 (en) * 2015-01-19 2017-04-26 Мицубиси Электрик Корпорейшн Regenerative converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hsieh et al. Novel high step-up DC–DC converter with coupled-inductor and switched-capacitor techniques for a sustainable energy system
US8830711B2 (en) Hybrid switch for resonant power converters
US10673320B2 (en) Snubber circuit and power conversion system including same
US11606043B2 (en) Balanced capacitor power converter
RU163740U1 (en) MULTI-PHASE RECTIFIER WITH CORRECTION OF POWER COEFFICIENT
RU172182U1 (en) Switching voltage converter
AU2015417472A1 (en) Welding power supply with extended voltage characteristic
He et al. Novel high-efficiency frequency-variable buck–boost AC–AC converter with safe-commutation and continuous current
Dhinesh et al. A Dual Stage Flyback Converter using VC Method
Vodovozov et al. Power electronic converters
US20070201249A1 (en) Multilevel push pull converter
RU183854U1 (en) Half-bridge square-wave inverter with transformer-cycloconverter frequency divider
JP6803993B2 (en) DC voltage converter and how to operate the DC voltage converter
RU174024U1 (en) Push-pull transformer pulse converter
RU190083U1 (en) DC Pulse Frequency Converter
Ramli et al. A bidirectional high-frequency link inverter using center-tapped transformer
RU175512U1 (en) Switching frequency converter with DC link
RU175601U1 (en) Bidirectional Switching Voltage Converter
Andrade et al. A 31-level inverter with optimal number of switches for power applications
Shaik et al. Simulation of single phase buck boost matrix converter without commutation issues
RU165550U1 (en) REVERSIBLE TRANSFORMER PULSE CONVERTER
Jagan et al. Reduced capacitor stress one switched-inductor improved Z-source inverter
RU2717966C1 (en) Static voltage converter
RU177680U1 (en) Multifunction Pulse Converter
Rahim et al. Three-phase single-stage high-voltage DC converter