RU2006163C1 - Ac-to-dc voltage converter - Google Patents
Ac-to-dc voltage converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2006163C1 RU2006163C1 SU5007142A RU2006163C1 RU 2006163 C1 RU2006163 C1 RU 2006163C1 SU 5007142 A SU5007142 A SU 5007142A RU 2006163 C1 RU2006163 C1 RU 2006163C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- frequency
- output
- rectifier
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении разного рода устройств, требующих преобразования переменного напряжения в постоянное, в частности источников вторичного электропитания различного назначения. The invention relates to electrical engineering and can be used in the construction of various kinds of devices requiring the conversion of alternating voltage to constant, in particular sources of secondary power for various purposes.
Известен преобразователь переменного напряжения низкой частоты в постоянное напряжение, содержащий входной выпрямитель и канал преобразования, состоящий из последовательно соединенных инвертора повышенной частоты с силовым трансформатором, выходного выпрямителя и сглаживающего фильтра, вольтодобавочный канал, состоящий из последовательно соединенных дополнительного сглаживающего фильтра и управляемого генератора с трансформатором напряжения, вторичная обмотка которого включена последовательно в цепь первичной обмотки силового трансформатора инвертора повышенной частоты, блок управления, причем канал преобразователя подключен к входным выводам непосредственно, а к выходу входного выпрямителя подключен вольтодобавочный канал [1] . A known converter of low-frequency alternating voltage to direct voltage, comprising an input rectifier and a conversion channel, consisting of a series-connected inverter of high frequency with a power transformer, an output rectifier and a smoothing filter, a boost circuit, consisting of a series-connected additional smoothing filter and a controlled generator with a voltage transformer the secondary winding of which is connected in series to the primary winding circuit about the transformer of the inverter of increased frequency, the control unit, and the channel of the converter is connected to the input terminals directly, and the boost channel is connected to the output of the input rectifier [1].
Известен источник питания постоянного напряжения, содержащий силовой трансформатор с первичной, основной и дополнительной вторичными обмотками, два выпрямителя со сглаживающими фильтрами, один из которых является основным, подключенным к нагрузке, а другой - вольтодобавочным, входы выпрямителей подключены к соответствующим вторичным обмоткам силового трансфоpматора, блок управления, два преобразователя частоты, выходы которых соединены последовательно и подключены к первичной обмотке силового трансформатора, а выходы соединены соответственно одного с сетевыми зажимами, другого через вольтодобавочный выпрямитель с дополнительной вторичной обмоткой силового трансформатора, коэффициент трансформации которой равен отношению постоянной составляющей выпрямленного напряжения сети к его амплитудному значению [2] . Known DC power supply comprising a power transformer with primary, primary and secondary secondary windings, two rectifiers with smoothing filters, one of which is the main connected to the load, and the other is voltage boost, the inputs of the rectifiers are connected to the corresponding secondary windings of the power transformer, block control, two frequency converters, the outputs of which are connected in series and connected to the primary winding of the power transformer, and the outputs are connected with respectively with a network connection, through another rectifier buck with an additional secondary winding of the power transformer transformation ratio which is the ratio of the constant component of the rectified mains voltage to its peak value [2].
Недостатками известных устройств являются сравнительно низкое качество массогабаритных показателей из-за наличия в составе таких преобразователей в основном канале преобразования инвертора повышенной частоты, выполненного на ключевых элементах с двухсторонней проводимостью, нагруженного на силовой трансформатор, а в вольтодобавочном канале - дополнительного низкочастотного сглаживающего фильтра. The disadvantages of the known devices are the relatively low quality of overall dimensions due to the presence of a high frequency inverter in the main conversion channel made on key elements with two-sided conductivity loaded on a power transformer, and in the boost channel, an additional low-frequency smoothing filter.
Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий два однополупериодных выпрямителя сетевого напряжения, сглаживающий LC-фильтр, соединенный своим входом с выходного первого однополупериодного выпрямителя, а выходом - с нагрузкой, канал преобразования, состоящий из соединенных последовательно инвертора повышенной частоты с силовым трансформатором и высокочастотного выпрямителя, причем силовой вход инвертора повышенной частоты соединен с выходом второго однополупериодного выпрямителя, а выход высокочастотного выпрямителя подключен к входу сглаживающего фильтра [3] . Closest to the proposed one is an AC to DC converter, containing two half-wave rectifiers of the mains voltage, a smoothing LC filter connected to its input from the output of the first half-wave rectifier, and the output to the load, the conversion channel, consisting of a high frequency inverter connected in series with a power a transformer and a high-frequency rectifier, and the power input of the high-frequency inverter is connected to the output of the second half-wave rectifier, and the output of the high-frequency rectifier is connected to the input of the smoothing filter [3].
Недостатком такого устройства является сравнительно низкое качество массогабаритных показателей из-за наличия в спектре напряжения, поступающего на вход сглаживающего фильтра значительных по амплитуде низкочастотных гармоник, что ухудшает массогабаритные показатели сглаживающего фильтра. The disadvantage of this device is the relatively low quality of the overall dimensions due to the presence in the spectrum of the voltage supplied to the input of the smoothing filter of significant low-frequency harmonics in amplitude, which worsens the overall dimensions of the smoothing filter.
Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей устройства. The purpose of the invention is the improvement of overall dimensions of the device.
Технический результат, который может быть получен при реализации устройств, выражается в улучшении его массогабаритных показателей на 15-20% по сравнению с известным устройством при сохранении показателей качества выходного напряжения. The technical result that can be obtained by the implementation of the devices is expressed in the improvement of its overall dimensions by 15-20% compared with the known device while maintaining the quality indicators of the output voltage.
Это достигается тем, что в преобразователе, содержащем сетевой выпрямитель, входом соединенный с входными выводами для подключения питающей сети, канал преобразования, состоящий из соединенных последовательно инвертора повышенной частоты и силового трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с входом высокочастотного выпрямителя, индуктивно-емкостной сглаживающий фильтр и блок управления инвертором, причем средний вывод первичной обмотки трансформатора соединен с одним из выходов сетевого выпрямителя, один из выходов высокочастотного выпрямителя через индуктивный элемент фильтра соединен с первым выходным выводом для подключения нагрузки, а конденсатор фильтра включен между первым и вторым входными выводами, последний из которых соединен с общей шиной, сетевой и высокочастотный выпрямители соединены по входу последовательно и каждый из них выполнен по мостовой схеме, а силовой вход инвертора соединен с выходом индуктивно-емкостного фильтра. This is achieved by the fact that in a converter containing a network rectifier connected in input to input terminals for connecting a supply network, a conversion channel consisting of a high frequency inverter and a power transformer connected in series, the secondary winding of which is connected to the input of a high frequency rectifier, an inductance-capacitive smoothing filter and an inverter control unit, the middle terminal of the transformer primary winding being connected to one of the outputs of the network rectifier, one of the outputs of the frequency rectifier through the inductive filter element is connected to the first output terminal for connecting the load, and the filter capacitor is connected between the first and second input terminals, the last of which is connected to a common bus, the network and high-frequency rectifiers are connected in series to the input and each of them is made according to the bridge circuit , and the power input of the inverter is connected to the output of the inductive-capacitive filter.
Отличительными признаками для предлагаемого преобразователя являются: выполнение сетевого и высокочастотного выпрямителя по мостовым схемам; последовательное соединение по выходу сетевого и высокочастотного выпрямителей и соединение силового входа инвертора с выходом индуктивно-емкостного фильтра. Distinctive features for the proposed Converter are: the implementation of the network and high-frequency rectifier for bridge circuits; serial connection at the output of the network and high-frequency rectifiers and the connection of the power input of the inverter with the output of the inductive-capacitive filter.
На фиг. 1 приведена электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы работы преобразователя. In FIG. 1 shows the electrical circuit of the converter; in FIG. 2 - time diagrams of the converter.
Предлагаемый преобразователь содержит мостовой выпрямитель сетевого напряжения на диодах 1-4, инвертор повышенной частоты на ключевых элементах 5 и 6 с силовым трансформатором 7, вторичная обмотка которого соединена с входом высокочастотного мостового выпрямителя на диодах 8-11, сглаживающего фильтра на дросселе 12 и конденсаторе 13, блока 14 управления, причем мостовые выпрямители соединены по своим выходам последовательно и подключены к входу сглаживающего фильтра, а выход сглаживающего фильтра соединен с нагрузкой 15 и силовым входом инвертора повышенной частоты. The proposed converter contains a bridge rectifier of mains voltage on diodes 1-4, an increased frequency inverter on key elements 5 and 6 with a power transformer 7, the secondary winding of which is connected to the input of a high-frequency bridge rectifier on diodes 8-11, a smoothing filter on the inductor 12 and the capacitor 13 , control unit 14, wherein the bridge rectifiers are connected at their outputs in series and connected to the input of the smoothing filter, and the output of the smoothing filter is connected to the load 15 and the power input increased frequency of the torus.
Предлагаемый преобразователь работает следующим образом. The proposed Converter operates as follows.
При подключении устройства к сети переменного напряжения (фиг. 2) и подаче сигналов управления на управляющие входы инвертора повышенной частоты в течение временных интервалов 1-2, 3-4, и т. д. , выпрямленное сетевое напряжение Uм1 с выхода мостового выпрямителя через открытые диоды 8-11 высокочастотного выпрямителя поступает на вход сглаживающего фильтра и далее в нагрузку 15. При выявлении напряжения Uн на выходе сглаживающего фильтра начинается формирование высокочастотного напряжения U во вторичной обмотке силового трансформатора 7 в соответствии с выбранным законом управления инвертором повышенной частоты, задаваемым блоком 14 управления. При этом на выходе высокочастотного выпрямителя на диодах 8-11 формируется высокочастотное напряжение Uм2. Так как мостовые выпрямители соединены последовательно, то входное напряжение сглаживающего фильтра Uм представляет собой сумму напряжений Uм1 и Uм2. Это приводит к дальнейшему увеличению напряжения на нагрузке, что, в свою очередь, приводит к увеличению амплитуд импульсов напряжения U7 и к дальнейшему увеличению напряжения на нагрузке. Такой процесс продолжается до момента достижения напряжением Uн своего номинального значения. Если выходное напряжение принимает свое номинальное значение, то длительность управляемых импульсов блока 14 управления изменяется таким образом, что выходное напряжение уменьшается. При уменьшении выходного напряжения относительно своего номинального значения управление изменяется таким образом, сто выходное напряжение возрастает. Таким образом, предлагаемый преобразователь из-за наличия положительной обратной связи через высокочастотный вольтодобавочный канал сочетает в себе стабилизацию выходного напряжения по методу широтно-импульсной модуляции и амплитудно-импульсной модуляции. Коэффициент трансформации силового трансформатора 7 выбирается исходя из обеспечения устойчивости работы преобразователя и сведения к минимуму амплитуд низкочастотных составляющих спектра входного напряжения сглаживающего фильтра. Коэффициент пульсаций по первой гармонике напряжения на входе сглаживающего фильтра для известного преобразователя составляет 50% , при этом частота первой гармоники равна частоте напряжения сети. Коэффициент пульсаций по первой гармонике напряжения на входе сглаживающего фильтра у предлагаемого преобразователя составляет 27% , причем частота этой гармоники равна удвоенной частоте сетевого напряжения. Поэтому потребление значения реактивностей сглаживающего фильтра для предлагаемого преобразователя существенно меньше, чем у известного при одинаковом коэффициенте пульсаций выходного напряжения. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 851692, кл. Н 02 М 7/04, 1981.When connecting the device to an alternating voltage network (Fig. 2) and applying control signals to the control inputs of the high-frequency inverter during time intervals 1-2, 3-4, etc., the rectified network voltage U m1 from the output of the bridge rectifier through open diodes 8-11 of the high-frequency rectifier are fed to the input of the smoothing filter and then to the load 15. When detecting the voltage U n at the output of the smoothing filter, the formation of high-frequency voltage U in the secondary winding of the power transformer 7 begins According to the selected control law of the increased frequency inverter set by the control unit 14. In this case, the high-frequency voltage U m2 is formed at the output of the high-frequency rectifier on diodes 8-11. Since bridge rectifiers are connected in series, the input voltage of the smoothing filter U m is the sum of the voltages U m1 and U m2 . This leads to a further increase in voltage at the load, which, in turn, leads to an increase in the amplitudes of voltage pulses U 7 and to a further increase in voltage at the load. Such a process continues until the voltage U n reaches its nominal value. If the output voltage takes its nominal value, then the duration of the controlled pulses of the control unit 14 is changed so that the output voltage decreases. When the output voltage decreases with respect to its nominal value, the control changes in such a way that the output voltage increases one hundred. Thus, the proposed Converter due to the presence of positive feedback through a high-frequency boost channel combines stabilization of the output voltage by the method of pulse-width modulation and amplitude-pulse modulation. The transformation coefficient of the power transformer 7 is selected on the basis of ensuring the stability of the Converter and minimizing the amplitudes of the low-frequency components of the input voltage spectrum of the smoothing filter. The ripple coefficient for the first harmonic of the voltage at the input of the smoothing filter for a known converter is 50%, while the frequency of the first harmonic is equal to the frequency of the mains voltage. The ripple coefficient for the first harmonic of the voltage at the input of the smoothing filter of the proposed converter is 27%, and the frequency of this harmonic is equal to twice the frequency of the mains voltage. Therefore, the consumption of the reactance values of the smoothing filter for the proposed converter is significantly less than that known for the same output voltage ripple factor. (56) 1. USSR author's certificate N 851692, cl. H 02 M 7/04, 1981.
2. Авторское свидетельство СССР N 970605, кл. Н 02 М 7/155, 1982. 2. Copyright certificate of the USSR N 970605, cl. H 02 M 7/155, 1982.
3. Авторское свидетельство СССР N 1182612, кл. Н 02 М 7/06, 1985. 3. Copyright certificate of the USSR N 1182612, cl. H 02 M 7/06, 1985.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5007142 RU2006163C1 (en) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | Ac-to-dc voltage converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5007142 RU2006163C1 (en) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | Ac-to-dc voltage converter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006163C1 true RU2006163C1 (en) | 1994-01-15 |
Family
ID=21587770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5007142 RU2006163C1 (en) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | Ac-to-dc voltage converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2006163C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2470450C1 (en) * | 2011-12-02 | 2012-12-20 | Андрей Игоревич Щедрин | Step-down ac-to-dc voltage converter |
| RU2589030C1 (en) * | 2014-12-23 | 2016-07-10 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Ac into dc voltage converter |
-
1991
- 1991-07-25 RU SU5007142 patent/RU2006163C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2470450C1 (en) * | 2011-12-02 | 2012-12-20 | Андрей Игоревич Щедрин | Step-down ac-to-dc voltage converter |
| RU2589030C1 (en) * | 2014-12-23 | 2016-07-10 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Ac into dc voltage converter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6588531B2 (en) | Driver device and driving method | |
| US7821801B2 (en) | Power factor correction method for AC/DC converters and corresponding converter | |
| Takahashi | Power factor improvement of a diode rectifier circuit by dither signals | |
| US5345164A (en) | Power factor corrected DC power supply | |
| US5815384A (en) | Transformer which uses bi-directional synchronous rectification to transform the voltage of an input signal into an output signal having a different voltage and method for effectuating same | |
| US20050195025A1 (en) | Isolated DC-to-DC converter | |
| RU2006163C1 (en) | Ac-to-dc voltage converter | |
| GB2152771A (en) | Power supply circuit | |
| US6703818B2 (en) | AC to AC power converter for electronic devices having substantially different output voltage/current characteristics | |
| JP2001211658A (en) | Halogen power converter having complementary switch | |
| RU2004055C1 (en) | Direct/alternate voltage converter | |
| JP2677738B2 (en) | Switching regulator | |
| RU2020710C1 (en) | Frequency changer with dc link | |
| RU2006161C1 (en) | Low-frequency ac-to-dc voltage converter | |
| RU91485U1 (en) | THREE PHASE FREQUENCY CONVERTER | |
| EP0763277A1 (en) | Circuit arrangement | |
| JP4306234B2 (en) | Switching power supply | |
| SU1201993A1 (en) | A.c.-to-d.c.converter | |
| RU2250551C2 (en) | Method for direct conversion of supply mains voltage | |
| JPH083197Y2 (en) | DC power supply circuit | |
| SU928564A1 (en) | Ac voltage converter | |
| KR101018460B1 (en) | Power converter having multiple output and method for controlling power conversion using the same | |
| Al-Zubaidi et al. | High power factor single phase rectification technique with reduced line current harmonics | |
| JPH06284713A (en) | Switching power-supply circuit | |
| Reis et al. | A new AC/AC voltage regulator |