RU2080221C1 - Dc voltage-to-dc voltage converter - Google Patents
Dc voltage-to-dc voltage converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2080221C1 RU2080221C1 RU94015154A RU94015154A RU2080221C1 RU 2080221 C1 RU2080221 C1 RU 2080221C1 RU 94015154 A RU94015154 A RU 94015154A RU 94015154 A RU94015154 A RU 94015154A RU 2080221 C1 RU2080221 C1 RU 2080221C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thyristors
- reverse
- voltage
- main
- resonant circuit
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников питания для дуговой сварки на постоянном токе. The invention relates to a conversion technique and can be used in the development of power supplies for DC arc welding.
Известен преобразователь постоянного напряжения, содержащий тиристорный резонансный инвертор с обратными диодами, LC контур, трансформатор, выпрямитель и емкостной фильтр (SU, А.С. N 1489934, кл. B 23 K 9/00, 9/10, 1989). Недостатками этого преобразователя являются: относительно низкая частота преобразования, обусловленная тем, что к запираемым тиристорам прикладывается небольшое обратное напряжение, значительная разница между действующим и средним значениями токов в обмотках трансформатора, большие пульсации напряжения на выходе преобразователя. Known DC-voltage converter containing a thyristor resonant inverter with reverse diodes, LC circuit, transformer, rectifier and capacitive filter (SU, AS N 1489934, CL B 23 K 9/00, 9/10, 1989). The disadvantages of this converter are: a relatively low conversion frequency, due to the fact that a small reverse voltage is applied to the lockable thyristors, a significant difference between the current and average currents in the transformer windings, and large ripple voltage at the converter output.
Известен преобразователь (SU патент N 1802765, МКИ B 23 K 9/00, 9/10, 1993), содержащий инвертор с основными и включенными встречно-параллельно с ними обратными тиристорами, резонансный LC-контур, силовой трансформатор, выпрямитель, емкостной сглаживающий фильтр и систему управления, подающую через равные промежутки времени отпирающие импульсы на основные и обратные тиристоры инвертора. Частота работы инвертора и собственная частота резонансного контура выбраны таким образом, что отпирание обратных тиристоров происходит с задержкой относительно момента перехода через нуль тока в основных тиристорах. Благодаря этому к запираемым основным тиристорам до момента отпирания обратных тиристоров прикладывается напряжение намного большее, чем напряжение проводящего вентиля. Это позволяет ускорить выключение основных вентилей и обеспечить безаварийную работу инвертора даже в таких режимах, когда обратные вентили не могут быть включены из-за высокого напряжения на конденсаторе фильтра. A known converter (SU patent N 1802765, MKI B 23 K 9/00, 9/10, 1993) containing an inverter with main and reverse thyristors connected in parallel with them, a resonant LC circuit, a power transformer, a rectifier, a capacitive smoothing filter and a control system that feeds at regular intervals unlocking pulses to the main and reverse thyristors of the inverter. The frequency of the inverter and the natural frequency of the resonant circuit are selected so that the unlocking of the reverse thyristors occurs with a delay relative to the moment when the current passes through zero in the main thyristors. Due to this, a voltage much higher than the voltage of the conductive valve is applied to the locked main thyristors until the reverse thyristors are unlocked. This allows you to accelerate the shutdown of the main valves and ensure trouble-free operation of the inverter even in such modes when the check valves cannot be turned on due to the high voltage on the filter capacitor.
Недостатком прототипа является то, что длительность импульса тока обратного тиристора равна длительности импульса тока основного тиристора, а между этими импульсами образуется вторая пауза такой же длительности, как и первая. Наличие не влияющей на выключение тиристоров второй паузы снижает частоту работы инвертора и увеличивает пульсации выходного напряжения. Вторым фактором, ухудшающим частотные свойства и массогабаритные показатели преобразователя является относительно большая длительность импульса тока обратного тиристора. Поскольку в номинальном режиме амплитуда этого тока меньше чем амплитуда тока прямого тиристора, это также увеличивает пульсацию выходного напряжения и, кроме того, способствует увеличению действующего тока в обмотках трансформаторов, что приводит к увеличению его массы и габаритов. The disadvantage of the prototype is that the duration of the current pulse of the reverse thyristor is equal to the duration of the current pulse of the main thyristor, and between these pulses a second pause of the same duration is formed as the first. The presence of a second pause that does not affect the turn off of the thyristors reduces the frequency of the inverter and increases the ripple of the output voltage. The second factor that worsens the frequency properties and overall dimensions of the converter is the relatively large duration of the reverse thyristor current pulse. Since in the nominal mode the amplitude of this current is less than the amplitude of the direct thyristor current, this also increases the ripple of the output voltage and, in addition, contributes to an increase in the effective current in the transformer windings, which leads to an increase in its mass and dimensions.
Целью изобретения является повышение частоты инвертирования, уменьшение габаритов реактивных элементов, уменьшение пульсаций выходного напряжения, снижение амплитуды импульса тока основных тиристоров. The aim of the invention is to increase the frequency of inversion, reducing the dimensions of the reactive elements, reducing the ripple of the output voltage, reducing the amplitude of the current pulse of the main thyristors.
Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения в постоянное, содержащем основные и обратные тиристоры, образующие инвертор, конденсатор и реактор резонансного контура, силовой трансформатор, включенный в диагональ переменного тока инвертора, выпрямитель и емкостной сглаживающий фильтр, обратные тиристоры включены встречно-параллельно основным тиристорам и включенным последовательно с ними обмоткам реактора резонансного контура. This goal is achieved by the fact that in the DC-DC converter, containing the main and reverse thyristors forming an inverter, capacitor and reactor of a resonant circuit, a power transformer included in the diagonal of the inverter’s alternating current, a rectifier and a capacitive smoothing filter, the reverse thyristors are turned on in parallel main thyristors and resonant circuit reactor windings connected in series with them.
На фиг. 1 приведена схема полумостового варианта предлагаемого преобразователя. Преобразователь содержит основные тиристоры 1, 2, конденсаторы резонансного контура 3, 4, реакторы резонансного контура 5, 6, обратные тиристоры 7, 8, трансформатор 9, выпрямитель 10 и емкостной сглаживающий фильтр 11. In FIG. 1 shows a diagram of a half-bridge version of the proposed Converter. The converter contains the
На фиг. 2 представлены временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя. Пусть в начальный момент времени отпирающий импульс подается на тиристор 1. В цепи этого тиристора, реактора 5, в обмотках трансформатора 9 и конденсаторах 3, 4 формируется импульс тока приблизительно синусоидальной формы
где
α коэффициент затухания;
E входное напряжение;
приведенное к первичной обмотке выходное напряжение;
U
угловая частота;
L1 Lp + Ls суммарная индуктивность на интервале включенного состояния тиристора 1;
Lp индуктивность реакторов 5 и 6;
Ls индуктивность рассеяния трансформатора 9;
C емкость конденсаторов 3 и 4.In FIG. 2 is a timing chart explaining the operation of the converter. Suppose that at the initial moment of time a triggering pulse is supplied to thyristor 1. A current pulse of approximately sinusoidal shape is formed in the circuit of this thyristor, reactor 5, in the windings of transformer 9 and capacitors 3, 4
Where
α attenuation coefficient;
E input voltage;
output voltage reduced to the primary winding;
U
angular frequency;
L 1 L p + L s total inductance in the on-state interval of thyristor 1;
L p inductance of reactors 5 and 6;
L s the leakage inductance of the transformer 9;
C capacitance of capacitors 3 and 4.
После окончания импульса тока первого тиристора конденсатор 3 заряжается до амплитудного значения Vm, тиристор 1 закрывается и к нему прикладывается обратное напряжение . Отметим, что в номинальном режиме это напряжение значительно превышает напряжение на открытом диоде.After the end of the current pulse of the first thyristor, the capacitor 3 is charged to the amplitude value V m , the thyristor 1 is closed and a reverse voltage is applied to it . Note that in the nominal mode, this voltage significantly exceeds the voltage at the open diode.
С некоторой задержкой относительно момента окончания тока первого тиристора подается отпирающий импульс на тиристор 7 и в цепи трансформатора формируется импульс обратной полярности
где угловая частота;
Um амплитуда напряжения на конденсаторе.With a certain delay relative to the end of the current of the first thyristor, a trigger pulse is applied to the
Where angular frequency;
U m the amplitude of the voltage across the capacitor.
Поскольку угловая частота ω2 больше ω1, длительность импульса тока обратного тиристора меньше длительности импульса основного тиристора, а его амплитуда больше амплитуды импульса тока обратного тиристора в прототипе.Since the angular frequency ω 2 is greater than ω 1 , the duration of the reverse thyristor current pulse is less than the main thyristor pulse duration, and its amplitude is greater than the amplitude of the reverse thyristor current pulse in the prototype.
После окончания тока в обратном тиристоре 7 отпирающий импульс подается на основной тиристор 2 и процессы в преобразователе повторяются с участием тиристоров 2 и 8. After the end of the current in the
Увеличение частоты инвертирования достигается благодаря уменьшению интервала проводимости обратных вентилей и устранению паузы между моментом окончания импульса тока обратного тиристора и подачей отпирающего сигнала на очередной основной тиристор. Уменьшение действующего тока обмоток трансформатора при неизменном среднем токе возможно за счет увеличения амплитуды обратного тока и уменьшения его длительности по сравнению с прототипом при одновременном уменьшении амплитуды прямого тока, поскольку длительность импульса прямого тока можно увеличить за счет длительности обратного тока и второй паузы. Уменьшение габаритов реактивных элементов происходит вследствие действия нескольких факторов: увеличение частоты позволяет снизить требуемую емкость конденсаторов 3, 4 и 11, уменьшить габариты трансформатора и реакторов; уменьшение действующего тока позволяет уменьшить сечение проводов обмоток трансформатора; благодаря тому, что ток обратных тиристоров не протекает через реакторы, сечение проводов этих реакторов можно уменьшить по сравнению с прототипом. Снижение пульсаций выходного напряжения происходит благодаря увеличению частоты и выравниванию амплитуд импульсов токов прямых и обратных тиристоров. An increase in the inversion frequency is achieved by reducing the interval of conductivity of the check valves and eliminating the pause between the moment of the end of the current pulse of the reverse thyristor and applying the trigger signal to the next main thyristor. A decrease in the current of the transformer windings at a constant average current is possible due to an increase in the amplitude of the reverse current and a decrease in its duration compared to the prototype while reducing the amplitude of the forward current, since the duration of the forward current pulse can be increased due to the duration of the reverse current and a second pause. The reduction in the dimensions of the reactive elements occurs due to several factors: an increase in the frequency reduces the required capacitance of the capacitors 3, 4, and 11, and reduces the dimensions of the transformer and reactors; a decrease in the effective current reduces the cross-section of the wires of the transformer windings; due to the fact that the current of reverse thyristors does not flow through the reactors, the cross-section of the wires of these reactors can be reduced in comparison with the prototype. A decrease in the output voltage ripple occurs due to an increase in the frequency and equalization of the amplitudes of the pulses of the currents of the forward and reverse thyristors.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94015154A RU2080221C1 (en) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | Dc voltage-to-dc voltage converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94015154A RU2080221C1 (en) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | Dc voltage-to-dc voltage converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94015154A RU94015154A (en) | 1996-04-27 |
RU2080221C1 true RU2080221C1 (en) | 1997-05-27 |
Family
ID=20155201
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94015154A RU2080221C1 (en) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | Dc voltage-to-dc voltage converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2080221C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2606308C1 (en) * | 2015-12-01 | 2017-01-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device for simulating dc insert in power systems |
RU188886U1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-04-29 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | RIGHT-INVERTER TRANSFORMER |
-
1994
- 1994-04-26 RU RU94015154A patent/RU2080221C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
SU, авторское свидетельство, 1489934, кл. B 23 K 9/00, 1989. SU, патент, 1802765, кл. B 23 K 9/00, 1993. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2606308C1 (en) * | 2015-12-01 | 2017-01-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device for simulating dc insert in power systems |
RU188886U1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-04-29 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | RIGHT-INVERTER TRANSFORMER |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94015154A (en) | 1996-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4680694A (en) | Ozonator power supply | |
US5159541A (en) | Asymmetrical pulse width modulated resonant DC/DC converter | |
US3987356A (en) | Controlled capacitive filter for active loads | |
EP0289196A2 (en) | High frequency resonant power converter | |
US4713220A (en) | Ozonator power supply | |
US4682266A (en) | Ozonator power supply employing a current source inverter | |
US4488214A (en) | High-power, high-frequency inverter system with combined digital and analog control | |
US4445166A (en) | High voltage converter | |
US4409647A (en) | Power converter using a resonant circuit | |
RU2080221C1 (en) | Dc voltage-to-dc voltage converter | |
US4275438A (en) | Induction heating inverter | |
JPS61161698A (en) | Inverter type x-ray plant | |
AU737194B2 (en) | A resonant power converter for energising a coil | |
JPH06292361A (en) | Resonance-type dc-dc converter | |
US3260919A (en) | Regulated inverter circuit | |
RU2234791C1 (en) | Dc-to-ac converter | |
JP2826566B2 (en) | Inverter type X-ray equipment | |
EP0307057A1 (en) | Energy convertor | |
Pomilio et al. | Resonant high-voltage source working at resonance for pulsed laser | |
RU2040105C1 (en) | A c converter for power supply of inductor | |
RU2453976C2 (en) | Stand-alone harmonica inverter with quazi-resonance switching | |
SU920667A1 (en) | High-voltage adjustable dc voltage source | |
RU2080222C1 (en) | Dc voltage converter | |
JPS5511653A (en) | Frequency converting device | |
RU2061292C1 (en) | Frequency changer control method |