RU2110881C1 - Pulse-width modulated resonance-tuned converter - Google Patents

Pulse-width modulated resonance-tuned converter Download PDF

Info

Publication number
RU2110881C1
RU2110881C1 RU95114324A RU95114324A RU2110881C1 RU 2110881 C1 RU2110881 C1 RU 2110881C1 RU 95114324 A RU95114324 A RU 95114324A RU 95114324 A RU95114324 A RU 95114324A RU 2110881 C1 RU2110881 C1 RU 2110881C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thyristor
transformer
anode
cathode
circuit
Prior art date
Application number
RU95114324A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95114324A (en
Inventor
В.Ф. Стрелков
Original Assignee
Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники
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 Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники filed Critical Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники
Priority to RU95114324A priority Critical patent/RU2110881C1/en
Publication of RU95114324A publication Critical patent/RU95114324A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2110881C1 publication Critical patent/RU2110881C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

FIELD: converter engineering; power systems for radio engineering, automatic-control equipment, and computer engineering. SUBSTANCE: converter has half-bridge resonance-tuned inverter with input transformer and rectifier, recuperating diodes connected in parallel opposition to respective charging thyristor and primary half-winding of output transformer; each recuperative diode is shorted out in parallel opposition to turned-on modulating thyristor. EFFECT: improved efficiency and enlarged functional capabilities of converter. 5 dwg

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники. The invention relates to a conversion technique and can be used in power systems of radio devices, automation and computer technology.

Известен инвертор [1], содержащий два последовательно соединенных конденсатора, включенных между входными выводами, к которым подключены две последовательно соединенные силовые цепи, состоящие из последовательно соединенных первичной обмотки импульсного трансформатора и тиристора, управляющий электрод каждого из тиристоров связан с вторичной обмоткой одного из двух импульсных трансформаторов, первичная обмотка которого связана с другим тиристором, два диода и нагрузку, включенную между общими точками конденсаторов и силовых цепей. Known inverter [1], containing two series-connected capacitors connected between input terminals, to which are connected two series-connected power circuits consisting of series-connected primary windings of a pulse transformer and thyristor, the control electrode of each of the thyristors is connected to the secondary winding of one of two pulse transformers, the primary winding of which is connected to another thyristor, two diodes and a load connected between common points of capacitors and power circuits.

Недостатком такого инвертора является то, что при малом сопротивлении нагрузки в коммутирующем контуре имеет место излишек реактивной мощности, что вызывает перенапряжение на элементах схемы. The disadvantage of this inverter is that with a small load resistance in the switching circuit there is an excess of reactive power, which causes an overvoltage on the circuit elements.

Указанного недостатка лишена схема инвертора с рекуперирующими диодами, включенными встречно-параллельно с тиристорами [2]. Инвертор содержит два последовательно соединенных резонансных конденсатора, включенных между положительной и отрицательной клеммами источника напряжения, два согласно-последовательно соединенных рекуперирующих диода, катод одного из которых подключен к положительной клемме, а анод другого - к отрицательной, а их общая точка через резонансный дроссель и первичную обмотку трансформатора подключена к общей точке конденсаторов; вторичные обмотки трансформаторов и два диода образуют схему выпрямления со средней точкой, подключенную к нагрузке, шунтированной конденсатором фильтра, два транзистора, каждый из которых шунтирует один из обратных диодов так, что его коллектор подключен к катоду диода, а эмиттер - к аноду. The indicated drawback is deprived of the inverter circuit with recuperating diodes connected in parallel with the thyristors [2]. The inverter contains two series-connected resonant capacitors connected between the positive and negative terminals of the voltage source, two series-connected recovery diodes, the cathode of one of which is connected to the positive terminal and the anode of the other to the negative, and their common point through the resonant inductor and the primary the transformer winding is connected to the common point of the capacitors; the secondary windings of the transformers and two diodes form a rectification circuit with a midpoint connected to the load shunted by the filter capacitor, two transistors, each of which shunts one of the return diodes so that its collector is connected to the diode's cathode, and the emitter to the anode.

Особенностью приведенного инвертора является то, что как прямой ток резонансного контура, так и обратный протекает через первичную обмотку трансформатора. Это приводит к тому, что при уменьшении сопротивления нагрузки до нуля выпрямленный ток возрастает практически в два раза по сравнению с номинальным, что приводит к перегрузке трансформаторов и диодов выпрямителя. Кроме того, рекуперация энергии происходит через трансформатор, КПД которого составляет 0,8 - 0,85, что снижает величину рекуперированной энергии и, следовательно, КПД инвертора уменьшается на 7 - 10%. A feature of the inverter is that both the direct current of the resonant circuit and the reverse flow through the primary winding of the transformer. This leads to the fact that when the load resistance decreases to zero, the rectified current increases almost twice compared to the nominal, which leads to an overload of the transformers and rectifier diodes. In addition, energy recovery occurs through a transformer, the efficiency of which is 0.8 - 0.85, which reduces the amount of energy recovered and, therefore, the inverter efficiency is reduced by 7 - 10%.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и положительному эффекту является преобразователь постоянного напряжения в переменное [3]. Closest to the invention in technical essence and positive effect is a DC-to-AC converter [3].

Преобразователь постоянного напряжения в переменное содержит последовательный тиристорный резонансный инвертор с выходным трансформатором и узлом рекуперации избыточной энергии указанного трансформатора, к вторичной обмотке которого, выполненной со средним выводом, через тиристорный делитель частоты подключена цепь нагрузки, состоящая из дросселя и двух диодов, анод первого из которых подключен к концу вторичной обмотки трансформатора, а анод второго через последовательно включенный дроссель - к началу этой обмотки, причем тиристорный делитель частоты выполнен мостовым и подключен анодной группой к катодам диодов, а катодной - к среднему выводу вторичной обмотки трансформатора. The DC-to-AC converter contains a serial thyristor resonant inverter with an output transformer and an excess energy recovery unit of the specified transformer, to the secondary winding of which is made with an average output, a load circuit is connected via a thyristor frequency divider, consisting of a choke and two diodes, the anode of the first of which connected to the end of the secondary winding of the transformer, and the anode of the second through a series-connected inductor to the beginning of this winding, and The frequency divider is made by a bridge and connected by the anode group to the cathodes of the diodes, and the cathode group is connected to the middle terminal of the secondary winding of the transformer.

Преобразователь [3] по сравнению с инверторами [1 и 2] имеет преимущество, заключающееся в том, что при уменьшении сопротивления нагрузки избыток реактивной мощности рекуперируется в источник питания, минуя нагрузку, что позволяет избежать перегрузки по току выпрямительных диодов и нагрузки. The converter [3] compared with inverters [1 and 2] has the advantage that when the load resistance decreases, the excess reactive power is recovered to the power source, bypassing the load, which avoids overcurrent of rectifier diodes and load.

Однако в преобразователе [3], как и в инверторе [2], рекуперация энергии осуществляется через выходной трансформатор, что также снижает его КПД на 7 - 10%. However, in the converter [3], as in the inverter [2], energy recovery is carried out through the output transformer, which also reduces its efficiency by 7 - 10%.

Кроме того, у преобразователя [3] выходной трансформатор при сопротивлении нагрузки, согласованном с волновым сопротивлением резонансного контура, работает в режиме частного перемагничивания магнитопровода, так как по его первичным обмоткам, включенным согласно, ток протекает в одном направлении. In addition, the output transformer [3], when the load resistance is matched with the wave impedance of the resonant circuit, operates in the mode of private magnetization reversal of the magnetic circuit, since current flows in one direction along its primary windings switched on according to.

При работе трансформатора в режиме частного перемагничивания магнитопровода по сравнению с трансформатором, работающим по полному циклу перемагничивания, требуется большее число витков обмоток и магнитопровод с большим объемом сердечника. Это снижает КПД до 0,7 - 0,8 и соответственно приводит к уменьшению КПД всего устройства на 10 - 15%. When the transformer is operating in the private magnetization reversal mode of the magnetic circuit as compared to a transformer operating in a full magnetization reversal cycle, a larger number of turns of the windings and a magnetic circuit with a large core volume are required. This reduces the efficiency to 0.7 - 0.8 and accordingly leads to a decrease in the efficiency of the entire device by 10 - 15%.

Общим недостатком всех приведенных выше устройств [1 - 3] являются их ограниченные функциональные возможности в регулировании выходного напряжения. Регулирование в них может осуществляться только при использовании частотно-импульсной модуляции. A common drawback of all the above devices [1 - 3] is their limited functionality in regulating the output voltage. Regulation in them can be carried out only when using frequency-pulse modulation.

Недостатки такого способа известны: ограниченный диапазон регулирования; необходимость использования трансформатора, рассчитанного на сравнительно низкую частоту, что снижает его КПД и, следовательно, КПД всего устройства, увеличение габаритов и массы как трансформатора, так и конденсатора фильтра. The disadvantages of this method are known: a limited range of regulation; the need to use a transformer designed for a relatively low frequency, which reduces its efficiency and, consequently, the efficiency of the entire device, an increase in the dimensions and mass of both the transformer and the filter capacitor.

Цель изобретения - повышение КПД преобразователя и расширение его функциональных возможностей. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the Converter and expand its functionality.

Повышение КПД достигается за счет снижения потерь при рекуперации энергии и за счет работы выходного трансформатора на высокой фиксированной частоте в режиме перемагничивания магнитопровода по полному циклу. The increase in efficiency is achieved by reducing losses during energy recovery and due to the operation of the output transformer at a high fixed frequency in the magnetization reversal mode of the magnetic circuit in a full cycle.

Расширение функциональных возможностей преобразователя, а именно широкодиапазонное регулирование выходного напряжения (тока), обеспечивается наличием широтно-импульсной модуляции напряжения (тока) первичных обмоток выходного трансформатора. Возможность широкодиапазонного регулирования выходного напряжения, в свою очередь, позволяет расширить область применения предлагаемого преобразователя. The expansion of the converter's functionality, namely, wide-range regulation of the output voltage (current), is provided by the presence of pulse-width modulation of the voltage (current) of the primary windings of the output transformer. The possibility of wide-range regulation of the output voltage, in turn, allows you to expand the scope of the proposed Converter.

Цель достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения в переменное, содержащем резонансный тиристорный инвертор с выходным трансформатором и узлом рекуперации, анод зарядного тиристора первой силовой цепи соединен с концом одной первичной обмотки трансформатора, начало которой подключено к положительной клемме источника питания, его катод соединен с анодом зарядного тиристора второй силовой цепи, катод которого подключен к концу другой первичной обмотки трансформатора, начало которой соединено с отрицательной клеммой источника питания; точка соединения анода и катода двух зарядных тиристоров через резонансный дроссель подключена к общей точке резонансных конденсаторов, а каждая силовая цепь шунтирована встречно-параллельно соединенными модулирующими тиристорами и рекуперирующим диодом так, что анод первого модулирующего тиристора соединен с положительной клеммой источника питания, а катод - с общей точкой двух зарядных тиристоров и анодом второго модулирующего тиристора, катод которого подключен к отрицательной клемме источника питания; резистор нагрузки шунтирован конденсатором фильтра. The goal is achieved in that in a DC-to-AC converter containing a resonant thyristor inverter with an output transformer and a recovery unit, the anode of the charging thyristor of the first power circuit is connected to the end of one primary winding of the transformer, the beginning of which is connected to the positive terminal of the power source, its cathode is connected to the anode of the charging thyristor of the second power circuit, the cathode of which is connected to the end of the other primary winding of the transformer, the beginning of which is connected to the negative terminal Power supply; the connection point of the anode and cathode of the two charging thyristors is connected through a resonant inductor to a common point of the resonant capacitors, and each power circuit is shunted by counter-parallel connected modulating thyristors and a recovery diode so that the anode of the first modulating thyristor is connected to the positive terminal of the power source, and the cathode to the common point of the two charging thyristors and the anode of the second modulating thyristor, the cathode of which is connected to the negative terminal of the power source; the load resistor is shunted by the filter capacitor.

На фиг. 1 представлена предлагаемая схема преобразователя; на фиг. 2 - диаграммы напряжений и токов, поясняющие его работу; на фиг. 3 - 4 - схемы аналогов; на фиг. 5 - схема преобразователя постоянного напряжения в переменное, принятого за прототип. In FIG. 1 shows the proposed converter circuit; in FIG. 2 - voltage and current diagrams explaining its operation; in FIG. 3 - 4 - circuit analogs; in FIG. 5 is a diagram of a DC / AC converter adopted as a prototype.

На чертежах и в тексте приняты следующие обозначения:
1 и 2 - рекуперирующие диоды;
3 - резонансный дроссель;
4 и 5 - резонансные конденсаторы;
6 и 7 - положительная и отрицательная клеммы источника питания;
8 и 9 - зарядные тиристоры;
10 и 11 - первичные обмотки трансформатора;
12 - трансформатор;
13 и 14 - вторичные обмотки трансформатора;
15 и 16 - диоды схемы выпрямления;
17 - резистор нагрузки;
18 - конденсатор фильтра;
19 и 20 - модулирующие тиристоры;
t1 - сдвиг импульсов включения тиристоров 19 и 20 относительно импульсов включения тиристоров 8 и 9;
t2 - половина периода собственных колебаний резонансного контура;
T - период следования импульсов включения тиристоров 8 и 9.
In the drawings and in the text, the following notation:
1 and 2 - recovery diodes;
3 - resonant inductor;
4 and 5 - resonant capacitors;
6 and 7 - positive and negative terminals of the power source;
8 and 9 - charging thyristors;
10 and 11 - the primary winding of the transformer;
12 - transformer;
13 and 14 - secondary windings of the transformer;
15 and 16 - diodes of the rectification circuit;
17 - load resistor;
18 - filter capacitor;
19 and 20 - modulating thyristors;
t 1 is the shift of the switching pulses of the thyristors 19 and 20 relative to the switching pulses of the thyristors 8 and 9;
t 2 - half the period of natural oscillations of the resonant circuit;
T is the repetition period of the switching pulses of thyristors 8 and 9.

Предлагаемый резонансный преобразователь с широтно-импульсной модуляцией (фиг. 1) содержит два рекуперирующих диода 1 и 2; резонансный дроссель 3, два последовательно соединенных резонансных конденсатора 4 и 5, включенных между положительной 6 и отрицательной 7 клеммами источника питания; две последовательно соединенные силовые цепи, каждая из которых образована последовательно включенными зарядными тиристорами 8, 9 и первичной обмоткой 10 и 11 трансформатора 12, причем анод зарядного тиристора 8 первой силовой цепи соединен с концом первичной обмотки 10 трансформатора 12, начало которой подключено к положительной клемме 6 источника питания, а катод соединен с анодом зарядного тиристора 9 второй силовой цепи, катод которого подключен к концу первичной обмотки 11 трансформатора 12, начало которой соединено с отрицательной клеммой 7 источника питания. Точка соединения зарядных тиристоров 8 и 9 через резонансный дроссель 3 подключена к общей точке резонансных конденсаторов 4 и 5. Кроме того, каждая силовая цепь шунтирована встречно-параллельно включенными модулирующими тиристорами 19, 20 и рекуперирующими диодами 1 и 2 так, что анод первого модулирующего тиристора 19 соединен с положительной клеммой 6 источника питания, а катод - с общей точкой резонансных конденсаторов 4, 5 и анодом второго модулирующего тиристора 20, катод которого подключен к отрицательной клемме 7 источника питания; схему выпрямления со средней точкой, содержащую вторичные обмотки 13 и 14 трансформатора 12 и диоды 15, 16, которая подключена к резонатору нагрузки 17, шунтированному конденсатором фильтра 18. The proposed resonant converter with pulse-width modulation (Fig. 1) contains two regenerative diodes 1 and 2; resonant inductor 3, two series-connected resonant capacitors 4 and 5, connected between the positive 6 and negative 7 terminals of the power source; two series-connected power circuits, each of which is formed by series-connected charging thyristors 8, 9 and the primary winding 10 and 11 of the transformer 12, and the anode of the charging thyristor 8 of the first power circuit is connected to the end of the primary winding 10 of the transformer 12, the beginning of which is connected to the positive terminal 6 a power source, and the cathode is connected to the anode of the charging thyristor 9 of the second power circuit, the cathode of which is connected to the end of the primary winding 11 of the transformer 12, the beginning of which is connected to the negative terminal 7 power sources. The connection point of the charging thyristors 8 and 9 through a resonant inductor 3 is connected to a common point of the resonant capacitors 4 and 5. In addition, each power circuit is shunted by counter-parallel connected modulating thyristors 19, 20 and recuperating diodes 1 and 2 so that the anode of the first modulating thyristor 19 is connected to the positive terminal 6 of the power source, and the cathode is connected to the common point of the resonant capacitors 4, 5 and the anode of the second modulating thyristor 20, the cathode of which is connected to the negative terminal 7 of the power source; a mid-point rectification circuit containing secondary windings 13 and 14 of the transformer 12 and diodes 15, 16, which is connected to a load resonator 17 shunted by the filter capacitor 18.

Работа преобразователя будет рассмотрена при условии, что волновое сопротивление резонансного контура 4, 5, 3 и приведенное к обмоткам 10 и 11 сопротивление цепи резистора нагрузки 17 согласованы. The operation of the converter will be considered under the condition that the wave impedance of the resonant circuit 4, 5, 3 and the resistance of the load resistor circuit 17 brought to the windings 10 and 11 are matched.

Принцип работы предлагаемого преобразователя с широтно-импульсной модуляцией заключается в следующем. The principle of operation of the proposed Converter with pulse-width modulation is as follows.

При включении тиристора 8 импульсом, подаваемым на его управляющий электрод (фиг. 2, a и b), через тиристор 3 начинает протекать ток резонансного контура: обмотка 10 трансформатора 12, тиристор 8, дроссель 3, конденсаторы 4 и 5. Этот ток представляет собой только полуволну "прямого" тока (фиг. 2b). When thyristor 8 is turned on by a pulse supplied to its control electrode (Fig. 2, a and b), a resonant circuit current flows through thyristor 3: winding 10 of transformer 12, thyristor 8, inductor 3, capacitors 4 and 5. This current is only half a wave of “forward” current (FIG. 2b).

При включении тиристора 19 осуществляется широтно-импульсная модуляция тока в первичной обмотке 10 трансформатора 12. Действительно, при проводящем тиристоре 8 включение тиристора 19 вызывает шунтирование силовой цепи, состоящей из зарядного тиристора 8 и первичной обмотки 10. Протекает ток резонансного контура: тиристор 19, дроссель 3, конденсаторы 4 и 5. Поскольку эквивалентное сопротивление тиристора 19 много меньше суммы эквивалентного сопротивления тиристора 8 и приведенного к обмотке 10 сопротивления цепи резистора и нагрузки 17, ток через тиристор 8 становится соизмерим с током удержания. Кроме того, при включении тиристора 19 плюс напряжения обмотки 10 трансформаторы 12 прикладываются к катоду тиристора 8, а минус - к аноду. Под воздействием этих двух факторов происходит выключение тиристора 8. Ток обмотки 10 прерывается, что и обеспечивает широтно-импульсную модуляцию тока первичной обмотки 10 трансформатора 12 (фиг. 2, д). When the thyristor 19 is turned on, pulse-width modulation of the current is carried out in the primary winding 10 of the transformer 12. Indeed, with a conducting thyristor 8, turning on the thyristor 19 causes a power circuit consisting of a charging thyristor 8 and a primary winding 10. The resonant circuit current flows: thyristor 19, inductor 3, capacitors 4 and 5. Since the equivalent resistance of the thyristor 19 is much less than the sum of the equivalent resistance of the thyristor 8 and the resistance of the resistor circuit and the load 17 brought to the winding 10, the current through t Iristor 8 becomes commensurate with the holding current. In addition, when you turn on the thyristor 19 plus the voltage of the winding 10, the transformers 12 are applied to the cathode of the thyristor 8, and minus to the anode. Under the influence of these two factors, the thyristor 8 turns off. The current of the winding 10 is interrupted, which ensures pulse-width modulation of the current of the primary winding 10 of the transformer 12 (Fig. 2, e).

Поскольку в образованном контуре 4, 5, 3 и 19 отсутствует активное сопротивление, то имеет место обратная полуволна тока контура, который протекает через диод 1. Тогда происходит выключение тиристора 19. Осуществляется рекуперация энергии в источник питания (клеммы 6 и 7). Since there is no active resistance in the formed circuit 4, 5, 3, and 19, there is a reverse half-wave of the circuit current, which flows through the diode 1. Then the thyristor 19 is turned off. The energy is recovered to the power source (terminals 6 and 7).

При включении тиристора 9 импульсом, подаваемым на его управляющий электрод (фиг. 2 a и b), через тиристор 9 начинает протекать ток резонансного контура: конденсаторы 4, 5, дроссель 3, тиристор 9, первичная обмотка 11 трансформатора 12. Ток резонансного контура, протекающий через тиристор 9 и обмотку 11, аналогичен току обмотки 10 (фиг. 2, b) и создает в магнитопроводе трансформатора 12 магнитный поток, находящийся в противофазе с потоком, образованным током, протекающим по обмотке 10. Таким образом, трансформатор 12 работает в режиме, обеспечивающем перемагничивание магнитопровода по полному циклу. When thyristor 9 is turned on by a pulse supplied to its control electrode (Fig. 2 a and b), the current of the resonant circuit starts flowing through the thyristor 9: capacitors 4, 5, inductor 3, thyristor 9, primary winding 11 of transformer 12. Current of the resonant circuit, flowing through the thyristor 9 and the winding 11, is similar to the current of the winding 10 (Fig. 2, b) and creates a magnetic flux in the magnetic circuit of the transformer 12, which is out of phase with the flow generated by the current flowing through the winding 10. Thus, the transformer 12 operates in the mode providing a remap full cores magnetic core.

При проводящем тиристоре 9 включение тиристора 20 вызывает шунтирование силовой цепи, состоящей из тиристора 9 и обмотки 11 трансформатора 12. При этом начинает протекать ток резонансного контура: конденсаторы 4 и 5, дроссель 3, тиристор 20. Поскольку эквивалентное сопротивление тиристора 20 много меньше суммы эквивалентного сопротивления тиристора 9 и приведенного к обмотке 11 сопротивления цепи резистора нагрузки 17, ток через тиристор 9 становится соизмерим с током удержания. Кроме того, при включении тиристора 20 плюс напряжения обмотки 11 прикладывается к катоду тиристора 9, а минус - к аноду. Под воздействием этих двух факторов происходит выключение тиристора 9. Ток обмотки 11 прерывается, что обеспечивает широтно-импульсную модуляцию тока первичной обмотки 11 трансформатора 12 (фиг. 2, g). With a conducting thyristor 9, turning on the thyristor 20 causes a bypass of the power circuit consisting of a thyristor 9 and a winding 11 of the transformer 12. In this case, the resonant circuit current starts flowing: capacitors 4 and 5, inductor 3, thyristor 20. Since the equivalent resistance of the thyristor 20 is much less than the sum of the equivalent the resistance of the thyristor 9 and the resistance of the load resistor 17 connected to the winding 11, the current through the thyristor 9 becomes comparable with the holding current. In addition, when the thyristor 20 is turned on, plus the voltage of the winding 11 is applied to the cathode of the thyristor 9, and minus to the anode. Under the influence of these two factors, the thyristor 9 turns off. The current of the winding 11 is interrupted, which provides pulse-width modulation of the current of the primary winding 11 of the transformer 12 (Fig. 2, g).

Поскольку в образованном контуре 4, 5, 3a, 20 отсутствует активное сопротивление, имеет место обратная полуволна тока контура, который протекает через диод 2. При этом происходит выключение тиристора 20. Осуществляется рекуперация энергии в источник питания (клеммы 6 и 7). Since there is no active resistance in the formed loop 4, 5, 3a, 20, there is a reverse half-wave of the loop current, which flows through the diode 2. In this case, the thyristor 20 is turned off. The energy is recovered to the power source (terminals 6 and 7).

Тиристоры 19 и 29 включаются при сдвиге импульсного включения относительно импульсов включения тиристоров 8 и 9, большем нуля, но меньшем половины периода собственных колебаний резонансного контура, т.е. при 0 < t1 < t2. При сдвиге импульсов включения тиристоров 19 и 20 относительно импульсов включения тиристоров 8 и 9 на величину, большую половины периода собственных колебаний резонансного контура, но меньшую половины периода следования импульсов включения тиристоров 8 и 9, т.е. при t2 < t1 < T/2, тиристоры 19 и 20 не включаются, так как отсутствует разность потенциалов между анодом и катодом.Thyristors 19 and 29 turn on when the pulse switching relative to the switching pulses of thyristors 8 and 9 is greater than zero, but less than half the period of natural oscillations of the resonant circuit, i.e. for 0 <t 1 <t 2 . When the switching pulses of thyristors 19 and 20 are shifted relative to the switching pulses of thyristors 8 and 9 by an amount greater than half the period of natural oscillations of the resonant circuit, but less than half the repetition period of switching pulses of thyristors 8 and 9, i.e. at t 2 <t 1 <T / 2, thyristors 19 and 20 do not turn on, since there is no potential difference between the anode and cathode.

Изменяя сдвиг импульсов включения тиристоров 19 и 20 относительно импульсов включения тиристоров 8 и 9 в интервале 0≤t1≤t2, получаем изменение действующего значения тока (напряжения) первичных обмоток 10 и 11 трансформатора 12, что позволяет осуществлять регулирование выпрямленного напряжения на резисторе нагрузки 17. Номинальная величина выходного напряжения на резисторе 17 будет при сдвиге импульсов включения тиристоров 19 и 20 относительно импульсов включения тиристоров 8 и 9 на величину, равную половине периода собственных колебаний резонансного контура 4, 5, 3, 9 и 11 или 10, 8, 3, 4 и 5, т.е. при t1 = t2. Минимальная величина выходного напряжения на резисторе нагрузки 17, практически равная нулю, будет при отсутствии этого сдвига, т.е. при t1 = 0.Changing the shift of the turn-on pulses of thyristors 19 and 20 relative to the turn-on pulses of thyristors 8 and 9 in the interval 0≤t 1 ≤t 2 , we obtain a change in the effective current (voltage) value of the primary windings 10 and 11 of transformer 12, which allows regulation of the rectified voltage on the load resistor 17. The nominal value of the output voltage across the resistor 17 will be at a shift of the turn-on pulses of the thyristors 19 and 20 relative to the turn-on pulses of the thyristors 8 and 9 by an amount equal to half the period of natural oscillations of the resonator nsnoy contour 4, 5, 3, 9 and 11 or 10, 8, 3, 4 and 5, i.e. when t 1 = t 2 . The minimum value of the output voltage at the load resistor 17, practically equal to zero, will be in the absence of this shift, i.e. at t 1 = 0.

К основным преимуществам предлагаемого преобразователя по сравнению с прототипом следует отнести следующее:
трансформатор работает в режиме с полным циклом перемагничивания магнитопровода;
рекуперация энергии осуществляется, минуя обмотки трансформатора;
использование широтно-импульсной модуляции напряжения первичных обмоток трансформатора позволяет регулировать напряжение на нагрузке от нуля до номинального значения;
в процессе регулирования выходного напряжения трансформатор работает на фиксированной высокой частоте.
The main advantages of the proposed Converter in comparison with the prototype should include the following:
the transformer operates in a mode with a full magnetization reversal cycle of the magnetic circuit;
energy recovery is carried out bypassing the transformer windings;
the use of pulse-width modulation of the voltage of the primary windings of the transformer allows you to adjust the voltage at the load from zero to the nominal value;
in the process of regulating the output voltage, the transformer operates at a fixed high frequency.

Вышеперечисленные свойства обеспечивают повышение КПД преобразователя на 10 - 15%, снижение его массы и габаритов и расширение функциональных возможностей. The above properties provide an increase in the efficiency of the converter by 10 - 15%, a decrease in its mass and dimensions and an expansion of functionality.

Литература
1. Авторское свидетельство СССР N 1003272, кл. H 02 M 7/515, H 02 P 13/18, Инвертор/ Н.А.Зуев, Роб. Х. Гизатуллин и Рин. Х. Гизатуллин, БИ, N 9, 1983.
Literature
1. USSR author's certificate N 1003272, cl. H 02 M 7/515, H 02 P 13/18, Inverter / N.A. Zuev, Rob. H. Gizatullin and Rin. H. Gizatullin, BI, N 9, 1983.

2. Мелешин В.И., Новинский В.Н. Транзисторные преобразователи напряжения с последовательным резонансным контуром. Электротехника, N 8, М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 47 - 53, рис. 1, B. 2. Meleshin V.I., Novinsky V.N. Transistor voltage converters with a series resonant circuit. Electrical Engineering, N 8, M .: Energoatomizdat, 1990, p. 47 - 53, Fig. 1, B.

3. Авторское свидетельство СССР 1 285 552, кл. H 02 M 7/519. Преобразователь постоянного напряжения в переменное. Шварц А.Н., Курчик Б.З., БИ, N 13, 1987. 3. USSR author's certificate 1,285,552, cl. H 02 M 7/519. DC to AC converter. Schwartz A.N., Kurchik B.Z., BI, N 13, 1987.

Claims (1)

Резонансный преобразователь с широтно-импульсной модуляцией, содержащий рекуперирующий диод, резонансный дроссель, два последовательно соединенных резонансных конденсатора, включенных между положительной и отрицательной клеммами источника питания, две последовательно соединенные силовые цепи, каждая из которых образована последовательно включенными зарядными тиристором и первичной обмоткой трансформатора, вторичные обмотки трансформатора и два диода, образующие схему выпрямления со средней точкой, подключенной к резистору нагрузки, отличающийся тем, что анод зарядного тиристора первой силовой цепи соединен с концом одной первичной обмотки трансформатора, начало которой подключено к положительной клемме источника питания, его катод соединен с анодом зарядного тиристора второй силовой цепи, катод которого подключен к концу другой первичной обмотки трансформатора, начало которой соединено с отрицательной клеммой источника питания, точка соединения анода и катода двух зарядных тиристоров через резонансный дроссель подключена к общей точке резонансных конденсаторов, каждая силовая цепь шунтирована встречно-параллельно соединенными модулирующими тиристором и рекуперирующим диодом так, что анод первого модулирующего тиристора соединен с положительной клеммой источника питания, а катод - с общей точкой двухзарядных тиристоров, анодом второго модулирующего тиристора, катод которого подключен к отрицательной клемме источника питания, резистор нагрузки шунтирован конденсатором фильтра. A pulse-width modulated resonance converter, comprising a recovery diode, a resonant inductor, two resonant capacitors connected in series between the positive and negative terminals of the power supply, two series-connected power circuits, each of which is formed by a series-connected charging thyristor and a transformer primary winding, secondary transformer windings and two diodes forming a rectification circuit with a midpoint connected to a heating resistor characterized in that the anode of the charging thyristor of the first power circuit is connected to the end of one primary winding of the transformer, the beginning of which is connected to the positive terminal of the power source, its cathode is connected to the anode of the charging thyristor of the second power circuit, the cathode of which is connected to the end of the other primary winding of the transformer, the beginning of which is connected to the negative terminal of the power supply, the connection point of the anode and cathode of two charging thyristors is connected through a resonant inductor to a common point of resonant capacitors Atoors, each power circuit is shunted by counter-parallel connected modulating thyristor and a recovery diode so that the anode of the first modulating thyristor is connected to the positive terminal of the power source, and the cathode is connected to the common point of doubly charged thyristors, the anode of the second modulating thyristor, the cathode of which is connected to the negative terminal of the source power supply, the load resistor is shunted by the filter capacitor.
RU95114324A 1995-08-10 1995-08-10 Pulse-width modulated resonance-tuned converter RU2110881C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95114324A RU2110881C1 (en) 1995-08-10 1995-08-10 Pulse-width modulated resonance-tuned converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95114324A RU2110881C1 (en) 1995-08-10 1995-08-10 Pulse-width modulated resonance-tuned converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95114324A RU95114324A (en) 1997-11-10
RU2110881C1 true RU2110881C1 (en) 1998-05-10

Family

ID=20171219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95114324A RU2110881C1 (en) 1995-08-10 1995-08-10 Pulse-width modulated resonance-tuned converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2110881C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2443051C1 (en) * 2011-02-09 2012-02-20 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Stabilized quasi-resonance converter
RU180125U1 (en) * 2017-12-27 2018-06-05 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" High voltage input power converter
RU2821803C1 (en) * 2024-01-29 2024-06-26 Юрий Николаевич Шуваев Shuvaev's multiphase resonant voltage converter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Мелешин В.И., Новинский В.Н. Транзисторные преобразователи напряжения с последовательным резонансным контуром. Электротехника. - М.: Энергоатомиздат, 1990, N 8, с. 47 - 53, рис.1.13. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2443051C1 (en) * 2011-02-09 2012-02-20 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Stabilized quasi-resonance converter
RU180125U1 (en) * 2017-12-27 2018-06-05 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" High voltage input power converter
RU2821803C1 (en) * 2024-01-29 2024-06-26 Юрий Николаевич Шуваев Shuvaev's multiphase resonant voltage converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6310785B1 (en) Zero voltage switching DC-DC converter
US8441812B2 (en) Series resonant converter having a circuit configuration that prevents leading current
US4768141A (en) D.c.-a.c. converter having an asymmetric half-bridge circuit
EP0227382B1 (en) Forward converters used in switching power supplies
Holtz et al. A nondissipative snubber circuit for high-power GTO inverters
Borage et al. Characteristics and design of an asymmetrical duty-cycle-controlled LCL-T resonant converter
US5563775A (en) Full bridge phase displaced resonant transition circuit for obtaining constant resonant transition current from 0° phase angle to 180° phase angle
US5172308A (en) DC-DC converter with transformer having a single secondary winding
US20030021135A1 (en) Power supply unit including an inverter
EP0058401B1 (en) High frequency switching circuit
US4706178A (en) Power conversion system
Pal et al. A three-phase three-level isolated DC–AC converter with line frequency unfolding
US6914788B2 (en) Power supply apparatus
EP0012648B1 (en) Single-pole commutation circuit
RU2110881C1 (en) Pulse-width modulated resonance-tuned converter
US5327334A (en) Zero current switching DC-DC converter incorporating a tapped resonant inductor
US4455600A (en) Single phase, double-ended thyristor inverter with choke-coupled impulse commutation
JPH07123718A (en) Dc-dc converter
CN109995264B (en) Bidirectional DC-AC converter and control method thereof
RU2186452C2 (en) Half-bridge dc voltage converter
SU838967A1 (en) Dc-to-ac voltage converter
SU1179499A1 (en) Single-phase reversible converter with artificial switching
SU1767647A1 (en) Voltage transformer
SU1282294A1 (en) Self-excited voltage inverter
RU2007830C1 (en) Self-excited half-bridge inverter