RU2264015C1 - Surge voltage protection process - Google Patents

Surge voltage protection process Download PDF

Info

Publication number
RU2264015C1
RU2264015C1 RU2004123709/09A RU2004123709A RU2264015C1 RU 2264015 C1 RU2264015 C1 RU 2264015C1 RU 2004123709/09 A RU2004123709/09 A RU 2004123709/09A RU 2004123709 A RU2004123709 A RU 2004123709A RU 2264015 C1 RU2264015 C1 RU 2264015C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
pulse
switching
load
inductor
Prior art date
Application number
RU2004123709/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.В. Долгих (RU)
В.В. Долгих
С.Л. Кужеков (RU)
С.Л. Кужеков
В.К. Васильев (RU)
В.К. Васильев
Д.И. Буханец (RU)
Д.И. Буханец
А.И. Кривенко (RU)
А.И. Кривенко
А.В. Влащицкий (RU)
А.В. Влащицкий
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)"
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)"
Priority to RU2004123709/09A priority Critical patent/RU2264015C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2264015C1 publication Critical patent/RU2264015C1/en

Links

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

FIELD: industrial electronics.
SUBSTANCE: proposed surge voltage protection process that can be used to protect dc power consumers against surge noise occurring in supply mains during switching of its loads and in emergency situations, such as lightning discharges, and to limit charge current of smoothing and storage capacitors in secondary semiconductor power supplies to prevent damage to power consumers by switching and induced surges, as well as to limit starting currents when voltage is applied or increased in steps includes periodic switching of pulse-carrying load supply circuit with aid of contactless switch and voltage smoothing down with aid of LC filter; in addition, it includes shaping of signals proportional to voltage integral across reactor coil and first derivative with respect to output voltage time; as soon as their sum reaches minimal and maximal values, contactless switch is changed over.
EFFECT: enhanced efficiency.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области промышленной электроники и может быть использовано для защиты потребителей электроэнергии постоянного тока от воздействия импульсных помех, возникающих в питающей сети при коммутации ее нагрузок в эксплуатационных и аварийных режимах, наведенных грозовыми разрядами, а также для ограничения тока заряда сглаживающих и накопительных конденсаторов различного назначения, преимущественно в полупроводниковых источниках вторичного электропитания.The invention relates to the field of industrial electronics and can be used to protect consumers of direct current electricity from the effects of impulse noise arising in the supply network when switching its loads in operational and emergency modes induced by lightning discharges, as well as to limit the charge current of smoothing and storage capacitors of various destination, mainly in semiconductor secondary power sources.

Известен способ защиты от импульсных перенапряжений [Глухов О.А. Оптимальная коммутация электрических цепей: Научное издание. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2000, с.60, рис.18, 6], основанный на различии частотного спектрального состава токов, потребляемых из сети, в нормальных эксплуатационных режимах работы потребителя электроэнергии и при воздействии импульсов перенапряжений. Сущность способа заключается в увеличении падения напряжения на ограничительном дросселе при протекании переменной составляющей тока, обусловленной импульсом перенапряжения в питающей сети. Способ обеспечивает эффективную защиту потребителей электроэнергии от импульсов сравнительно небольшой амплитуды (до 100-200 В) либо малой длительности (до 100-200 мкс). Параметры дросселя должны выбираться такими, чтобы возникающая во время импульса перенапряжения ЭДС самоиндукции компенсировала напряжение uимп импульса в соответствии с выражением:A known method of protection against surge surges [Glukhov O.A. Optimal electrical circuit switching: Scientific publication. - Yoshkar-Ola: MarSTU, 2000, p.60, Fig. 18, 6], based on the difference in the frequency spectral composition of the currents consumed from the network, in normal operating modes of operation of the electricity consumer and under the influence of overvoltage pulses. The essence of the method is to increase the voltage drop across the limiting inductor during the flow of an alternating current component due to an overvoltage pulse in the supply network. The method provides effective protection of consumers of electricity from pulses of relatively small amplitude (up to 100-200 V) or short duration (up to 100-200 μs). Throttle settings must be selected such that the resulting time in the overvoltage self-induction EMF voltage offset u imp pulse in accordance with the expression:

Figure 00000002
Figure 00000002

где W - число витков обмотки дросселя; S - сечение магнитопровода; В - магнитная индукция в магнитопроводе.where W is the number of turns of the inductor winding; S is the cross section of the magnetic circuit; In - magnetic induction in the magnetic circuit.

Амплитуда тока Iм дросселя, равного сумме токов нагрузки и заряда конденсатора, не должна приводить к насыщению сердечника дросселяThe amplitude of the current I m of the inductor, equal to the sum of the load currents and the capacitor charge, should not lead to saturation of the inductor core

Figure 00000003
Figure 00000003

где μэ - эквивалентная относительная магнитная проницаемость магнитопровода; μ0 - магнитная проницаемость вакуума; lср - длина средней магнитной силовой линии магнитопровода; Bs - индукция насыщения магнитопровода.where μ e is the equivalent relative magnetic permeability of the magnetic circuit; μ 0 is the magnetic permeability of the vacuum; l cf is the length of the average magnetic power line of the magnetic circuit; B s - induction of saturation of the magnetic circuit.

Эти условия приводят к необходимости увеличения габаритных размеров и веса дросселя. Как показывают расчеты, при номинальном токе нагрузки 10 А, амплитуде экспоненциального импульса 500 В длительностью 4 мс на уровне 0,5 от амплитуды масса дросселя превышает 40 кг. В переходных режимах (включение и выключение, скачкообразные изменения тока нагрузки) из-за возбуждения колебательного процесса создаются большие пульсации напряжения и собственные импульсы перенапряжения.These conditions lead to the need to increase the overall dimensions and weight of the throttle. As calculations show, at a rated load current of 10 A, an amplitude of an exponential pulse of 500 V for 4 ms at a level of 0.5 of the amplitude, the mass of the inductor exceeds 40 kg. In transient modes (switching on and off, abrupt changes in the load current) due to the excitation of the oscillatory process, large voltage ripples and intrinsic overvoltage pulses are created.

Известен способ защиты от импульсных перенапряжений [Глухов О.А. Оптимальная коммутация электрических цепей: Научное издание. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2000, с.62, рис.20], основанный на формировании с помощью трансформатора, включенного последовательно с потребителем электроэнергии, напряжения, пропорционального импульсу перенапряжения и направленного встречно последнему. Повышение эффективности этого способа достигается за счет компенсации импульса перенапряжения трансформированным напряжением.A known method of protection against surge surges [Glukhov O.A. Optimal electrical circuit switching: Scientific publication. - Yoshkar-Ola: MarSTU, 2000, p.62, Fig. 20], based on the formation using a transformer connected in series with a consumer of electricity, a voltage proportional to the overvoltage pulse and directed counter to the last. Improving the efficiency of this method is achieved by compensating for the overvoltage pulse with the transformed voltage.

Недостатками этого способа также являются наличие колебательного процесса в переходных режимах и необходимость применения дросселя с еще большими массогабаритными показателями.The disadvantages of this method are the presence of an oscillatory process in transient conditions and the need for a throttle with even greater overall dimensions.

Известен также способ защиты от импульсных перенапряжений [Глухов О.А. Оптимальная коммутация электрических цепей: Научное издание. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2000, с.61, рис.19]. Сущность способа заключается в накоплении с помощью конденсатора энергии в течение времени, предшествующего появлению импульса перенапряжения, отключении нагрузки от питающей сети на время действия импульса и питании нагрузки за счет накопленной энергии.There is also known a method of protection against surge surges [Glukhov O.A. Optimal electrical circuit switching: Scientific publication. - Yoshkar-Ola: MarSTU, 2000, p. 61, Fig. 19]. The essence of the method consists in the accumulation of energy using a capacitor during the time preceding the appearance of the overvoltage pulse, disconnecting the load from the supply network for the duration of the pulse and supplying the load due to the accumulated energy.

Однако этот способ практически неприменим при больших мощностях нагрузки (единицы киловатт и более) из-за необходимости накопления большого количества энергии, определяемой допустимым разрядом конденсатора за время импульса, а также критичности к длительности фронта импульса из-за инерционности транзистора и блока управления в устройствах, реализующих способ. Для обеспечения надежности при включении питания требуются дополнительные меры, обеспечивающие плавный заряд конденсатора.However, this method is practically not applicable at high load powers (units of kilowatts or more) due to the need to accumulate a large amount of energy, determined by the allowable discharge of the capacitor during the pulse, as well as the criticality to the pulse front duration due to the inertia of the transistor and the control unit in devices implementing the method. To ensure reliability at power-up, additional measures are required to ensure a smooth charge on the capacitor.

Наиболее близким к заявленному (прототипом) является способ стабилизации постоянного напряжения [Домеников В.И., Казанский Л.М. Стабилизированные источники электропитания судовой радиоэлектронной аппаратуры. Л., Судостроение, 1971, с.165, рис.5.6, б], обеспечивающий ограничение импульсных перенапряжений и основанный на промежуточном преобразовании постоянного напряжения в импульсное напряжение прямоугольной формы с последующим его сглаживанием. Сущность способа-прототипа заключается в периодической коммутации цепи питания нагрузки бесконтактным ключом и сглаживании импульсного напряжения с помощью фильтра, содержащего дроссель и конденсатор, причем коэффициент заполнения сигнала управления бесконтактного ключа изменяют таким образом, чтобы обеспечить заданное значение напряжения на нагрузке.Closest to the claimed (prototype) is a method of stabilizing a constant voltage [Domenikov V.I., Kazan L.M. Stabilized power sources for shipboard electronic equipment. L., Sudostroenie, 1971, p.165, Fig.5.6, b], which provides the limitation of impulse overvoltages and is based on the intermediate conversion of direct voltage to a rectangular impulse voltage with its subsequent smoothing. The essence of the prototype method consists in periodically switching the power supply circuit of the load with a proximity switch and smoothing the pulse voltage using a filter containing a choke and capacitor, and the fill factor of the control signal of the proximity switch is changed in such a way as to provide a predetermined voltage value for the load.

Недостатками этого способа являются низкий коэффициент полезного действия устройств, реализующих способ, обусловленный влиянием динамических потерь мощности в элементах силовой цепи (бесконтактный ключ, демпферный диод, дроссель, сглаживающий конденсатор) из-за непрерывной работы в режиме широтно-импульсной модуляции, сложность блока управления, содержащего широтно-импульсный модулятор с цепями коррекции частотных характеристик элементов контура регулирования, а также склонность устройства к самовозбуждению при воздействии импульсов большой амплитуды из-за необходимости изменения в широком диапазоне коэффициента заполнения сигналов управления бесконтактным ключом.The disadvantages of this method are the low efficiency of devices that implement the method, due to the influence of dynamic power losses in the elements of the power circuit (contactless key, damping diode, inductor, smoothing capacitor) due to continuous operation in pulse width modulation mode, the complexity of the control unit, containing a pulse-width modulator with correction circuits for the frequency characteristics of the elements of the control loop, as well as the tendency of the device to self-excite when exposed to pulses cos large amplitude because of the need to change in a wide range of duty ratio control signals contactless key.

Задачей изобретения является защита потребителей электроэнергии постоянного тока от импульсных перенапряжений. Техническим решением изобретения является повышение коэффициента полезного действия и устойчивости устройства, упрощение блока управления бесконтактным ключом.The objective of the invention is to protect consumers of direct current electricity from surge surges. The technical solution of the invention is to increase the efficiency and stability of the device, the simplification of the control unit proximity key.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе защиты от импульсных перенапряжений, основанном на периодической коммутации цепи питания нагрузки бесконтактным ключом и сглаживании импульсного напряжения с помощью фильтра, содержащего дроссель и конденсатор, управление бесконтактным ключом осуществляют в зависимости от напряжения на дросселе и скорости изменения напряжения на конденсаторе.The solution to this problem is achieved by the fact that in the method of protection against surge voltage, based on the periodic switching of the load supply circuit with a contactless key and smoothing the pulse voltage using a filter containing a choke and capacitor, the contactless key is controlled depending on the voltage on the choke and the rate of change of voltage on the capacitor.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в нем дополнительно формируют сигналы, пропорциональные интегралу напряжения на обмотке дросселя и первой производной по времени выходного напряжения, полученные сигналы складывают и в моменты достижения суммой заданных минимального и максимального значений осуществляют переключение бесконтактного ключа.The claimed technical solution differs from the prototype in that it additionally generates signals proportional to the integral of the voltage across the inductor winding and the first time derivative of the output voltage, the received signals are added, and when the sum of the specified minimum and maximum values reaches the contactless key is switched.

Рассмотрим пример реализации способа.Consider an example implementation of the method.

На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего предложенный способ защиты от импульсных перенапряжений. Устройство содержит последовательно соединенные бесконтактный ключ 1 (SI), дроссель 2 (L1) и конденсатор 3 (С2) фильтра, а также демпферный диод 4 (VD1), интегрирующее устройство 5, подключенное к дросселю 2, дифференцирующее устройство 6, подключенное к конденсатору 3, сумматор 7, входы которого соединены с выходами интегрирующего устройства 5 и дифференцирующего устройства 7. Выход сумматора 7 через пороговый элемент 8 (например, триггер Шмитта) подключен к управляющему входу бесконтактного ключа 1. Нагрузка 9 (Rн) подключена к выходу фильтра, т. е. параллельно конденсатору 3.The drawing shows a functional diagram of a device that implements the proposed method of protection against surge surges. The device comprises a contactless key 1 (SI), a choke 2 (L1) and a filter capacitor 3 (C2), as well as a damper diode 4 (VD1), an integrating device 5 connected to a choke 2, a differentiating device 6 connected to a capacitor 3 , adder 7, the inputs of which are connected to the outputs of the integrating device 5 and the differentiating device 7. The output of the adder 7 through a threshold element 8 (for example, Schmitt trigger) is connected to the control input of the proximity key 1. Load 9 (Rн) is connected to the output of the filter, t. e. paral Condenser 3.

Сущность предложенного способа заключается в ограничении нарастания выходного напряжения при воздействии импульса перенапряжения путем периодической коммутации цепи питания нагрузки на достаточно высокой частоте с последующим сглаживанием импульсного напряжения фильтром, содержащим дроссель 2 и конденсатор 3. Коэффициент заполнения сигнала управления коммутирующим бесконтактным ключом 1 регулируют в зависимости от скорости увеличения выходного напряжения (первой производной этого напряжении по времени), при этом частота коммутации определяется сигналом, пропорциональным интегралу напряжения на обмотке дросселя 2 сглаживающего фильтра.The essence of the proposed method is to limit the increase in the output voltage when exposed to an overvoltage pulse by periodically switching the load supply circuit at a sufficiently high frequency, followed by smoothing the pulse voltage by a filter containing a choke 2 and a capacitor 3. The fill factor of the control signal of the switching contactless key 1 is regulated depending on the speed increasing the output voltage (the first time derivative of this voltage), while the switching frequency and is determined by a signal proportional to the voltage integral across the winding of the inductor 2 of the smoothing filter.

В соответствии с предложенным способом устройство работает следующим образом. В установившемся режиме работы (при отсутствии импульсов перенапряжения, постоянных значениях напряжения питания Uпит и тока нагрузки 9) сигнал на выходе дифференцирующего устройства 6 равен нулю. Через дроссель 2 течет постоянный ток, и падение напряжения на дросселе 2, определяемое активным сопротивлением его обмотки, практически равно нулю. Выходные сигналы интегрирующего устройства 5, дифференцирующего устройства 6 и сумматора 7 практически равны нулю, пороговый элемент 8 поддерживает бесконтактный ключ 1 во включенном состоянии.In accordance with the proposed method, the device operates as follows. In the steady state operation mode (in the absence of overvoltage pulses, constant values of the supply voltage U pit and load current 9), the signal at the output of the differentiating device 6 is equal to zero. A direct current flows through inductor 2, and the voltage drop across inductor 2, determined by the active resistance of its winding, is almost zero. The output signals of the integrating device 5, the differentiating device 6 and the adder 7 are practically zero, the threshold element 8 supports the contactless key 1 in the on state.

При поступлении на вход устройства импульса перенапряжения конденсатор 3 заряжается нарастающим током через дроссель 2. Нарастание тока заряда создает на дросселе 2 падение напряжения uL, равноеUpon receipt of an overvoltage pulse at the input of the device, the capacitor 3 is charged with increasing current through the inductor 2. The increase in the charge current creates a voltage drop u L equal to the inductor 2, equal to

Figure 00000004
Figure 00000004

где W и S - количество витков и сечение сердечника дросселя 2; B(t) - зависимость магнитной индукции в сердечнике дросселя 2 от времени t.where W and S are the number of turns and the cross section of the core of the inductor 2; B (t) is the dependence of magnetic induction in the core of the inductor 2 on time t.

Это падение напряжения интегрируется реальным интегрирующим устройством 5 практически в соответствии с выражениемThis voltage drop is integrated by the real integrating device 5 almost in accordance with the expression

Figure 00000005
Figure 00000005

где u5 - выходное напряжение интегрирующего устройства 5; τ - постоянная времени интегрирования.where u 5 is the output voltage of the integrating device 5; τ is the integration time constant.

Подставляя в формулу (4) uL из выражения (3), получаемSubstituting in the formula (4) u L from the expression (3), we obtain

Figure 00000006
Figure 00000006

Как видно из полученного выражения, мгновенное значение напряжения на выходе интегрирующего устройства 5 пропорционально мгновенному значению магнитной индукции в сердечнике дросселя 2.As can be seen from the expression obtained, the instantaneous voltage value at the output of the integrating device 5 is proportional to the instantaneous value of the magnetic induction in the core of the inductor 2.

При достижении выходным напряжением интегрирующего устройства 5 значения, соответствующего верхнему уровню переключения порогового элемента 8, происходит выключение бесконтактного ключа 1 и отключение нагрузки 9 от источника питания. Ток дросселя 2 начинает уменьшаться, что приводит к изменению полярности ЭДС самоиндукции на противоположную. Открывается демпферный диод 4, пропуская через себя ток нагрузки 9 и заряда конденсатора 3, а выходное напряжение интегрирующего устройства 5 начинает уменьшаться.When the output voltage of the integrating device 5 reaches the value corresponding to the upper switching level of the threshold element 8, the contactless key 1 is turned off and the load 9 is disconnected from the power source. The current of the inductor 2 begins to decrease, which leads to a reversal in the polarity of the self-induction EMF. The damper diode 4 opens, passing the load current 9 and the charge of the capacitor 3 through itself, and the output voltage of the integrating device 5 begins to decrease.

В момент времени, когда выходное напряжение интегрирующего устройства 5 уменьшается до значения, соответствующего нижнему уровню переключения порогового элемента 8, последний включает бесконтактный ключ 1, и ток через дроссель 2 снова увеличивается. Полярность ЭДС самоиндукции дросселя 2 опять становится такой, при которой выходное напряжение интегрирующего устройства 5 увеличивается. Далее процесс повторяется аналогично описанному.At the time when the output voltage of the integrating device 5 decreases to a value corresponding to the lower switching level of the threshold element 8, the latter turns on the proximity switch 1, and the current through the inductor 2 again increases. The polarity of the self-induction EMF of the inductor 2 again becomes such that the output voltage of the integrating device 5 increases. Further, the process is repeated as described.

Соответствующим выбором постоянной времени τ и уровней переключения порогового элемента 8 можно обеспечить включение и выключение бесконтактного ключа 1 в моменты времени, когда магнитная индукция В в магнитопроводе дросселя 2 достигает заданных значений.By appropriate selection of the time constant τ and the switching levels of the threshold element 8, it is possible to enable and disable the proximity key 1 at times when the magnetic induction B in the magnetic circuit of the inductor 2 reaches the set values.

Выходное напряжение на конденсаторе 3 и нагрузке 9 дифференцируется дифференцирующим устройством 6. Сигнал на его выходе, пропорциональный скорости увеличения выходного напряжения, поступает на вход сумматора 7 и увеличивает его выходной сигнал. В результате этого срабатывание порогового элемента 8 и переключение бесконтактного ключа 1 происходят при меньших значениях выходного напряжения интегрирующего устройства 5, т.е., как следует из (5), при меньших значениях магнитной индукции в магнитопроводе дросселя 2 и меньших значениях тока дросселя 2. Такое уменьшение тока снижает скорость нарастания напряжения на нагрузке 9, а также предотвращает насыщение магнитопровода дросселя 2.The output voltage on the capacitor 3 and the load 9 is differentiated by a differentiating device 6. The signal at its output, proportional to the rate of increase in the output voltage, is fed to the input of the adder 7 and increases its output signal. As a result of this, the triggering of the threshold element 8 and the switching of the proximity switch 1 occur at lower values of the output voltage of the integrating device 5, i.e., as follows from (5), at lower values of magnetic induction in the magnetic circuit of inductor 2 and lower values of current of inductor 2. This decrease in current reduces the rate of increase of voltage at the load 9, and also prevents saturation of the magnetic circuit of the inductor 2.

По окончании импульса перенапряжения ЭДС самоиндукции дросселя 2 при включенном бесконтактном ключе 1 становится недостаточной для увеличения выходного напряжения интегрирующего устройства 5 значения, соответствующего верхнему уровню переключения порогового элемента 8 и выключения бесконтактного ключа 1. Схема переходит в описанное выше установившееся состояние с включенным бесконтактным ключом 1.At the end of the overvoltage pulse, the self-induction EMF of the inductor 2, when the proximity switch 1 is turned on, becomes insufficient to increase the output voltage of the integrating device 5 to the value corresponding to the upper switching level of the threshold element 8 and turn off the proximity key 1. The circuit goes into the steady state described above with the proximity key 1 turned on.

Данное устройство может рассматриваться как система с отрицательной обратной связью по первой производной выходного параметра - выходного напряжения, т.е. является стабилизатором скорости увеличения выходного напряжения. Амплитуда выброса напряжения на выходе устройства (на нагрузке 9) определяется скоростью нарастания этого напряжения и длительностью импульса перенапряжения. Амплитуда импульса перенапряжения на величину выброса влияния не оказывает. При постоянном значении питающего напряжения устройство работает на участке ограничения передаточной характеристики контура регулирования.This device can be considered as a system with negative feedback with respect to the first derivative of the output parameter - the output voltage, i.e. It is a stabilizer of the rate of increase in output voltage. The amplitude of the voltage surge at the output of the device (at load 9) is determined by the rate of rise of this voltage and the duration of the overvoltage pulse. The amplitude of the overvoltage pulse does not affect the magnitude of the surge. With a constant value of the supply voltage, the device operates in the area of limiting the transfer characteristic of the control loop.

При включении питания Uпит скачок питающего напряжения воспринимается схемой аналогично импульсу перенапряжения, и она обеспечивает плавное увеличение выходного напряжения от нуля до максимального значения, равного питающему напряжению за вычетом падения напряжения на бесконтактном ключе 1 и дросселе 2. Ток заряда конденсатора 3 определяется его емкостью и скоростью заряда.When you turn on the power U pit, the surge in the supply voltage is perceived by the circuit in the same way as the overvoltage pulse, and it provides a smooth increase in the output voltage from zero to a maximum value equal to the supply voltage minus the voltage drop across the proximity switch 1 and inductor 2. The charge current of the capacitor 3 is determined by its capacity and charge rate.

Так как из условия ограничения импульса перенапряжения скорость заряда конденсатора 3 выбирается достаточно малой, ток заряда соизмерим с номинальным током нагрузки. Например, при Uпит=220 В, номинальном токе нагрузки 10 А и емкости конденсатора 3, равной 300 мкФ, для ограничения выброса выходного напряжения во время воздействия импульса перенапряжения длительностью 10 мс, значением 30 В скорость нарастания выходного напряжения должна быть равной 3 В/мс. При этом среднее значение тока заряда конденсатора 3 во время воздействия импульса, а также при включении питающего напряжения равноSince, from the condition of limiting the overvoltage pulse, the charge rate of the capacitor 3 is selected sufficiently small, the charge current is comparable with the rated load current. For example, with U pit = 220 V, a rated load current of 10 A and a capacitor 3 of 300 μF, to limit the output voltage surge during a 10-ms overvoltage pulse with a value of 30 V, the rate of rise of the output voltage should be 3 V / ms In this case, the average value of the charge current of the capacitor 3 during the action of the pulse, as well as when the supply voltage is turned on, is

Figure 00000007
Figure 00000007

что значительно меньше номинального тока.which is significantly less than the rated current.

Аналогичным образом происходит ограничение импульсов тока заряда конденсатора 3 фильтра при скачкообразном увеличении питающего напряжения.Similarly, there is a restriction of the pulses of the charge current of the filter capacitor 3 with an abrupt increase in the supply voltage.

Таким образом, предложенный способ осуществляет ограничение импульсов перенапряжения, возникающих в питающей сети, до безопасных значений. Благодаря тому, что в установившемся режиме бесконтактный ключ 1 постоянно включен, динамические потери в нем отсутствуют, что повышает коэффициент полезного действия устройств.Thus, the proposed method restricts overvoltage pulses arising in the supply network to safe values. Due to the fact that in the steady state, the contactless key 1 is constantly on, there are no dynamic losses in it, which increases the efficiency of the devices.

Благодаря высокому быстродействию контура регулирования, обусловленному применением глубокой отрицательной обратной связи по первой производной выходного напряжения, отсутствует необходимость применения цепей частотной коррекции, что также приводит к упрощению схем устройств, реализующих предложенный способ.Due to the high speed of the control loop due to the use of deep negative feedback on the first derivative of the output voltage, there is no need to use frequency correction circuits, which also leads to a simplification of device circuits that implement the proposed method.

Блок управления бесконтактным ключом 1 выполнен в виде интегрирующего устройства 5, дифференцирующего устройства 6, сумматора 7 и порогового элемента 8. Так как интегрирующее устройство 5 и дифференцирующее устройство 6 могут быть выполнены в виде RC-цепей, а сумматор образован последовательным соединением этих элементов, блок управления бесконтактным ключом 1 будет проще использованного в устройстве-прототипе широтно-импульсного модулятора.The contactless key control unit 1 is made in the form of an integrating device 5, a differentiating device 6, an adder 7 and a threshold element 8. Since the integrating device 5 and the differentiating device 6 can be made in the form of RC circuits, and the adder is formed by connecting these elements in series, the unit control contactless key 1 will be easier than used in the device prototype pulse-width modulator.

Claims (1)

Способ защиты от импульсных перенапряжений, заключающийся в периодической коммутации во время действия упомянутого импульса цепи питания нагрузки бесконтактным ключом и сглаживании импульсного напряжения с помощью фильтра, содержащего дроссель, включенный последовательно в цепь бесконтактного ключа, демпферный диод и конденсатор, включенный параллельно нагрузке, отличающийся тем, что формируют сигналы, пропорциональные интегралу напряжения на обмотке дросселя и первой производной по времени выходного напряжения, полученные сигналы складывают и в момент достижения суммы заданного минимального значения бесконтактный ключ выключают, при этом происходит отключение нагрузки от источника питания, а в момент достижения суммы указанных сигналов максимального значения бесконтактный ключ включают.A method of protection against surge voltages, which consists in periodically switching during the action of the mentioned pulse of the load supply circuit with a proximity switch and smoothing the pulse voltage using a filter containing a choke connected in series to the proximity switch circuit, a damping diode and capacitor connected in parallel with the load, characterized in that they form signals proportional to the integral of the voltage across the inductor winding and the first time derivative of the output voltage, the received signal s stack and upon reaching a predetermined minimum value sum contactless switch is turned off, thus there is a load disconnection from the power supply, and when it reaches the sum of said maximum value signals include contactless key.
RU2004123709/09A 2004-08-02 2004-08-02 Surge voltage protection process RU2264015C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004123709/09A RU2264015C1 (en) 2004-08-02 2004-08-02 Surge voltage protection process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004123709/09A RU2264015C1 (en) 2004-08-02 2004-08-02 Surge voltage protection process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2264015C1 true RU2264015C1 (en) 2005-11-10

Family

ID=35865519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004123709/09A RU2264015C1 (en) 2004-08-02 2004-08-02 Surge voltage protection process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2264015C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110211286A1 (en) * 2010-02-27 2011-09-01 Byd Company Limited Reverse-connection protecting device and backup power supply including the same
RU212728U1 (en) * 2022-01-25 2022-08-04 Акционерное общество "Элеконд" Ionistor protection device against impulse switching overvoltage and supply voltage dips

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110211286A1 (en) * 2010-02-27 2011-09-01 Byd Company Limited Reverse-connection protecting device and backup power supply including the same
US9099875B2 (en) * 2010-02-27 2015-08-04 Byd Company Limited Reverse-connection protecting device and backup power supply including the same
RU2784890C1 (en) * 2021-10-11 2022-11-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Method for emergency protection of elements of systems of traction power supply of railways of alternating current and device for its implementation
RU212728U1 (en) * 2022-01-25 2022-08-04 Акционерное общество "Элеконд" Ionistor protection device against impulse switching overvoltage and supply voltage dips

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8611106B2 (en) Systems and methods for adjusting current consumption of control chips to reduce standby power consumption of power converters
RU2460195C2 (en) Converter of dc into dc with controlled output voltage used for power takeoff
JP5253304B2 (en) Circuit and method for responding to a current derived from a voltage across the input of an energy transfer element
US9627985B2 (en) Power converter output voltage clamp and supply terminal
US6608768B2 (en) Use of a rectified image voltage for controlling the switch on the primary side of a switched-mode power supply
US7643313B2 (en) Power converter for compensating maximum output power and PWM controller for the same
JP4104609B2 (en) Method for controlling the current and voltage of a switch mode power supply unit
JP2878995B2 (en) Voltage converter and current control method in voltage converter
EP2859653B1 (en) Controlling a switched mode power supply with maximised power efficiency
US9444246B2 (en) Power converter with switching element
US7295449B2 (en) Simple switched-mode power supply with current and voltage limitation
KR20110104471A (en) Voltage control and power factor correction in ac induction motors
US6806694B2 (en) Switching regulator with dynamic current limiting and drive circuit for the switching regulator
JP6171556B2 (en) Switching power supply
JP5231149B2 (en) Power frequency converter
WO2016048187A1 (en) Surge protector
GB2473598A (en) Switching regulator for a DC power supply having a current limiting mode for transient or over current protection
RU2264015C1 (en) Surge voltage protection process
RU2588592C1 (en) Network filter
CA2676497C (en) Controlling transient response of a power supply
RU2739398C1 (en) Stabilized key voltage converter
RU2332766C1 (en) Method of power consumers protection from voltage surges
RU2572815C2 (en) Pulse voltage converter with regulation at ac-side based on optical coupler for security equipment
RU2031530C1 (en) Single-cycle constant voltage converter
KR100365523B1 (en) Power apparatus in switching mode power supply

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060803