RU2307441C1 - Method for reducing dynamic losses in electric energy transformers - Google Patents

Method for reducing dynamic losses in electric energy transformers Download PDF

Info

Publication number
RU2307441C1
RU2307441C1 RU2006100572/09A RU2006100572A RU2307441C1 RU 2307441 C1 RU2307441 C1 RU 2307441C1 RU 2006100572/09 A RU2006100572/09 A RU 2006100572/09A RU 2006100572 A RU2006100572 A RU 2006100572A RU 2307441 C1 RU2307441 C1 RU 2307441C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
key
zero
transformer
converter
Prior art date
Application number
RU2006100572/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Витальевич Шепелин (RU)
Андрей Витальевич Шепелин
Анатолий Леонидович Иванов (RU)
Анатолий Леонидович Иванов
Александр Витальевич Шепелин (RU)
Александр Витальевич Шепелин
Original Assignee
Андрей Витальевич Шепелин
Анатолий Леонидович Иванов
Александр Витальевич Шепелин
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 Андрей Витальевич Шепелин, Анатолий Леонидович Иванов, Александр Витальевич Шепелин filed Critical Андрей Витальевич Шепелин
Priority to RU2006100572/09A priority Critical patent/RU2307441C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2307441C1 publication Critical patent/RU2307441C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

FIELD: electric engineering, possible use in electric energy transformers, for example, in increasing and decreasing transformers.
SUBSTANCE: reduction of dynamic losses in suggested method occurs due to connection of device to transformer, which device ensures commutation of required keys of transformer at zero voltage, and at which commutation of all power keys and diodes occurs are zero current and (or) zero voltage. Suggested method may be realized by means of a device connected to the transformer. In parallel to required transformer key, to which other keys and transformer diodes may be connected in parallel, alternating-current wise, device input is connected. Device contains, in parallel to its input, a capacitor and a current impulse generator, consisting of serially connected inductive element, key with zero reverse conductivity and power buffer, and also contains device for draining energy from current impulse generator, for example, back into transformer.
EFFECT: reduced dynamic losses in electric energy transformers.
3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быт использовано в преобразователях электроэнергии, например в повышающих и понижающих преобразователях.The invention relates to electrical engineering and can be used in electric power converters, for example in step-up and step-down converters.

Известен способ снижения динамических потерь при включении ключа в повышающем преобразователе (корректоре мощности) [1], заключающийся в ограничении тока восстановления диода преобразователя, основанный на введении в схему преобразователя последовательно диоду преобразователя устройства, содержащего индуктивный элемент, параллельно которому подсоединены последовательно включенные диод и резистор. Преимуществом такого способа является снижение потерь при включении ключа преобразователя. Недостатком является то, что остаются потери при выключении ключа преобразователя, а также добавляются потери в резисторе устройства.There is a method of reducing dynamic losses when the key is turned on in a boost converter (power corrector) [1], which consists in limiting the recovery current of the converter diode, based on introducing into the converter circuit the diode of the converter in series with the inductive element, in parallel with which the diode and resistor are connected in series . The advantage of this method is the reduction of losses when turning on the converter key. The disadvantage is that losses remain when the converter key is turned off, and losses are added to the device resistor.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа [2] (фиг.3), является способ снижения потерь в повышающем преобразователе (корректоре мощности) с помощью подсоединенного к преобразователю устройства, содержащего конденсатор, генератор импульсов тока, содержащий последовательно соединенные индуктивный элемент и ключ с нулевой обратной проводимостью, например тиристор или соединенные последовательно транзистор и диод, и устройство отвода энергии от генератора импульсов тока, заключающийся в том, что выключают диоды и ключи преобразователя, соединенные между собой параллельно по переменному току, при нулевом напряжении с помощью конденсатора устройства, подключенного параллельно по переменному току к упомянутым диодам и ключам преобразователя, включают требуемый из упомянутых ключей преобразователя при нулевом напряжении путем предварительного обнуления напряжения на упомянутом ключе посредством подачи импульса тока между выводами упомянутого ключа от генератора импульсов тока, включают ключ генератора импульсов тока при нулевом токе за счет наличия индуктивного элемента, включенного последовательно ключу генератора импульсов тока.The closest analogue selected as a prototype [2] (Fig. 3) is a method of reducing losses in a boost converter (power corrector) using a device containing a capacitor connected to the converter, a current pulse generator containing an inductive element and a key with zero reverse conductivity, for example, a thyristor or a transistor and a diode connected in series, and a device for removing energy from a current pulse generator, which consists in turning off the diodes and the Browsers connected to each other in parallel with alternating current at zero voltage using a capacitor of a device connected in parallel with alternating current to said diodes and converter keys include the required of said converter keys at zero voltage by first resetting the voltage on said key by applying a current pulse between the terminals of the said key from the current pulse generator, include the key of the current pulse generator at zero current due to the presence of ind inactive element connected in series with the key of the current pulse generator.

Упомянутое устройство для осуществления указанного способа подсоединяют своим входом параллельно требуемому ключу преобразователя, к которому могут быть подключены параллельно по переменному току другие ключи и диоды преобразователя.The said device for implementing the indicated method is connected with its input parallel to the required converter key, to which other keys and converter diodes can be connected in parallel via alternating current.

Преимуществом указанного способа является коммутация диодов и ключей преобразователя при нулевом напряжении.An advantage of this method is the switching of diodes and converter keys at zero voltage.

Недостатком является наличие динамических потерь при выключении не зашунтированного конденсатором ключа генератора импульсов тока при протекании через него тока индуктивного элемента генератора импульсов тока, причем превышающего ток ключа преобразователя.The disadvantage is the presence of dynamic losses when the current pulse generator generator is not shunted by the capacitor when the current of the inductive element of the current pulse generator flows through it, more than the current of the converter key.

Техническим результатом изобретения является снижение динамических потерь в преобразователях электроэнергии.The technical result of the invention is to reduce dynamic losses in power converters.

Технический результат по предлагаемому способу достигается тем, что уменьшают потери в устройстве, подсоединяемом к преобразователю, содержащем конденсатор, генератор импульсов тока, содержащий последовательно соединенные индуктивный элемент и ключ с нулевой обратной проводимостью, например тиристор или соединенные последовательно транзистор и диод, и устройство отвода энергии от генератора импульсов тока, благодаря тому, что выключают ключ генератора импульсов тока при нулевом токе путем ограничения длительности импульса тока, вырабатываемого генератором импульсов тока, посредством введения в состав генератора импульсов тока энергетического буфера, например конденсатора, последовательно с упомянутыми индуктивным элементом и ключом.The technical result of the proposed method is achieved in that they reduce losses in a device connected to a converter containing a capacitor, a current pulse generator containing an inductive element and a key with zero reverse conductivity connected in series, for example a thyristor or a transistor and a diode connected in series, and an energy removal device from the current pulse generator, due to the fact that you turn off the key of the current pulse generator at zero current by limiting the duration of the current pulse, you It is activated a current pulse generator, by the introduction of the current pulse generator of the energy buffer, such as a capacitor in series with said inductive element and key.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлены часть структурной силовой схемы преобразователя и структурная силовая схема заявляемого устройства.Figure 1 presents part of the structural power circuit of the Converter and the structural power circuit of the inventive device.

На фиг.2 представлены эпюры напряжений и токов, поясняющих работу схемы, представленной на фиг.1.In Fig.2 presents plots of voltages and currents explaining the operation of the circuit shown in Fig.1.

На фиг.3 представлены часть структурной силовой схемы преобразователя и структурная силовая схема прототипа устройства [2].Figure 3 presents part of the structural power circuit of the Converter and the structural power circuit of the prototype device [2].

Предложенный способ может быть осуществлен с помощью подсоединенного к преобразователю 1 устройства 1, представленного на фиг.1. Параллельно требуемому ключу 3 преобразователя 1, к которому могут быть подключены параллельно по переменному току другие ключи и диоды 4 преобразователя 1 (здесь контур 5 обводит уровни постоянных потенциалов), подсоединен вход устройства 2. Устройство 2 содержит параллельно своему входу конденсатор 6 и генератор импульсов тока 7, состоящий из последовательно соединенных индуктивного элемента 8, ключа с нулевой обратной проводимостью 9 и энергетического буфера 10, а также содержит устройство отвода энергии 11 от генератора импульсов тока 7, например, обратно в преобразователь 1.The proposed method can be implemented using connected to the Converter 1 device 1, shown in Fig.1. Parallel to the required key 3 of converter 1, to which other keys and diodes 4 of converter 1 can be connected in parallel via alternating current (here, circuit 5 circuits the levels of constant potentials), the input of device 2 is connected. Device 2 contains a capacitor 6 and a current pulse generator in parallel with its input 7, consisting of a series-connected inductive element 8, a key with zero reverse conductivity 9 and an energy buffer 10, and also contains a device for removing energy 11 from the current pulse generator 7, example, back to converter 1.

Работа устройства осуществляется следующим образом (фиг.1 и 2). По приходе сигнала управления в момент времени t1 о необходимости обнуления напряжения на требуемом ключе 3 включают ключ 9. Включение последнего происходит при ноле тока, то есть с низкими потерями, вследствие наличия последовательно включенного ему индуктивного элемента 8. По мере роста тока по цепи генератора импульсов тока 7 происходит снижение напряжения на требуемом ключе 3, что приводит к смене знака напряжения на индуктивном элементе 8 в момент максимума тока индуктивного элемента 8, а также к обнулению напряжения на требуемом ключе 3 в момент t2 - в этот момент ключ 3 включают с низкими потерями. После смены знака напряжения на индуктивном элементе 8 ток через последний, а значит и через ключ 9 начинает уменьшаться и становится равным нулю в момент t3. Далее обратный ток в индуктивном элементе 8 не возникает (с точностью до неидеальных свойств ключа 9) вследствие нулевой обратной проводимости ключа 9. В момент t3 ключ 9 выключают с низкими потерями.The operation of the device is as follows (Fig.1 and 2). Upon the arrival of the control signal at time t 1 about the need to zero the voltage on the required key 3, turn on the key 9. The latter is turned on at zero current, that is, with low losses, due to the presence of inductive element 8 connected in series with it. As the current increases along the generator circuit of current pulses 7, the voltage decreases on the required key 3, which leads to a change in the sign of the voltage on the inductive element 8 at the time of the maximum current of the inductive element 8, as well as to zero the voltage on the required key 3 at the moment t 2 - at this moment the key 3 is turned on with low losses. After changing the sign of the voltage on the inductive element 8, the current through the last, and therefore through the switch 9 starts to decrease and becomes equal to zero at time t 3 . Further, the reverse current in the inductive element 8 does not occur (up to the imperfect properties of the key 9) due to the zero reverse conductivity of the key 9. At time t 3, the key 9 is turned off with low losses.

При протекании вышеописанного процесса происходит передача определенной энергии в энергетический буфер. Вывод этой энергии, например, обратно в преобразователь 1 осуществляется устройством отвода энергии 11, например рекуперационным устройством.When the above process occurs, a certain energy is transferred to the energy buffer. The output of this energy, for example, back to the converter 1 is carried out by the energy removal device 11, for example, a recovery device.

Далее в момент t4 ключ 3 выключают и напряжение на последнем вырастает за время, большее, чем время закрытия ключа 3, в силу наличия параллельно подсоединенного к последнему конденсатора 6. Это обеспечивает низкие потери при выключении ключа 3, то есть выключение при нулевом напряжении.Further, at time t 4, switch 3 is turned off and the voltage at the latter rises in a time longer than the closing time of switch 3, due to the presence of a capacitor 6 connected in parallel to the latter. This ensures low losses when switching off switch 3, that is, switching off at zero voltage.

В момент времени t5 процесс повторяется снова.At time t 5, the process repeats again.

Если в составе энергетического буфера 10 на его входе используют согласующий или разделительный трансформатор, то в качестве индуктивного элемента 8 используют индуктивность рассеяния трансформатора.If, as part of the energy buffer 10, a matching or isolation transformer is used at its input, then the transformer inductance is used as the inductive element 8.

Анализ известных технических решений показал, что предложенный способ снижения динамических потерь в преобразователях электроэнергии проявляет новые свойства, заключающиеся в снижении динамических потерь в преобразователях электроэнергии.An analysis of the known technical solutions showed that the proposed method of reducing dynamic losses in electric power converters exhibits new properties, which include reducing dynamic losses in electric power converters.

Источники информацииInformation sources

1. Бономорский П. и др. Базовый блок источника питания с коррекцией коэффициента мощности для ПК // Электронные компоненты, 2002, №8, стр.107-110.1. Bonomorsky P. et al. Base unit of a power supply with power factor correction for a PC // Electronic Components, 2002, No. 8, pp. 107-110.

2. W.A.Tabisz and F.C.Lee, "Zero-voltage switching multi-resonant technique - a novel approach to impruve performance of high frequency quasi-resonant converters", IEEE Power Electronics Specialists Conference, 1988.2. W.A. Tabisz and F.C. Lee, "Zero-voltage switching multi-resonant technique - a novel approach to impruve performance of high frequency quasi-resonant converters", IEEE Power Electronics Specialists Conference, 1988.

Claims (1)

Способ снижения динамических потерь в преобразователях электроэнергии с помощью подсоединенного к преобразователю устройства, содержащего конденсатор, генератор импульсов тока, содержащий последовательно соединенные индуктивный элемент и ключ с нулевой обратной проводимостью, и устройство отвода энергии от генератора импульсов тока, заключающийся в том, что выключают требуемые ключи и диоды преобразователя, соединенные между собой параллельно по переменному току, при нулевом напряжении с помощью конденсатора устройства, подключенного параллельно по переменному току к упомянутым ключам и диодам преобразователя, включают требуемый из упомянутых ключей преобразователя при нулевом напряжении путем предварительного обнуления напряжения на упомянутом ключе посредством подачи импульса тока между выводами упомянутого ключа от генератора импульсов тока, включают ключ генератора импульсов тока при нулевом токе за счет наличия индуктивного элемента, включенного последовательно ключу генератора импульсов тока, отличающийся тем, что выключают ключ генератора импульсов тока при нулевом токе путем ограничения длительности импульса тока, вырабатываемого генератором импульсов тока, посредством введения в состав генератора импульсов тока энергетического буфера последовательно с упомянутыми индуктивным элементом и ключом.A method of reducing dynamic losses in power converters using a device containing a capacitor connected to the converter, a current pulse generator containing a series-connected inductive element and a key with zero reverse conductivity, and a device for removing energy from the current pulse generator, which consists in turning off the required keys and the diodes of the converter, connected together in parallel by alternating current, at zero voltage using the capacitor of the device, is connected parallel in alternating current to the said keys and diodes of the converter, include the required of the said converter keys at zero voltage by first zeroing the voltage on the key by applying a current pulse between the terminals of the key from the current pulse generator, include the key of the current pulse generator at zero current for due to the presence of an inductive element connected in series with the current pulse generator key, characterized in that the pulse of the generator key is turned off a current at zero current by limiting the current pulse generated by the pulse current generator, by introducing into the energy buffer generator current pulses to said series inductive element and key.
RU2006100572/09A 2006-01-10 2006-01-10 Method for reducing dynamic losses in electric energy transformers RU2307441C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006100572/09A RU2307441C1 (en) 2006-01-10 2006-01-10 Method for reducing dynamic losses in electric energy transformers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006100572/09A RU2307441C1 (en) 2006-01-10 2006-01-10 Method for reducing dynamic losses in electric energy transformers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2307441C1 true RU2307441C1 (en) 2007-09-27

Family

ID=38954324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006100572/09A RU2307441C1 (en) 2006-01-10 2006-01-10 Method for reducing dynamic losses in electric energy transformers

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2307441C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449460C1 (en) * 2008-01-21 2012-04-27 Абб Текнолоджи Аг Voltage source converter and control method for this converter
RU2725623C1 (en) * 2020-02-21 2020-07-03 Акционерное общество "Чебоксарский электроаппаратный завод" Device for zero-voltage quasi-resonance type
RU2738852C1 (en) * 2020-06-10 2020-12-17 Андрей Витальевич Шепелин Bidirectional voltage zeroing quasi-resonant device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449460C1 (en) * 2008-01-21 2012-04-27 Абб Текнолоджи Аг Voltage source converter and control method for this converter
RU2725623C1 (en) * 2020-02-21 2020-07-03 Акционерное общество "Чебоксарский электроаппаратный завод" Device for zero-voltage quasi-resonance type
RU2738852C1 (en) * 2020-06-10 2020-12-17 Андрей Витальевич Шепелин Bidirectional voltage zeroing quasi-resonant device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102882377B (en) Synchronous rectifying control method and circuit
US7535733B2 (en) Method of controlling DC-to-DC converter whereby switching control sequence applied to switching elements suppresses voltage surges at timings of switch-off of switching elements
CN101034853A (en) Switching power supply apparatus
Lakshminarasamma et al. A family of auxiliary switch ZVS-PWM DC–DC converters with coupled inductor
EP1990901A3 (en) Resonance type electric power conversion apparatus and method
US11146250B2 (en) Pulse voltage generation device, method, and controller
Liu et al. High step-up Y-source inverter with reduced DC-link voltage spikes
CN107769529B (en) Soft-off circuit of power device
CN111464034A (en) Power converter, synchronous rectifier controller for switch mode power supply and method thereof
US10148196B2 (en) Inverter and control method thereof
Chen et al. Analysis and implementation of an interleaved series input parallel output active clamp forward converter
US7450404B2 (en) Switching power supply and ZVS method thereof
JPH07163139A (en) High efficiency regulator of switching method
RU2307441C1 (en) Method for reducing dynamic losses in electric energy transformers
TWI569566B (en) High voltage gain power converter
Koo et al. A new zero voltage switching active clamp flyback converter
CN217931786U (en) Phase compensation sampling circuit
TWI586092B (en) Single-stage ac-to-dc converter
JP4172569B2 (en) Switching power supply
RU32331U1 (en) Flyback DC-DC Converter
Thongsongyod et al. High step-up ratio DC-DC converter using Class-E resonant inverter and Class-DE rectifier for low voltage DC sources
CN101378197B (en) Charger with boundary mode control
Mousavian et al. A novel ZVT/ZCT PWM converter used for solar battery chargers with reduced conduction loss
Chamanian et al. A self-powered integrated interface circuit for low power piezoelectric energy harvesters
JP6253200B2 (en) Switching power supply

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 27-2007

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090111