RU2542749C2 - Corrector of power ratio - Google Patents
Corrector of power ratio Download PDFInfo
- Publication number
- RU2542749C2 RU2542749C2 RU2013123780/07A RU2013123780A RU2542749C2 RU 2542749 C2 RU2542749 C2 RU 2542749C2 RU 2013123780/07 A RU2013123780/07 A RU 2013123780/07A RU 2013123780 A RU2013123780 A RU 2013123780A RU 2542749 C2 RU2542749 C2 RU 2542749C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- circuit
- filter
- energy storage
- capacitors
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Abstract
Description
Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и реализует энергетически эффективный импульсный способ регулирования мощности, передаваемой в нагрузку.The invention relates to power converting equipment and implements an energy-efficient pulsed method of regulating the power transmitted to the load.
Большинство промышленных потребителей электрической энергии получают ее от трехфазной сети переменного тока. По отношению к потребителю источник энергии представляется в виде трех шин, которые обычно обозначают символами "A", "B", "C". Напряжения между этими шинами имеют синусоидальную форму с амплитудным значением 540 В (эффективное значение 380 B), причем синусоидальные функции сдвинуты между собой на угол 120 град.Most industrial consumers of electric energy receive it from a three-phase AC network. In relation to the consumer, the energy source is presented in the form of three tires, which are usually denoted by the symbols "A", "B", "C". The voltages between these tires are sinusoidal with an amplitude value of 540 V (effective value of 380 V), and the sinusoidal functions are shifted to each other by an angle of 120 degrees.
В современных системах электропитания их силовая часть обычно выполняется в виде двух ступеней (каскадов).In modern power supply systems, their power part is usually performed in two stages (cascades).
Первая ступень - корректор коэффициента мощности (ККМ). В простейшем случае его входная цепь подключена к одной из пар шин (например, между шинами A и B). ККМ содержит выпрямитель и импульсный DC/DC-преобразователь, в котором входная и выходная цепи связаны непосредственно [1, стр.26, рис.1].The first stage is the power factor corrector (CMC). In the simplest case, its input circuit is connected to one of the bus pairs (for example, between buses A and B). KKM contains a rectifier and a pulsed DC / DC converter, in which the input and output circuits are connected directly [1, p. 26, Fig. 1].
ККМ обеспечивает выполнение двух функций. Первая из них состоит в преобразовании переменного напряжения, значение которого имеет технологический разброс, в стабилизированное постоянное напряжение. Вторая функция - создание во входной цепи ККМ тока заданной формы. Обычно ставится задача, чтобы усредненные на коротких интервалах (длительностью 50-100 мкс) значения этого тока были бы пропорциональны усредненным на этих же интервалах значениям синусоидального питающего напряжения низкой частоты (обычно 50 Гц).KKM provides performance of two functions. The first of them consists in converting an alternating voltage, the value of which has technological variation, into a stabilized constant voltage. The second function is the creation of a current of a given shape in the KKM input circuit. Usually, the task is to ensure that the values of this current averaged over short intervals (50-100 μs long) are proportional to the values of the low-frequency sinusoidal supply voltage averaged over the same intervals (usually 50 Hz).
Постоянное напряжение, до которого заряжаются конденсаторы выходного фильтра ККМ, принципиально не может быть ниже амплитуды напряжения между шинами питания (A и B). С учетом технологического разброса питающего напряжения и с некоторым запасом постоянное напряжение, которое формируется на выходе ККМ, как минимум, должно быть более 600-700 B.The constant voltage to which the capacitors of the output filter KKM are charged cannot fundamentally be lower than the amplitude of the voltage between the supply lines (A and B). Given the technological variation of the supply voltage and with some margin, the constant voltage that is formed at the output of the KKM, at least, should be more than 600-700 V.
Вторая ступень системы электропитания преобразует постоянное напряжение, созданное с помощью ККМ, в совокупность напряжений, передаваемых потребителю. Вторая ступень представляется в виде одного или нескольких импульсных преобразователей с трансформаторной связью между источником энергии и потребителем. Помимо решения задачи гальванического разделения цепей нагрузки и источника энергии, вторая ступень обеспечивает поддержание с заданной точностью параметров качества электрической энергии в соответствии с требованиями ее потребителя.The second stage of the power supply system converts the DC voltage created by using KKM, into a set of voltages transmitted to the consumer. The second stage is represented in the form of one or more pulse converters with transformer coupling between the energy source and the consumer. In addition to solving the problem of galvanic separation of load circuits and an energy source, the second stage ensures that the quality parameters of electric energy are maintained with a given accuracy in accordance with the requirements of its consumer.
Наиболее перспективно при построении импульсных преобразователей электрической энергии силовые управляемые ключи выполнять в виде полевых транзисторов. Отмеченный высокий уровень напряжения на выходе ККМ снижает надежность их работы (этот уровень близок к допустимому пределу для большинства типов этих приборов). Повышение надежности работы на основе уменьшения напряжения на силовых управляемых ключах является целью технического решения, предлагаемого в данной заявке.When building pulse converters of electric energy, it is most promising to perform power controlled keys in the form of field-effect transistors. The marked high voltage level at the output of the KKM reduces the reliability of their operation (this level is close to the permissible limit for most types of these devices). Improving the reliability of work on the basis of reducing the voltage on the power controlled keys is the goal of the technical solution proposed in this application.
Структурными признаками корректора коэффициента мощности, рассматриваемого в качестве прототипа [1, стр.26, рис.1], является то, что известное устройство содержит:The structural features of the power factor corrector, considered as a prototype [1, p. 26, Fig. 1], is that the known device contains:
- выпрямитель переменного напряжения;- AC rectifier;
- импульсный DC/DC-преобразователь.- pulse DC / DC converter.
Импульсный DC/DC-преобразователь включает в себя:Pulse DC / DC converter includes:
- магнитный накопитель энергии;- magnetic energy storage;
- первый управляемый ключевой элемент;- the first managed key element;
- первый вентильный элемент;- the first valve element;
- первый конденсатор выходного фильтра.- the first capacitor of the output filter.
Известные признаки топологии предлагаемого устройства состоят в следующем:Known features of the topology of the proposed device are as follows:
- один вывод обмотки (первой) магнитного накопителя энергии соединен с первым выводом выходной цепи выпрямителя переменного сетевого напряжения;- one terminal of the winding of the (first) magnetic energy storage device is connected to the first output terminal of the alternating voltage rectifier output circuit;
- второй вывод обмотки (первой) магнитного накопителя энергии связан с выходной шиной устройства через выходную цепь первого ключевого элемента, и, кроме того, второй вывод обмотки связан с выходной шиной устройства через цепь, которая содержит первый вентильный элемент и первый конденсатор выходного фильтра, соединенные последовательно.- the second terminal of the winding of the (first) magnetic energy storage device is connected to the output bus of the device through the output circuit of the first key element, and, in addition, the second terminal of the winding is connected to the output bus of the device through a circuit that contains the first valve element and the first output filter capacitor connected sequentially.
Присутствие в устройстве датчика выпрямленного тока принципиально необходимо для реализации функции формирования тока, потребляемого от сети переменного тока, подобного по форме сетевому напряжению. С этой целью сигнал с выхода датчика передают на один из входов контроллера. В соответствии с этим сигналом контроллер формирует управляющие импульсы.The presence of a rectified current sensor in the device is fundamentally necessary for the implementation of the function of generating the current consumed from the alternating current network, similar in shape to the mains voltage. To this end, the signal from the output of the sensor is transmitted to one of the inputs of the controller. In accordance with this signal, the controller generates control pulses.
Однако датчик тока, являясь необходимым элементом цепи управления, практически не сказывается на процессах в силовой цепи. Это обусловлено тем, что падение напряжения на датчике незначительно по отношению к остальным напряжениям в контуре, где датчик включен. По этой причине присутствие датчика в силовой цепи и его конкретное исполнение могут рассматриваться как несущественные признаки предлагаемого устройства. Такое же замечание относится к контроллеру, который формирует управляющие сигналы.However, the current sensor, being a necessary element of the control circuit, practically does not affect the processes in the power circuit. This is because the voltage drop across the sensor is negligible with respect to other voltages in the circuit where the sensor is turned on. For this reason, the presence of the sensor in the power circuit and its specific design can be considered as non-essential features of the proposed device. The same remark applies to the controller, which generates control signals.
Сформулированная выше цель решается предлагаемым устройством, благодаря сочетанию в нем известных и отличительных признаков.The goal formulated above is solved by the proposed device, due to the combination of well-known and distinctive features.
Отличительные структурные признаки предлагаемого устройства состоят в том, что в него дополнительно введены:Distinctive structural features of the proposed device are that it additionally introduced:
- первый и второй конденсаторы входного фильтра;- the first and second capacitors of the input filter;
- второй управляемый ключевой элемент;- the second managed key element;
- второй вентильный элемент;- the second valve element;
- второй конденсатор выходного фильтра;- second capacitor of the output filter;
- магнитный накопитель энергии дополнен второй обмоткой.- The magnetic energy storage device is supplemented by a second winding.
Отличительные признаки топологии предлагаемого устройства состоят в следующем:Distinctive features of the topology of the proposed device are as follows:
- цепь в виде первого и второго конденсаторов входного фильтра, которые соединены последовательно, включена между выводами выходной цепи выпрямителя переменного сетевого напряжения, и общая точка первого и второго конденсаторов входного фильтра соединена с выходной шиной устройства;- a circuit in the form of the first and second input filter capacitors, which are connected in series, is connected between the outputs of the output circuit of the AC voltage rectifier, and the common point of the first and second input filter capacitors is connected to the output bus of the device;
- один вывод второй обмотки магнитного накопителя энергии соединен со вторым выводом выходной цепи выпрямителя переменного сетевого напряжения;- one terminal of the second winding of the magnetic energy storage device is connected to the second terminal of the output circuit of the rectifier of an alternating mains voltage;
- другой вывод второй обмотки магнитного накопителя энергии связан с выходной шиной устройства через выходную цепь второго силового управляемого ключа, и, кроме того, этот вывод обмотки связан с выходной шиной устройства через цепь, которая содержит второй вентильный элемент и второй конденсатор выходного фильтра, соединенные последовательно;- another output of the second winding of the magnetic energy storage device is connected to the output bus of the device through the output circuit of the second power controlled key, and, in addition, this output of the winding is connected to the output bus of the device through a circuit that contains a second valve element and a second output filter capacitor connected in series ;
- в цепи, которая содержит соединенные последовательно первую обмотку магнитного накопителя энергии, первый вентильный элемент, первый конденсатор выходного фильтра, второй конденсатор выходного фильтра, второй вентильный элемент и вторую обмотку магнитного накопителя энергии, указанные первая и вторая обмотки имеют одинаковые числа витков и включены согласно, и, кроме того, направления прямой проводимости первого и второго вентильных элементов выполнены одинаковыми.- in a circuit that contains in series the first winding of the magnetic energy storage, the first valve element, the first output filter capacitor, the second output filter capacitor, the second valve element and the second winding of the magnetic energy storage, said first and second windings have the same number of turns and are turned on according , and, in addition, the directions of direct conductivity of the first and second valve elements are made the same.
Вариант предлагаемого устройства по п.2 представляет собой устройство по п.1, в котором к первому и второму конденсаторам выходного фильтра подключены входные цепи дополнительных DC/DC-преобразователей, имеющих трансформаторную связь между входными и выходными цепями, и выходные цепи дополнительных DC/DC-преобразователей объединены (соединены параллельно или последовательно).A variant of the device according to
Вариант предлагаемого устройства по п.3 представляет собой устройство по любому из пп.1 и 2, где:A variant of the proposed device according to
- выпрямитель переменного сетевого напряжения выполнен по однофазной мостовой схеме;- a rectifier of alternating mains voltage is made according to a single-phase bridge circuit;
- введены первый и второй конденсаторы дополнительного входного фильтра, соединенные последовательно друг с другом;- introduced the first and second capacitors of the additional input filter, connected in series with each other;
- цепь, образованная первым и вторым конденсаторами дополнительного входного фильтра, включена между выводами входной цепи выпрямителя переменного сетевого напряжения, причем средняя точка этой цепи, т.е. общая точка конденсаторов дополнительного входного фильтра, соединена с выходной шиной устройства.- the circuit formed by the first and second capacitors of the additional input filter is connected between the terminals of the input circuit of the AC voltage rectifier, the middle point of this circuit, i.e. the common point of the capacitors of the additional input filter is connected to the output bus of the device.
Вариант предлагаемого устройства по п.4 представляет собой устройство по любому из пп.1 и 2, где выпрямитель выполнен в виде многофазной мостовой схемы, и входные цепи этого выпрямителя подключены к выводам всех фаз многофазного источника переменного напряжения, число которых равно "m", причем m≥3.A variant of the device according to
Вариант схемы корректора коэффициента мощности, который соответствует п.1 формулы изобретения, представлен на фиг.1.An embodiment of a power factor corrector circuit that corresponds to claim 1 is shown in FIG.
В схеме на фиг.1 сеть переменного тока рассматривается как трехфазная (фазы А, В и С), и она представлена шинами питания 1, 2 и 3 соответственно.In the circuit of FIG. 1, the AC network is considered to be three-phase (phases A, B, and C), and it is represented by
Корректор коэффициента мощности содержит однофазный мостовой выпрямитель 4 и импульсный DC/DC-преобразователь 5.The power factor corrector comprises a single-
Входная цепь однофазного мостового выпрямителя 4 подключена к шинам питания 1 и 2. Наименование шин питания, к которым подключена входная цепь выпрямителя, не является существенным для работы предлагаемого устройства, т.е. возможно подключение входной цепи к шинам питания 1 и 3 или 2 и 3.The input circuit of a single-
Положительный вывод выходной цепи выпрямителя 4 соединен с шиной 6 (положительной), а отрицательный вывод выходной цепи выпрямителя 4 соединен с шиной 7 (отрицательной).The positive terminal of the output circuit of the
Между положительной и отрицательной шинами 6 и 7 включена цепь, образованная конденсаторами 8 и 9 входного фильтра DC/DC-преобразователя 5, соединенными последовательно. Средняя точка этой цепи, т.е. общая точка конденсаторов 6 и 7, непосредственно соединена с выходной шиной 10 устройства.Between the positive and
К положительной шине 6 подключен один вывод первой обмотки 11 магнитного накопителя энергии 12. Другой вывод обмотки 11 связан с выходной шиной 10 через выходную цепь первого силового управляемого ключа 13. Кроме того, другой вывод обмотки 11 связан с выходной шиной 10 через цепь, которая содержит первый вентильный элемент 14 и первый конденсатор 15 выходного фильтра, соединенные последовательно.One terminal of the
К отрицательной шине 7 подключен один вывод второй обмотки 16 магнитного накопителя энергии 12. Другой вывод второй обмотки 16 связан с выходной шиной 10 через выходную цепь второго силового управляемого ключа 17. Кроме того, другой вывод второй обмотки 16 связан с выходной шиной 8 через цепь, которая содержит второй вентильный элемент 18 и второй конденсатор 19 выходного фильтра, соединенные последовательно.One terminal of the second winding 16 of the magnetic
Контроллер 20, формирующий сигналы управления импульсным DC/DC-преобразователем 5, связан с входными цепями первого и второго силовых управляемых ключей 13 и 17, через первую и вторую цепи связи 21 и 22 соответственно.The
Параллельно первому и второму конденсаторам 15 и 19 выходного фильтра DC/DC-преобразователя 5 включены нагрузки 23 и 24 соответственно.Parallel to the first and
Вариант схемы корректора коэффициента мощности, соответствующий п.2 формулы изобретения, представлен на фиг.2.A variant of the power factor corrector circuit corresponding to claim 2 is presented in FIG. 2.
Вариант предлагаемого устройства по п.2, представленный на фиг.1, имеет все признаки устройства, изображенного на фиг.1. Устройство на фиг.2 отличается от устройства на фиг.1 тем, что нагрузки 23 и 24, подключенные параллельно первому и второму конденсаторам 15 и 19 выходного фильтра DC/DC-преобразователя 5, являются входными цепями дополнительных DC/DC-преобразователей. с трансформаторной связью между входом и выходом. При этом выходные цепи дополнительных DC/DC-преобразователей объединены (соединены параллельно, как на фиг.2, или последовательно).A variant of the proposed device according to
Вариант предлагаемого устройства по п.3, имея все признаки устройства, изображенного на фиг.1 или на фиг.3, отличается от них тем, что введены первый и второй конденсаторы 25 и 26 дополнительного входного фильтра. Конденсаторы 25 и 26 соединены последовательно друг с другом. Цепь, образованная ими, включена между выводами входной цепи однофазного мостового выпрямителя переменного напряжения, причем средняя точка этой цепи, т.е. общая точка конденсаторов 25 и 26, соединена с выходной шиной 10 устройства.A variant of the proposed device according to
Вариант предлагаемого устройства по п.4, представленный на фиг.4, имея все признаки устройства, изображенного на фиг.1 или на фиг.2, отличается от них тем, что выпрямитель 4 выполнен по "m"-фазной мостовой схеме (в данном случае m=3) и входы выпрямителя подключены ко всем шинам многофазной сети переменного тока (в данном случае - к трем шинам A, B и C).A variant of the proposed device according to
Принцип действия предлагаемого устройства, схема которого представлена на фиг.1, обеспечивающий достижение поставленной цели, состоит в следующем.The principle of operation of the proposed device, the circuit of which is presented in figure 1, ensuring the achievement of the goal, is as follows.
Импульсами управления, формируемыми контроллером 20, силовые управляемые ключи 13 и 17 (далее термин "силовой управляемый ключ" заменяется термином "силовой транзистор" для сокращения текста) синхронно переводятся в состояние высокой или низкой проводимости. При этом частота коммутации силовых транзисторов 13 и 17 многократно выше, чем частота переменного напряжения питающей сети. Из-за этого без существенной погрешности можно считать, что на протяжении одного цикла работы импульсного DC/DC-преобразователя 5 напряжение, приложенное к входной цепи выпрямителя 4, практически неизменно. Оно равно мгновенному значению сетевого напряжения в момент начала данного цикла работы импульсного DC/DC-преобразователя 5.By the control pulses generated by the
Пусть, например, в момент отпирания силовых транзисторов 13 и 17 потенциал шины питания 1 (фаза A) выше, чем потенциал шины питания 2 (фаза B).Let, for example, at the moment of unlocking the
Отпирание силовых транзисторов 13 и 17 вызывает образование последовательной цепи. В ней находятся:Unlocking
- шина питания 1;- power bus 1;
- диод выпрямителя 4, подключенный анодом к шине питания 1;-
- положительная шина 6;-
- первая обмотка 11 магнитного накопителя энергии 12;- the first winding 11 of the
- выходная цепь силового транзистора 13;- output circuit of the
- общая выходная шина 10 устройства;- a
- выходная цепь силового транзистора 17;- output circuit of the
- вторая обмотка 16 магнитного накопителя энергии 12;- the second winding 16 of the
- отрицательная шина 7;-
- диод выпрямителя 4, подключенный катодом к шине питания 2;- a
- шина питания 2.-
В указанной последовательной цепи протекает ток. Его направление соответствует порядку перечисленных выше элементов этой цепи. Протекание тока по упомянутым диодам выпрямителя 4 означает, что между шинами 6 и 7 устанавливается разность потенциалов (плюс - на шине 6, минус - на шине 7), которая практически совпадает с разностью потенциалов между шинами питания 1 и 2 (с точностью до падения напряжений на диодах выпрямителя 4).A current flows in the indicated series circuit. Its direction corresponds to the order of the above elements of this chain. The current flowing through the mentioned
Поскольку силовые транзисторы 13 и 17 сигналами управления переведены в проводящее состояние, падения напряжения на их выходных цепях пренебрежимо малы в сравнении с разностью потенциалов между шинами 6 и 7. Поэтому эта разность потенциалов оказывается практически полностью приложенной к обмоткам 11 и 16 магнитного накопителя энергии 12, которые соединены последовательно и согласно.Since the
Действие напряжения, приложенного к обмоткам 11 и 16, вызывает увеличение тока этих обмоток. Это означает, что на интервале проводимости силовых транзисторов 13 и 17 магнитный накопитель энергии 12 запасает энергию, которая поступает в него от питающей сети переменного тока через выпрямитель 4.The action of voltage applied to the
Из-за равенства чисел витков обмоток 11 и 16 магнитного накопителя энергии 12 напряжение, приложенное к этим обмоткам, делится между ними поровну. Поэтому потенциал общей выходной шины 10 равен половине разности потенциалов между шинами питания 1 и 2. Соответственно конденсаторы 8 и 9 входного фильтра импульсного DC/DC-преобразователя 5 в предлагаемом устройстве оказываются заряженными до одинакового напряжения.Due to the equality of the number of turns of the
Таким образом, в любом цикле работы импульсного DC/DC-преобразователя 5 мгновенные значения напряжения на конденсаторах 8 и 9 входного фильтра DC/DC-преобразователя 5 одинаковы и равны половине мгновенного значения разности потенциалов между шинами питания 1 и 2.Thus, in any cycle of operation of a pulsed DC /
При одновременном переводе силовых транзисторов 13 и 17 в состояние низкой проводимости, что обеспечивается контроллером 20, ток по обмоткам 11 и 16 продолжает протекать в прежнем направлении, благодаря энергии, которая была ранее запасена в магнитном накопителе 12.With the simultaneous transfer of
Цепь, по которой протекает ток обмоток 11 и 16 после запирания силовых транзисторов 13 и 17, изменяется по отношению к цепи, которая была на интервале проводящего состояния транзисторов. В цепи, по которой ток обмоток 11 и 16 протекает после запирания силовых транзисторов 13 и 17, находятся:The circuit through which the current of the
- шина питания 1;- power bus 1;
- диод выпрямителя 4, подключенный анодом к шине питания 1;-
- положительная шина 6;-
- первая обмотка 11 магнитного накопителя энергии 12;- the first winding 11 of the
- первый вентильный элемент 14;- the
- первый конденсатор выходного фильтра 15;- the first capacitor of the
- общая выходная шина 10;-
- второй конденсатор выходного фильтра 19;- the second capacitor of the
- второй вентильный элемент 18;- the
- вторая обмотка 16 магнитного накопителя энергии 12;- the second winding 16 of the
- отрицательная шина 7;-
- диод выпрямителя 4, подключенный катодом к шине питания 2;- a
- шина питания 2.-
Направление тока в цепи, которая образовалась после запирания силовых транзисторов 13 и 17, соответствует порядку перечисленных выше элементов этой цепи.The direction of the current in the circuit, which was formed after the locking of
После запирания силовых транзисторов 13 и 17 оказывается, что одинаковы по модулю, но различны по знаку потенциалы шин 6 и 7 по отношению к общей выходной шине 10. Это обусловлено протеканием тока по упомянутым диодам выпрямителя 4, а также тем, что конденсаторы 8 и 9 на интервале проводимости силовых транзисторов 13 и 17 зарядились до одинакового напряжения.After locking the
Первая и вторая обмотки 11 и 16 магнитного накопителя энергии 12 связаны магнитно и имеют одинаковые числа витков. Поэтому положительная по знаку разность потенциалов между первым выводом конденсатора 15, подключенным через вентильный элемент 14 к обмотке 11, и положительной шиной 6 одинакова по модулю с отрицательной по знаку разностью потенциалов между первым выводом конденсатора 19, подключенным через вентильный элемент 18 к обмотке 16, и отрицательной шиной 7. Это означает, что по отношению к общей выходной шине 10 одинаковы по модулю и противоположны по знаку потенциалы первых выводов конденсаторов 15 и 19 выходного фильтра, с учетом того, что по отношению к общей выходной шине 10 потенциалы шин 6 и 7 устанавливаются одинаковыми по модулю, но различающимися по знаку.The first and
Таким образом, в предлагаемом устройстве конденсаторы 15 и 19 выходного фильтра заряжены до одинаковой разности потенциалов. Поэтому выходное напряжение импульсного DC/DC-преобразователя 5, которое, как отмечалось, составляет величину порядка 700-800 В, распределяется поровну между конденсаторами 15 и 19 выходного фильтра, т.е. каждый из них заряжен до напряжения 350-400 B.Thus, in the proposed device, the
Как следует из описания импульсных процессов в схеме, приведенного выше, равенство напряжений на конденсаторах 8 и 9 входного фильтра DC/DC-преобразователя 5, а также равенство напряжений на конденсаторах 15 и 19 выходного фильтра обусловлено магнитной связью между первой и второй обмотками 11 и 16 магнитного накопителя энергии 12, которые имеют равные числа витков. Благодаря этому равны напряжения на обмотках 11 и 16 на обоих интервалах импульсного процесса в схеме, и равенство напряжений на конденсаторах 15 и 19 выходного фильтра принудительно устанавливается, даже если несимметричны нагрузки 23 и 24, подключенные параллельно конденсаторам 15 и 19 соответственно.As follows from the description of the pulse processes in the diagram above, the equality of the voltages at the
На интервале, когда силовой транзистор 13 находится в состоянии низкой проводимости, напряжение, которое приложено к его выходной цепи, выше напряжения, до которого заряжен конденсатор 15, на величину прямого падения напряжения на вентильном элементе 14. Таким образом, напряжение, приложенное к выходной цепи силового транзистора 13 в его запертом состоянии, практически равно 350-400 B.In the interval when the
Аналогично на интервале, когда силовой транзистор 17 находится в состоянии низкой проводимости, напряжение, которое приложено к его выходной цепи, выше напряжения, до которого заряжен конденсатор 19, на величину прямого падения напряжения на вентильном элементе 18. Таким образом, напряжение, приложенное к выходной цепи силового транзистора 17 в его запертом состоянии, также составляет величину порядка 350-400 B.Similarly, in the interval when the
Если нагрузками 23 и 24 являются входные цепи дополнительных DC/DC-преобразователей, которые выполнены с трансформаторной связью между входом и выходом (см. устройство по п.2), то к их входным цепям приложено напряжение величиной порядка 350-400 B. Поэтому в дополнительных DC/DC-преобразователях можно использовать в качестве силовых ключей современные полевые транзисторы, имея при этом значительный запас по их допустимому напряжению.If the
Конденсаторы 8 и 9 входного фильтра DC/DC-преобразователя 5 снижают уровень высокочастотных импульсных помех, которые возникают при работе преобразователя и передаются в сеть переменного напряжения низкой частоты. Сигналы импульсных помех обусловлены, в частности, передачей импульсов тока во входные шины 6 и 7 DC/DC-преобразователя 5 через паразитные емкости обмоток 11 и 16. Импульсы тока возникают в моменты коммутации силовых транзисторов, когда напряжения между выводами их выходных цепей изменяются скачкообразно.
Подавление помех тем более существенно, чем выше емкость конденсаторов 6 и 7. Однако увеличение этой емкости вызывает удлинение интервалов, во время которых диоды выпрямителя 4 находятся в непроводящем состоянии. На этих интервалах DC/DC-преобразователь 5 фактически отключается от питающей сети переменного тока, из-за чего он не способен обеспечивать коррекцию формы тока, потребляемого от питающей сети.The suppression of interference is all the more significant, the higher the capacitance of the
Снижение уровня импульсных помех, передаваемых в питающую сеть, без увеличения при этом продолжительности интервалов, во время которых DC/DC-преобразователь 5 перестает выполнять функцию коррекции, достигается путем введения дополнительных фильтрующих конденсаторов 25 и 26, как показано на фиг.3.Reducing the level of impulse noise transmitted to the supply network, without increasing the duration of the intervals during which the DC /
Схема на фиг.4 путем соответствующего управления силовыми транзисторами 13 и 17 позволяет обеспечить постоянство тока, потребляемого от многофазной сети переменного тока на интервалах проводимости диодов мостового выпрямителя 4. При таком режиме работы практически отсутствует низкочастотная пульсация (на частоте, кратной частоте переменного напряжения питающей сети) тока, который передается в конденсаторы выходного фильтра. Тем самым можно существенно снизить емкость конденсаторов выходного фильтра.The circuit in Fig. 4, by appropriate control of
Источник информацииThe source of information
1. Мелешин В.И., Овчинников Д.А. Управление транзисторными преобразователями электроэнергии. - Москва: Техносфера, 2011. - 516 с. ISBN 978-5-94836-260-1.1. Meleshin V.I., Ovchinnikov D.A. Management of transistor power converters. - Moscow: Technosphere, 2011 .-- 516 p. ISBN 978-5-94836-260-1.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013123780/07A RU2542749C2 (en) | 2013-05-24 | 2013-05-24 | Corrector of power ratio |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013123780/07A RU2542749C2 (en) | 2013-05-24 | 2013-05-24 | Corrector of power ratio |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013123780A RU2013123780A (en) | 2014-11-27 |
RU2542749C2 true RU2542749C2 (en) | 2015-02-27 |
Family
ID=53290107
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013123780/07A RU2542749C2 (en) | 2013-05-24 | 2013-05-24 | Corrector of power ratio |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2542749C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2653580C2 (en) * | 2016-04-06 | 2018-05-15 | Акционерное общество "Связь инжиниринг" | Pulse voltage regulator |
RU2702762C1 (en) * | 2018-12-24 | 2019-10-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Constant voltage pulse regulator |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4891569A (en) * | 1982-08-20 | 1990-01-02 | Versatex Industries | Power factor controller |
RU2158953C1 (en) * | 1999-06-16 | 2000-11-10 | Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет | Transformer-thyristor voltage and reactive-power corrector |
-
2013
- 2013-05-24 RU RU2013123780/07A patent/RU2542749C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4891569A (en) * | 1982-08-20 | 1990-01-02 | Versatex Industries | Power factor controller |
RU2158953C1 (en) * | 1999-06-16 | 2000-11-10 | Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет | Transformer-thyristor voltage and reactive-power corrector |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2653580C2 (en) * | 2016-04-06 | 2018-05-15 | Акционерное общество "Связь инжиниринг" | Pulse voltage regulator |
RU2702762C1 (en) * | 2018-12-24 | 2019-10-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Constant voltage pulse regulator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013123780A (en) | 2014-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Qin et al. | A high-efficiency high energy density buffer architecture for power pulsation decoupling in grid-interfaced converters | |
US9729063B2 (en) | Voltage adjustment system and method for parallel-stage power converter | |
JP4910078B1 (en) | DC / DC converter and AC / DC converter | |
US10044278B2 (en) | Power conversion device | |
Chen et al. | Modified interleaved current sensorless control for three-level boost PFC converter with considering voltage imbalance and zero-crossing current distortion | |
JP7086054B2 (en) | Hybrid clock method for transformerless single-phase network inverter | |
US10193464B2 (en) | DC-DC converter | |
JP2018530988A (en) | Bidirectional resonant converter circuit and converter | |
US20200195144A1 (en) | Dc-dc converter | |
US20150207426A1 (en) | Non-isolated AC input DC Driver | |
US8456879B2 (en) | Switching power supply apparatus | |
KR20170064100A (en) | High Power Factor And High Efficiency Interleaved Dual-Buck Converter And Method Therefor | |
US20210194353A1 (en) | Ac-dc converter | |
RU2542749C2 (en) | Corrector of power ratio | |
US9608541B2 (en) | DC-to-AC conversion apparatus and method of operating the same | |
JP6297565B2 (en) | Rectifier circuit and method for unbalanced two-phase DC grid | |
US20220173652A1 (en) | Power conversion system and virtual dc voltage generator circuit | |
KR20100077526A (en) | Dc-dc convert for the photovoltaic system | |
CN105048622A (en) | 3-wire transformer-free ups system and method of control to reduce common mode current | |
US20180367040A1 (en) | Dc/dc converter | |
RU2372706C1 (en) | Device for connection of controlled voltage rectifier to source of ac voltage | |
RU2254658C1 (en) | Transistorized tree-phase reactive-current supply | |
CN110326204B (en) | Method for controlling a three-phase rectifier of a charging device on board an electric or hybrid vehicle | |
WO2016132471A1 (en) | Power conversion device and initial charging method therefor | |
Wang et al. | A novel coupled inductor Z-source three-level inverter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190525 |