RU2675726C1 - Voltage converter - Google Patents

Voltage converter Download PDF

Info

Publication number
RU2675726C1
RU2675726C1 RU2018112121A RU2018112121A RU2675726C1 RU 2675726 C1 RU2675726 C1 RU 2675726C1 RU 2018112121 A RU2018112121 A RU 2018112121A RU 2018112121 A RU2018112121 A RU 2018112121A RU 2675726 C1 RU2675726 C1 RU 2675726C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
converter
voltage
power
stage
input
Prior art date
Application number
RU2018112121A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Федор Валерьевич Шапран
Тимур Викторович Закареев
Дамир Альмирович Рахимов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт"
Priority to RU2018112121A priority Critical patent/RU2675726C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2675726C1 publication Critical patent/RU2675726C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to the DC power at the input conversion to the DC power at the output. Voltage converter contains a choke and a control system, to which a contactor and the starting current limiting device and overvoltage protection at the converter input are connected. Converter additionally contains two converting cells, in series connected by the input and in series with the choke, the converting cells are made according to the two-stage scheme. First stage is made according to the three level step-up voltage regulator scheme, containing two power switches, two diodes, two capacitors, which form the capacitive voltage divider. Second stage is the half-bridge resonant converter, where as the power switches a pair of in series connected semiconductor switches is used. Half-bridge resonant converters load are the one common transformer primary windings, which output windings are loaded on the rectifiers. Rectifier outputs are in parallel connected for connection to the voltage converter load terminals.EFFECT: reducing the voltage and dynamic losses on the semiconductor switches and increase in the electricity conversion frequency.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к областям электротехники и железнодорожного транспорта, в частности - к преобразованию одного уровня напряжения постоянного тока в другой уровень напряжения постоянного тока с его стабилизацией для питания потребителей собственных нужд электровоза.The invention relates to the fields of electrical engineering and railway transport, in particular to the conversion of one level of DC voltage to another level of DC voltage with its stabilization for power consumers of their own needs of an electric locomotive.

Известно изобретение «Ограничитель пускового тока инвертора» по патенту SU 1534682 с датой публикации 07.01.1990, которое предназначено для использования в устройствах защиты инверторов напряжения с внешним возбуждением от перенапряжений на их входе и содержит коммутирующий транзистор с балластным резистором, подключенным параллельно его силовым выводам. Нагрузкой ограничителя является входная силовая цепь инвертора. Коммутирующий транзистор включается по сигналу схемы управления, если уровень напряжения источника электроэнергии находится в заданном двумя пороговыми уровнями диапазоне, и отключается при выходе уровня входного напряжения из заданного диапазона или при превышении разности между напряжением источника электроэнергии и напряжением на входном конденсаторе третьего порогового уровня.The invention is known "Inverter starting current limiter" according to patent SU 1534682 with the publication date 07.01.1990, which is intended for use in voltage protection devices for inverters with external excitation from overvoltages at their input and contains a switching transistor with a ballast resistor connected in parallel with its power terminals. The limiter load is the inverter input power circuit. The switching transistor is turned on by the signal of the control circuit if the voltage level of the electric power source is in the range specified by the two threshold levels, and turns off when the input voltage level goes out of the specified range or when the difference between the voltage of the electric power source and the voltage at the input capacitor of the third threshold level is exceeded.

Недостатком технического решения является отсутствие функции преобразования электроэнергии, гальванической развязки и повышенное напряжение на коммутирующем ключе.The disadvantage of the technical solution is the lack of the function of electric power conversion, galvanic isolation and increased voltage on the switching key.

Известен трехуровневый повышающий конвертор напряжения из статьи авторов Zhang М. Т., Jiang Y., Lee F. С, Jovanovic М. М. Single-phase three-level boost power factor correction converter. ("Однофазный корректор коэффициента мощности на базе трехуровневого повышающего конвертора"). // 1995 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition - APEC'95. - Dallas, TX, USA: IEEE, 5-9 March 1995. C. 434-439. На фигуре 1 на стр. 434 статьи изображена схема повышающего конвертора напряжения, содержащего дроссель, два диода, два силовых ключа, два конденсатора, включенных так, что емкостной делитель напряжения, образованный конденсаторами, обеспечивает ограничение максимального напряжения на силовом ключе на уровне половины значения выходного напряжения данного конвертора.A well-known three-level step-up voltage converter from an article by Zhang M. T., Jiang Y., Lee F. C, Jovanovic M. M. Single-phase three-level boost power factor correction converter. ("Single-phase power factor corrector based on a three-level boost converter"). // 1995 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition - APEC'95. - Dallas, TX, USA: IEEE, 5-9 March 1995.P. 434-439. The figure 1 on page 434 of the article shows a diagram of a step-up voltage converter containing a choke, two diodes, two power switches, two capacitors, switched on so that the capacitive voltage divider formed by the capacitors limits the maximum voltage on the power switch to half the output value voltage of this converter.

Недостатком технического решения является отсутствие возможности обеспечения гальванической развязки.The disadvantage of the technical solution is the lack of the ability to provide galvanic isolation.

Известен двухступенчатый преобразователь с первой ступенью, образованной последовательным подключением двух повышающих преобразователей к источнику электроэнергии, и второй ступенью - полумостовым инвертором напряжения, являющимся общей нагрузкой двух повышающих преобразователей из статьи авторов Qian Т., Lehman В. Buck/half-bridge input-series two-stage converter // IET Power Electronics. 2010. T. 3. №6. C. 965.A two-stage converter is known with the first stage formed by the series connection of two step-up converters to a power source, and the second stage - a half-bridge voltage inverter, which is the total load of two step-up converters from the article by Qian T., Lehman B. Buck / half-bridge input-series two -stage converter // IET Power Electronics. 2010. T. 3. No. 6. C. 965.

Недостатками преобразователя являются отсутствие защиты от перенапряжения на входе преобразователя и повышенное напряжение на силовых ключах второй ступени.The disadvantages of the converter are the lack of overvoltage protection at the input of the converter and the increased voltage on the power switches of the second stage.

Из уровня техники известно последовательное подключение входных цепей конверторов напряжения к источнику электроэнергии и параллельное подключение выходных цепей конверторов напряжения к нагрузке (Fig. 1 Kim J. - W., Yon J. - S., Cho В. H. Modeling, control, and design of input-series-output-parallel-connected converter for high-speed-train power system // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2001. T. 48. №3. C. 536-544.)It is known from the prior art that the input circuits of the voltage converters are connected in series to a power source and the output circuits of the voltage converters are connected in parallel to the load (Fig. 1 Kim J. - W., Yon J. - S., Cho B. H. Modeling, control, and design of input-series-output-parallel-connected converter for high-speed-train power system // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2001. T. 48. No. 3. C. 536-544.)

Недостатками данного технического решения является необходимость применения такого количества силовых развязывающих трансформаторов, которое равно количеству инверторов напряжения, что приводит к повышению массы, габаритов устройства и снижению надежности.The disadvantages of this technical solution is the need to use so many power decoupling transformers, which is equal to the number of voltage inverters, which leads to an increase in mass, dimensions of the device and a decrease in reliability.

Известно последовательное соединение силовых ключей с целью снижения уровня максимального напряжения на отдельных ключах и последовательное и параллельное соединение преобразовательных ячеек. Моин, В.С. Стабилизированные транзисторные преобразователи (основы теории и расчета) / В.С. Моин, Н.Н. Лаптев. - М.: Энергия, 1972. - 512 с.Known serial connection of power switches in order to reduce the maximum voltage level on individual switches and serial and parallel connection of the converter cells. Moin, V.S. Stabilized Transistor Converters (Fundamentals of Theory and Calculation) / V.S. Moin, N.N. Laptev. - M .: Energy, 1972. - 512 p.

Недостатком данного технического решения является применение большого количества трансформаторов, что также увеличивает массу и габариты устройства и снижает его надежность.The disadvantage of this technical solution is the use of a large number of transformers, which also increases the mass and dimensions of the device and reduces its reliability.

Из уровня техники известен двухступенчатый вспомогательный преобразователь для железной дороги по патенту РФ 2494883 с датой публикации 10.07.2013, первая ступень которого состоит из повышающей ступени с двумя высоковольтными ключами и двумя высоковольтными диодами, вторая ступень содержит DC-DC преобразователь на основе полумостового резонансного преобразователя с использованием высоковольтных транзисторов.The prior art two-stage auxiliary converter for the railway according to the patent of the Russian Federation 2494883 with a publication date July 10, 2013, the first stage of which consists of an increasing stage with two high-voltage switches and two high-voltage diodes, the second stage contains a DC-DC converter based on a half-bridge resonant converter with using high voltage transistors.

Недостатки решения: использование высоковольтных транзисторов, что приводит к повышению динамических потерь и снижению КПД при высоких частотах преобразования.Disadvantages of the solution: the use of high-voltage transistors, which leads to an increase in dynamic losses and a decrease in efficiency at high conversion frequencies.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является изобретение «Преобразователь напряжения с защитой ключей» по патенту РФ 2549526 с датой публикации 27.11.2014, предназначенное для обеспечения электроэнергией различных нагрузок и работающее от источника постоянного напряжения. Преобразователь содержит повышающий регулятор на основе двух ключей и двух диодов, датчик входного напряжения, датчик входного тока, контактор, входной ключ, к силовым выводам которого подключен резистор, конденсатор и обмотку трансформатора в диагонали DC/DC преобразователя, датчик напряжения на выходе повышающего регулятора.The closest technical solution to the claimed invention is the invention "Voltage Converter with key protection" according to the patent of Russian Federation 2549526 with the publication date 11/27/2014, designed to provide electricity to various loads and working from a constant voltage source. The converter contains a step-up regulator based on two keys and two diodes, an input voltage sensor, an input current sensor, a contactor, an input key, to the power terminals of which a resistor, capacitor and transformer winding are connected in the diagonal of the DC / DC converter, a voltage sensor at the output of the step-up regulator.

Недостатками прототипа являются отсутствие возможности повышения частоты преобразования электроэнергии, улучшения качества потребляемой электроэнергии и увеличения КПД устройства.The disadvantages of the prototype are the inability to increase the frequency of conversion of electricity, improve the quality of energy consumed and increase the efficiency of the device.

Техническими задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются повышение надежности, уменьшение массы и габаритных размеров преобразователя, улучшение качества потребляемой электроэнергии и увеличение КПД.The technical problems to which the claimed invention is directed are improving reliability, reducing the mass and overall dimensions of the converter, improving the quality of energy consumed and increasing efficiency.

Техническими результатами, на достижение которых направлено заявляемое изобретение, являются снижение напряжения и динамических потерь на полупроводниковых ключах, повышение частоты преобразования электроэнергии.The technical results to which the claimed invention is directed are reducing voltage and dynamic losses on semiconductor switches, increasing the frequency of electric power conversion.

Технические результаты обеспечиваются за счет выполнения конвертора напряжения, содержащего дроссель и систему управления, к которой подключены контактор и устройство ограничения пускового тока и защиты от перенапряжения на входе конвертора. Конвертор дополнительно содержит две преобразовательные ячейки, включенные последовательно по входу и последовательно с дросселем, преобразовательные ячейки выполнены по двухступенчатой схеме. Первая ступень выполнена по схеме трехуровневого повышающего регулятора напряжения, содержащего два силовых ключа, два диода, два конденсатора, образующих емкостный делитель напряжения. Вторая ступень является полумостовым резонансным преобразователем, где в качестве силовых ключей используется пара последовательно включенных полупроводниковых ключей, нагрузкой полумостовых резонансных преобразователей являются первичные обмотки одного общего трансформатора, выходные обмотки трансформатора нагружены на выпрямители, выходы которых соединены параллельно для подключения к зажимам нагрузки конвертора напряжения. При этом устройство ограничения пускового тока и защиты от перенапряжения содержит четыре коммутирующих полупроводниковых силовых ключа и четыре балластных резистора, включенных параллельно силовым выводам коммутирующих ключей.Technical results are ensured by the implementation of a voltage converter containing a choke and a control system to which a contactor and a device for limiting inrush current and surge protection at the input of the converter are connected. The converter additionally contains two converter cells connected in series at the input and in series with the inductor, the converter cells are made in a two-stage scheme. The first stage is made according to the scheme of a three-level step-up voltage regulator, containing two power switches, two diodes, two capacitors forming a capacitive voltage divider. The second stage is a half-bridge resonant converter, where a pair of series-connected semiconductor switches are used as power switches, the load of the half-bridge resonant converters is the primary windings of one common transformer, the output windings of the transformer are loaded on rectifiers, the outputs of which are connected in parallel to connect to the load terminals of the voltage converter. Moreover, the device for limiting inrush current and overvoltage protection contains four switching semiconductor power switches and four ballast resistors connected in parallel to the power terminals of the switching keys.

На фиг. 1 изображена структурная схема конвертора напряжения.In FIG. 1 shows a block diagram of a voltage converter.

Конвертор напряжения содержит контактор 1, устройство ограничения пускового тока и защиты от перенапряжения на входе конвертора 2, дроссель 3, две двухступенчатые преобразовательные ячейки 4, трансформатор 5 и выпрямители 6.The voltage converter comprises a contactor 1, an inrush current limiting device and surge protection at the input of the converter 2, a choke 3, two two-stage converter cells 4, a transformer 5 and rectifiers 6.

Устройство ограничения пускового тока и защиты от перенапряжения 2 содержит четыре коммутирующих полупроводниковых силовых ключа 7 и четыре балластных резистора 8, включенных параллельно силовым выводам коммутирующих ключей 7.The inrush current limiting and overvoltage protection device 2 contains four switching semiconductor power switches 7 and four ballast resistors 8 connected in parallel to the power terminals of the switching keys 7.

Входные зажимы 9 преобразовательных ячеек 4 включены последовательно в контур, содержащий источник электроэнергии 10, контактор 1, устройство ограничения пускового тока и защиты от перенапряжения 2 и дроссель 3.The input terminals 9 of the converter cells 4 are connected in series to a circuit containing an electric power source 10, a contactor 1, an inrush current limiting device and an overvoltage protection 2 and a choke 3.

Первая ступень преобразовательных ячеек 4 выполнена по схеме трехуровневого повышающего регулятора напряжения, содержащего два силовых ключа 11, два диода 12, два конденсатора 13, включенных так, что емкостный делитель напряжения, образованный конденсаторами 13 каждой преобразовательной ячейки 4, обеспечивает ограничение максимального напряжения на силовых ключах 11 на уровне половины значения выходного напряжения повышающего регулятора напряжения.The first stage of the converter cells 4 is made according to the scheme of a three-level step-up voltage regulator containing two power switches 11, two diodes 12, two capacitors 13, connected so that the capacitive voltage divider formed by the capacitors 13 of each converter cell 4, limits the maximum voltage on the power switches 11 at half the output voltage of the voltage boost controller.

Вторая ступень преобразовательных ячеек 4 является полумостовым резонансным преобразователем, где в качестве силовых ключей используется пара последовательно включенных силовых полупроводниковых ключей 14, а в качестве пассивного плеча использованы конденсаторы 13. В диагональ полумостового резонансного преобразователя последовательно включены: резонансные дроссели 15, резонансные конденсаторы 16 и его нагрузка -первичные обмотки 17 одного общего трансформатора 5.The second stage of the converter cells 4 is a half-bridge resonant converter, where a pair of series-connected power semiconductor switches 14 are used as power switches, and capacitors 13 are used as a passive arm. The diagonal of the half-bridge resonant converter is sequentially included: resonant chokes 15, resonant capacitors 16 and its load - primary windings 17 of one common transformer 5.

Выходные обмотки 18 трансформатора 5 нагружены на выпрямители 6, выходы которых соединены параллельно для подключения к фильтрующему конденсатору 19 и зажимам нагрузки 20 конвертора напряжения.The output windings 18 of the transformer 5 are loaded on rectifiers 6, the outputs of which are connected in parallel for connection to a filtering capacitor 19 and load terminals 20 of the voltage converter.

Конвертор напряжения работает следующим образом.The voltage converter operates as follows.

Контактор 1 и устройство ограничения пускового тока и защиты от перенапряжения 2 включаются по сигналу системы управления 21, если уровень напряжения источника электроэнергии 10 находится в заданном двумя пороговыми уровнями диапазоне, и отключаются при выходе уровня входного напряжения из заданного диапазона или при превышении разности между напряжением источника электроэнергии и напряжением на конденсаторах 13 третьего порогового уровня.The contactor 1 and the inrush current limiting and overvoltage protection device 2 are turned on by the signal of the control system 21 if the voltage level of the electric power source 10 is in the range specified by two threshold levels, and are switched off when the input voltage level falls out of the specified range or when the difference between the source voltage is exceeded electricity and voltage on the capacitors 13 of the third threshold level.

Система управления 21 подает импульсы управления на силовые ключи 11 повышающего регулятора напряжения синхронно, последовательно и зависимо от напряжения на конденсаторах 13 и на зажимах нагрузки 20, что наряду с показанным на фиг. 1 способом соединения силовых ключей 11, диодов 12 и конденсаторов 13 позволяет регулировать напряжение на конденсаторах 13 и достигнуть заявленные технические результаты, при которых напряжение на силовых ключах 11 не превышает половины выходного напряжения повышающего регулятора.The control system 21 supplies the control pulses to the power switches 11 of the step-up voltage regulator synchronously, sequentially and depending on the voltage across the capacitors 13 and at the load terminals 20, which, in addition to that shown in FIG. 1 by the method of connecting power switches 11, diodes 12 and capacitors 13 allows you to adjust the voltage on the capacitors 13 and achieve the claimed technical results, in which the voltage on the power switches 11 does not exceed half the output voltage of the boost controller.

Управление парами последовательно включенных силовых полупроводниковых ключей 14 система управления 21 выполняет синхронно с управлением ключами 11 повышающего регулятора напряжения. Использование пары последовательно включенных силовых полупроводниковых ключей 14 в качестве силовых ключей полумостового резонансного инвертора позволяет достигнуть снижения напряжения на силовых ключах.The control system 21 performs synchronization of the pairs of serially connected power semiconductor switches 14 in synchronization with the keys 11 of the step-up voltage regulator. Using a pair of series-connected power semiconductor switches 14 as power switches of a half-bridge resonant inverter allows one to achieve a reduction in voltage at the power switches.

Сформированное полумостовым резонансным инвертором переменное напряжение подается на входные обмотки 17 одного общего трансформатора 5, выходные обмотки 18 которого подключены к выпрямителям 6, выпрямляющим напряжение и подавающим его на конденсатор 19 и зажимы нагрузки 20 конвертора напряжения. Применение одного общего трансформатора 5 с двумя полумостовыми резонансными инверторами напряжения позволяет повысить надежность и снизить массу и габариты конвертора напряжения.Formed by a half-bridge resonant inverter, the alternating voltage is supplied to the input windings 17 of one common transformer 5, the output windings of which 18 are connected to rectifiers 6, rectifying the voltage and supplying it to the capacitor 19 and load terminals 20 of the voltage converter. The use of one common transformer 5 with two half-bridge resonant voltage inverters allows to increase reliability and reduce the weight and dimensions of the voltage converter.

Таким образом, выполнение конвертора напряжения, содержащего систему управления, к которой подключены контактор, устройство ограничения пускового тока и защиты от перенапряжения на входе конвертора и дроссель, а также две преобразовательные ячейки, включенные последовательно по входу и последовательно с дросселем, и параллельно по выходу, при этом преобразовательные ячейки выполнены по двухступенчатой схеме, где первая ступень выполнена по схеме трехуровневого повышающего регулятора напряжения, содержащего два силовых ключа, два диода, два конденсатора, включенных так, что емкостный делитель напряжения, образованный конденсаторами, обеспечивает ограничение максимального напряжения на силовых ключах на уровне половины значения выходного напряжения повышающего конвертора; вторая ступень является полумостовым резонансным преобразователем, где в качестве силовых ключей используется пара последовательно включенных силовых полупроводниковых ключей, нагрузкой полумостовых резонансных преобразователей являются первичные обмотки одного общего трансформатора; выходные обмотки трансформатора нагружены на выпрямители, выходы которых соединены параллельно для подключения к зажимам нагрузки конвертора напряжения, при этом устройство ограничения пускового тока и защиты от перенапряжения содержит четыре коммутирующих полупроводниковых силовых ключа и четыре балластных резистора, включенных параллельно силовым выводам коммутирующих ключей, обеспечивает заявленные технические результаты: снижение напряжения и динамических потерь на полупроводниковых ключах, повышение частоты преобразования электроэнергии.Thus, the implementation of the voltage converter containing the control system to which the contactor is connected, the inrush current limiting device and surge protection at the input of the converter and the inductor, as well as two converter cells connected in series at the input and in series with the inductor, and in parallel at the output, wherein the conversion cells are made according to a two-stage scheme, where the first stage is made according to the scheme of a three-level step-up voltage regulator containing two power switches, two diodes yes, two capacitors included so that the capacitive voltage divider formed by the capacitors limits the maximum voltage on the power switches to half the output voltage of the boost converter; the second stage is a half-bridge resonant converter, where a pair of series-connected power semiconductor switches is used as power switches, the primary windings of one common transformer are the load of half-bridge resonant converters; the transformer output windings are loaded on rectifiers, the outputs of which are connected in parallel to connect the voltage converter to the load terminals, while the inrush current limiting and overvoltage protection device contains four switching semiconductor power switches and four ballast resistors connected in parallel to the power terminals of the switching keys, provides the claimed technical results: reduced voltage and dynamic losses on semiconductor switches, increased conversion frequency electricity.

Claims (2)

1. Конвертор напряжения, содержащий дроссель и систему управления, к которой подключены контактор и устройство ограничения пускового тока и защиты от перенапряжения на входе конвертора, отличающийся тем, что содержит две преобразовательные ячейки, включенные последовательно по входу и последовательно с дросселем, преобразовательные ячейки выполнены по двухступенчатой схеме, где первая ступень выполнена по схеме трехуровневого повышающего регулятора напряжения, содержащего два силовых ключа, два диода, два конденсатора, образующих емкостный делитель напряжения; вторая ступень является полумостовым резонансным преобразователем, где в качестве силовых ключей используется пара последовательно включенных полупроводниковых ключей, нагрузкой полумостовых резонансных преобразователей являются первичные обмотки одного общего трансформатора, выходные обмотки трансформатора нагружены на выпрямители, выходы которых соединены параллельно для подключения к зажимам нагрузки конвертора напряжения.1. A voltage converter comprising a choke and a control system to which a contactor and a device for limiting inrush current and surge protection at the input of the converter are connected, characterized in that it contains two converter cells connected in series at the input and in series with the inductor, the converter cells are made according to a two-stage circuit, where the first stage is made according to the scheme of a three-level step-up voltage regulator, containing two power switches, two diodes, two capacitors forming ostny voltage divider; the second stage is a half-bridge resonant converter, where a pair of series-connected semiconductor switches are used as power switches, the load of the half-bridge resonant converters is the primary windings of one common transformer, the output windings of the transformer are loaded on rectifiers, the outputs of which are connected in parallel to connect to the load terminals of the voltage converter. 2. Конвертор напряжения по п. 1, отличающийся тем, что устройство ограничения пускового тока и защиты от перенапряжения содержит четыре коммутирующих полупроводниковых силовых ключа и четыре балластных резистора, включенных параллельно силовым выводам коммутирующих ключей.2. The voltage converter according to claim 1, characterized in that the inrush current limiting and surge protection device comprises four switching semiconductor power switches and four ballast resistors connected in parallel with the power terminals of the switching keys.
RU2018112121A 2018-04-03 2018-04-03 Voltage converter RU2675726C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018112121A RU2675726C1 (en) 2018-04-03 2018-04-03 Voltage converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018112121A RU2675726C1 (en) 2018-04-03 2018-04-03 Voltage converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2675726C1 true RU2675726C1 (en) 2018-12-24

Family

ID=64753736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018112121A RU2675726C1 (en) 2018-04-03 2018-04-03 Voltage converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2675726C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2726156C1 (en) * 2019-03-18 2020-07-09 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" Boosting voltage rectifier
RU2753771C1 (en) * 2021-03-18 2021-08-23 Общество с ограниченной ответственностью "РАТЕП-ИННОВАЦИЯ" Signal converter for electrical equipment of rail traction vehicles
RU2762338C1 (en) * 2021-07-08 2021-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Горизонт" Static voltage converter
RU2766184C1 (en) * 2021-08-25 2022-02-09 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Горизонт" Static voltage converter

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1607057A1 (en) * 1988-12-06 1990-11-15 Предприятие П/Я В-8781 Resonance self-excited d.c. voltage converter
RU2459342C1 (en) * 2011-04-01 2012-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Resonant converter of dc voltage into dc and ac and method to control its output voltage
RU141480U1 (en) * 2013-11-26 2014-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЦЕНТР "СЕВЕРО-ЗАПАДНАЯ ЛАБАРАТОРИЯ" DC VOLTAGE CONVERTER TO DC VOLTAGE
RU2549526C2 (en) * 2013-05-24 2015-04-27 Закрытое акционерное общество "Электро СИ" Voltage converter with key protection
CN105915057A (en) * 2016-05-25 2016-08-31 重庆大学 Sliding mode control method for realizing soft switching condition based on ICPT system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1607057A1 (en) * 1988-12-06 1990-11-15 Предприятие П/Я В-8781 Resonance self-excited d.c. voltage converter
RU2459342C1 (en) * 2011-04-01 2012-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Resonant converter of dc voltage into dc and ac and method to control its output voltage
RU2549526C2 (en) * 2013-05-24 2015-04-27 Закрытое акционерное общество "Электро СИ" Voltage converter with key protection
RU141480U1 (en) * 2013-11-26 2014-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЦЕНТР "СЕВЕРО-ЗАПАДНАЯ ЛАБАРАТОРИЯ" DC VOLTAGE CONVERTER TO DC VOLTAGE
CN105915057A (en) * 2016-05-25 2016-08-31 重庆大学 Sliding mode control method for realizing soft switching condition based on ICPT system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2726156C1 (en) * 2019-03-18 2020-07-09 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" Boosting voltage rectifier
RU2753771C1 (en) * 2021-03-18 2021-08-23 Общество с ограниченной ответственностью "РАТЕП-ИННОВАЦИЯ" Signal converter for electrical equipment of rail traction vehicles
RU2762338C1 (en) * 2021-07-08 2021-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Горизонт" Static voltage converter
RU2766184C1 (en) * 2021-08-25 2022-02-09 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Горизонт" Static voltage converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2675726C1 (en) Voltage converter
US9906169B1 (en) DC-AC conversion circuit having a first double ended DC pulse stage and a second AC stage
US10673320B2 (en) Snubber circuit and power conversion system including same
EP3257146A1 (en) Dc-dc converter
US20150043254A1 (en) Grid feed apparatus, energy feed system and method for operating a grid feed apparatus
US20140049998A1 (en) DC to AC Power Converter
RU163740U1 (en) MULTI-PHASE RECTIFIER WITH CORRECTION OF POWER COEFFICIENT
US9584040B2 (en) Double-rectifier for a multi-phase contactless energy transmission system
CN116057825A (en) Multi-level bidirectional electric AC/DC converter
Kehler et al. Auxiliary power supply for solid state transformers
Takahashi et al. Power decoupling method for isolated DC to single-phase AC converter using matrix converter
RU103427U1 (en) BATTERY-DISCHARGE DEVICE FOR BATTERIES
RU190083U1 (en) DC Pulse Frequency Converter
Bascopé et al. A step-Up DC-DC converter for non-isolated on-line UPS applications
RU63620U1 (en) DC / DC Converter
Kim et al. Operation characteristics of two-stage DC/DC converter for photovoltaic system
RU64451U1 (en) PULSE CONVERTER
US9923480B2 (en) DC-to-AC power converter with high efficiency
Yun A New Dual Boost DC/DC Converter with a Voltage Conversion Gain
Jagan et al. Reduced capacitor stress one switched-inductor improved Z-source inverter
RU2767171C1 (en) Pulse voltage stabilizer
RU2808233C1 (en) Key phase current normalizer
RU177678U1 (en) Autonomous power supply system with electric start of the power plant
RU2762338C1 (en) Static voltage converter
RU2750955C1 (en) Converter of own needs