RU2713464C1 - Constant voltage controller and method of controlling said voltage - Google Patents
Constant voltage controller and method of controlling said voltage Download PDFInfo
- Publication number
- RU2713464C1 RU2713464C1 RU2019118683A RU2019118683A RU2713464C1 RU 2713464 C1 RU2713464 C1 RU 2713464C1 RU 2019118683 A RU2019118683 A RU 2019118683A RU 2019118683 A RU2019118683 A RU 2019118683A RU 2713464 C1 RU2713464 C1 RU 2713464C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- input
- control
- diode
- load
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
-
- 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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Abstract
Description
Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано в различных источниках питания, например: электротехнологических установок микродугового оксидирования вентильных металлов и сплавов; электроэрозионной обработки сверхтвердых металлов; электроавтолюбителей; устройств с питанием от солнечных батарей и других устройств где требуется двухполярное питание с одним общим выводом.The invention relates to the field of power electronics and can be used in various power sources, for example: electrotechnological installations of microarc oxidation of valve metals and alloys; EDM processing of superhard metals; electric enthusiasts; devices powered by solar panels and other devices where bipolar power is required with one common output.
Известно устройство импульсного регулятора постоянного напряжения (Патент на изобретение РФ №2653580, Н02М1, Н02М 1/70, Н02М 3/145, бюл. №14, 15.05.2018 г.) содержащий силовые диоды, силовые управляемые ключи, линейный трансформатор с тремя обмотками, дополнительный дроссель, в цепь которого и обмоток трансформатора включены силовые диоды и силовые управляемые ключи, конденсаторы входного и выходного фильтров, связанные с выводами обмоток трансформатора, дросселем и нагрузкой.A device for a pulsed DC voltage regulator is known (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2653580, Н02М1,
Недостатками данного импульсного регулятора напряжение являются: повышенная сложность, снижение КПД регулятора из-за повышенного числа силовых диодов, транзисторов, числа силовых обмоток трансформатора и дросселя, особенно на повышенных частотах и при получении повышенного напряжения на нагрузке, ограниченные функциональные возможности.The disadvantages of this pulse voltage regulator are: increased complexity, reduced efficiency of the regulator due to the increased number of power diodes, transistors, the number of power windings of the transformer and inductor, especially at higher frequencies and when receiving an increased voltage on the load, limited functionality.
Известно также устройство повышающего преобразователя напряжения и способ управления им (Патент на изобретение РФ №2534742, Н02М 1/36, Н02М 3/156, бюл. №34, 10.12.2014 г.), содержащий входную цепь с дросселем в одной из ветвей, в другой пусковой ключ с шунтирующим его резистором, два силовых управляемых ключа, два силовых диода, два последовательно включенных выходных конденсатора, два вспомогательных ключа с двумя драйверами, двумя операционными усилителями (ОУ) и двумя ограничивающими резисторами, причем запуск производится после подачи входного напряжения в четыре этапа: включение питания и заряд конденсаторов через шунтирующий, пусковой силовой ключ, резистор, включение пускового силового ключа, последующее регулирование напряжение на выходных конденсаторах, выравнивание напряжений на конденсаторах с последующим включением цепи обратной связи для поддержания симметричной работы преобразователя.Also known is a voltage boost converter device and a method for controlling it (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2534742,
Недостатками данного повышающего преобразователя напряжения являются: повышенная сложность, значительное снижение КПД и надежности из-за повышенного количества силовых управляемых ключей и диодов, дополнительных управляемых вспомогательных ключей с ограничивающими резисторами, невозможность получения двуполярного выходного напряжения.The disadvantages of this step-up voltage converter are: increased complexity, a significant decrease in efficiency and reliability due to the increased number of power controlled keys and diodes, additional controlled auxiliary keys with limiting resistors, the inability to obtain a bipolar output voltage.
Недостатками способа управления данного повышающего преобразователя являются его относительная сложность и невысокая надежность.The disadvantages of the control method of this boost converter are its relative complexity and low reliability.
Устройством, наиболее близким к предлагаемому, является импульсный повышающий преобразователь постоянного напряжения (Основы силовой электроники: Учеб. пособие. - Изд. 2-е, испр. и доп. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003, схема повышающего преобразователя, рис. 7.2.1, а, стр. 344) состоящий из входного источника питания, входного накопительного реактора, подключенного одним выводом к плюсовой клемме входного источника питания, а вторым к коллектору транзистора и аноду силового диода, причем катод которого подключен к плюсовому выводу нагрузочной цепи, состоящей из параллельно соединенных накопительного конденсатора и нагрузки, а минусовой вывод нагрузочной цепи подключен к эмиттеру транзистора и минусовой клемме входного источника питания, а управляющий вывод транзистора соединен с выходным выводом системы управления преобразователя.The device closest to the one proposed is a pulsed step-up DC-DC converter (Fundamentals of Power Electronics: Textbook. Manual. - 2nd ed., Rev. And add. - Novosibirsk: NSTU Publishing House, 2003, step-up converter circuit, Fig. 7.2.1, a, p. 344) consisting of an input power source, an input storage reactor, connected by one output to the positive terminal of the input power source, and the second to the transistor collector and the anode of the power diode, the cathode of which is connected to the positive terminal of the load circuit, consisting of a parallel-connected storage capacitor and load, and the negative terminal of the load circuit is connected to the emitter of the transistor and the negative terminal of the input power source, and the control terminal of the transistor is connected to the output terminal of the converter control system.
Недостатками данного повышающего преобразователя являются: ограниченные функциональные возможности, невозможность получения силовых выводов с разнополярными напряжениями относительно общего вывода источника питания как повышающего, так и понижающего напряжение входного источника питания.The disadvantages of this step-up converter are: limited functionality, the impossibility of obtaining power leads with bipolar voltages relative to the total output of the power source, both raising and lowering the voltage of the input power source.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей, упрощение конструкции регулятора постоянного напряжения.The objective of the invention is the expansion of functionality, simplifying the design of the DC voltage regulator.
Технический результат - повышение КПД и надежности путем получения двух разнополярных выходных напряжений относительно общего вывода входного источника питания - повышающего с положительной полярностью и повышающе-понижающего с отрицательной полярностью питания с использованием одного управляемого силового ключа (транзистора); упрощение и повышение надежности способа управления при пуске, а также рабочих и аварийных отключениях.EFFECT: increased efficiency and reliability by obtaining two bipolar output voltages relative to the general output of the input power source - increasing with positive polarity and increasing-decreasing with negative polarity of the power using one controlled power switch (transistor); simplification and improvement of the reliability of the control method during start-up, as well as operational and emergency shutdowns.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что регулятор постоянного напряжения, состоящий из входного источника питания постоянного напряжения, силового транзистора, нулевого диода, анод которого подключен непосредственно к минусовой клемме входного источника питания, последовательной цепи, подключенной к плюсовой и минусовой клеммам входного источника питания и состоящей из силовых контактов входного выключателя и ограничивающего резистора, первого реактора, первого силового диода, катод которого подключен к плюсовой клемме первой нагрузочной цепи, содержащей первый накопительный конденсатор с параллельно соединенной первой нагрузкой, а минусовая клемма первой нагрузочной цепи соединена с общей минусовой клеммой входного источника питания, причем коллектор силового транзистора подключен к общей точке соединения анода первого силового диода и первого реактора, а управляющий вход (затвор) его к первому выводу блока управления, а второй и третий выводы к управляющим входам, соответственно, входного и автоматического выключателей, в отличие от прототипа, содержит: второй реактор, включенный между эмиттером силового транзистора и общим минусовым выводом входного источника питания, параллельно которому через второй силовой диод подключена вторая нагрузочная цепь, состоящая из второго накопительного конденсатора и второй нагрузки; при этом силовые контакты автоматического выключателя подключены соответственно к выходным силовым контактам последовательной цепи, состоящей из входного выключателя и ограничивающего резистора, а катод нулевого диода непосредственно подключен к общей клемме соединения выводов ограничивающего резистора, первого реактора и силового контакта автоматического выключателя.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that the DC voltage regulator, consisting of an input DC power supply, a power transistor, a zero diode, the anode of which is connected directly to the negative terminal of the input power source, a serial circuit connected to the positive and negative terminals of the input a power source and consisting of power contacts of an input switch and a limiting resistor, a first reactor, a first power diode, the cathode of which is connected to the positive terminal of the first load circuit containing the first storage capacitor with the first load connected in parallel, and the negative terminal of the first load circuit is connected to a common negative terminal of the input power source, and the collector of the power transistor is connected to a common connection point of the anode of the first power diode and the first reactor, and its control input (shutter) to the first output of the control unit, and the second and third conclusions to the control inputs, respectively, of the input and automatic switches, in The prototype version contains: a second reactor connected between the emitter of the power transistor and the common negative terminal of the input power source, in parallel with which a second load circuit consisting of a second storage capacitor and a second load is connected through a second power diode; in this case, the power contacts of the circuit breaker are connected respectively to the output power contacts of a serial circuit consisting of an input switch and a limiting resistor, and the cathode of the zero diode is directly connected to the common terminal connection terminal of the limiting resistor, the first reactor and the power contact of the circuit breaker.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается также способом управления регулятором постоянного напряжения, в котором пуск, выполняют последовательно в четыре этапа: заряд накопительных конденсаторов от источника питания через ограничивающий резистор, отпирают пусковой транзистор шунтируя ограничивающий резистор, контролируют суммарное напряжение Ucc на накопительных конденсаторах увеличивая длительность открытого состояния силовых транзисторов до значения Ucc=2Uвх; включают обратную связь и изменяя длительность открытого состояния силовых транзисторов стабилизируют Ucc на необходимом уровне, в отличие от прототипа подключение второй нагрузочной цепи с помощью силового транзистора, осуществляют сигналом от системы управления после включения автоматического выключателя, с задержкой, равной времени переходного процесса заряда конденсатора первой нагрузочной цепи, при следующих параметрах длительности управляющих импульсов tот блока управленияThe problem is solved, and the technical result is also achieved by controlling the DC voltage regulator, in which the start-up is carried out sequentially in four stages: the charge of the storage capacitors from the power source through the limiting resistor, the starting transistor is unlocked by shunting the limiting resistor, the total voltage U cc is monitored on the storage capacitors increasing the duration of the open state of the power transistors to U cc = 2U in ; include feedback and by changing the duration of the open state of the power transistors, stabilize U cc at the required level, unlike the prototype, the second load circuit is connected with the power transistor, carry out a signal from the control system after turning on the circuit breaker, with a delay equal to the time of the transient charge of the first capacitor load circuit, with the following parameters of the duration of the control pulses t from the control unit
tот=(0,2÷0,3)T,t from = (0.2 ÷ 0.3) T,
где Т(const) - период управляющих сигналов, с последующей коррекцией (установкой) tот для получения необходимых значений +U1 и -U2 при выбранных значениях параметров первого, второго реакторов и Uвх, при этом согласно изобретению, при рабочих и аварийных отключениях первоначально блокируют управляющие импульсы силового транзистора и одновременно могут подать сигнал на отключение автоматического выключателя с последующим отключением входного источника питания с помощью входного выключателя.where T (const) is the period of the control signals, followed by correction (installation) t from to obtain the necessary values + U 1 and -U 2 at the selected values of the parameters of the first, second reactors and U in , while according to the invention, during operation and emergency shutdowns initially block the control pulses of the power transistor and at the same time can send a signal to turn off the circuit breaker with subsequent disconnection of the input power source using the input switch.
Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже приведена схема регулятора постоянного напряжения.The invention is illustrated in the drawing. The drawing shows a diagram of a DC voltage regulator.
Регулятор постоянного напряжения, содержащий входной источник питания постоянного напряжения 1, силовой транзистор 2 (например, совмещенный транзистор), нулевой диод 3, анод которого подключен непосредственно к общей минусовой клемме входного источника питания, входного выключателя 4, второй силовой контакт входного выключателя соединен с первым выводом ограничивающего резистора 5, а первый силовой вывод которого соединен с плюсовой клеммой входного источника питания и первым силовым контактом автоматического выключателя 6 и второй вывод которого соединен с общей клеммой соединения второго вывода автоматического выключателя 6 с катодом нулевого диода 3 и выводом первого реактора 7, последовательно с которым включена цепочка, состоящая из первого силового диода 8, первой нагрузочной цепи, состоящей из первого накопительного конденсатора 9 и первой нагрузки 10, при этом управление регулятором осуществляется блоком управления 11, выходные управляющие выводы которого соединены соответственно с управляющими входами входного выключателя 4, автоматического выключателя 6 и силового транзистора 2 (затвором), последовательно с которым между эмиттером и общим минусовым выводом входного источника питания включен второй реактор 12, параллельно которому через второй силовой диод 13 подключена вторая нагрузочная цепь, состоящая из второго накопительного конденсатора 14 и второй нагрузки 15.A DC voltage regulator containing an input
Регулятор постоянного напряжения работает следующим образом. Полярность напряжений входного источника питания 1 (Uвх) и на накопительных конденсаторах 9, 14 первой и второй нагрузочных цепей (+U1, -U2) показана на чертеже. Система управления 11, содержащая индивидуальный источник питания, выполнена на основе цифрового сигнального процессора и обеспечивает по сигналам с датчиков широтно-импульсное управление силовым транзистором 2 изменением открытого состояния его tот - var. при постоянном периоде T-const управляющих импульсов, а также управление входным 4 и автоматическим 6 выключателями. В исходном состоянии выключатели 4 и 6 отключены. При запуске регулятора подается входное напряжение Uвх выключателем 4 сигналом от системы управления 11 и начинается заряд конденсатора 9 первой нагрузочной цепи через ограничивающий резистор 5, первый реактор 7, первый силовой диод 8, контролируется ток заряда и через время t1, определяемое переходным процессом этой цепи, система управления 11 подает сигнал на включение автоматического выключателя 6, который шунтирует силовые контакты последовательной цепи, состоящей из выключателя 4 и ограничивающего резистора 5, с последующей коррекцией tот и получения необходимых значений +U1 и -U2 при выбранных значениях параметров: первого и второго реакторов и Uвх, кроме того, согласно изобретению, при рабочих и аварийных отключениях можно первоначально блокировать управляющие импульсы силового транзистора и одновременно можно подать сигнал на отключение автоматического выключателя с последующим отключением входного источника питания с помощью входного выключателя.The DC voltage regulator operates as follows. The voltage polarity of the input power source 1 (U I ) and on the
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019118683A RU2713464C1 (en) | 2019-06-14 | 2019-06-14 | Constant voltage controller and method of controlling said voltage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019118683A RU2713464C1 (en) | 2019-06-14 | 2019-06-14 | Constant voltage controller and method of controlling said voltage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2713464C1 true RU2713464C1 (en) | 2020-02-05 |
Family
ID=69625455
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019118683A RU2713464C1 (en) | 2019-06-14 | 2019-06-14 | Constant voltage controller and method of controlling said voltage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2713464C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2769907C1 (en) * | 2021-09-10 | 2022-04-08 | Акционерное общество "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (АО "НПЦАП") | Secondary power supply |
RU2773097C1 (en) * | 2021-11-10 | 2022-05-31 | Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва» | Pulse current regulator |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6856103B1 (en) * | 2003-09-17 | 2005-02-15 | Varon Lighting, Inc. | Voltage regulator for line powered linear and switching power supply |
RU2534742C1 (en) * | 2013-05-24 | 2014-12-10 | Закрытое акционерное общество "Электро СИ" | Step-up voltage converter |
RU2634742C1 (en) * | 2015-09-14 | 2017-11-03 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Construction of vehicle side door |
RU2653580C2 (en) * | 2016-04-06 | 2018-05-15 | Акционерное общество "Связь инжиниринг" | Pulse voltage regulator |
-
2019
- 2019-06-14 RU RU2019118683A patent/RU2713464C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6856103B1 (en) * | 2003-09-17 | 2005-02-15 | Varon Lighting, Inc. | Voltage regulator for line powered linear and switching power supply |
RU2534742C1 (en) * | 2013-05-24 | 2014-12-10 | Закрытое акционерное общество "Электро СИ" | Step-up voltage converter |
RU2634742C1 (en) * | 2015-09-14 | 2017-11-03 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Construction of vehicle side door |
RU2653580C2 (en) * | 2016-04-06 | 2018-05-15 | Акционерное общество "Связь инжиниринг" | Pulse voltage regulator |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2769907C1 (en) * | 2021-09-10 | 2022-04-08 | Акционерное общество "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (АО "НПЦАП") | Secondary power supply |
RU2773097C1 (en) * | 2021-11-10 | 2022-05-31 | Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва» | Pulse current regulator |
RU2795478C1 (en) * | 2022-11-01 | 2023-05-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Source of stable current or voltage with pulse regulation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20190157974A1 (en) | Control apparatus for power conversion apparatus | |
CN111313707B (en) | DC/DC power supply conversion system | |
CN108141131A (en) | Multiphase converter | |
CN106716805A (en) | Switched power stage and a method for controlling the latter | |
RU2713464C1 (en) | Constant voltage controller and method of controlling said voltage | |
US11594954B2 (en) | Soft start method for a single inductor multiple output power supply | |
RU2676678C1 (en) | Energy conversion equipment for dc power supply systems | |
RU70056U1 (en) | BATTERY CHARGING DEVICE | |
KR101197078B1 (en) | Zero voltage discharge circuit with active switching elements | |
Burkin et al. | A device for forming a stepwise-decreasing current for charging a capacitive energy storage | |
Elshaer et al. | Smart optimal control of DC-DC boost converter for intelligent PV systems | |
CN115242060A (en) | Electromagnetic actuator control circuit, control method and medical equipment | |
RU144248U1 (en) | SOLAR BATTERY ELECTRIC SIMULATOR | |
RU2505913C1 (en) | Pulsed dc voltage controller | |
RU2815075C1 (en) | High-efficiency step-up pulse constant voltage regulator | |
RU2806896C1 (en) | Boost voltage regulator for work with three-phase loads | |
RU2702762C1 (en) | Constant voltage pulse regulator | |
CN110797877B (en) | High-voltage generator bus voltage control method and high-voltage generator | |
RU2815910C1 (en) | Step-up constant voltage regulator | |
CN117254692B (en) | Control method, battery system, device, equipment and medium for DC/DC converter | |
RU2773097C1 (en) | Pulse current regulator | |
KR102548727B1 (en) | Apparatus for Valve Performance Test of MMC-based HVDC System and Test Method Therefor | |
RU2812962C1 (en) | Bipolar dc voltage regulator | |
CN109194104B (en) | Linear high-stability direct-current filter circuit | |
RU2738956C1 (en) | Auxiliary converter with input current correction |