SE524477C2 - Arrangemang för en elektrisk omvandlare - Google Patents

Arrangemang för en elektrisk omvandlare

Info

Publication number
SE524477C2
SE524477C2 SE0102779A SE0102779A SE524477C2 SE 524477 C2 SE524477 C2 SE 524477C2 SE 0102779 A SE0102779 A SE 0102779A SE 0102779 A SE0102779 A SE 0102779A SE 524477 C2 SE524477 C2 SE 524477C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
snubber
diode
capacitance
inductor
terminal
Prior art date
Application number
SE0102779A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0102779L (sv
SE0102779D0 (sv
Inventor
Manuel Roberto Rojas Romero
Original Assignee
Emerson Energy Systems Ab
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 Emerson Energy Systems Ab filed Critical Emerson Energy Systems Ab
Priority to SE0102779A priority Critical patent/SE524477C2/sv
Publication of SE0102779D0 publication Critical patent/SE0102779D0/sv
Priority to PCT/SE2002/001469 priority patent/WO2003017457A1/en
Publication of SE0102779L publication Critical patent/SE0102779L/sv
Publication of SE524477C2 publication Critical patent/SE524477C2/sv

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34Snubber circuits
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/125Avoiding or suppressing excessive transient voltages or currents
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/155Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34Snubber circuits
    • H02M1/346Passive non-dissipative snubbers
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

'20 524 477 = a: . | . « . ~ n c a . . ø « | n u' 2 varande artikeln tillåter inte styrning av utgångsspänning, och den harmoniska dis- torsionen kan öka om switcharnas ledvinkel är vald att avvika mer än 30 grader.
Därför är de applikationer med denna typ av styrning begränsade.
För att förbättra vågfonnen hos linjeströmmen och styrbarheten av trefasomvandla- ren, används vanligen pulsbreddsrnodulation (PWM). Ingångsströmmen styrs genom att variera pulsbredden hos switchenheterna, vilka vanligen arbetar vid hög fre- kvens.
För att reducera förlustenergin i switchenheten vid kommuteringstillfallet behövs en s.k. ”snubber”-krets ("transientbegränsarkretsÜ, som begränsar ström- och spän- ningsstighastigheten vid respektive tillslagstid och frånslagstid. En fördel med ”snubberïkretsar är att de kan minska EMI ( elektromagnetisk interferens) förorsa- kad av svifitchfunktionen i omvandlaren.
Resonansomvandlare med konstant frekvens kombinerar avstämningsmetoder för lågförlustomswitchning med PWM för styming.
Passiva ”snubbers” är att föredraga framför aktiva ”snubbers”, eftersom inga ytterli- gare aktiva komponenter behövs, härigenom minskar kostnad och komplexitet, och ökar robusthet och pålitlighet.
Fig 1 visar en krets på en passiv snubber för en trenivå AC-DC-omvandlare, vilken krets introducerats i [C, Cruz och I. Barbi ” A passive lossless snubber for the high power factor unidirectional three-phase three-level rectifier”, Proceedings of IE- CON'99, Vol.2, sid. 909-914, 1999]. Snubbem begränsar efterledningsströmmens och switchspänningens tillväxtvärde endast med passiva komponenter. Omvandla- ren har en hög verkningsgrad och snubbern är i huvudsak förlustfri. Emellertid krä- ver snubbern ett relativt stort antal passiva komponenter. Detta bidrager inte bara till en hög tillverkningskostnad, utan också stor area på mönsterkortet, som i sin tur bi- 524 477 3 drager till en stor systemstorlek och relativt liten effekttäthet. Energien på grund av tillslags- och frånslagsprocessen är först lagrad i ett induktivt respektive ett kapacitivt element och matas därefter till lasten och bidrager till den s.k. förlustfria kommuteringen.
SAMMANFATTNING Ett syfte med uppfinningen är att presentera en enkelriktad trenivåomvandlare, som har samma fördelar som tidigare kända omvandlare och som har högre effekttäthet.
Ett annat syfte med uppfinningen är att presentera en enkelriktad trenivåomvandlare med hög effekttäthet och låg elektromagnetisk interferens.
Dessa syften realiseras med en omvandlare, av inledningsvis avgivet slag, som har de kännetecknande egenskaperna i krav 1.
”Snubbefïinduktom i serie med varje switchelement reducerar, under operation, stigtiden för strömmen vid switchens tillslag, så att tillslagsövergången sker initialt vid noll och sedan med långsamt stigande ström. Den är ansluten mellan samman- kopplingen med två spardioder och en dubbelriktad switch, och förhindrar den skadliga effekten som spardiodens brytströmmar har på switcharna.
I enlighet med uppfinningen används bara en induktor för att förhindra den reverse- rade återvinningsströmmen för båda spardioderna i varje fas. Sålunda användes samma induktor i ingångsspänningens både positiva och negativa halvperioder, och uppfinningen tillåter inbesparing av en resonansinduktor per fas. Därför, jämfört med teknikens nuvarande ståndpunkt, tillåter kretsen, i enlighet med den föreliggan- de uppfinningen, inbesparing av tre resonansinduktorer.
Resonansinduktorerna tillhör de mest volymintensiva komponenterna och är uppen- barligen också bland de mest dyrbara komponentema i kretsen. Därför kommer f20 =; 524 477 1 a. - a a : n s | ø « | 1 n 4 a o wo 4 reduktion av antalet resonansinduktorer att reducera kostnaden och den kompletta systemvolymen och förbättra effekttätheten.
Element för begränsning av spänningens stigtid innefattar företrädesvis en andra och en tredje snubberkapacitans. När switchenheten slås av, kommer dessa kapacitanser att fördröja spänningsökningen genom att avleda strömmen, som cirkulerar genom switchen.
Denna ”förlustfria dämpning” fungerar som energilagring i passiva element (in- duktorer och kapacitanser) på grund av switchprocessen, för att därefter överföra energien till en last.
Det är viktigt att lägga märke till att uppfinningen behåller de gynnsamma karakteri- stika hois-omvandlama av trenivå ”boost"(spänningsmångfaldigare)-typ såsom: lågspänningspåpressning på switchelementen, vågformer med hög kvalitet, ingen genomslagsmöjlighet (”shot-through”) och generering av två symmetriska utgångs- spänningar. Omvandlaren enligt uppfinningen opererar med mjuk omkoppling utan användande av tillsatsswitchar.
KORT FIGURBESKRIVNING Uppfinningen kommer nu att beskrivas mer detalj erat med hänvisning till ritningar- na i vilka: fig. 1 visar en trefas trenivåomvandlare med en passiv snubber enligt tidigare känd teknik, fig.2 visar ett förenklat kretsschema för en trefas trenivå ”boost”-omvandlare med en passiv ”snubber” enligt en föredragen utföringsforin av uppfinningen, fig. 3a-3f visar alternativa detaljer i omvandlaren i fig.2, f1g.4 visar spännings~ och strömdiagram i kretsen i fig.2, fig.5 visar utformning av ett kretskoit för en omvandlare enligt tidigare känd teknik, fig.6 visar utformning av ett kretskort för en omvandlare enligt uppfinningen, '20 524 477 a »oo :n fig.7 visar ett förenklat kretsschema för en trefas trenivå ”boostïomvandlare med en passiv ”snubber” enligt en alternativ utföringsform av uppfinningen, och fig.8 visar ett förenklat kretsschema för en trefas trenivå ”boostïomvandlare med en passiv ”snubber” enligt en annan utfóringsfonn av uppfinningen.
DETALJERAD BESKRIVNING Fig.2 visar ett kretsschema för en trenivå omvandlare enligt en föredragen utfórings- fonn av uppfinningen. Omvandlaren är ansluten till ett trefasspänningsssystem V1, V2,V3 genom tre tillsatsinduktorer Ll , L2, L3. En av två anslutningsklämmor i varje tillsatsinduktor är ansluten till var sin punkt A,B,C. Varje induktors andra anslutningsklämma är ansluten till en punkt U,V resp. W.
Omvandlaren inkluderar första DBl, DB3,DB5 och andra DB2, DB4, DB6 spardio- der. Anodeiina på de första spardiodema DB l , DB3,DB5 och katodema på de andra spardiodema DB2, DB4, DB6 är anslutna till punkter U, V respektive W. Katoderna på de första spardiodema DB1, DB3,DB5 är anslutna till en punkt P, som represen- terar en likspänningsutgångs positiva tenninal. På samma sätt är anoderna på de andra spardiodema DB2, DB4, DB6 anslutna till en punkt N, som representerar spänningsutgångens negativa terminal. Punkterna P och N är avsedda att ha en last LD kopplad mellan dem.
Två kapacitanser är anslutna till utgångsterminalerna. En första kapacitans Cl är an- sluten mellan den positiva terminalen P och en mittpunkt M, som är en referens för de positiva och negativa utgångsspänningarna vid punkterna P respektive N. En andra kapacitans C2 är ansluten mellan mittpunkten M och den negativa terminalen N.
Tre dubbelriktade switchar S1, S2 och S3 är anslutna till mittpunkten M i den ena änden och till punkterna R, S respektive T i den andra änden. De dubbelriktade ,20 6 switchama är representerade såsom ideala switchar i fig. 2. I praktiken kan de ha någon av konfigurationerna visade i F ig.3a-3f.
Tre passiva snubberkretsar 1, 2, 3 är anslutna mellan spardiodema och de dubbel- riktade switchama, (I fig.2 är varje snubberkrets 1, 2, 3 visad såsom inneslutna i en rektangel av streckade linjer.) Snubberkrctsarna har likartad konfiguration, och var och en innefattar en forsta C11, C21, C31, en andra C12, C22, C32, en tredje C13, C23, C33 och en fjärde C14, C24, C34 snubberkapacitans, såväl som en första D11, D21, D31, en andra D12, D22, D32, en tredje D13, D23, D33, en fjärde D14, D24, D34, en femte D15, D25, D35 och sjätte D16, D26, D36 snubberdiod. Helst skall snubberclioderna vara av ultrasnabb typ. Dessutom innehåller varje snubberkrets 1, 2, 3 en snubberinduktor L11, L12, L13.
Snubberkretsen 1 är ansluten till likriktaren enligt följande. Snubberinduktorn L11 är, vid en första anslitningsklämma 4 på snubberinduktorn, ansluten till en punkt U, som är en sammankoppling av den första och den andra av spardioderna DB1, DB2, och, vid en andra anslutningsklämma 5 på snubberinduktorn, ansluten till den dub- belriktade switchen S1 via en punkt R.
Snubberinduktorn L11 minskar därigenom strömmens lutningsvärde genom swit- chen Slvid frånslagsögonblicket. Detta undviker den farliga effekt, som spardioder- nas återställningsström har på switcharna. Enligt uppfinningen användes för varje fas endast en induktor för att förhindra båda diodernas återstållningsström.
Den tredje och fjärde snubberdioden D13, D14 förbinder snubberinduktom L11 med den andra respektive den tredje snubberkapacitansen C12 resp. C13 genom switchen S1 vid ett tillslagsmoment för switchen. Anoden på den tredje snubber- dioden D13 är ansluten till punkten R och dess katod till en punkt Fl. Katoden på den fjärde snubberdioden D14 är ansluten till punkten R och dess anod till en punkt G1. «20 524 477 e.. .- 7 De andra och tredje kapacitansema C12, C13 används för att begränsa spänningens stigning i switchen S1 vid switchens frånslagsmoment. De är, i ena änden, hopkopp- lade till punkten M. Den andra snubberkapacitansens C12 andra ände är ansluten till punkten Fl och den andra änden av den tredje snubberkapacitansen C13 är ansluten till punkten G1.
Den andra snubberdioden D12 bildar en väg för energiöverföring beroende på kommuteringarna från snubberinduktom L11 och den andra snubberkapacitansen C12 till den första snubberkapacitansen C11. På liknande sätt bildar snubberdioden D15 en väg för överföring av energien på grund av kommuteringarna från snubbe- rinduktorn L11 och den tredje snubberkapacitansen C13 till den fjärde snubberkapa- citansen C14. Denna energi överförs till lasten LD för att förhindra omslagsförlus- ter. Anoden på den andra snubberdioden D12 är ansluten till punkten Fl och dess katod till' en punkt El. Anoden på de femte snubberdioden D15 är ansluten till en punkt H1, och dess katod är ansluten till punkten Gl.
De första och fjärde snubberkapacitanserna C11, C14 lagrar temporärt omslagsener- gin, som därefter överförs till lasten LD via den första och sjätte snubberdioden D11 respektive D16. De första och fjärde snubberkapacitanserna C11 och C 14 är sam- rnankopplade vid den ena änden till punkten U och vid den andra änden till punkter El respektive H1.
Slutligen bildar diodema D11 och D16 den nödvändiga vägen för att överföra den lagrade energin i C11 och C14 till lasten LD. Den första snubberdiodens D11 anod är ansluten till punkten El och dess katod till den positiva utgångsterminalen P. Den sjätte snubberdiodens D16 katod är ansluten till punkten H1 och dess anod till den negativa utgångstenninalen N.
Snubberkretsarna 2 och 3 är anslutna till likriktaren på samma sätt som den ovan be- skrivna snubberkretsen 1 . '20 f 524 477 nu av 8 Fig.4 visar, som funktion av tiden, strömmama genom snubberinduktom L11, i(Ll l), och switchen S1, i(S1), och spänningen över switchen S1, v(Sl), den andra snubberkapacitansen C12, v(Cl2), och den första snubberkapacitansen C11, v(C1 1).
För att lättare förstå detta, förutsätts att strömmen, som flyter genom tillsatsinduk- tom Ll , här refererad som ingångsström, är konstant med ett värde I, under omslagsperioden. På liknande sätt hålls spänningen över den första utgångskapaci- tansen Cl , här refererad som utgångsspänning, konstant med ett värde V01.
I början, före tO, är switchen Sl i frånläge, och ingångsströmmen flyter genom till- satsinduktom Ll och den första spardioden DB1 till den första utgångskapacitansen Cl och lasten LD. Strömmen genom snubberinduktorn Ll l, i(L1l), och switchen Sl , i(S1), år lika med noll, medan spänningen över den andra snubber-kapacitansen C12, v(Cl2), och switchen S1, v(Sl), är lika med Vol, och spänningen över den första snubberkapacitansen Cl 1, v(C1 1) är lika med noll.
Vid tiden t0 går switchen S1 över i tilläge, och eftersom den första spardioden DBl också leder, anbringas utgångsspänningen Vol över anslutningsklärnmorna 4, 5 på snubberinduktorn L11. Följaktligen kommer strömmen genom snubber-induktorn L11, i(Ll l), och switchen S1, i(S1), att stiga med ett belopp enligt: filfi dr L11 Strömmen som cirkulerar genom den första spardioden DBl kommer att minska med samma belopp. När denna ström har fallit till noll, kommer den att ändra rikt- ning och fortsätta att cirkulera genom den första spardioden DBl under en kort tid bestämd av diodens efterledningskarakteristik. Därefter, vid tiden tl, kommer den första spardioden DBl att gå över till spârrtillstånd. Fram till denna tid kommer spänningarna över den första snubberkapacitansen Cl 1, v(C1 l), och den andra snubberkapacitansen C12, v(Cl2) att förbli noll respektive Vol.
När den första spardioden DBl går över i späntillstånd vid tiden tl, kommer den andra snubberdioden D12 att börja leda strömmen genom en slinga bildad av den 524 477 u . . u . « ~ ø , - - | u w .- 9 andra snubberdioden D 12, den första snubberkapacitansen Cl 1, snubberinduktom L11, switchen S1 och den andra snubberkapacitansen C12. Genom ett tidsintervall från tl till t2, överföres den i den andra snubberkapacitansen C12 lagrade energin till den första snubberkapacitansen Cl 1. Spänningen över den andra snubberkapa- citansen C12 minskar från V01 till noll, medan strömmen genom snubberinduktorn L11 och switchen S1 fortsätter att öka. Den avstämda överföringen från tl till t2 be- stämmes av ekvationen för strömmen genom snubberinduktorn L11, i(L11), vilket ges genom: V01 f1,.(f)=1+ wßLn-sinßfß-t) och spänningen över den andra snubberkapacitansen C12, v(C12) ges genom: 2 2 vm(t) = V0 1- (022 -[cos(wt)+ w 2 4:! w m2 Spänningen över den första snubberkapacitansen Cl 1, v(Cl 1) ges genom: m1: Vc|i(t)=V01°í{"11"' C0s(wt)1 där - 2 1 1 C_ C11 C1 1 , ___-__, 1=--_,och w2=_-_-.
JLn-c C11+c12 w w/Lii-Cii i/Lii-ciz w: När den andra snubberkapacitansen C12 väl en gång är helt urladdad vid tiden t2, slår den tredje snubberdioden D13 över till ledande tillstånd, och induktorströmmen börjar cirkulera i en slinga bildad av diodema D13 och D12, den första snubberka- pacitansen Cll och snubberinduktom L11. Strömmen genom switchen S1 är inte :A52 längre lika med strömmen genom snubberinduktorn L11. Medan switchen S1 leder ingångsströmmen I till lasten LD, leder snubberinduktorn L11 ingångsströmmen I plus den ström, som cirkulerar genom slingan, som bildas av D13, D12, den första snubberkapacitansen C11 och snubberinduktorn L11. Under ett tidsintervall från t2 till t3, förs den i snubber-induktorn L11 lagrade energin över till den första snubber- kapacitansen C11. Under detta stadium minskar strömmen genom snubberinduktorn L11, tills den blir likställd med ingångsströmmen I vid tiden t3. Under resonanssta- diet från t2 till t3 är strömmen genom snubberinduktorn L11, i(L1 1) given av _ V -x/Z- 22--- 2 V -1 . zL,,(t)=I-+- -cos(wlt)--- -s1n(w1t) och spänningen över den första snubberkapacitansen C11, v(Cl1) ges genom - sin(co1 -t) u 2 s 01* a 2: 2 VCn(t)- .cos(ml.t)+ Û) _ 22 När väl en gång strömmen genom snubberinduktorn L11 är lika med ingångsström- men vid t3, förblir strömmama och spänningarna i resonanselementen (snubber-induktorn L11, den forsta snubberkapacitansen C11 och den andra snub- ber-kapacitansen C12) och switchen S1 konstanta. Detta steg avslutas vid t4 när switchen S1 slås om till späntillstånd. Företrädesvis styrs switchen med en grind- kommandosignal.
Vid tiden t4 drivs ingångsströmmen, som cirkulerade genom switchen S1, över till den andra snubberkapacitansen C12 via den tredje snubberdioden D13. Spänningen över den andra snubberkapacitansen C12, v(C12), som var noll vid t4, stiger linjärt med ett belopp som gives genom Q_J__ dr C12 :524 477 ll u « . | n > e - . | a» Detta steg slutar vid t5, när summan av spänningen över den första snubberkapaci- tansen C11 plus spänningen över den andra snubberkapacitansen C12 blir lika med utgångsspänningen Vol. Strömmen genom snubberinduktom Ll 1 och spänningen över den första snubberkapacitansen C1 1 förblir konstanta under detta intervall från t4 till t5.
Vid tiden t5 blir den första snubberdioden D1 ldirektpolariserad och börjar med att föra en del av ingångsströmmen mot utgången. Den resterande delen av ingångs- strömmen förblir cirkulerande genom den andra snubberkapacitansen C12, som fortsätter att laddas ända tills spänningen mellan dess anslutningsklämmor blir lika med Vol. Under resonanstillståndet under tidsintervallet från t5 till t6 är strömmen genom snubberinduktorn L11 íL11(t)= I-:IC/'Ill-šll-Cosçlrtïl och spänningen över den första snubberkapacitansen C11 är I-C . I-C l vc11(t):____'__ Sm(w'z) ííJlJ/oi -Voi arcuar -aren wz och spänningen över den andra snubberkapacitansen C12 är I -C . I (01 ”c-2(fl=æffz's*nlw"'ltaïziï"'t V01 'Vw 2,3 När spänningen över den andra snubberkapacitansen C12 är lika med Vol vid tiden t6, kommer snubberdioden D12 att bli direkt polariserad och börjar att leda en del av ingångsströmmen mot lasten LD via den första snubberdioden D11. Återstoden av ingångsströmmen fortsätter att cirkulera genom den första snubberkapacitansen C11 och den första snubberdioden D11. Strömmen genom snubberinduktom L11 forsät- f 524 477 u « Q « | . - . . a u 12 ter att falla fram till tiden t7, där den når noll. Eftersom tidsintervallet mellan t5 och t6 är mycket litet, för att emå de gällande ekvationema för detta resonanstillstånd, är det förutsatt att värdena för strömmen och spänningen vid t6 är de samma som värdena vid t5. Med denna förenkling är de gällande ekvationerna i tidsintervallet från t6 till t7 som följer: För strömmen genom snubberinduktorn L11: IL1i(t)=1 V01 - Lnwz -sin(w1-z) För spänningen över den första snubberkapacitansen C11: 1 va] (t) = Vol -ï - cos(cul - t) m2 Spänningen över den andra snubberkapacitansen C12 förblir oförändrad lika med Vol.
Vid tiden t7blir strömmen genom snubberinduktorn L1 1 noll och förblir vid detta värde. Under tidsintervallet från t7 till t8 cirkulerar ingångsströmmen genom den första snubberkapacitansen C11 och den första snubberdioden D11 till lasten LD.
Spänningen över den första snubberkapacitansen C11 minskas med en konstant hastighet tills den når värdet noll. Ekvationen som bestämmer spänningen över den första snubberkapacitansen C11 är: (ul I vC,,(z)=zš-,/VO,2 _12 -L112 -wzz -a-ï-f Vid tiden t8 blir spänningen över den första snubberkapacitansen C11 noll, och den första spardioden DBl blir direkt polariserad och leder ingångsströmmen mot ut- .20 13 gången. Därefter förblir strömmarna och spänningama över snubberelementen kon- stanta, tills en ny cykel initieras.
De ovan beskrivna tillstånden är giltiga för ingångsspänningens (fas A) positiva halvperiod och strömkommutering från den första spardioden DB] till switchen S1 och vice-versa. Under den negativa halvperioden sker strömkommuteringen från den andra spardioden DB2 till switchen S1 med samma korresponderande tillstånd.
För den negativa halvperioden är de element, som är involverade med mjuk kom- mutering, snubberinduktom L11, den tredje snubberkapacitansen C13, den fjärde snubberkapacitansen C14, den fjärde D14, den femte D15 och den sjätte D16 snub- berdioden. Det är viktigt att notera att snubberinduktom L11 användes i den positiva och i den negativa halvperioden. Den föreslagna uppfinningen medger sålunda inbesparing av en resonantinduktor per fas.
För att verifiera utrymmesbesparingarna åstadkomma med uppfinningen, har två kompakta kretskortsupplägg utförts. Fig. 5 visar omvandlarens kretskortsupplägg föreslagen av Cruz m.fl., vilket visas i Fig. 1. Fig. 6 visar kretskorts-upplägget för omvandlaren enligt uppfinningen. Såsom framgår, kan kretsen enligt uppfinningen placeras på en mindre kretskortsyta, vilket ger kostnadsbesparing och reducerar om- vandlarens totala storlek.
Eftersom den elektriska påfrestningen på elementen under omställning är reducerad, är det möjligt att öka omvandlarens switchfrekvens och därigenom förbättra de ge- nererade vågfonnerna. Vilken som helst av PWM (pulsbreddsmodulering) styrmetoder för trefas trenivå ””boost”°(spänningsmångfaldigare) typ av omvandlare kan användas för styrning av ingångsströmmar och utspänningar. En sådan styrme- tod är beskriven i [R. Rojas, ”Método e Circuito de Controle Para Rectificador do Tipo Elevador Trifásico de Três Niveis-Patent PI 9907351-0]. 14 Fig. 7 visar ett kretsschema för en omvandlare enligt en alternativ utföringsfonn av uppfinningen. Som framgår av Fig. 7 är denna krets i princip lika kretsen i FIG. 2.
Emellertid är i varje snubberkrets den andra snubberdiodens D12, D22, D32 anod kopplad direkt till den andra snubberinduktorns anslutningsklämma 5, och den tjär- de snubberdiodens D14, D24, D34 anod är kopplad direkt till den fjärde snubberkapacitansen C14, C24, C34 och den sjätte snubberdiodens D16, D26, D36 katod. Frånvaron av de andra C12, C22, C32 och tredje C13, C23, C33 snubberkapacitanserna och de tredje D13, D23, D33 och de femte D15, D25, D35 snubberdioderna kommer att resultera i en snubberkrets, som endast kommer att re- ducera förlustema vid tillslagsögonblicket, dvs. reducera strömökningen vid till- slagsögonblicket. Förlustema beroende på switchens frånslag blir inte reducerade i detta fall.
Fig. 8 visar :ett förenklat diagram av en trefas, tre-nivå ”boost”(spänningsmång- faldigare) typ av omvandlare med en passiv snubber enligt en annan utföringsform av uppfinningen. Omvandlaren är ansluten till två laster LD1 och LD2, varav en LD1 mellan den första terrninalen P och mittpunkten M, och den andra LD2 mellan den andra terminalen N och mittpunkten. Lastema LDl och LD2 skall väsentligen vara symrnetriska, men arrangemanget tillåter en liten asymmetri i lastema.

Claims (2)

1. 0 15 20 25 30 15 a | ø o - » . a . . n n PATENTKRAV . Omvandlare anordnad att vara ansluten till ett trefas ingångsspänningssystern (V1,V2,V3), innefattande en första terminal (P) och en andra terminal (N) hos en likspännings-utgång anordnad att vara ansluten till minst en last (LD), en mitt- punkt (M), anordnad att utgöra referens för en positiv och negativ spänning i likspännings-utgången, och, för varje fas i ingångssystemet, en första spardiod (DB 1, DB2, DB3) och en andra spardiod (DB2, DB4; DB6), vilkas katoder är anslutna till likspänningsutgångens första terminal (P) respektive den respektive fasen i ingångsspänningssystemet (V1, V2, V3), och vilkas anoder är anslutna till den respektive fasen i ingångsspänningssystemet (V1, V2, V3) respektive likspänningsutgångens andra terminal (N) , en switch (S1, S2, S3) ansluten till mittpunkten (M) och anordnad att gå igenom en switchprocess, en snubberkrets ( 1, 2, 3) ansluten till den första terminalen (P) och den andra terminalen (N) och innefattande medel för att lagra och överföra energi, som bildas vid switchprocessen, till lasten (LD), kännetecknad av att nämnda medel för att lagra och överföra till lasten (LD) energin , som bildas vid switchprocessen, innefattar en snubberinduktor(L1l, L12, L13), varvid en första anslutningsklämma (4) för snubberinduktorn är an- sluten till den respektive fasen i ingångsspänningssystemet (V1, V2, V3), och varvid en andra anslutningsklämma (5) för snubberinduktorn är ansluten till switchen (S1, S2, S3).
2. Omvandlare enligt krav 1, vid vilken varje snubberkrets (1, 2, 3) vidare innefat- tar en första snubberdiod (D11, D21, D31), en andra snubberdiod (D12, D22, D32), en fjärde snubberdiod (D14, D24, D34), en sjätte snubberdiod (D16, D26, D36), en första snubberkapacitans (C11, C21, C31),och en fjärde snubberkapa- citans (C14, C24, C34), kännetecknad av att 10 15 .20 25 1524 477 __ 16 -den andra snubberdiodens (D12, D22, D32) katod är ansluten till den första snubberdiodens (D11, D21, D31) anod, och den andra snubberdiodens (D12, D22, D32) anod är kopplad till den andra anslutningsklämman (5) på snubbe- rinduktom, den första snubberkapacitansen (C11, C21, C31) är ansluten mellan å ena sidan den första anslutningsklämman (4) på snubberinduktorn och å andra sidan den första snubberdiodens (D11, D21, D31) anod och den andra snubber-diodens (D12, D22, D32) katod, den första snubberdiodens (D11, D21, D31) katod är ansluten till likspänningsutgångens första terminal (P), den fjärde snubberdiodens (D14, D24, D34) katod är ansluten till den andra an- slutningsklämman (5) hos snubberinduktom, den fjärde snubberkapacitansen (C14, C24, C34) är kopplad mellanå ena sidan den första anslutningsklämman (4) hos snubberinduktorn och å andra sidan den fjärde snubberdiodens (D14, D24, D34) anod och den sjätte snubberdiodens (D16, D26, D36) katod, och den sjätte snubberdiodens (D16, D26, D36) anod är ansluten till lik- spänningsutgångens andra terminal (N). . Omvandlare enligt krav 2, i vilken medel för att lagra och överföra till lasten (LD) energi, som bildas vid switchprocessen, innefattar en andra (C12, C22, C32) och en tredje (C13, C23, C33) snubberkapacitans, och varje snubberkrets vidare innefattar en tredje snubberdiod (D13, D23, D33), en femte snubberdiod (D15, D25, D35), vid vilken: den tredje snubberdiodens (D13, D23, D33) anod är ansluten till den andra an- slutningsklämman (5) på snubberinduktom, den andra snubberkapacitansen (C12, C22, C32) är kopplad mellan mittpunkten (M) å ena sidan och den tredje snubberdiodens (D13, D23, D33) katod och den andra snubberdiodens (D12, D22, D32) anod å andra sidan, 10 15 e.. n. q o en nu 1 a; av n . n i o: n. g , . ur n v u < a i a. n o n v c : - - ~ | | n e | a: 17 den tredje snubberkapacitansen (C13, C23, C33) är kopplad mellan mittpunkten (M) å ena sidan och den fjärde snubberdiodens (D14, D24, D34) anod och den femte snubberdiodens (D15, D25, D35) katod å andra sidan, och den femte snubberdiodens (D15, D25, D35) anod är ansluten till den sjätte snubberdiodens (D16, D26, D36) katod och den fjärde snubber-kapacitansen (C14, C24, C34). . Omvandlare enligt kraven 1, 2 eller 3, där en tillsatsinduktor (Ll, L2, L3) är an- sluten mellan varje fas av ingångsspänningssystemet och den respektive första spardiodens (DB1, DB3,DB5) anod, den respektive andra spardiodens (DB2, DB4,DB6) katod och den första anslutningsklämman hos snubberinduktom (Li 1, Liz, Liz). _ Omvandlare enligt kraven 1, 2, 3 eller 4, där en första utgångskapacitans (Cl) är kopplad mellan den forsta terniinalen (P) och mittpunkten (M), och en andra ut- gångskapacitans (C2) är kopplad mellan den andra tenninalen (N) och mitt- punkten (M).
SE0102779A 2001-08-21 2001-08-21 Arrangemang för en elektrisk omvandlare SE524477C2 (sv)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0102779A SE524477C2 (sv) 2001-08-21 2001-08-21 Arrangemang för en elektrisk omvandlare
PCT/SE2002/001469 WO2003017457A1 (en) 2001-08-21 2002-08-19 An arrangement for an electrical converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0102779A SE524477C2 (sv) 2001-08-21 2001-08-21 Arrangemang för en elektrisk omvandlare

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0102779D0 SE0102779D0 (sv) 2001-08-21
SE0102779L SE0102779L (sv) 2003-02-22
SE524477C2 true SE524477C2 (sv) 2004-08-17

Family

ID=20285079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0102779A SE524477C2 (sv) 2001-08-21 2001-08-21 Arrangemang för en elektrisk omvandlare

Country Status (2)

Country Link
SE (1) SE524477C2 (sv)
WO (1) WO2003017457A1 (sv)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1501180A1 (de) * 2003-07-23 2005-01-26 ABB Schweiz AG Umrichterschaltung
CN100356672C (zh) * 2003-12-29 2007-12-19 艾默生网络能源有限公司 三相功率因数校正电能变换装置
DE502006006287D1 (de) 2006-02-01 2010-04-08 Abb Research Ltd Schaltzelle sowie umrichterschaltung zur schaltung einer vielzahl von spannungsniveaus
CN101860192B (zh) * 2010-03-30 2013-08-07 艾默生网络能源有限公司 一种三态三电平pfc电路及多态三电平pfc电路

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2510116B2 (ja) * 1992-07-24 1996-06-26 株式会社高岳製作所 3相整流回路
JP4395669B2 (ja) * 1999-06-11 2010-01-13 ダイキン工業株式会社 三相整流装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003017457A1 (en) 2003-02-27
SE0102779L (sv) 2003-02-22
SE0102779D0 (sv) 2001-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109247081B (zh) 半桥谐振转换器、使用它们的电路、以及对应的控制方法
JP4475676B2 (ja) ソフトスイッチングインターリーブ電力コンバータ
JP6180126B2 (ja) 力率改善回路及び力率改善制御方法
EP2611023A1 (en) Inverter device and solar grid-connected photovoltaic system using same
KR101675846B1 (ko) Dc-dc 부스트 컨버터 회로 및 그 구동 방법
US10833585B2 (en) Scalable switched capacitor integrated buck (SCIB) regulator for high conversion step down application
JPWO2008020629A1 (ja) 絶縁昇圧型プッシュプル式ソフトスイッチングdc/dcコンバータ
US11515789B2 (en) Zero voltage switching flying capacitor power converters
CN106100392B (zh) 消除工频纹波高效率高功率因素ac/dc电源电路及其供电方法与控制方法
CN212367151U (zh) 一种逆变电路
CN112653328B (zh) 一种高电压转换比直流电源变换器
KR20050083812A (ko) 최소의 전도 손실을 갖는 zvs 단일 스위칭 공진 dc링크
SE524477C2 (sv) Arrangemang för en elektrisk omvandlare
EP4049364A1 (en) Inverter circuit and method, for example for use in power factor correction
CN114024448B (zh) 双向直流变换器及系统
WO1994023488A1 (en) Snubber
CN209389955U (zh) Llc谐振变换电路及其工作模式的确定装置
WO2020185678A1 (en) Switched energy buffering
KR20020080998A (ko) 승압형 컨버터를 위한 무손실 스너버 회로
CN116317464A (zh) 一种具备飞跨电容电压均衡电路的三电平降压升压转换器
US6961252B2 (en) Switching power supply
US11374490B2 (en) Power conversion system
CN108599538B (zh) 一种离线式输出整流二极管尖峰电压抑制电路
CN114204596A (zh) 一种有源功率解耦电路及控制方法
KR101195208B1 (ko) 영전압 영전류 스위칭 연속전류모드 역률 보상회로

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed