UA79964C2 - Method of regulated conversion of direct voltage - Google Patents
Method of regulated conversion of direct voltage Download PDFInfo
- Publication number
- UA79964C2 UA79964C2 UA20041210150A UA20041210150A UA79964C2 UA 79964 C2 UA79964 C2 UA 79964C2 UA 20041210150 A UA20041210150 A UA 20041210150A UA 20041210150 A UA20041210150 A UA 20041210150A UA 79964 C2 UA79964 C2 UA 79964C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- resonant
- energy
- load
- power
- transistor
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 title claims abstract description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 14
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 5
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 17
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 21
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 238000004210 cathodic protection Methods 0.000 description 2
- NIXVMBBZNVOBHS-ASRKUVFVSA-N [(8r,9s,10r,13s,14s,17r)-17-acetyl-6,10,13-trimethyl-3-oxo-2,8,9,11,12,14,15,16-octahydro-1h-cyclopenta[a]phenanthren-17-yl] acetate;(8r,9s,13s,14s,17r)-17-ethynyl-13-methyl-7,8,9,11,12,14,15,16-octahydro-6h-cyclopenta[a]phenanthrene-3,17-diol Chemical compound OC1=CC=C2[C@H]3CC[C@](C)([C@](CC4)(O)C#C)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1.C1=C(C)C2=CC(=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@@](C(C)=O)(OC(=O)C)[C@@]1(C)CC2 NIXVMBBZNVOBHS-ASRKUVFVSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Description
Опис винаходу
Винахід відноситься до електротехніки і призначений для реалізації потужних, дешевих та ефективних 2 регульованих транзисторних високочастотних резонансних перетворювачів напруги різного застосування, зокрема - станцій катодного захисту, що працюють за підвищених температур та природному охолодженні, зварювальних перетворювачів, установок індукційного нагрівання, радіопередаючих пристроїв.
Відомим є спосіб |(|Ромаш З.М., Драбович Ю.И., Юрченко Н.Н., Шевченко П.Н. Виьісокочастотнье транзисторнье преобразователи, - М; Радио и связь, 1988, 288с.| регульованого резонансного перетворення 70 постійної напруги, що полягає у: - створенні коливань з власним періодом То та періодом комутації ключів Т, із використанням ємнісного та індуктивного накопичувача енергії що живиться від джерела постійної напруги та передає частину енергії до випрямного навантаження, - регулюванні напруги навантаження за рахунок розлаштування від резонансу (період власних коливань Т о) періоду Ту, близького до То.
До недоліків вищевказаного способу зокрема відносять те, що розлаштування призводить до значного збільшення втрат і зниження надійності через втрату головної переваги резонансних перетворювачів - комутації за нульових струмів. Тому подібний спосіб знаходить застосування тільки в малопотужних перетворювачах.
Найбільш близьким до запропонованого винаходу є спосіб (РСТ УуУОСЗ4А/14230, 23.06.94. НО2М3/3351 регульованого резонансного перетворення постійної напруги, що полягає у: - створенні коливань із власним періодом То та періодом комутації ключів Ту (Т2То) з використанням ємнісного та індуктивного накопичувана енергії із живленням від джерела постійної напруги та передачею частини енергії до випрямного навантаження, - поверненні надлишку енергії ємнісного накопичувача назад до джерела напруги, с - регулюванні напруги навантаження за рахунок зміни Тк, Ге) - обмеженні фронту імпульсів струму ключових елементів за допомогою додаткових індуктивних накопичувачів.
У вказаному способі зберігається головна перевага резонансних перетворювачів - комутація за нульових струмах. Особливістю способу є те, що ефект регулювання (зміна напруги або струму навантаження) пов'язаний З з поверненням енергії до джерела живлення за рахунок розряду ємнісного накопичувача до джерела живлення Ге) через навантаження.
Принциповим недоліком вищевказаного способу є неприпустимі перевантаження (збільшення струмів ключів) о у випадку перевантажень або короткого замикання в ланцюзі навантаження на номінальній або максимальній Ф частоті. У цьому випадку відбувається нагромадження великої кількості енергії в індуктивних накопичувачах, яка не встигає повернутися до джерела живлення за невеликий проміжок часу (Т -То)/2. Це пов'язане з тим, в що має місце примусове обривання струму через ключі, хоча із фронтом, що задається. Таким чином у даному способі необхідним є вживання заходів щодо захисту ключів, що ускладнює його, звужує діапазон регулювання та обмежує область застосування. «
Пристрій, що реалізує такий спосіб перетворення, являє собою класичний напівмостовий послідовний З 50 резонансний перетворювач із ємнісним дільником напруги (ємнісний накопичувач), індуктивний накопичувач із с навантаженням включені між стійкою транзисторів напівмоста та середнім виводом ємнісного дільника.
Із» Додаткові індуктивні накопичувані включені до гілок або контурів кожного транзистора.
Задачею, запропонованого винаходу, є забезпечення великого діапазону регулювання та розширення області застосування.
Поставлена задача досягається створенням способу регульованого резонансного перетворення постійної 7 напруги, що полягає у: (се) - створенні коливань з власним періодом То та періодом комутації ТУ (Ту То) із використанням ємнісного і індуктивного накопичувана енергії із живленням від джерела постійної напруги та передачею частини енергії до іш випрямного навантаження, б 20 - поверненні надлишку енергії ємнісного накопичувача назад до джерела напруги, - регулюванні напруги навантаження за рахунок зміни Т,,
Т» - створенні одночасно із цими або першими коливаннями других коливань із власним періодом То та періодом комутації Ту з використанням того ж ємнісного накопичувача і другого індуктивного накопичувача із живленням від ємнісного накопичувача та передачею частини енергії до випрямного навантаження. 29 Особливістю запропонованого способу є одночасне протікання струмів ключів (без обриву), що дозволяє
ГФ) повернути накопичену енергію індуктивних накопичувачів на максимальній частоті навіть при короткому юю замиканні. При цьому амплітуда струмів ключів залишається на рівні номінального значення. Таким чином, спосіб дозволяє працювати в усьому діапазоні частоти та навантажень, що вирішує задачу винаходу.
Винахід пояснюється кресленнями на фігурах 1-14, на яких зображено: 60 - Фіг.1 - схема запропонованого пристрою; - Фіг.2 - епюри струмів та напруг; - Фіг.3 - фрагменти еквівалентної схеми пристрою, що пояснюють процеси в інтервалі часу 4-6; - Фіг.4 - фрагменти еквівалентної схеми пристрою, що пояснюють процеси в інтервалі часу ї5-б; - Фіг.5 - ррагменти еквівалентної схеми пристрою, що пояснюють процеси в інтервалі часу і3-і/; бо - Фіг.6 - фрагменти еквівалентної схеми пристрою, які пояснюють процеси в інтервалі часу і -і5;
- Фіг.7 - фрагменти еквівалентної схеми пристрою, що пояснюють процеси в інтервалі часу (5-6; - Фіг.8 - фрагменти еквівалентної схеми пристрою, що пояснюють процеси в інтервалі часу і8-ї;; - Фіг.9 - фрагменти еквівалентної схеми пристрою, що пояснюють процеси в інтервалі часу ї.-(д; - Фіг.10 - фрагменти еквівалентної схеми пристрою, що пояснюють процеси в інтервалі часу ів-(9; - Фіг.11 - фрагменти еквівалентної схеми пристрою, що пояснюють процеси в інтервалі часу (5-ЦЧ0о; - Фіг.12 - фрагменти еквівалентної схеми пристрою, що пояснюють процеси в інтервалі часу (0-4; - Фіг.13 - фрагменти еквівалентної схеми пристрою, що пояснюють процеси в інтервалі часу (4-(Ц ТК); - Фіг.14 - родина регулювальних характеристик. 70 Пристрій, що реалізує запропонований спосіб містить керований генератор, що задає імпульси 1, виходи якого з'єднані із затворами транзисторів 2 й 3, які утворюють напівмостову стійку. Емітер транзистора 2 є виводом 1 цієї стійки, а колектор транзистора З є виводом 2 стійки. Антипаралельний діод 4 з'єднаний з колектором та емітером транзистора 3. Загальна точка транзисторів 2 і З - колектор транзистора 2 та емітер транзистора З (середній вивід стійки) через ємнісний накопичувач (резонансний конденсатор) 5 підключена до 7/5 одного з виводів трансформаторно-випрямного навантаження 6. Індуктивні накопичувані (резонансні дроселі) 7, 8 з'єднані послідовно, при цьому їх спільна точка підключена до іншого виводу навантаження 6. Джерело живлення 9 з'єднано з нижнім виводом дроселя 7 та емітером транзистора 2. Верхній вивід дроселя 8 з'єднаний з колектором транзистора 3. Антипаралельний діод 10 підключений до транзистора 2.
Спосіб резонансного перетворення здійснюється таким чином. Генератор, що задає імпульси 1 генерує імпульси керування (Фіг.2а,б) тривалістю Т 0/2 і регульованим періодом комутації Ту, що по черзі відкривають транзистори 2, 3. В усталеному режимі, в момент часу ї/ подають імпульс керування на нижній транзистор 2 при цьому починає протікати синусоїдальний імпульс струму І (Фіг.2в) через цей транзистор (перші коливання).
Також продовжує протікати струм Іо через антипаралельний діод 4 верхнього транзистора З (другі коливання).
Інтервал часу Ц-5 становить перший характерний такт роботи. Відповідний фрагмент еквівалентної схеми сч показаний на Фіг.3. Резонансний конденсатор 5 (з напругою Шв, див. Фіг2 г) перезаряджається Через трансформаторно-випрямне навантаження 6, що включає у себе трансформатор 6.1, випрямляч 6.2 і власне і) навантаження 6.3 та перший резонансний дросель 7, що накопичує енергію. У той же час резонансний конденсатор 5 розряджається через другий резонансний дросель 8 (з напругою в, див. Фіг.2д), що накопичує енергію відповідно до зазначеної полярності. «г зо Інтервал часу ї-їз становить другий характерний такт роботи. Відповідний фрагмент еквівалентної схеми показаний на Фіг.4. Резонансний конденсатор 5 продовжує перезаряджається через трансформаторно-випрямне ікс, навантаження б і перший резонансний дросель 7. Резонансний конденсатор 5 розряджається через другий б резонансний дросель 8, який вже віддає енергію відповідно до зазначеної полярності.
Інтервал часу Щ3-їд4 становить третій характерний такт роботи. Відповідний фрагмент еквівалентної схеми ме) з5 показаний на Фіг.5. Резонансний конденсатор 5 продовжує заряджатися через трансформаторно-випрямне ча навантаження б і перший резонансний дросель 7 (з напругою Ш 7, див. Фіг2е). В той же час резонансний конденсатор 5 вже заряджається від другого резонансного дроселю 8, що продовжує віддавати енергію відповідно до зазначеної полярності.
Інтервал часу (/-ї5 становить четвертий характерний такт роботи. Відповідний фрагмент еквівалентної схеми « показаний на Фіг.б. Резонансний конденсатор 5 продовжує заряджатися через трансформаторно-випрямне в с навантаження 6 і перший резонансний дросель 7, що вже віддає енергію відповідно до зазначеної полярності. У той же час резонансний конденсатор 5 продовжує заряджатися від другого резонансного дроселя 8. ;» Інтервал часу (5- їх становить п'ятий характерний такт роботи. Відповідний фрагмент еквівалентної схеми показаний на Фіг.7. Резонансний конденсатор 5 заряджається через трансформаторно-випрямне навантаження 8 і перший резонансний дросель 7. -І Інтервал часу 0-1, становить шостий характерний такт роботи. Відповідний фрагмент еквівалентної схеми показаний на Фіг.83. Резонансний конденсатор 5 вже віддає енергію через трансформаторно-випрямне ік навантаження б і перший резонансний дросель 7 до джерела живлення 9. Струм її при цьому змінює свій со напрямок.
Інтервал часу Ї-ї3 становить сьомий характерний такт роботи. Відповідний фрагмент еквівалентної схеми
Ме, показаний на Фіг.9. Імпульс керування подається на верхній транзистор 3. При цьому починає протікати ї» синусоїдальний імпульс струму І» (Фіг.2.в) через цей транзистор (другі коливання). Також продовжує протікати струм І через антипаралельний діод 10 нижнього транзистора 2 (перші коливання). Резонансний конденсатор 5 віддає енергію через трансформаторно-випрямне навантаження 6 і перший резонансний дросель 7 до джерела дв Живлення 9 і до другого резонансного дроселя 8.
Інтервал часу і-ї становить восьмий характерний такт роботи. Відповідний фрагмент еквівалентної схеми
Ф) показаний на Фіг.10. Резонансний конденсатор 5 і перший резонансний дросель 7 віддають енергію через ка трансформаторно-випрямне навантаження б до джерела живлення 9, а резонансний конденсатор 5 віддає енергію також до другого резонансного дроселя 8. во Інтервал часу (5-но становить дев'ятий характерний такт роботи. Відповідний фрагмент еквівалентної схеми показаний на Фіг.11. Всі накопичувачі віддають енергію.
Інтервал часу Цц0-ц4 становить десятий характерний такт роботи. Відповідний фрагмент еквівалентної схеми показаний на Фіг.12. Відбувається перезарядження резонансного конденсатора 5 за рахунок енергії другого резонансного дроселя 8. 65 Інтервал часу (4-4 становить заключний такт роботи. Відповідний фрагмент еквівалентної схеми показаний на Фіг.13. Відбувається розряд резонансного конденсатора 5. Далі процеси повторюються.
Таким чином, на інтервалі часу (-ї; відбувається повернення енергії до джерела живлення (зміна напрямку струму 11). При цьому негативна амплітуда струму І- визначається значенням навантаження, а при зменшенні
Тк, коли Її; наближається до іс, має місце повернення енергії.
Це визначає додаткові переваги способу - позитивна амплітуда струму не збільшується аж до короткого замикання навантаження. Також відсутня проблема наскрізних струмів, що спрощує та робить надійним керування транзисторів.
Приклад конкретної реалізації винаходу. Перетворювач напруги для станції катодного захисту потужністю 1,в6кВт, живився від мережі «2208, транзистори ІКОРСЗОШЮО, резонансний конденсатор 5 ємністю 0,15мкФ, /о резонансні дроселі 7,8 по 25мкГ, період власних коливань То-12мкс, коефіцієнт трансформації трансформатора 6,1 дорівнює 1/2, що визначає діапазон номінального навантаження порядку 0,8-20м. Для мінімального значення періоду комутації Т-1Змкс ((-77кГц) і навантаження 1Ом амплітуди струму І дорівнюють відповідно 29А та -ТА. Для навантаження О0,5Ом амплітуди струму І 4 дорівнюють відповідно 29А та -14А. У випадку короткого замикання: 29А та-21А.
На Фіг.14 зображене сімейство регулювальних характеристик, що підтверджують винахід.
Claims (1)
- Формула винаходу Спосіб регульованого резонансного перетворення постійної напруги, що полягає у створенні коливань із власним періодом То та періодом комутації Тк (Тк»То) з використанням ємнісного та індуктивного накопичувачів енергії зі споживанням енергії від джерела постійної напруги та передачею частини енергії до випрямного навантаження, поверненні надлишку енергії ємнісного накопичувача назад до джерела напруги, регулюванні напруги навантаження за рахунок зміни Тк, який відрізняється тим, що створюють одночасно з цими або з сч ов першими коливаннями другі коливання із власним періодом Т о та періодом комутації Тк із використанням того ж ємнісного накопичувача та другого індуктивного накопичувача із споживанням енергії від ємнісного (о) накопичувача та передачею частини енергії до випрямного навантаження. « (Се) (о) (о) і -- . и? -і се) се) (о) с» іме) 60 б5
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDA20020142A MD2843G2 (ro) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | Procedeu de conversie a tensiunii continue în tensiune alternativă de rezonanţă dirijabilă |
| PCT/MD2003/000001 WO2003098789A1 (en) | 2002-05-16 | 2003-05-12 | A regulated resonant voltage converter and a method of regulated resonance dc-dc voltage conversion |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA79964C2 true UA79964C2 (en) | 2007-08-10 |
Family
ID=32089805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA20041210150A UA79964C2 (en) | 2002-05-16 | 2003-12-05 | Method of regulated conversion of direct voltage |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| MD (1) | MD2843G2 (uk) |
| UA (1) | UA79964C2 (uk) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD3850C2 (ro) * | 2007-04-12 | 2009-12-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Convertizor de tensiune continuă cu cvasirezonanţă |
| MD3853C2 (ro) * | 2007-05-10 | 2009-12-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Convertizor de tensiune cu rezonanţă |
| MD3851C2 (ro) * | 2007-07-25 | 2009-12-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Convertizor de tensiune cu cvasirezonanţă |
| MD215Z (ro) * | 2007-10-16 | 2010-12-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Dispozitiv de încărcare a acumulatorului capacitiv |
| MD20070283A (ro) * | 2007-10-16 | 2009-07-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Procedeu de formare a curentului de încărcare pentru un acumulator de energie capacitiv |
| MD4073C1 (ro) * | 2008-11-06 | 2011-05-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Convertizor stabilizat de tensiune înaltă |
| MD281Z (ro) * | 2009-10-23 | 2011-04-30 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Convertor de tensiune cu rezonanţă reglabil |
| MD841Z (ro) * | 2014-05-19 | 2015-06-30 | Институт Энергетики Академии Наук Молдовы | Convertor de tensiune de curent continuu în tensiune de curent continuu |
-
2002
- 2002-05-16 MD MDA20020142A patent/MD2843G2/ro not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-12-05 UA UA20041210150A patent/UA79964C2/uk unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MD20020142A (en) | 2004-03-31 |
| MD2843F2 (en) | 2005-08-31 |
| MD2843G2 (ro) | 2006-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10135350B2 (en) | AC/DC converters with wider voltage regulation range | |
| US8830711B2 (en) | Hybrid switch for resonant power converters | |
| Ayyanar et al. | Novel soft-switching DC-DC converter with full ZVS-range and reduced filter requirement. I. Regulated-output applications | |
| CA1301245C (en) | Zero voltage switching half bridge resonant converter | |
| US6016258A (en) | Full bridge DC-DC converters | |
| US11979091B2 (en) | Merged voltage-divider forward converter | |
| CN101197541B (zh) | 电源控制器的结构及其形成方法 | |
| US20200251992A1 (en) | Flyback power-converting device with zero-voltage switching and method for flyback converting power with zero-voltage switching | |
| JP2015533469A (ja) | 自己発振共振電力変換器 | |
| CN105144561A (zh) | Dc/dc转换器 | |
| US11563382B2 (en) | Inductive charging circuit to provide operating power for a controller | |
| US11437911B2 (en) | Variable drive strength in response to a power converter operating condition | |
| Xue et al. | Single-stage dual-output AC-DC converter for wireless power transmission | |
| US20050180176A1 (en) | Welding set with quasi-resonant soft-switching inverter | |
| CN112311103A (zh) | 整流电路 | |
| UA79964C2 (en) | Method of regulated conversion of direct voltage | |
| Lagier et al. | Theoretical and experimental analysis of the soft switching process for SiC MOSFETs based Dual Active Bridge converters | |
| JP4683364B2 (ja) | 複合共振型スイッチング電源装置 | |
| JP2022553339A (ja) | 例えば力率補正で使用するための、インバータ回路及び方法 | |
| Xue et al. | A 130 W 95%-efficiency 1 MHz non-isolated boost converter using PWM zero-voltage switching and enhancement-mode GaN FETs | |
| RU2717232C1 (ru) | Двухтактный резонансный DC-DC преобразователь | |
| EP0942520A2 (en) | DC to DC power converter | |
| EP1504517B1 (en) | Method of regulated resonance dc-dc voltage conversion | |
| KR100428422B1 (ko) | 영전압 스위칭 풀브리지 컨버터 | |
| Kavya et al. | Matlab/Simulink based closed loop operation of semi-dual active bridge DC-DC converter |