RU178094U1 - Обратимый импульсный конвертор для авиабортовой системы электроснабжения - Google Patents
Обратимый импульсный конвертор для авиабортовой системы электроснабжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU178094U1 RU178094U1 RU2017132322U RU2017132322U RU178094U1 RU 178094 U1 RU178094 U1 RU 178094U1 RU 2017132322 U RU2017132322 U RU 2017132322U RU 2017132322 U RU2017132322 U RU 2017132322U RU 178094 U1 RU178094 U1 RU 178094U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diode
- key
- modulator
- terminals
- keys
- Prior art date
Links
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 title claims description 11
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
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
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электротехнике и к импульсной силовой электронике и предназначена для совместного двунаправленного электропитания авиабортовых магистральных электромашинных стратер-генераторов и аккумуляторной (химической или суперконденсаторной) батареи.Основным техническим результатом предложения является: повышение функциональной надежности устройства за счет уменьшения (вдвое) числа силовых электронных ключей и цепей управления ими. К дополнительным результатам относится: повышение КПД и снижение помехоизлучений за счет «мягкой» коммутации ключей.Указанные результаты обеспечиваются благодаря тому, что в устройство, содержащее первую и вторую пары 1-2 и 3-4 внешних выводов для подключения источника электропитания и потребителя постоянного тока, фильтровые конденсаторы 5 и 6, трансреактор 7 с первой и второй обмотками 8 и 9, первый и второй импульсные модуляторы 10 и 11, состоящие каждый из двух диодно-ключевых электронных стоек 12-13, 14-15 и 16-17, 18-19, а также блок управления 20 с цепями 21, 22 обратных связей и двумя группами импульсно-модуляторных выводов 23 и 24, во-первых, в каждой модулятор введены по два дополнительных диода 25, 26 и 27, 28, включенных последовательно-разнонаправленно с соответствующими диодно-ключевыми стойками, образуя с ними четырехплечевые косые мосты, подключенные друг к другу своими первыми диагональными выводами через соответствующие обмотки трансреактора и к соответствующим парам внешних выводов своими вторыми диагональными выводами, во-вторых, каждый из модуляторных электронных ключей снабжен снабберным конденсатором с 29 по 32, зарядно-разрядной двухдиодной стойкой с 33-34 по 39-40 и демпферным дросселем с 41 по 44, и, в-третьих, каждая из пар демпферных дросселей каждого модулятора выполнена с общим для них магнитопроводом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Полезная модель относится к электротехнике и к импульсной силовой электронике и предназначена для совместного двунаправленного электропитания авиабортовых магистральных электромашинных стартер-генераторов и аккумуляторной (химической или суперконденсаторной) батареи, в частности в системе электроснабжения полностью электрифицированного самолета.
Известен обратимый импульсный конвертор для авиабортовой системы электроснабжения (аналог), содержащий группы внешних выводов, включая заземленные, для подключения источника электропитания и потребителей электроэнергии постоянного тока, зашунтированные фильтровыми конденсаторами, двухобмоточный дроссель (трансреактор), элетронные модуляторы, состоящие из диодно-ключевых стоек, дополнительные диоды, управляемые электронные вентили и блок управления с цепями обратных связей, а также импульсно-модуляторными и релейно-сигнальными выводами, подключенными к управляющим выводам электронных ключей и вентилей (Патент на полезную модель №126230. Обратимый импульсный конвертор. Резников С.Б., Харченко И.А., бюл. №8 от 20.03.2013).
К недостаткам указанного устройства (аналога) относятся: низкие функциональная надежность и КПД из-за наличия цепи для «сквозных сверхтоков» при несанкционированном включении ключей (под воздействием на их драйверы электронного импульса молнии) и из-за «жесткой» коммутации ключей (при ненулевых токах и напряжениях), а также повышенные коммутационные помехоизлучения.
Из известных устройств наиболее близким по технической сути к предложенному является обратимый импульсный конвертор для авиабортовой системы электроснабжения (прототип), содержащий две пары внешних выводов, включая заземленные, для подключения источника элеткропитания и потребителя (в частности - накопителя) электроэнергии постоянного тока, зашунтированные фильтровыми конденсаторами, двухобмоточный трансреактор, два импульсных модулятора, состоящих каждый из четырех диодно-ключевых стоек, включенных по схеме четырехплечевого моста между выводами соответствующего фильтрового конденсатора и выводами трансреакторных обмоток, а также блок управления с цепями обратных связей и импульсно-модуляторными выводами (Резников С.Б., Бочаров В.В., Харченко И.А. Электромагнитная и электроэнергитическая совместимость систем электроснабжения и вторичных источников питания полностью электрифицированных самолетов / Под ред. С.Б. Резникова, - М.: Изд-во МАИ, 2014-160 с., стр. 51, рис. 2.2.1 г).
К недостаткам указанного устройства (прототипа) относятся: низкая функциональная надежность из-за большого числа (восьми) силовых электронных ключей и соответствующего числа каналов управления ими, а также низкий КПД и большие помехоизлучения устройства из-за «жесткой» коммутации ключей с существенным рассеиванием тепла и скачками токов и напряжений.
Основным техническим результатом предложения является: повышение функциональной надежности устройства за счет уменьшения (вдвое) числа силовых электронных ключей и цепей управления ими. К дополнительным результатам относится: повышение КПД и снижение помехоизлучений за счет «мягкой» коммутации ключей.
Указанные результаты обеспечиваются благодаря тому, что в устройство, содержащее первую и вторую пары внешних выводов для подключения источника электропитания и потребителя постоянного тока, фильтровые конденсаторы, трансреактор с первой и второй обмотками, первый и второй импульсные модуляторы, состоящие каждый из двух диодно-ключевых электронных стоек, а также блок управления с цепями обратных связей и двумя группами импульсно-модуляторных выводов, во-первых, в каждой модулятор введены по два дополнительных диода, включенных последовательно-разнонаправленно с соответствующими диодно-ключевыми стойками, образуя с ними четырехплечевые косые мосты, подключенные друг к другу своими первыми диагональными выводами через соответствующие обмотки трансреактора и к соответствующим парам внешних выводов своими вторыми диагональными выводами, во-вторых, каждый из модуляторных электронных ключей снабжен снабберным конденсатором, зарядно-разрядной двухдиодной стойкой и демпферным дросселем, и в-третьих, каждая из пар демпферных дросселей каждого модулятора выполнена с общим для них магнитопроводом.
На фиг. 1, фиг. 2 представлены принципиальная силовая схема и каналы управления предлагаемого обратимого импульсного конвертора для авиабортовой системы электроснабжения.
Обратимый импульсный конвертор для авиабортовой системы электроснабжения содержит: первую и вторую пары 1-2 и 3-4 внешних выводов, включая заземленные, для подключения источника электропитания и потребителя электроэнергии тока, зашунтрованные первым и вторым фильтровыми конденсаторами 5 и 6, трансреактор 7 с первой и второй обмотками 8 и 9, первый и второй импульсные модуляторы 10 и 11, состоящие каждый из двух диодно-ключевых стоек 12-13, 14-15 и 16-17, 18-19, а также блок управления 20 с цепями 21, 22 обратных связей по внешним токам и напряжениям и двумя группами 23 и 24 импульсно-модуляторных выводов. Каждый из модуляторов имеет также дополнительный диод 25, 26 и электронный управляемый вентиль 27, 28. Блок управления имеет также релейно-сигнальные выводы 29. Каждый из модуляторных ключей снабжен снабберным конденсатором с 30 по 33, зарядно-разрядной двухдиодной стойкой с 34-35 по 40-41 и демпферным дросселем с 42 по 45.
Диодно-ключевые стойки каждого из импульсных модуляторов 10 и 11 своими крайними диодными выводами подключены к соответствующим выводам соответствующего фильтрового конденсатора 5 и 6, а своими крайними выводами подключены к соответствующим выводам трансреакторных обмоток 8, 9. Каждый из управляемых вентилей 27 и 28 включен между соответствующим выводом соответствующего фильтрового конденсатора 5 и 6 и крайним ключевым выводом соответствующей диодно-ключевой стойки 14-15 и 18-19.
Каждый из демпферных дросселей с 42 по 45 включен последовательно с соответствующим ключом 13, 15, 17, 19, зашунтированным цепочкой из снабберного конденсатора с 30 по 33 и зарядного диода 34, 36, 38, 40, общие выводы которых подключены через разрядный диод 35, 37, 39, 41 к одному из выводов диодно-ключевой стойки 18-19, 16-17, 14-15, и 12-13, соответственно, другого модулятора.
Импульсно-модуляторные и релейно-сигнальные выводы 23, 24 и 29 блока управления 20 подключены к управляющим выводам модуляторных ключей и вентилей, соответственно.
В качестве модуляторных ключей использованы ключевые транзисторы или двухоперационные (запираемые по управлению) тиристоры, а в качестве управляемых электронных вентилей 27 и 28 - обычные (одкооперационные) тиристоры (или ключевые транзисторы).
Обратимый импульсный конвертор для авиабортовой системы электроснабжения (см. Фиг.) работает следующим образом.
К первой паре 1-2 внешних выводов подключают источник электропитания, например, аккумуляторную или суперконденсаторную батарею. Ко второй паре 3-4 внешних выводов подключают потребитель электроэнергии (нагрузку), например, магистральный электромашинный стартер-генератор, вал которого сочленен с валом бортовой силовой (тяговой или вспомогательной) установки.
Благодаря осевой (зеркальной) симметрии силовой схемы достаточно рассмотреть ее работу только при одном направлении преобразования электроэнергии, например, от выводов 1-2 к выводам 3-4, т.е. режим стартерного запуска силовой установки с первичным питанием от аккумуляторной (суперконденсаторной) батареи при произвольном изменяющимся соотношением напряжений на выводах 1-2 и 3-4.
На импульсно-модуляторных выводах 23 и 24 блока управления 20 формируются широтно-моделируемые высокочастотные прямоугольные импульсы с постоянным периодом (Тшим) и регулируемой длительностью импульсов: tн=γТшим, где γ - коэфициент заполнения (относительная длительность) импульса, а на релейно-сигнальных выводах 29 - низкочастотные прямоугольные импульсы (или пачки высокочастотных импульсов), соответствующие направлению преобразования. Рассмотрим поочередно режимы понижения и повышения напряжения источника элеткропитания (U1-2).
1. Режим понижения напряжения (U1-2>U3-4)
На каждом периоде (Тшим) полное потокосцепление (ϕ) трансреактора 7 сначала нарастает (этап: dϕ/dt>0) вместе с током в цепи : 5-12-13-42-9-28-6-5, а затем частично (или полностью) спадает (этап: dϕ/dt<0) вместе с током в цепи: 9-28-6-25-9.
2. Режим повышения напряжения (U3-4>U1-2)
На каждом периоде (Тшим) полное потокосцепление трансреактора сначала нарастает вместе с током в цепи: 5-12-13-42-9-45-19-18-5, а затем частично (или полностью) спадает с током в цепи: 9-28-6-5-12-13-42-9.
В обоих рассмотренных режимах производится «мягкая» коммутация электронных ключей (13 и 19), т.е. включение при нулевом токе, а выключение при нулевом напряжении ключа. При этом снабберные конденсаторы (30 и 33) заряжаются при выключениях ключей по цепям: 12-30-34-42 и 45-40-33-18, и полностью разряжаются при включениях ключей по цепям: 30-13-42-9-45-19-18-35-30 и 33-41-13-42-9-45-19-33, передавая накопленную ими энергию в цепь трансреактора 7 для дальнейшего ее использования (без существенного теплового рассеяния).
Аналогичным образом производится обратное преобразование электроэнергии (от выводов 3-4 к выводам 1-2), т.е. зарядка аккумуляторной (или суперконденсаторной) батареи от электромашинного стартер-генератора в режиме генерирования.
Таким образом, по сравнению с прототипом в предлагаемом устройстве обеспечивается основной технический результат: повышение функциональной надежности за счет уменьшения (вдвое) числа силовых электронных ключей и цепей управления ими, а также дополнительные результаты: повышение КПД и снижение помехоизлучений за счет «мягкой» коммутации электронных ключей (т.е. за счет введения «нерассеивающих» демпферно-снабберных индуктивно-емкостных цепочек, реализующих включение ключей при нулевых токах в них и выключение ключей при нулевых напряжениях на них.
Claims (2)
1. Обратимый импульсный конвертор для авиабортовой системы электропитания, содержащий первую и вторую пары внешних выводов, включая заземленные, для подключения источника электропитания и потребителя постоянного тока, зашунтрованные первым и вторым фильтровыми конденсаторами, трансреактор с первой и второй обмотками, первый и второй импульсные модуляторы, состоящие каждый из двухдиодно-ключевых электронных стоек, а также блок управления с цепями обратных связей по внешним токам и напряжениям и двумя группами импульсно-модуляторных выводов, подключенных к управляющим выводам ключей модуляторов, диодно-ключевые стойки каждого из которых своими крайними диодными выводами подключены к соответствующим выводам соответствующего фильтрового конденсатора, а своими крайними ключевыми выводами подключены к соответствующим выводам трансреакторных обмоток, отличающийся тем, что в каждой из модуляторов введены дополнительный диод и электронный управляемый вентиль, каждый из которых включен между соответствующим выводом соответствующего фильтрового конденсатора и крайним ключевым выводом соответствующей диодно-ключевой стойки, а блок управления снабжен релейно-сигнальными выводами, подключенными к управляющим выводам вентилей.
2. Обратимый импульсный конвертор для авиабортовой системы электроснабжения по п. 1, отличающийся тем, что каждый из ключей каждого модулятора снабжен снабберным конденсатором, зарядно-разрядной двухдиодной стойки и демпферным дросселем, включенным последовательно с ключом, зашунтированным цепочкой из снабберного конденсатора и зарядного диода, общие выводы которых подключены через разрядный диод к одному из выводов диодно-ключевой стойки другого модулятора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017132322U RU178094U1 (ru) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Обратимый импульсный конвертор для авиабортовой системы электроснабжения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017132322U RU178094U1 (ru) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Обратимый импульсный конвертор для авиабортовой системы электроснабжения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU178094U1 true RU178094U1 (ru) | 2018-03-23 |
Family
ID=61703856
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017132322U RU178094U1 (ru) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Обратимый импульсный конвертор для авиабортовой системы электроснабжения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU178094U1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6021052A (en) * | 1997-09-22 | 2000-02-01 | Statpower Technologies Partnership | DC/AC power converter |
RU109353U1 (ru) * | 2011-04-13 | 2011-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный технический университет) (МАИ) | Обратимый импульсный преобразователь постоянных напряжений |
RU139329U1 (ru) * | 2013-10-16 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) | Обратимый импульсный конвертор с обратноходовыми модуляторами |
US20150357940A1 (en) * | 2011-12-16 | 2015-12-10 | Empower Micro Inc. | Bi-directional energy converter with multiple dc sources |
RU172182U1 (ru) * | 2016-12-21 | 2017-06-30 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") | Импульсный преобразователь напряжения |
-
2017
- 2017-09-15 RU RU2017132322U patent/RU178094U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6021052A (en) * | 1997-09-22 | 2000-02-01 | Statpower Technologies Partnership | DC/AC power converter |
RU109353U1 (ru) * | 2011-04-13 | 2011-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный технический университет) (МАИ) | Обратимый импульсный преобразователь постоянных напряжений |
US20150357940A1 (en) * | 2011-12-16 | 2015-12-10 | Empower Micro Inc. | Bi-directional energy converter with multiple dc sources |
RU139329U1 (ru) * | 2013-10-16 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) | Обратимый импульсный конвертор с обратноходовыми модуляторами |
RU172182U1 (ru) * | 2016-12-21 | 2017-06-30 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") | Импульсный преобразователь напряжения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10396675B2 (en) | Switching power supply apparatus | |
US11152852B2 (en) | Bidirectional DC/DC converter and method for charging the intermediate circuit capacitor of a DC/DC converter from the low-voltage battery | |
US7830686B2 (en) | Isolated high power bi-directional DC-DC converter | |
man Dwari et al. | A novel high efficiency high power interleaved coupled-inductor boost DC-DC converter for hybrid and fuel cell electric vehicle | |
US7903434B2 (en) | Power switch grouping | |
KR101698940B1 (ko) | 전력 전자 컨버터 | |
US20100328971A1 (en) | Boundary mode coupled inductor boost power converter | |
CN105432006B (zh) | 开关元件驱动电源电路 | |
RU172182U1 (ru) | Импульсный преобразователь напряжения | |
RU2681839C1 (ru) | Автономная система электроснабжения | |
EP4142131B1 (en) | Multi-level direct current converter and power supply system | |
EP2927046A2 (en) | Protection system against reverse battery connection | |
CN107370365B (zh) | 高压直流输电dc-dc变换器及采用该变换器实现电压充放电的方法 | |
RU2454779C1 (ru) | Двунаправленный понижающий преобразователь постоянного напряжения | |
GB2451910A (en) | Bidirectional DC AC converter with multiple buck boost converters and magnetic energy storage device. | |
RU178094U1 (ru) | Обратимый импульсный конвертор для авиабортовой системы электроснабжения | |
ITMI20002611A1 (it) | Circuito di pilotaggio di motori commutati elettronicamente | |
RU174024U1 (ru) | Двухтактный трансформаторный импульсный преобразователь | |
RU115132U1 (ru) | Автономный инверторный преобразователь напряжения | |
CN106549565B (zh) | 功率电子装置和方法 | |
RU190083U1 (ru) | Импульсный преобразователь частоты со звеном постоянного напряжения | |
RU139329U1 (ru) | Обратимый импульсный конвертор с обратноходовыми модуляторами | |
Vinh et al. | Highly Efficient step-up Boost-Flyback coupled magnetic integrated converter for photovoltaic energy | |
Eitzen et al. | Modular dc-dc converter system for energy harvesting with eaps | |
Mittle et al. | A New Interleaved High Step-up DC-DC Converter |