RU2139623C1 - Voltage converter - Google Patents
Voltage converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2139623C1 RU2139623C1 RU98122240A RU98122240A RU2139623C1 RU 2139623 C1 RU2139623 C1 RU 2139623C1 RU 98122240 A RU98122240 A RU 98122240A RU 98122240 A RU98122240 A RU 98122240A RU 2139623 C1 RU2139623 C1 RU 2139623C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- energy storage
- input
- voltage
- converter
- outputs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Устройство относится к области преобразования напряжения и в первую очередь к области электросиловых устройств, в том числе в составе энергетических установок, сетевых источников электропитания, сварочных трансформаторов напряжения, пуско-зарядных устройств и тому подобных средств. The device relates to the field of voltage conversion, and primarily to the field of electric power devices, including as part of power plants, network power supplies, welding voltage transformers, starting-charging devices and the like.
Известны [1] преобразователи напряжения, содержащие силовой индуктивный трансформатор, выводы первичной и вторичной обмоток которого являются соответственно входами и выходами преобразователя. Недостатком таких преобразователей являются большие масса и габариты. Known [1] voltage converters containing a power inductive transformer, the conclusions of the primary and secondary windings of which are respectively the inputs and outputs of the Converter. The disadvantage of such converters is the large mass and dimensions.
Известны [2] преобразователи напряжения, содержащие силовой индуктивный трансформатор с насыщающимся магнитопроводом и дроссель, включенный последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора. Недостатком таких преобразователей является низкий коэффициент полезного действия, в том числе большое энергопотребление на холостом ходу. Known [2] voltage converters containing a power inductive transformer with a saturable magnetic circuit and a choke connected in series with the primary winding of the power transformer. The disadvantage of such converters is the low efficiency, including high idle power consumption.
Известны [3] преобразователи напряжения, содержащие последовательно включенные выпрямитель с емкостным фильтром и высокочастотный индуктивный трансформатор с ключом в первичной обмотке. Их недостатком является большой выходной импеданс. Known [3] voltage converters containing a series-connected rectifier with a capacitive filter and a high-frequency inductive transformer with a key in the primary winding. Their disadvantage is the large output impedance.
Известны также [4] преобразователи напряжения, содержащие взаимосвязанные цепь заряда, цепь из K накопительных конденсаторов с цепями инвертирования полярности заряда половины конденсаторов и цепь разряда конденсаторов на нагрузку. Главным недостатком таких преобразователей является низкий коэффициент полезного действия (в том числе большое энергопотребление на холостом ходу) средств, в составе которых эти преобразователи используются. Это объясняется необходимостью хотя бы частичного (выравнивающего) разряда конденсаторов к началу фазы их заряда, что обусловлено использованием цепей инвертирования полярности заряда части конденсаторов. Also known [4] are voltage converters containing interconnected charge circuit, a circuit of K storage capacitors with circuits for inverting the charge polarity of half the capacitors, and a capacitor discharge circuit to the load. The main disadvantage of such converters is the low efficiency (including high idle power consumption) of the means in which these converters are used. This is explained by the need for at least a partial (equalizing) discharge of capacitors by the beginning of the phase of their charge, which is due to the use of circuits for inverting the charge polarity of part of the capacitors.
От этого недостатка свободны преобразователи напряжения [5], содержащие взаимосвязанные входные переключатели, емкостной энергонакопитель и выходные переключатели, причем энергонакопитель содержит цепочку из K последовательно соединенных конденсаторов и по одному между ними последовательно - согласно включенных K-1 диодов, а также совокупность из 2K диодов, соединяющих цепочку конденсаторов с выходными переключателями. Однако и эти преобразователи вместе с их вариантами имеют недостатки:
- высокая сложность, сводящаяся к недостаточно малым массе и габаритам;
- невозможность регулирования уровня заряда конденсаторов, что затрудняет их практическое использование, в том числе, получение преобразователя со стабилизированным выходным напряжением;
- невозможность получения выходного напряжения, превышающего входное;
- большая скважность питания нагрузки и соответственно недостаточно высокая энергопропускная способность;
- высокий уровень выходных пульсаций, по длительности соизмеримых с периодом заряда-разряда конденсаторов;
- затруднительность возбуждения и стабилизации сварочной дуги при использовании преобразователя напряжения в качестве сварочного.Free from this drawback are voltage converters [5], which contain interconnected input switches, a capacitive energy storage device and output switches, the energy storage device containing a chain of K series-connected capacitors and one each between them in series - according to the included K-1 diodes, as well as a combination of 2K diodes connecting a chain of capacitors with output switches. However, these converters, together with their variants, have disadvantages:
- high complexity, reduced to insufficiently small mass and dimensions;
- the inability to control the level of charge of the capacitors, which complicates their practical use, including the receipt of the Converter with a stabilized output voltage;
- the impossibility of obtaining an output voltage exceeding the input;
- large duty cycle of the load and, accordingly, insufficiently high power transmission capacity;
- a high level of output pulsations, the duration of which is comparable with the period of the charge-discharge capacitors;
- the difficulty of excitation and stabilization of the welding arc when using a voltage Converter as a welding.
Указанные недостатки обусловлены использованием в энергонакопителе не являющихся принципиально необходимыми 2K диодов; отсутствием переноса энергии к нагрузке во время фазы заряда конденсаторов; отсутствием средств заряда конденсаторов до заданного уровня, в том числе превышающего входное напряжение; отсутствием средств низкочастотной фильтрации выходного напряжения и возбуждения- стабилизации сварочной дуги. These shortcomings are caused by the use of non-essential 2K diodes in the energy storage device; lack of energy transfer to the load during the charge phase of the capacitors; the lack of means of charging capacitors to a given level, including exceeding the input voltage; lack of means of low-frequency filtering of the output voltage and excitation-stabilization of the welding arc.
Заявляемое изобретение направлено на исключение из преобразователя не являющихся необходимыми вышеуказанных 2K диодов и на рационализацию построения преобразователя напряжения, на включение в его состав средств, повышающих его потребительские свойства. The claimed invention is aimed at eliminating from the converter the above-mentioned 2K diodes that are not necessary and at streamlining the construction of the voltage converter, at including in its composition means that enhance its consumer properties.
Решение этой задачи обеспечивает:
- понижение сложности преобразователя и соответственно уменьшение его массы и габаритов;
- регулирование уровня заряда конденсаторов, в том числе до напряжений, превышающих входное;
- повышение энергопропускной способности за счет уменьшения скважности питания нагрузки;
- понижение уровня выходных пульсаций, в том числе при стабилизации выходного напряжения и облегчение получения стабилизированного выходного напряжения, в том числе изменяемого в более широком диапазоне значений;
- облегчение возбуждения и стабилизации сварочной дуги.The solution to this problem provides:
- reducing the complexity of the Converter and, accordingly, reducing its mass and dimensions;
- regulation of the charge level of capacitors, including up to voltages exceeding the input;
- increased energy throughput by reducing the duty cycle of the load;
- lowering the level of output ripples, including when stabilizing the output voltage and facilitating the production of a stabilized output voltage, including a variable over a wider range of values;
- facilitating the excitation and stabilization of the welding arc.
Для этого в преобразователе напряжения, содержащем емкостной энергонакопитель, два силовых входа и первый и второй выходы которого являются соответственно групповым силовым входом и первым и вторым выходами преобразователя, и который включает в себя цепочку из K конденсаторов и по одному между ними последовательно-согласно включенных A-1 диодов, емкостной энергонакопитель дополнительно содержит ключевой регулятор уровня заряда, через который крайний вывод одного крайнего конденсатора цепочки из K конденсаторов и K- 1 диодов соединен с одним силовым входом энергонакопителя, другой силовой вход которого соединен с крайним выводом другого крайнего конденсатора цепочки из K конденсаторов и K-1 диодов, 1≤M≤K объединяющих коммутаторов, силовые входы которых соединены один с одним, с одноименными выводами K конденсаторов, а выходы соединены между собой и являются первым выходом энергонакопителя, 1≤N≤K разветвляющих коммутаторов, выходы которых соединены, один с одним, с другими одноименными выводами K конденсаторов, а силовые входы соединены между собой и являются вторым выходом энергонакопителя, причем управляющие входы объединяющих и разветвляющих коммутаторов соединены между собой и вместе с управляющим входом ключевого регулятора уровня заряда являются групповым управляющим входом энергонакопителя и преобразователя. Это позволяет на интервале заряда заряжать последовательно включенные конденсаторы (обычно одинаковой емкости) от источника входного напряжения до уровня из диапазона от нуля до значения входного напряжения (соответственно, например, длительности открывающего сигнала на управляющем входе ключевого регулятора уровня заряда), а на интервале разряда посредством объединяющих и разветвляющих коммутаторов соединять конденсаторы параллельно- согласно и подключать их к нагрузке преобразователя, питая ее напряжением, в K раз меньшим напряжения, до которого цепочка из K конденсаторов была заряжена на интервале заряда, и со скважностью, определяемой долей длительности интервала разряда в цикле чередования зарядов и разрядов конденсаторов. Объединяющие и разветвляющие коммутаторы на интервале заряда не препятствуют заряду конденсаторов и распределению напряжения на них. For this, in a voltage converter containing a capacitive energy storage device, two power inputs and the first and second outputs of which are a group power input and the first and second outputs of the converter, respectively, and which includes a chain of K capacitors and one between them in series, according to the included A -1 diodes, the capacitive energy storage device additionally contains a key charge level regulator, through which the extreme terminal of one extreme capacitor of the chain of K capacitors and K-1 diodes is connected to power input of the energy storage device, the other power input of which is connected to the extreme terminal of the other extreme capacitor of a chain of K capacitors and K-1 diodes, 1≤M≤K combining switches, the power inputs of which are connected one to one, with the same terminals of K capacitors, and the outputs are interconnected and are the first output of the energy store, 1≤N≤K branching switches, the outputs of which are connected, one with one, with the other terminals of the same name K capacitors, and the power inputs are interconnected and are the second output m of energy storage, and the control inputs of the combining and branching switches are interconnected and together with the control input of the key charge level controller are the group control input of the energy storage and converter. This makes it possible to charge sequentially connected capacitors (usually of the same capacity) over the charge interval from the input voltage source to a level from the range from zero to the input voltage value (respectively, for example, the duration of the opening signal at the control input of the key charge level controller), and at the discharge interval by connecting and branching switches connect the capacitors in parallel according to and connect them to the load of the converter, supplying it with voltage, K times lower voltage tions to which the chain K from the capacitor was charged at a charging interval, and with a duty ratio determined by the duration of the discharge interval of interest in alternation cycle of charges and discharges the capacitors. The unifying and branching switches on the charge interval do not interfere with the charge of the capacitors and the distribution of voltage across them.
Практически также важна следующая особенность преобразователя: если по какой-либо причине какой-либо конденсатор зарядился до большего напряжения, чем другие конденсаторы, то при их разряде на общую нагрузку в первую очередь разряжается этот конденсатор. Таким образом, к каждому следующему интервалу заряда происходит самовыравнивание напряжения на конденсаторах, нарастание различий в напряжениях на конденсаторах исключается. Уровень потерь энергии в преобразователе, его масса и габариты при заданной мощности, отдаваемой в нагрузку, могут быть минимизированы совместным выбором длительности интервалов заряда и разряда, конденсаторов и коммутирующих компонентов с их уровнями потерь, динамическими и статическими характеристиками. В преобразователе напряжения емкостной энергонакопитель может дополнительно содержать переключатель, выходы которого соединены один с одним, с выводами части из K конденсаторов, а вход является составной частью группового управляющего входа емкостного энергонакопителя. Это позволяет соответственно состоянию переключателя менять число последовательно включенных заряжающихся конденсаторов (остальные зашунтированы переключателем) и, следовательно, выходное напряжение в широком диапазоне значений. В преобразователе напряжения емкостной энергонакопитель дополнительно может содержать входной индуктивный узел, включенный последовательно с силовым входом энергонакопителя, ключевым регулятором уровня заряда, K конденсаторами, K-1 диодами, другим силовым входом энергонакопителя. Это позволяет реализовать резонансный заряд последовательно включенных конденсаторов и при надлежащем выборе величины индуктивности в каждом индуктивном узле и диапазона продолжительностей открытого состояния ключевого регулятора уровня заряда расширить диапазон уровней заряда конденсаторов и, следовательно, диапазон значений энергии, переносимой в нагрузку за один цикл работы преобразователя. В преобразователе напряжения управляющий вход входного напряжения, управляющий вход входного индуктивного узла из состава емкостного энергонакопителя может являться составной частью группового управляющего входа энергонакопителя. Это позволяет соответственно коду на управляющем входе входного индуктивного узла менять значение индуктивности, обеспечивающей резонансный заряд последовательно включенных конденсаторов, согласованно с емкостью (числом) заряжающихся конденсаторов.В преобразователе напряжения в емкостном энергонакопителе другой силовой вход может быть соединен с крайним выводом другого крайнего конденсатора через дополнительно введенный второй ключевой регулятор уровня заряда, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого ключевого регулятора уровня заряда. Это позволяет исключать прямое прохождение напряжения с силового входа на выход преобразователя при неблагоприятном сочетании заземлений его входов и выходов и в то же время сохранять возможность изменения длительности цикла преобразования соответственно изменению длительности интервала заряда при изменении уровня заряда конденсаторов. В преобразователе напряжения в емкостном энергонакопителе другой силовой вход может быть соединен с крайним выводом другого крайнего конденсатора через дополнительно введенный диод, включенный согласно с K-1 диодами. Это позволяет, как и в пятом варианте преобразователя, но более простыми средствами, исключать прямое прохождение напряжения со входа на выход преобразователя при неблагоприятном сочетании заземлений его входов и выходов в тех случаях, когда преобразователь питается от сети знакопеременного (например, гармонического с частотой 50 Гц, 60 Гц, 400 Гц) напряжения, а длительности интервалов заряда и разряда назначаются не превышающими длительности соответственно положительных и отрицательных участков входного напряжения. The following feature of the converter is also practically important: if for some reason a capacitor is charged to a higher voltage than other capacitors, then when they are discharged to the total load, this capacitor is first discharged. Thus, for each subsequent charge interval, the voltage across the capacitors self-aligns, and the increase in differences in voltage across the capacitors is eliminated. The level of energy loss in the converter, its mass and dimensions at a given power given to the load can be minimized by a joint choice of the duration of the charge and discharge intervals, capacitors and switching components with their loss levels, dynamic and static characteristics. In the voltage converter, the capacitive energy storage device may further comprise a switch, the outputs of which are connected one to one, with the terminals of a part of K capacitors, and the input is an integral part of the group control input of the capacitive energy storage. This allows, according to the state of the switch, to change the number of charging capacitors connected in series (the rest are shunted by the switch) and, therefore, the output voltage in a wide range of values. In the voltage converter, the capacitive energy storage device may further comprise an input inductive unit connected in series with the power input of the energy storage device, a key charge level controller, K capacitors, K-1 diodes, and another power input of the energy storage device. This allows you to realize the resonant charge of the series-connected capacitors and, with the appropriate choice of the inductance value in each inductive node and the range of open state durations of the key charge level controller, expand the range of capacitor charge levels and, therefore, the range of energy transferred to the load in one cycle of the converter. In the voltage converter, the control input of the input voltage, the control input of the input inductive unit from the capacitive energy store can be an integral part of the group control input of the energy store. This allows the code at the control input of the input inductive node to change the value of the inductance that provides the resonant charge of the series-connected capacitors, in accordance with the capacity (number) of charging capacitors. In the voltage converter in the capacitive energy storage, another power input can be connected to the extreme terminal of the other extreme capacitor through an additional introduced the second key regulator of the charge level, the control input of which is connected to the control input of the first key charge regulator. This eliminates the direct passage of voltage from the power input to the output of the converter in case of an unfavorable combination of grounding of its inputs and outputs and at the same time saves the possibility of changing the duration of the conversion cycle according to the change in the duration of the charge interval when the charge level of the capacitors changes. In the voltage converter in the capacitive energy storage device, another power input can be connected to the extreme terminal of the other extreme capacitor through an additionally inserted diode connected in accordance with K-1 diodes. This allows, as in the fifth version of the transducer, but with simpler means, to exclude direct voltage transmission from the input to the output of the converter in case of an unfavorable combination of grounding of its inputs and outputs in those cases when the converter is powered from an alternating network (for example, harmonic with a frequency of 50 Hz , 60 Hz, 400 Hz) of the voltage, and the duration of the charge and discharge intervals are assigned not to exceed the duration of the positive and negative sections of the input voltage, respectively.
Преобразователь напряжения дополнительно может содержать по меньшей мере один емкостной энергонакопитель, два выхода и два силовых входа каждого из которых соединены каждый с одним из двух соответственно выходов и силовых входов первого емкостного энергонакопителя, а групповые управляющие входы являются составной частью группового управляющего входа преобразователя напряжения. The voltage converter may additionally contain at least one capacitive energy storage device, two outputs and two power inputs of each of which are connected to one of two outputs and power inputs of the first capacitive energy storage device each, and group control inputs are an integral part of the group control input of the voltage converter.
Это позволяет:
- при знакопостоянном напряжении на силовом входе преобразователя (когда силовые входы энергонакопителей включены параллельно-согласно) либо перемежать во времени интервалы разряда конденсаторов разных накопителей и тем самым соответственно уменьшать скважность питания нагрузки, то есть увеличивать энергопропускную способность преобразователя (при параллельно- согласном включении выходов энергонакопителей), либо формировать на выходе преобразователя знакопеременное напряжение, в том числе, возможно, и с повышенной энергопропускной способностью (при параллельно-встречном включении выходов двух групп энергонакопителей и параллельно-согласном включении выходов энергонакопителей внутри каждой группы);
- при знакопеременном напряжении на силовом входе преобразователя (когда силовые входы энергонакопителей двух групп включены параллельно-встречно, а внутри каждой группы - параллельно-согласно; при включении всех энергонакопителей в одну группу напряжение одного из знаков исключалось бы из преобразования) либо вышеописанным образом увеличивать переносимую в нагрузку энергию знакопостоянного напряжения (при параллельно-согласном включении выходов энергонакопителей), либо формировать на выходе преобразователя знакопеременное напряжение, в том числе, возможно, и с повышенной энергопропускной способностью (при параллельно-встречном включении выходов двух групп энергонакопителей и параллельно-согласном включении выходов энергонакопителей внутри каждой группы), при этом достижимая форма знакопеременного выходного напряжения зависит и от числа энергонакопителей в группах. В преобразователе напряжения его выходы могут быть соединены с выходами емкостных энергонакопителей через дополнительно введенный выходной индуктивный узел. Это позволяет на основе накопительных свойств индуктивности и создания пути для ее разряда (между интервалами разрядов конденсаторов) уменьшать скважность питания нагрузки и в отсутствие дополнительных энергонакопителей или, иными словами, облегчать фильтрацию, сглаживание выходного напряжения. В преобразователе напряжения управляющий вход выходного индуктивного узла может являться составной частью группового управляющего входа преобразователя напряжения. Это позволяет управлять направленностью пути разряда заряженной индуктивности в условиях знакопеременного выходного напряжения и значением участвующей в работе индуктивности выходного индуктивного узла. В преобразователе напряжения его первый и второй выходы могут быть соединены с дополнительно введенными третьим и четвертым выходами через дополнительно введенный фильтр низких частот. Это позволяет понижать уровень пульсаций выходного напряжения, в том числе при его стабилизации посредством регулирования уровня заряда конденсаторов, числа заряжаемых конденсаторов, частоты преобразования. В преобразователе напряжения групповой силовой вход может быть соединен с силовыми входами емкостного энергонакопителя через дополнительно введенный выпрямитель. Это позволяет при знакопеременном низкочастотном напряжении (например, 50 Гц, 60 Гц, 400 Гц) на групповом силовом входе преобразователя получать эффективность переноса энергии в нагрузку и уровень пульсаций выходного напряжения, приближенные к этим же характеристикам при питании входа преобразователя постоянным напряжением.This allows:
- at alternating voltage at the power input of the converter (when the power inputs of the energy storage devices are switched on in parallel, according to time) or alternate in time the discharge intervals of the capacitors of different drives and thereby reduce the duty cycle of the load, that is, increase the power transmission capacity of the converter (if the outputs of the energy storage devices are connected in parallel) ), or form an alternating voltage at the converter output, including, possibly, with increased energy transmission th ability (the parallel-switched counter outputs two energy storage groups and parallel-outputs the consonant inclusion energy storage within each group);
- at alternating voltage at the power input of the converter (when the power inputs of the energy storage devices of two groups are connected in parallel-counter, and inside each group - in parallel according to; when all energy storage devices are included in one group, the voltage of one of the signs would be excluded from the conversion) or increase the transferred into the load the energy of alternating voltage (with the parallel-consonant inclusion of the outputs of energy storage), or form alternating voltage at the output of the converter including, possibly, with increased energy transmission capacity (when the outputs of two groups of energy storage devices are turned on in parallel and the outputs of energy storage devices inside each group are turned on in parallel), while the achievable shape of an alternating output voltage depends on the number of energy stores in the groups. In the voltage converter, its outputs can be connected to the outputs of capacitive energy stores through an additional input inductive node. This allows, on the basis of the accumulative properties of the inductance and the creation of a path for its discharge (between the intervals of the capacitor discharges), to reduce the duty cycle of the load and in the absence of additional energy stores or, in other words, to facilitate filtering and smoothing of the output voltage. In the voltage converter, the control input of the output inductive unit may be an integral part of the group control input of the voltage converter. This allows you to control the direction of the discharge path of the charged inductance under conditions of alternating output voltage and the value of the inductance of the output inductive unit involved in the work. In the voltage converter, its first and second outputs can be connected to additionally introduced third and fourth outputs through an additionally introduced low-pass filter. This allows you to reduce the level of ripple of the output voltage, including when it is stabilized by adjusting the charge level of the capacitors, the number of charged capacitors, and the conversion frequency. In the voltage converter, the group power input can be connected to the power inputs of the capacitive energy storage device through an additionally introduced rectifier. This allows for alternating low-frequency voltage (for example, 50 Hz, 60 Hz, 400 Hz) at the group power input of the converter to obtain the efficiency of energy transfer to the load and the level of output voltage ripple, close to the same characteristics when supplying the input of the converter with a constant voltage.
Преобразователь напряжения дополнительно может содержать формирователь импульсов высокого напряжения, групповой вход, первый и второй выходы которого соединены соответственно с групповым силовым входом, первым и вторым или третьим и четвертым выходами преобразователя, а третий выход является пятым выходом преобразователя. Это позволяет в случае применения преобразователя в качестве сварочного трансформатора подключать нагрузку между пятым и, например, вторым выходами преобразователя (последовательно с выходной цепью формирователя импульсов высокого напряжения) и тем самым обеспечивать более надежные возбуждение и стабилизацию сварочной дуги (по сравнению со случаем включения нагрузки, например, между первым и вторым выходами преобразователя). The voltage converter may further comprise a high voltage pulse generator, a group input, the first and second outputs of which are connected respectively to the group power input, the first and second or third and fourth outputs of the converter, and the third output is the fifth output of the converter. This allows, in the case of using the converter as a welding transformer, to connect the load between the fifth and, for example, the second outputs of the converter (in series with the output circuit of the high-voltage pulse generator) and thereby provide more reliable excitation and stabilization of the welding arc (in comparison with the case of switching on the load, for example, between the first and second outputs of the converter).
На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого преобразователя напряжения по п. 1, п. 2, п. 3, п. 4, п. 5 формулы изобретения. In FIG. 1 shows a block diagram of the proposed voltage Converter according to p. 1, p. 2, p. 3, p. 4, p. 5 of the claims.
На фиг. 2 представлен частный случай блок-схемы предлагаемого преобразователя напряжения по п. 7, п. 8, п. 6 формулы изобретения. In FIG. 2 presents a special case of a block diagram of the proposed voltage Converter according to p. 7, p. 8, p. 6 of the claims.
На фиг. 3 представлен частный случай блок-схемы предлагаемого преобразователя напряжения по п. 6, п. 9 формулы изобретения. In FIG. 3 presents a special case of a block diagram of the proposed voltage Converter according to p. 6, p. 9 of the claims.
На фиг. 4 представлен частный случай блок-схемы предлагаемого преобразователя напряжения по п. 11, п. 10 формулы изобретения. In FIG. 4 presents a special case of a block diagram of the proposed voltage Converter according to p. 11, p. 10 claims.
На фиг. 5, фиг. 6, фиг. 7 представлены примеры схем соответственно разветвляющего коммутатора, объединяющего коммутатора и формирователя импульсов высокого напряжения. In FIG. 5, FIG. 6, FIG. 7 shows examples of circuits of a correspondingly branching switch combining a switch and a high-voltage pulse shaper.
На фиг. 8 представлен пример сигналов в преобразователе напряжения со знакопостоянными входным и выходным напряжениями. Здесь: A и B - напряжения на K последовательно соединенных конденсаторах в процессе их заряда и разряда соответственно в первом и втором энергонакопителях преобразователя; C-импульсы выходного напряжения преобразователя с одним энергонакопителем при отсутствии в составе преобразователя выходного индуктивного узла и фильтра низких частот; D - импульсы выходного напряжения преобразователя с двумя энергонакопителями и переносом в нагрузку удвоенной мощности при отсутствии в составе преобразователя выходного индуктивного узла и фильтра низких частот; ИЗ - интервал заряда; ИР - интервал разряда; пунктиром представлены сигналы на холостом ходу преобразователя. In FIG. Figure 8 shows an example of signals in a voltage converter with alternating input and output voltages. Here: A and B are the voltages at K in series connected capacitors in the process of their charge and discharge, respectively, in the first and second energy stores of the converter; C-pulses of the output voltage of the converter with one energy storage device in the absence of the output inductive unit and low-pass filter in the converter; D - impulses of the output voltage of the converter with two energy storage devices and transfer of double power to the load in the absence of the output inductive unit and low-pass filter in the converter; FROM - charge interval; IR - discharge interval; the dashed line represents the idle signals of the converter.
Первый вариант преобразователя содержит емкостной энергонакопитель 1 и в его составе ключевой регулятор 2 уровня заряда, разветвляющие коммутаторы 3 - 4, конденсаторы 5 - 8; диоды 9 -11; объединяющие коммутаторы 12 - 13. The first version of the converter contains a capacitive
Второй вариант преобразователя содержит компоненты преобразователя по первому варианту, а также переключатель 14. The second version of the Converter contains the components of the Converter according to the first embodiment, as well as a switch 14.
Третий и четвертый варианты преобразователя содержат компоненты преобразователя первого или второго вариантов и входной индуктивный узел 15. The third and fourth variants of the Converter contain the components of the Converter of the first or second options and the input inductive node 15.
Пятый вариант преобразователя содержит компоненты по любому из первого - четвертого вариантов преобразователя, а также ключевой регулятор 16 уровня заряда. The fifth version of the converter contains components according to any one of the first to fourth versions of the converter, as well as a key regulator 16 of the charge level.
Шестой вариант преобразователя содержит компоненты преобразователя по любому из первого - четвертого вариантов, а также диод 17 (на фиг. 1 диод 17 представлен пунктиром). The sixth version of the converter contains the components of the converter according to any one of the first to fourth options, as well as a diode 17 (in Fig. 1, the diode 17 is represented by a dashed line).
Седьмой вариант преобразователя содержит емкостные энергонакопители 1, 18. The seventh version of the Converter contains
Восьмой и девятый варианты преобразователя содержат компоненты преобразователя по любому из первого-седьмого вариантов, а также выходной индуктивный узел 19. The eighth and ninth versions of the Converter contain the components of the Converter according to any one of the first to seventh options, as well as the output
Десятый вариант преобразователя содержит компоненты преобразователя по любому из первого - девятого вариантов, а также фильтр 20 низких частот. The tenth version of the Converter contains the components of the Converter according to any one of the first to ninth options, as well as a low-
Одиннадцатый вариант преобразователя содержит компоненты преобразователя по любому из первого-пятого, седьмого - десятого вариантов, а также выпрямитель 21. The eleventh version of the Converter contains the components of the Converter according to any one of the first to fifth, seventh to tenth options, as well as a
Двенадцатый вариант преобразователя содержит компоненты преобразователя по любому из первого - одиннадцатого вариантов, а также формирователь 22 импульсов высокого напряжения. The twelfth version of the converter contains the components of the converter according to any one of the first to eleventh variants, as well as a high-
Разветвляющий коммутатор 3, 4 содержит, например, запираемые тиристоры [6] 23,24. The branching switch 3, 4 contains, for example, lockable thyristors [6] 23,24.
Объединяющий коммутатор 12, 13 содержит, например, запираемые тиристоры 25,26. The combining switch 12, 13 contains, for example,
Формирователь 22 импульсов высокого напряжения содержит, например, конденсаторы 27 - 31, диоды 32 - 35, резисторы 36 - 37, разрядник 38, импульсный трансформатор 39, высокочастотный дроссель 40. The high-
Ключевые регуляторы 2, 16 уровня заряда, переключатель 14, как и разветвляющие 3, 4 и объединяющие 12, 13 коммутаторы, могут быть выполнены не только на запираемых тиристорах, но и на различных других компонентах (например, оптотиристорах, комбинации различных транзисторов и диодов и тому подобных). Key regulators 2, 16 of the charge level, switch 14, as well as branching 3, 4 and combining switches 12, 13, can be made not only on lockable thyristors, but also on various other components (for example, optothyristors, combinations of various transistors and diodes and like that).
Входной 15 и выходной 19 индуктивные узлы могут быть выполнены, например, на основе индуктивностей без магнитопроводов. Input 15 and
Выпрямитель 21 может быть выполнен, например, на основе диодного выпрямительного моста [7] с фильтрующим конденсатором на выходе. The
Разрядник 38 может быть выполнен, например, в виде двух электродов из тугоплавкого металла (например, из хрома).
Импульсный трансформатор может быть выполнен, например, на тороидальном ферритовом сердечнике с двумя обмотками по 5-15 витков каждая. A pulse transformer can be performed, for example, on a toroidal ferrite core with two windings of 5-15 turns each.
Высокочастотный дроссель 40 может быть выполнен, например, в виде индуктивности без магнитопровода. The high-
Входы преобразователя:
41 - групповой силовой вход,
42 - групповой управляющий вход.Converter Inputs:
41 - group power input,
42 - group control input.
Выходы преобразователя:
43 - первый выход,
44 - второй выход,
45 - третий выход,
46 - четвертый выход,
47 - пятый выход.Converter Outputs:
43 - the first exit
44 - second exit
45 - third exit,
46 - fourth exit,
47 - fifth exit.
Входы и выходы составных частей преобразователя напряжения, являющиеся входами и выходами составных частей более высокого уровня, имеют номера входов и выходов составных частей более высокого уровня. The inputs and outputs of the components of the voltage Converter, which are the inputs and outputs of the components of a higher level, have the numbers of inputs and outputs of the components of a higher level.
Остальные входы:
48 - управляющий вход разветвляющего коммутатора 3 - 4,
49 - первый силовой вход объединяющего коммутатора 12 - 13,
50 - второй силовой вход объединяющего коммутатора 12 - 13,
51 - управляющий вход объединяющего коммутатора 12 - 13,
Остальные выходы:
52 - первый выход разветвляющего коммутатора 3 - 4,
53 - второй выход разветвляющего коммутатора 3-4.Other inputs:
48 - control input branching switch 3 - 4,
49 - the first power input of the combining switch 12 - 13,
50 - the second power input of the unifying switch 12 - 13,
51 - control input combining switch 12 - 13,
Other outputs:
52 - the first output of the branching switch 3 to 4,
53 - the second output of the branching switch 3-4.
На фиг. 1 - фиг.7 тонкими линиями представлены одиночные связи для передачи одиночных сигналов, толстыми линиями - групповые связи для передачи групп сигналов и воздействий. In FIG. 1 - Fig. 7 thin lines represent single communications for transmission of single signals, thick lines represent group communications for transmitting groups of signals and effects.
Из множества возможных на фиг. 1 - фиг. 4 для конкретности и упрощения последующего описания представлены модификации предлагаемого преобразователя напряжения с четырьмя конденсаторами в каждом энергонакопителе 1, 18 и с положительными напряжениями на силовых входах объединяющих коммутаторов 12, 13 (относительно выходов разветвляющих коммутаторов 3, 4 на интервале разряда), при числе энергонакопителей, не превышающем двух, и при числе объединяющих и разветвляющих коммутаторов, равном двум для каждого из них. Of the many possible in FIG. 1 - FIG. 4, for concreteness and simplification of the following description, modifications of the proposed voltage converter with four capacitors in each
В исходном состоянии всех вариантов преобразователя на его силовом входе 41 напряжение отсутствует, конденсаторы 5 - 8, 27 - 31 разряжены, напряжения между выходами 43 и 44, 45 и 46, 47 и 44 равны нулю, управляющие сигналы на групповом управляющем входе 42 произвольны. In the initial state of all variants of the converter, there is no voltage at its
Работа преобразователя напряжения всех вариантов начинается с подачи на групповой управляющий вход 42 управляющих сигналов, соответствующих конфигурации (модификации) варианта преобразователя и задаваемому режиму его работы. Управляющие сигналы, действующие на входе 42, задают циклический характер работы преобразователя, при этом одна часть времени каждого цикла (интервал заряда) используется для заряда конденсаторов 5 - 8 в составе каждого энергонакопителя 1, 18 от входного напряжения до заданного уровня, другая часть (интервал разряда) - для разряда этих конденсаторов (частичного или полного) на нагрузку. The operation of the voltage converter of all options begins with the submission to the
Первый вариант преобразователя напряжения работает следующим образом. The first version of the voltage Converter works as follows.
С поступлением напряжения на силовой вход 41 преобразователя начинается его циклическая работа. В емкостном энергонакопителе 1 на интервале заряда по цепи "первый силовой вход - ключевой регулятор 2 уровня заряда - премежающиеся конденсаторы 5 - 8 и диоды 9 - 11 - второй силовой вход" происходит заряд последовательно соединенных конденсаторов 5 - 8 до напряжения, определяемого (с учетом постоянной времени цепи заряда, а при стабилизации выходного напряжения и его отклонения от заданной нормы) длительностью открывающего сигнала, поступающего на управляющий вход регулятора 2 с управляющего входа 42 преобразователя. Этому заряду не препятствуют разветвляющие 3, 4 и объединяющие 12, 13 коммутаторы, что поясняется вышеприведенным описанием их построения и нижеприведенным описанием их работы. На интервале разряда разветвляющие 3, 4 и объединяющие 12, 13 коммутаторы открываются поступающими на их управляющие входы с группового управляющего входа 42 преобразователя сигналами, чем обеспечиваются параллельное подключение конденсаторов 5 - 8 к выходам 43, 44 энергонакопителя 1 и преобразователя напряжения с выдачей на эти выходы трансформированного напряжения, равного четвертой части напряжения, до которого цепочка конденсаторов 5 - 8 была заряжена на интервале заряда, и параллельный (коллективный) разряд этих конденсаторов на общую нагрузку, подключаемую между выходами 43, 44 преобразователя. Соответственно полярности заряда конденсаторов 5 - 8, при их разряде диоды 9 - 11 закрыты и не влияют на процесс разряда. Поскольку интервалы заряда и разряда не перекрываются во времени, то перенос энергии со входа преобразователя на его выход происходит без их гальванического или полевого (емкостного, взаимоиндуктивного) соединения. Далее описанный процесс циклически повторяется до тех пор, пока на силовом 41 и управляющем 42 входах преобразователя присутствуют вышеуказанные силовое напряжение и управляющие сигналы. With the supply of voltage to the
Второй вариант преобразователя напряжения работает следующим образом. The second version of the voltage Converter works as follows.
С группового управляющего входа 42 преобразователя и энергонакопителя 1 на вход переключателя 14 поступает код дискретного (ступенчатого) управления уровнем выходного напряжения. Если этот код соответствует минимальному из возможных уровней напряжения (то есть если переключатель 14 не меняет число заряжающихся конденсаторов), то работа переключателя совпадает с вышеописанной для переключателя первого варианта. Если же код дискретного управления соответствует исключению, например, двух конденсаторов из числа заряжающихся (переключатель 14 через свои выходы шунтирует конденсаторы 7, 8), то работа переключателя совпадает с вышеописанной для первого варианта во всем, кроме того, что до того же плавно регулируемого уровня заряжаются последовательно включенные конденсаторы 5 и 6 и соответственно выходное напряжение преобразователя будет вдвое большим. From the
Третий и четвертый варианты преобразователя напряжения работают следующим образом. The third and fourth versions of the voltage Converter work as follows.
С поступлением с группового управляющего входа 42 на управляющий вход ключевого регулятора 2 открывающего импульса этот регулятор 2 открывается, начинается резонансный заряд конденсаторов 5 - 8 по цепи "первый силовой вход энергонакопителя 1 - индуктивный узел 15 - ключевой регулятор 2 - перемежающиеся конденсаторы 5 - 8 и диоды 9 - 11 - второй силовой вход энергонакопителя 1". Вследствие резонансного характера заряда диапазон значений напряжения, до которого заряжаются последовательно включенные конденсаторы 5 - 8, расширяется. Соответственно расширяется и диапазон значений выходного напряжения преобразователя, в том числе до значений, превышающих входное напряжение. Более эффективное использование резонансного характера заряда конденсаторов получается в четвертом варианте преобразователя, когда код на управляющем входе индуктивного узла 15, поступающий с управляющего входа 42 преобразователя, задает в узле 15 использование индуктивности, значение которой согласовано с общей емкостью (то есть с числом) заряжающихся конденсаторов, которая задается вышеописанным образом через переключатель 14. В остальном работа преобразователя совпадает с вышеописанной для первого или второго вариантов. Upon receipt from the
Пятый вариант преобразователя напряжения работает следующим образом. The fifth version of the voltage Converter works as follows.
Работа преобразователя происходит вышеописанным для первого - четвертого вариантов образом, но одновременно с открыванием ключевого регулятора 2 управляющим сигналом, поступающим на его управляющий вход с группового управляющего входа 42, этим же управляющим сигналом открывается второй ключевой регулятор 16 уровня заряда. Это сохраняет все функциональные возможности первого - четвертого вариантов преобразователя, но дополнительно предотвращает прямое прохождение напряжения со второго силового входа на заземленный второй выход преобразователя при заземленном первом его силовом входе, поскольку открытое состояние ключевых регуляторов 2,16 (интервал заряда) и открытое состояние коммутаторов 3,4, 12, 13 (интервал разряда) разнесены во времени. The operation of the converter occurs in the manner described above for the first and fourth options, but simultaneously with the opening of the key regulator 2 by a control signal supplied to its control input from the
Шестой вариант преобразователя напряжения работает следующим образом. The sixth version of the voltage Converter works as follows.
Работа преобразователя происходит вышеописанным для первого-четвертого вариантов образом, но интервал заряда (открытое состояние ключевого регулятора 2) назначается в пределах первой половины положительной полуволны знакопеременного входного напряжения (полярность здесь приведена к первому силовому входу), а интервал разряда - в пределах отрицательной полуволны входного напряжения. Во время отрицательной полуволны входного напряжения диод 17 закрыт, что предотвращает прямое прохождение входного напряжения со второго силового входа на заземленный второй выход преобразователя при заземленном первом его силовом входе. The converter operates in the manner described above for the first or fourth options, but the charge interval (open state of the key controller 2) is assigned within the first half of the positive half-wave of the alternating input voltage (the polarity is given to the first power input), and the discharge interval is within the negative half-wave of the input voltage. During the negative half-wave of the input voltage, the diode 17 is closed, which prevents the direct passage of the input voltage from the second power input to the grounded second output of the converter with its ground first power input.
Седьмой вариант преобразователя напряжения работает следующим образом. The seventh version of the voltage Converter works as follows.
При параллельно-согласном включении силовых входов энергонакопителей 1, 18 управляющие сигналы, поступающие с управляющего входа 42 преобразователя на управляющие входы энергонакопителей 1, 18, задают для них противофазные интервалы заряда и разряда: когда в энергонакопителе 1 выполняется заряд конденсаторов, в энергонакопителе 18 выполняется разряд конденсаторов на нагрузку и наоборот. Тем самым энергонакопители 1, 18 поочередно вышеописанным способом переносят энергию с силового входа 41 преобразователя в нагрузку. Этот перенос происходит только при полярности входного напряжения, которая соответствует открытому состоянию диодов 9 - 11 в энергонакопителях 1, 18. При этом параллельно-согласное включение выходов энергонакопителей 1, 18 дает знакопостоянное напряжение, параллельно-встречное включение - знакопеременное напряжение заданной формы между выходами 43, 44 преобразователя. When the power inputs of
При параллельно-встречном включении силовых входов энергонакопителей 1, 18 один из них вышеописанным образом переносит энергию в нагрузку при положительном, другой - при отрицательном напряжении на силовом входе преобразователя. Параллельно-согласное включение выходов энергонакопителей 1, 18 дает при этом знакопостоянное напряжение между выходами 43, 44, параллельно-встречное включение выходов - знакопеременное выходное напряжение заданной формы. When the power inputs of
В любом случае плавным изменением уровня заряда конденсаторов, ступенчатым изменением уровня заряда конденсаторов, а также изменением рабочей частоты (длительности цикла заряда-разряда конденсаторов) соответственно изменяется форма средних значений выходных напряжения и тока (при нагруженном преобразователе). In any case, a smooth change in the capacitor charge level, a step change in the capacitor charge level, as well as a change in the operating frequency (duration of the charge-discharge cycle of the capacitors) accordingly changes the shape of the average values of the output voltage and current (when the converter is loaded).
Восьмой и девятый варианты преобразователя напряжения работают следующим образом. The eighth and ninth versions of the voltage Converter work as follows.
Работа преобразователя происходит вышеописанным для первого-седьмого вариантов образов, но в промежутках времени между смежными интервалами разряда одного или двух энергонакопителей 1, 18 ток в нагрузке и напряжение на ней не прекращаются благодаря накопленной в выходном индуктивном узле 19 энергии. Более эффективное использование накопительных свойств выходного индуктивного узла получается в девятом варианте преобразователя, когда код на управляющем входе узла 19, поступающий с группового управляющего входа 42 преобразователя, задает в узле 19 использование индуктивности, значение которой согласовано с длительностью промежутков между интервалами разряда и с конкретными потребностями обеспечения средних значений выходных тока и напряжения, в том числе в случае стабилизации этих параметров, а также задает необходимую направленность пути разряда индуктивности (последнее необходимо в модификациях преобразователя со знакопеременным выходным напряжением). The operation of the converter occurs as described above for the first and seventh versions of the images, but in the intervals between adjacent discharge intervals of one or two
Десятый вариант преобразователя напряжения работает следующим образом. The tenth version of the voltage Converter works as follows.
Работа преобразователя происходит вышеописанным для первого - девятого вариантов образом, но сформированное преобразователем напряжение с выходов 43, 44 на его выходы 45, 46 проходит через фильтр 20 низких частот, который уменьшает уровень пульсаций выходного напряжения, в том числе при его стабилизации посредством регулирования уровня заряда, числа заряжающихся конденсаторов, частоты преобразования, величины индуктивностей во входном и выходном индуктивных узлах. The operation of the converter occurs as described above for the first and ninth versions, but the voltage generated by the converter from the
Одиннадцатый вариант преобразователя напряжения работает следующим образом. The eleventh version of the voltage Converter works as follows.
Переменное напряжение с группового силового входа 41 преобразователя поступает на вход выпрямителя 21 и преобразовывается в нем в постоянное напряжение, которое с выходов выпрямителя 21 поступает на силовые входы энергонакопителя 1 (энергонакопителей 1, 18). Далее преобразователь работает вышеописанным для первого - пятого, седьмого - десятого вариантов образом. The alternating voltage from the
Двенадцатый вариант преобразователя напряжения работает следующим образом. The twelfth version of the voltage Converter works as follows.
С группового силового входа 41 преобразователя входное напряжение поступает также на вход формирователя 22 импульсов высокого напряжения, который выдает эти импульсы в выходную цепь между первым и третьим своими выходами, которая соединяется последовательно с выходной цепью вышеописанного низковольтного преобразователя напряжения так, что между выходами 43 и 44 (или 45 и 46) преобразователя действует это низковольтное напряжение, а между выходами 47 и 44 (или 47 и 46) сумма низковольтного напряжения и высоковольтных импульсов. В момент формирования высоковольтного импульса при достаточно малом удалении сварочного электрода от свариваемых деталей (электрод подключен к выходу 47, а свариваемые детали - к выходу 44 или 46 преобразователя) этот импульс вызывает ионизацию электродугового промежутка, что, в свою очередь, обеспечивает возникновение сварочной дуги, питаемой низковольтным выходным напряжением преобразователя. Если при наличии входного напряжения сварочная дуга по какой-либо причине прекращается, но удаление электрода от свариваемых деталей остается достаточно малым, то высоковольтные импульсы вновь вызывают ионизирующую искру, сварочный процесс возобновляется и продолжается. В остальном работа преобразователя совпадает с вышеописанной для первого-одиннадцатого вариантов. From the
Разветвляющий коммутатор 3, 4 работает следующим образом. The branching switch 3, 4 operates as follows.
При отсутствии управляющих сигналов на управляющем входе 48 разветвляющего коммутатора 3, 4 сопротивление между его выходами 52, 53 и между его входом 44 и выходами 52, 53 остается высоким при любой полярности напряжения между входом 44 и выходами 52, 53, что необходимо для правильного функционирования преобразователя (для правильного заряда вышеуказанных конденсаторов 5 - 8 в составе энергонакопителей 1, 18). Открывание разветвляющего коммутатора 3, 4 на время разряда конденсаторов 5 - 8 и его закрывание по окончании разряда производятся соответственно открыванием и закрыванием запираемых тиристоров 23, 24 под воздействием управляющих сигналов, поступающих на их управляющие электроды с управляющего входа 48 разветвляющего коммутатора 3, 4. Направление рабочего тока (тока разряда конденсаторов) - от силового входа 44 к выходам 52, 53. In the absence of control signals at the
Объединяющий коммутатор 12, 13 работает с точностью до номеров входов и выходов так же, как и разветвляющий коммутатор 3, 4; направление рабочего тока - от силовых входов 49, 50 к выходу 43. The unifying switch 12, 13 works with accuracy to the numbers of inputs and outputs in the same way as the branching switch 3, 4; the direction of the operating current is from the
Формирователь 22 импульсов высокого напряжения работает следующим образом.
Двухполупериодное напряжение, поступающее на вход 41 формирователя 22, заряжает через диоды 32 - 35 (соответственно полярности их включения) конденсаторы 27 и 28 - 30 до напряжений, равных соответственно амплитудному и двойному амплитудному значениям входного напряжения так, что к цепочке последовательно соединенных резистора 36, разрядника 38, первичной обмотки импульсного трансформатора 39 прикладывается напряжение, в процессе заряда конденсаторов 28, 30 стремящееся к четверному амплитудному значению входного напряжения. При достижении этим напряжением значения, равного пробивному напряжению разрядника 38, сопротивление разрядника 38 резко уменьшается и конденсаторы 28, 30 через резистор 36 разряжаются на первичную обмотку трансформатора 39 (при этом резистор 36 ограничивает ток разряда). С разрядом конденсаторов 28, 30 напряжение на них уменьшается и в некоторый момент времени высокое сопротивление разрядника восстанавливается, ток разряда конденсаторов 28, 30 через первичную обмотку трансформатора 39 резко прекращается, начинается разряд индуктивности первичной обмотки трансформатора 39 на ее паразитную емкость. Соответственно изменениям тока в первичной обмотке трансформатора 39, во вторичной его обмотке формируются импульс, по амплитуде примерно равный пробивному напряжению разрядника 38, и выброс соизмеримой (обычно большей) амплитуды. Каждый из этих импульсов вышеописанным образом используется для возбуждения и стабилизации сварочной дуги. Ток, обусловленный высоковольтными импульсами напряжения на вторичной обмотке трансформатора 39 и вызывающий ионизацию электродугового промежутка, проходит по цепи "выход 47 преобразователя - нагрузка (электрод, электродуговой промежуток) - выход 44 или 46 преобразователя - конденсатор 31 - вторичная обмотка трансформатора 39". При этом дроссель 40 и конденсатор 31 защищают выход 43 или 45 силового низковольтового напряжения от высоковольтовых импульсов, резистор 37 обеспечивает разряд конденсатора 31 на интервале между высоковольтными импульсами. Сварочный ток, обусловленный вышеописанным силовым низковольтным источником (преобразователем), проходит по цепи "выход 43 или 45 преобразователя - дроссель 40 - вторичная обмотка трансформатора 39 - выход 47 преобразователя - нагрузка - выход 44 или 46 преобразователя - выходная цепь силового источника между выходами 44, 43 или 46, 45 преобразователя". Поскольку нарастания напряжения на конденсаторах 28, 30 синфазны с нарастаниями входного напряжения, то (при постоянстве характеристик разрядника 38) вырабатываемые формирователем 22 высоковольтные импульсы синфазны с сетевым (питающим преобразователь) напряжением. The half-wave voltage supplied to the
Работоспособность каждого варианта устройства обеспечивается при выполнении условий tоз - tзр > 0, tор - tзз > 0, где tоз и tор - моменты открывания соответственно заряжающей цепи (ключевых регуляторов 2, 16 уровня заряда) и разряжающей цепи (разветвляющих 3, 4 и объединяющих 12, 13 коммутаторов), tзз и tзр - моменты закрывания соответственно заряжающей и разряжающей цепей, а для двенадцатого варианта преобразователя также при выполнении условия Uс > Uр, где Uс - напряжение, к которому стремится суммарное напряжение заряжающихся конденсаторов 28, 30 в формирователе 22, Uр - пробивное напряжение разрядника 38 в этом формирователе.The operability of each variant of the device is ensured when the conditions t oz - t sp > 0, t op - t zz > 0, where t oz and t op are the moments of opening of the charging circuit (key regulators 2, 16 charge level) and the discharge circuit (branching), respectively 3, 4 and combining 12, 13 switches), t sz and t sp are the closing moments of the charging and discharging circuits, respectively, and for the twelfth version of the converter also when the condition U c > U p is fulfilled, where U c is the voltage to which the total voltage tends charging
Сущность предлагаемого изобретения не меняется при перераспределении функций между составными частями преобразователя, при включении в его состав, например, узла формирования управляющих сигналов. The essence of the invention does not change when the functions are redistributed between the components of the converter, when it is included, for example, in a control signal generation unit.
Наибольший эффект предлагаемый преобразователь напряжения дает в сетевых и автономных преобразователях, источниках питания, сварочных и пуско-зарядных устройствах, особенно в случаях важности концепции энергосбережения. The proposed voltage converter provides the greatest effect in mains and autonomous converters, power supplies, welding and starting-charging devices, especially in cases where the concept of energy saving is important.
Предлагаемый преобразователь напряжения, по сравнению с известными, позволяет:
- уменьшить сложность, массу и габариты преобразователя на (15-20)%;
- понизить скважность питания нагрузки примерно вдвое;
- на (20-30)% повысить энергоемкость p = P/m преобразователя напряжения (P - мощность, отдаваемая в нагрузку, m - масса преобразователя).The proposed voltage Converter, in comparison with the known, allows you to:
- reduce the complexity, weight and dimensions of the Converter by (15-20)%;
- reduce the load duty cycle by about half;
- increase the energy intensity p = P / m of the voltage converter by (20-30)% (P is the power supplied to the load, m is the mass of the converter).
Использованная литература
1. Авторское свидетельство СССР N 1563910, кл. B 23 K 9/00, 1988.References
1. USSR author's certificate N 1563910, cl. B 23 K 9/00, 1988.
2. Авторское свидетельство СССР N 1839648, кл. B 23 K 9/00, 1990. 2. USSR author's certificate N 1839648, cl. B 23 K 9/00, 1990.
3. S. Clemente, В. Pelly, R. Rutonsha. Универсальный источник питания с частотой 100 кГц на одном МОП ПТ. - Силовые полупроводниковые приборы. Перевод с английского под редакцией В. В. Токарева. Первое издание. Воронеж, 1995, стр. 135. 3. S. Clemente, B. Pelly, R. Rutonsha. A universal power source with a frequency of 100 kHz on one MOSFET. - Power semiconductor devices. Translation from English edited by V.V. Tokarev. First edition. Voronezh, 1995, p. 135.
4. Патент США N 5561597, кл. 363/59, 1996 (имеется также в виде заявки РФ N 94045899, кл. H 02 M 3/07, 1997). 4. US Patent N 5561597, cl. 363/59, 1996 (also available as RF application N 94045899, class H 02 M 3/07, 1997).
5. Патент США N 5446644, кл. 363/62, 1995. 5. US patent N 5446644, CL. 363/62, 1995.
6. Григорьев О. П. и другие. Тиристоры. Справочник. - Массовая радиобиблиотека, 1990, вып. 1155. - М.: "Радио и связь", стр. 138. 6. Grigoriev O. P. and others. Thyristors. Directory. - Mass Radio Library, 1990, no. 1155. - M .: "Radio and communications", p. 138.
7. Product Digest. International Rectifiers Shortform Catalog, 50th Anniversary Edition. - USA, March 1997, p. D-2. 7. Product Digest. International Rectifiers Shortform Catalog, 50th Anniversary Edition. - USA, March 1997, p. D-2.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98122240A RU2139623C1 (en) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | Voltage converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98122240A RU2139623C1 (en) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | Voltage converter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2139623C1 true RU2139623C1 (en) | 1999-10-10 |
Family
ID=20213193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98122240A RU2139623C1 (en) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | Voltage converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2139623C1 (en) |
-
1998
- 1998-12-11 RU RU98122240A patent/RU2139623C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1301245C (en) | Zero voltage switching half bridge resonant converter | |
| US5140510A (en) | Constant frequency power converter | |
| US5019954A (en) | AC/DC conversion with reduced supply waveform distortion | |
| US5646836A (en) | Switch mode power supply using a saturable inductor to provide a pulsed current source | |
| US5481447A (en) | Switched capacitance voltage multiplier with commutation | |
| WO1993022827A1 (en) | Power inverter for generating voltage regulated sine wave replica | |
| JPS62114471A (en) | Zero current switching current feeding advance type converter | |
| WO2006071886A9 (en) | High voltage pulse generator | |
| US6898089B2 (en) | Solid state converter for high voltages | |
| WO1993003536A1 (en) | Power supply including two tank circuits | |
| US4514795A (en) | High-voltage generator, notably for an X-ray tube | |
| US6166927A (en) | Push-pull power converter circuit | |
| KR960010828B1 (en) | High power factor power supply | |
| RU2139623C1 (en) | Voltage converter | |
| JPS62166773A (en) | Double resonance converter | |
| JPH02206362A (en) | Switching mode-type power converter apparatus | |
| US5315215A (en) | High-voltage switching circuit | |
| RU2291562C2 (en) | Method for injection of signals into three-phased electric network | |
| SU1767647A1 (en) | Voltage transformer | |
| RU2291566C2 (en) | Method for injecting signal currents into three-phased electric network | |
| US4908524A (en) | High voltage pulse power converter | |
| SU1446680A1 (en) | D.c. voltage converter | |
| SU1615848A1 (en) | High-frequency single-end converter | |
| SU1737683A1 (en) | Dc voltage converter | |
| SU851686A1 (en) | Adjustable dc voltage converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081212 |