RU2593148C1 - Resonance bridge voltage converter - Google Patents

Resonance bridge voltage converter Download PDF

Info

Publication number
RU2593148C1
RU2593148C1 RU2015112575/07A RU2015112575A RU2593148C1 RU 2593148 C1 RU2593148 C1 RU 2593148C1 RU 2015112575/07 A RU2015112575/07 A RU 2015112575/07A RU 2015112575 A RU2015112575 A RU 2015112575A RU 2593148 C1 RU2593148 C1 RU 2593148C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
circuit
power
capacitor
transformer
additional
Prior art date
Application number
RU2015112575/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Александрович Глебов
Василий Андреевич Жигачев
Original Assignee
Борис Александрович Глебов
Жигачёв Василий Андреевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Борис Александрович Глебов, Жигачёв Василий Андреевич filed Critical Борис Александрович Глебов
Priority to RU2015112575/07A priority Critical patent/RU2593148C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2593148C1 publication Critical patent/RU2593148C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to power conversion equipment and is intended for conversion and control of energy consumed from DC source, and transmission of energy conversion of its receiver using transformer coupling between circuits of power source and receiver. Device is a resonant bridge voltage converter. It contains: controlled switches with inverse conductivity (for example, field-effect transistors) forming a bridge circuit; resonance LC-circuit, made in the form of windings of throttle and capacitor, which are connected in series with each other; power transformer with primary and secondary windings; power rectifier of the secondary winding; capacitor of output filter. In voltage converter of resonance type: input circuit of bridge circuit formed by controlled switches with inverse conductivity is connected to power supply busbars; load output circuit of said bridge circuit is two-terminal element, formed by resonant LC-circuit and primary winding of power transformer, which are connected in series with each other; secondary winding of power transformer via the power rectifier is connected to outputs of capacitor of output filter. Proposed new features of the voltage converter of resonance type are: use of the device additional transformer with primary and secondary windings, as well as additional Rectifier; inclusion of additional primary winding of transformer parallel to capacitor resonance LC-chain; connection of additional secondary winding of transformer through an additional rectifier to outputs of capacitor of output filter.
EFFECT: high reliability of the voltage converter of resonance type based on restrictions on any previously selected level of energy accumulated in elements of resonant LC-chain; in version of the device energy transfer to the load is performed several power transformers.
1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое устройство относится к силовой преобразовательной технике и предназначено для преобразования и регулирования энергии, потребляемой от источника постоянного тока, и передачи преобразованной энергии ее приемнику с использованием трансформаторной связи между цепями источника и приемника энергии.The proposed device relates to power converting equipment and is intended for converting and regulating the energy consumed from a direct current source, and transmitting the converted energy to its receiver using transformer coupling between the source and receiver energy circuits.

Известен резонансный мостовой преобразователь напряжения. Его описание дано в книге: В. И. Мелешин. Транзисторная преобразовательная техника. - М.: Техносфера. 2005., рис. 13.7-а, стр. 295. Существенными признаками известной схемы являются:Known resonant bridge voltage Converter. Its description is given in the book: V. I. Meleshin. Transistor converter technology. - M .: Technosphere. 2005., Fig. 13.7-a, p. 295. The essential features of the known scheme are:

- Устройство содержит управляемые ключи с инверсной проводимостью (например, полевые транзисторы), образующие мостовую схему, резонансную LC-цепь, выполненную в виде обмотки дросселя и конденсатора, которые соединены последовательно, силовой трансформатор с первичной и вторичной обмотками, выпрямитель тока вторичной обмотки, а также конденсатор выходного фильтра.- The device contains controlled keys with inverse conductivity (for example, field effect transistors) forming a bridge circuit, a resonant LC circuit made in the form of a winding of a choke and a capacitor, which are connected in series, a power transformer with primary and secondary windings, a rectifier of the secondary winding, and also an output filter capacitor.

- В известной схеме входная цепь мостовой схемы, образованной управляемыми ключами с инверсной проводимостью, подключена к шинам питания устройства.- In the known circuit, the input circuit of the bridge circuit formed by controlled keys with inverse conductivity is connected to the power buses of the device.

- К выходной цепи мостовой схемы подключены резонансная LC-цепь и первичная обмотка силового трансформатора, соединенные последовательно друг с другом.- The resonant LC circuit and the primary winding of the power transformer connected in series with each other are connected to the output circuit of the bridge circuit.

- Вторичная обмотка силового трансформатора через выпрямитель подключена к выводам конденсатора выходного фильтра.- The secondary winding of the power transformer through the rectifier is connected to the terminals of the output filter capacitor.

- Нагрузка преобразователя напряжения и конденсатор выходного фильтра соединены параллельно.- The load of the voltage converter and the capacitor of the output filter are connected in parallel.

В известном устройстве для регулирования энергии, передаваемой потребителю, использованы резонансные явления, возникающие в LC-цепи, образованной обмоткой магнитного накопителя энергии и конденсатором, которые соединены друг с другом последовательно.In the known device for regulating the energy transmitted to the consumer, resonance phenomena occurring in an LC circuit formed by a winding of a magnetic energy storage device and a capacitor are used, which are connected to each other in series.

Недостатком известного устройства является существование принципиальной возможности нарастания энергии, накапливаемой в элементах LC-цепи, которое происходит от одного такта работы устройства к другому. Это нарастание характеризуется увеличением от такта к такту амплитуды напряжения на конденсаторе LC-цепи и амплитуды тока, протекающего по элементам LC-цепи и первичной обмотке силового трансформатора, коммутируемого силовыми транзисторами. В процессе такого нарастания как амплитуда напряжения на конденсаторе, так и амплитуда тока могут достигать неопределенно больших значений. В частности, амплитуда напряжения на конденсаторе может многократно превзойти напряжение источника питания. Как следствие, снижается надежность работы устройства и ухудшается его энергетическая эффективность.A disadvantage of the known device is the existence of a fundamental possibility of increasing energy accumulated in the elements of the LC circuit, which occurs from one clock cycle of the device to another. This increase is characterized by an increase from step to step of the amplitude of the voltage across the LC capacitor and the amplitude of the current flowing through the elements of the LC circuit and the primary winding of the power transformer switched by power transistors. In the process of such an increase, both the voltage amplitude at the capacitor and the current amplitude can reach indefinitely large values. In particular, the amplitude of the voltage across the capacitor can many times exceed the voltage of the power source. As a result, the reliability of the device decreases and its energy efficiency deteriorates.

Накопление энергии в элементах LC-цепи, сопровождаемое нарастанием амплитуд напряжений на них и тока LC-цепи, подтверждается результатами моделирования импульсных процессов в известной схеме.The accumulation of energy in the elements of the LC circuit, accompanied by an increase in the amplitudes of the voltages on them and the current of the LC circuit, is confirmed by the results of simulation of pulsed processes in a known scheme.

Целью предлагаемых технических решений является повышение надежности работы преобразователя напряжения путем ограничения энергии, накапливаемой в резонансной LC-цепи, на любом заранее выбранном уровне.The aim of the proposed technical solutions is to increase the reliability of the voltage converter by limiting the energy stored in the resonant LC circuit at any pre-selected level.

Поставленная цель достигается тем, что известная схема преобразователя напряжения резонансного типа, существенные признаки которой описаны выше, дополнена совокупностью отличительных признаков. А именно:This goal is achieved by the fact that the known circuit of the resonant voltage converter, the essential features of which are described above, supplemented by a combination of distinctive features. Namely:

- Введены дополнительный трансформатор, содержащий первичную и вторичную обмотки, и дополнительный выпрямитель.- An additional transformer was introduced, containing primary and secondary windings, and an additional rectifier.

- Первичная обмотка дополнительного трансформатора включена параллельно конденсатору резонансной LC-цепи.- The primary winding of the auxiliary transformer is connected in parallel with the capacitor of the resonant LC circuit.

- Вторичная обмотка дополнительного трансформатора через дополнительный выпрямитель подключена к выводам конденсатора выходного фильтра.- The secondary winding of the additional transformer through an additional rectifier is connected to the terminals of the output filter capacitor.

Предлагаемая схема преобразователя напряжения резонансного типа представлена на фиг. 1.The proposed circuit of a resonant voltage converter is shown in FIG. one.

К шинам питания 1 и 2 преобразователя напряжения подключен источник преобразуемой энергии 3, который является, например, источником постоянного напряжения со значением, равным Е. Преобразователь содержит управляемые ключи 4, 5, 6 и 7 с инверсной проводимостью, образующие мостовую схему (далее в тексте термин "управляемые ключи с инверсной проводимостью" для сокращения заменен термином "управляемые ключи", а термин "мостовая схема, образованная управляемыми ключами", заменен термином "ключевая мостовая схема").A conversion energy source 3 is connected to the power buses 1 and 2 of the voltage converter, which is, for example, a constant voltage source with a value equal to E. The converter contains controlled keys 4, 5, 6 and 7 with inverse conductivity forming a bridge circuit (hereinafter in the text) the term “inverted conductivity keys” has been abbreviated as “managed keys” for abbreviation, and the term “key circuit formed by managed keys” has been replaced by the term “key bridge circuit”).

Первый и второй управляемые ключи 4 и 5 ключевой мостовой схемы, соединенные последовательно, образуют первую цепь, которая включена между шинами питания 1 и 2. Третий и четвертый управляемые ключи 6 и 7 ключевой мостовой схемы, соединенные последовательно, образуют вторую цепь, которая включена между шинами питания 1 и 2. Средние точки указанных первой и второй цепей являются соответственно первым и вторым выводами выходной цепи ключевой мостовой схемы.The first and second managed keys 4 and 5 of the key bridge circuit connected in series form the first circuit, which is connected between the power lines 1 and 2. The third and fourth managed keys 6 and 7 of the key bridge circuit connected in series, form a second circuit that is connected between power lines 1 and 2. The midpoints of the indicated first and second circuits are respectively the first and second terminals of the output circuit of the key bridge circuit.

К выводам выходной цепи ключевой мостовой схемы подключен двухполюсник. Он содержит резонансную LC-цепь, выполненную в виде обмотки дросселя 8 и конденсатора 9, которые соединены последовательно друг с другом, а также первичную обмотку 10 силового трансформатора 11.A two-terminal device is connected to the outputs of the output circuit of the key bridge circuit. It contains a resonant LC circuit made in the form of a winding of the inductor 8 and a capacitor 9, which are connected in series with each other, as well as the primary winding 10 of the power transformer 11.

Первичная обмотка 10 включена последовательно с упомянутой резонансной LC-цепью.The primary winding 10 is connected in series with said resonant LC circuit.

Вторичная обмотка 12 трансформатора 11 через вентильные элементы выпрямителя (через диоды 13, 14, 15 и 16, соединенные по схеме моста) подключена к конденсатору 17 выходного фильтра. Нагрузка 18 включена параллельно конденсатору 17.The secondary winding 12 of the transformer 11 through the valve elements of the rectifier (through diodes 13, 14, 15 and 16 connected by a bridge circuit) is connected to the capacitor 17 of the output filter. The load 18 is connected in parallel with the capacitor 17.

Конструкция вторичной обмотки 12, как и конструкция выпрямителя, не являются существенными признаками устройства. Так, например, вторичная обмотка может содержать две секции. В этом случае средняя точка вторичной обмотки соединена непосредственно с первым выводом конденсатора выходного фильтра, а крайние выводы двухсекционной вторичной обмотки подключены ко второму выводу конденсатора выходного фильтра через вентильные элементы выпрямителя. Существенным является только то, что вторичная обмотка через выпрямитель подключена к выводам конденсатора выходного фильтра.The design of the secondary winding 12, as well as the design of the rectifier, are not essential features of the device. So, for example, the secondary winding may contain two sections. In this case, the middle point of the secondary winding is connected directly to the first output of the output filter capacitor, and the extreme terminals of the two-section secondary winding are connected to the second output of the output filter capacitor through the rectifier valve elements. All that matters is that the secondary winding through the rectifier is connected to the terminals of the output filter capacitor.

Параллельно конденсатору 9 резонансной LC-цепи включена первичная обмотка 19 дополнительного трансформатора 20.In parallel with the capacitor 9 of the resonant LC circuit, the primary winding 19 of the additional transformer 20 is turned on.

Вторичная обмотка 21 дополнительного трансформатора 20 через вентильные элементы выпрямителя (через диоды 22, 23, 24 и 25, соединенные по схеме моста) подключена к выводам конденсатора 17 выходного фильтра.The secondary winding 21 of the additional transformer 20 through the valve elements of the rectifier (through diodes 22, 23, 24 and 25 connected by a bridge circuit) is connected to the terminals of the capacitor 17 of the output filter.

Конструкция вторичной обмотки дополнительного трансформатора 20, как и конструкция выпрямителя, не являются существенными признаками устройства. Так, например, вторичная обмотка 21 может содержать две секции. В этом случае средняя точка вторичной обмотки соединена непосредственно с одним выводом конденсатора 17 выходного фильтра, а крайние выводы двухсекционной вторичной обмотки подключены к другому выводу конденсатора 17 через вентильные элементы выпрямителя.The design of the secondary winding of the additional transformer 20, as well as the design of the rectifier, are not essential features of the device. So, for example, the secondary winding 21 may contain two sections. In this case, the middle point of the secondary winding is connected directly to one output of the output filter capacitor 17, and the extreme terminals of the two-section secondary winding are connected to the other output of the capacitor 17 through the rectifier valve elements.

Существенным является только то, что вторичная обмотка через выпрямитель подключена к выводам конденсатора 17 выходного фильтра.All that matters is that the secondary winding through the rectifier is connected to the terminals of the output filter capacitor 17.

Энергия в цепь нагрузки может передаваться несколькими силовыми трансформаторами. В этом случае двухполюсник, подключенный к выходной цепи транзисторной мостовой схемы, содержит резонансную LC-цепь, выполненную в виде обмотки магнитного накопителя энергии 8 и конденсатора 9, соединенных последовательно друг с другом, а также первичные обмотки нескольких силовых трансформаторов. В двухполюснике первичные обмотки силовых трансформаторов включены последовательно друг с другом, а также последовательно с упомянутой резонансной LC-цепью. Вторичные обмотки каждого из силовых трансформаторов через соответствующий выпрямитель подключены к выводам конденсатора выходного фильтра.The energy in the load circuit can be transmitted by several power transformers. In this case, the two-terminal device connected to the output circuit of the transistor bridge circuit contains a resonant LC circuit made in the form of a winding of a magnetic energy storage device 8 and a capacitor 9 connected in series with each other, as well as primary windings of several power transformers. In a two-terminal network, the primary windings of power transformers are connected in series with each other, as well as in series with said resonant LC circuit. The secondary windings of each of the power transformers are connected through the corresponding rectifier to the terminals of the output filter capacitor.

Вариант схемы с двумя силовыми трансформаторами представлен на фиг. 2. Он отличается от исходного варианта, изображенного на фиг. 1, тем, что содержит дополнительные силовой трансформатор и выпрямитель тока его вторичной обмотки.An embodiment of a circuit with two power transformers is shown in FIG. 2. It differs from the original embodiment depicted in FIG. 1, in that it contains additional power transformer and a current rectifier of its secondary winding.

Первичная обмотка 26 дополнительного силового трансформатора 27 введена в двухполюсник, подключенный к выходной цепи мостовой схемы, которая образована управляемыми ключами 4, 5, 6 и 7. В этом двухполюснике первичная обмотка 26 включена последовательно с резонансной LC-цепью и первичной обмоткой 10 силового трансформатора 11.The primary winding 26 of the additional power transformer 27 is inserted into a two-terminal network connected to the output circuit of the bridge circuit, which is formed by controlled keys 4, 5, 6 and 7. In this two-terminal network, the primary winding 26 is connected in series with the resonant LC circuit and the primary winding 10 of the power transformer 11 .

Вторичная обмотка 28 дополнительного силового трансформатора 27 через выпрямитель, образованный диодами 29, 30, 31 и 32, подключена к выводам конденсатора 17 выходного фильтра.The secondary winding 28 of the additional power transformer 27 through a rectifier formed by diodes 29, 30, 31 and 32, is connected to the terminals of the capacitor 17 of the output filter.

Принцип работы предлагаемого устройства одинаков как для схемы с единственным силовым трансформатором, так и для схемы с несколькими трансформаторами. Для упрощения принцип действия рассматривается применительно к схеме, содержащей один силовой трансформатор.The principle of operation of the proposed device is the same for a circuit with a single power transformer, and for a circuit with several transformers. To simplify, the principle of operation is considered in relation to a circuit containing one power transformer.

Коммутация управляемых ключей 4, 5, 6 и 7 ключевой мостовой схемы обеспечивает появление на выводах двухполюсника, который выполнен в виде последовательного соединения резонансной LC-цепи (L-8, С-9) и первичной обмотки 10 силового трансформатора 11, импульсов напряжения чередующейся полярности. Форма этих импульсов близка к прямоугольной, они одинаковы по длительности, а амплитуда импульсов положительной и отрицательной полярности практически равна Е.Switching of controlled keys 4, 5, 6 and 7 of the key bridge circuit ensures the appearance of a two-terminal device, which is made in the form of a series connection of a resonant LC circuit (L-8, C-9) and a primary winding 10 of a power transformer 11, voltage pulses of alternating polarity . The shape of these pulses is close to rectangular, they are the same in duration, and the amplitude of the pulses of positive and negative polarity is almost equal to E.

Действием импульсов чередующейся полярности на входе двухполюсника в резонансной LC-цепи возбуждается колебательный процесс. При этом напряжение на конденсаторе 9 резонансной LC-цепи, а также ток, протекающий по этой цепи и первичной обмотке 10 силового трансформатора 11, представляются в виде знакопеременной функции, обладающей плавным характером нарастания и спада, т.е. в виде "полуволн".An oscillating process is excited by pulses of alternating polarity at the input of a two-terminal device in a resonant LC circuit. In this case, the voltage across the capacitor 9 of the resonant LC circuit, as well as the current flowing through this circuit and the primary winding 10 of the power transformer 11, are represented as an alternating function with a smooth rise and fall character, i.e. in the form of "half-waves".

Протекание знакопеременного тока по первичной обмотке 10 силового трансформатора 11 вызывает трансформацию тока во вторичную обмотку 12. Ток вторичной обмотки 12 выпрямляется мостовой схемой, образованной диодами 13, 14, 15 и 16. Выпрямленный ток поступает в цепь, образованную конденсатором 17 выходного фильтра и нагрузкой 18, соединенными параллельно. Тем самым силовой трансформатор 11 передает мощность в нагрузку. При этом напряжение на первичной обмотке 10 и полуволна тока первичной обмотки, если их отображать векторами, направлены навстречу друг другу, т.е. первичная обмотка выступает в роли приемника энергии.The alternating current flowing along the primary winding 10 of the power transformer 11 causes the current to be transformed into the secondary winding 12. The current of the secondary winding 12 is rectified by a bridge circuit formed by diodes 13, 14, 15 and 16. The rectified current flows into the circuit formed by the output filter capacitor 17 and the load 18 connected in parallel. Thus, the power transformer 11 transfers power to the load. In this case, the voltage on the primary winding 10 and the half-wave current of the primary winding, if they are displayed by vectors, are directed towards each other, i.e. primary winding acts as a receiver of energy.

Увеличение длительности и амплитуды прямоугольных импульсов напряжения на входе двухполюсника, а также уменьшение уровня выходного напряжения, до которого заряжен конденсатор 17 выходного фильтра, вызывают увеличение амплитуды знакопеременного тока, протекающего по элементам резонансной LC-цепи. Соответственно возрастает амплитуда знакопеременного напряжения на конденсаторе 9 этой цепи.An increase in the duration and amplitude of rectangular voltage pulses at the input of a two-terminal network, as well as a decrease in the level of the output voltage to which the output filter capacitor 17 is charged, cause an increase in the amplitude of the alternating current flowing through the elements of the resonant LC circuit. Accordingly, the amplitude of the alternating voltage across the capacitor 9 of this circuit increases.

Если режим работы устройства таков, что амплитуда знакопеременного напряжения на вторичной обмотке 21 дополнительного трансформатора меньше, чем напряжение на конденсаторе 17 выходного фильтра, все диоды дополнительного выпрямителя, т.е. диоды 22, 23, 24 и 25, оказываются запертыми. В этом случае по первичной обмотке 21 протекает незначительный ток намагничивания. Он существенно меньше, чем ток резонансной LC-цепи, и поэтому присутствие в схеме дополнительного трансформатора практически не сказывается на электрическом процессе, имеющем колебательный характер, "навязанный" LC-цепью. В ходе этого колебательного процесса энергия от одного реактивного элемента LC-цепи передается другому. Если, например, нарастает абсолютное значение напряжения на конденсаторе 9, т.е. конденсатор запасает энергию, то мгновенное значение тока LC-цепи уменьшается, т.е. дроссель 8, по обмотке которого ток протекает, отдает ранее запасенную энергию. Когда ток обмотки дросселя 8 снизится до нуля, конденсатор 9 перестанет заряжаться этим током и напряжение на конденсаторе достигает амплитудного значения. Затем ток LC-цепи меняет направление. Этим током конденсатор 9 разряжается и модуль напряжения данного знака на нем начинает уменьшаться, а ток LC-цепи, поменявший направление, наоборот, возрастает. Конденсатор 9 начинает отдавать накопленную энергию, а в дросселе 8 энергия запасается.If the operation mode of the device is such that the amplitude of the alternating voltage on the secondary winding 21 of the additional transformer is less than the voltage on the capacitor 17 of the output filter, all the diodes of the additional rectifier, i.e. diodes 22, 23, 24 and 25 turn out to be locked. In this case, a small magnetizing current flows through the primary winding 21. It is significantly less than the current of the resonant LC circuit, and therefore the presence of an additional transformer in the circuit practically does not affect the electrical process, which has an oscillatory character, "imposed" by the LC circuit. During this oscillatory process, energy from one reactive element of the LC circuit is transferred to another. If, for example, the absolute value of the voltage across the capacitor 9 rises, i.e. Since the capacitor stores energy, the instantaneous current value of the LC circuit decreases, i.e. inductor 8, through the winding of which current flows, gives off previously stored energy. When the current of the winding of the inductor 8 drops to zero, the capacitor 9 will cease to be charged with this current and the voltage across the capacitor reaches the amplitude value. Then, the current in the LC circuit changes direction. With this current, the capacitor 9 is discharged and the voltage module of a given sign on it begins to decrease, and the current of the LC circuit, which has changed direction, on the contrary, increases. The capacitor 9 begins to give up the stored energy, and in the inductor 8 the energy is stored.

Мгновенное значение напряжения, трансформируемого во вторичную обмотку 21 дополнительного трансформатора 20, и мгновенное значение напряжения на конденсаторе 9 резонансной LC-цепи пропорциональны.The instantaneous voltage value, which is transformed into the secondary winding 21 of the additional transformer 20, and the instantaneous voltage value on the capacitor 9 of the resonant LC circuit are proportional.

Они связаны коэффициентом трансформации дополнительного трансформатора 20.They are connected by the transformation ratio of the additional transformer 20.

Если модуль мгновенного значения знакопеременного напряжения на вторичной обмотке 21 дополнительного трансформатора 20 в ходе его нарастания достигает уровня, при котором отпираются диоды 22 и 25 (при положительной полярности напряжения на обмотке 21) или диоды 23 и 24 (при отрицательной полярности напряжения на обмотке 21), то нарастание этого напряжения прекращается. Оно устанавливается практически равным напряжению на конденсаторе 17 выходного фильтра (превышает напряжение на конденсаторе 17 на величину незначительных по отношению к этому напряжению падений напряжений на диодах в состоянии их прямой проводимости).If the module of the instantaneous alternating voltage on the secondary winding 21 of the additional transformer 20 during its rise reaches a level at which the diodes 22 and 25 are unlocked (with a positive voltage polarity on the winding 21) or diodes 23 and 24 (with a negative voltage polarity on the winding 21) , then the increase in this voltage stops. It is set almost equal to the voltage on the capacitor 17 of the output filter (exceeds the voltage on the capacitor 17 by an insignificant drop in voltage relative to this voltage across the diodes in the state of their direct conduction).

Фиксация напряжения на вторичной обмотке 21 дополнительного трансформатора 20 означает также, что фиксируется напряжение на его первичной обмотке 19. Так как она включена параллельно конденсатору 9 резонансной LC-цепи, то перестает изменяться во времени напряжение на конденсаторе и его ток спадает до нуля. При этом ток LC-цепи, перед этим заряжавший конденсатор 9, замыкается через первичную обмотку 19 дополнительного трансформатора. Этот ток трансформируется во вторичную обмотку 21. Током вторичной обмотки 21, который выпрямляется диодами 22, 23, 24 и 25, осуществляется передача энергии в цепь нагрузки.Fixing the voltage on the secondary winding 21 of the additional transformer 20 also means that the voltage is fixed on its primary winding 19. Since it is connected in parallel with the capacitor 9 of the resonant LC circuit, the voltage on the capacitor ceases to change in time and its current drops to zero. In this case, the current of the LC circuit, which previously charged the capacitor 9, is closed through the primary winding 19 of the additional transformer. This current is transformed into the secondary winding 21. The current of the secondary winding 21, which is rectified by diodes 22, 23, 24 and 25, transfers energy to the load circuit.

Таким образом, с помощью отличительных признаков предлагаемого технического решения достигается ограничение амплитуды напряжения на конденсаторе резонансной LC-цепи и, как следствие, ограничение уровня запасаемой энергии в этой цепи.Thus, with the help of the distinguishing features of the proposed technical solution, the amplitude of the voltage across the capacitor of the resonant LC circuit is limited and, as a result, the level of stored energy in this circuit is limited.

Claims (2)

1. Резонансный мостовой преобразователь напряжения, содержащий управляемые ключи с инверсной проводимостью (например, полевые транзисторы), образующие мостовую схему, резонансную LC-цепь, выполненную в виде обмотки дросселя и конденсатора, соединенных последовательно, силовой трансформатор с первичной и вторичной обмотками, силовой выпрямитель тока вторичной обмотки, а также конденсатор выходного фильтра, причем входная цепь мостовой схемы, образованной управляемыми ключами с инверсной проводимостью, подключена к шинам питания устройства, с выводами выходной цепи мостовой схемы соединены выводы двухполюсника, образованного резонансной LC-цепью и первичной обмоткой силового трансформатора, которые включены последовательно друг с другом, а вторичная обмотка силового трансформатора через силовой выпрямитель подключена к выводам конденсатора выходного фильтра, отличающийся тем, что в устройство введены дополнительный трансформатор с первичной и вторичной обмотками, а также дополнительный выпрямитель, первичная обмотка дополнительного трансформатора включена параллельно конденсатору резонансной LC-цепи, а вторичная обмотка дополнительного трансформатора через дополнительный выпрямитель подключена к выводам конденсатора выходного фильтра.1. A resonant bridge voltage converter containing controlled keys with inverse conductivity (for example, field effect transistors) forming a bridge circuit, a resonant LC circuit made in the form of a winding of a choke and a capacitor connected in series, a power transformer with primary and secondary windings, a power rectifier current of the secondary winding, as well as the capacitor of the output filter, and the input circuit of the bridge circuit formed by controlled keys with inverse conductivity is connected to the power buses of the device tva, with the outputs of the output circuit of the bridge circuit connected to the terminals of the two-terminal circuit formed by the resonant LC circuit and the primary winding of the power transformer, which are connected in series with each other, and the secondary winding of the power transformer through the power rectifier is connected to the terminals of the output filter capacitor, characterized in that the device introduced an additional transformer with primary and secondary windings, as well as an additional rectifier, the primary winding of an additional transformer is included in parallel the capacitor of the resonant LC circuit, and the secondary winding of the additional transformer is connected to the terminals of the output filter capacitor through an additional rectifier. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в него введены один или несколько дополнительных силовых трансформаторов с первичной и вторичной обмотками, а также соответствующее число дополнительных силовых выпрямителей тока вторичных обмоток, первичные обмотки дополнительных силовых трансформаторов введены в двухполюсник и включены в нем последовательно друг с другом и с резонансной LC-цепью, а каждая из вторичных обмоток дополнительных силовых трансформаторов через соответствующий дополнительный силовой выпрямитель подключена к выводам конденсатора выходного фильтра. 2. The device according to claim 1, characterized in that one or more additional power transformers with primary and secondary windings are introduced into it, as well as the corresponding number of additional power rectifiers of the secondary windings, the primary windings of the additional power transformers are inserted into the two-terminal network and are included in it in series with each other and with a resonant LC circuit, and each of the secondary windings of the additional power transformers is connected to the pin through a corresponding additional power rectifier s output filter capacitor.
RU2015112575/07A 2015-04-07 2015-04-07 Resonance bridge voltage converter RU2593148C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015112575/07A RU2593148C1 (en) 2015-04-07 2015-04-07 Resonance bridge voltage converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015112575/07A RU2593148C1 (en) 2015-04-07 2015-04-07 Resonance bridge voltage converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2593148C1 true RU2593148C1 (en) 2016-07-27

Family

ID=56557281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015112575/07A RU2593148C1 (en) 2015-04-07 2015-04-07 Resonance bridge voltage converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2593148C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2731359C1 (en) * 2017-09-29 2020-09-02 Сименс Акциенгезелльшафт Resonant direct current converter
RU201443U1 (en) * 2020-08-06 2020-12-15 Акционерное общество Научно-производственное предприятие "ЭПРО" (АО НПП "ЭПРО") CHARGER-DISCHARGE DEVICE OF SUPER-CAPACITOR STORAGE FOR URBAN ELECTRIC TRANSPORT
RU2749280C1 (en) * 2020-11-02 2021-06-08 Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" Resonant dc voltage converter with increased reliability and efficiency

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004100347A1 (en) * 2003-05-07 2004-11-18 Magnus Lindmark Power unit having self-oscillating series resonance converter
RU2455746C2 (en) * 2010-05-12 2012-07-10 Закрытое акционерное общество "Связь инжиниринг" Two-stroke bridge converter
RU148287U1 (en) * 2014-07-24 2014-11-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" QUASI-RESONANT BRIDGE CONVERTER

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004100347A1 (en) * 2003-05-07 2004-11-18 Magnus Lindmark Power unit having self-oscillating series resonance converter
RU2455746C2 (en) * 2010-05-12 2012-07-10 Закрытое акционерное общество "Связь инжиниринг" Two-stroke bridge converter
RU148287U1 (en) * 2014-07-24 2014-11-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" QUASI-RESONANT BRIDGE CONVERTER

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2731359C1 (en) * 2017-09-29 2020-09-02 Сименс Акциенгезелльшафт Resonant direct current converter
US11223287B2 (en) 2017-09-29 2022-01-11 Siemens Aktiengesellschaft Resonant DC-DC converter
RU201443U1 (en) * 2020-08-06 2020-12-15 Акционерное общество Научно-производственное предприятие "ЭПРО" (АО НПП "ЭПРО") CHARGER-DISCHARGE DEVICE OF SUPER-CAPACITOR STORAGE FOR URBAN ELECTRIC TRANSPORT
RU2749280C1 (en) * 2020-11-02 2021-06-08 Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" Resonant dc voltage converter with increased reliability and efficiency

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2010142036A (en) Non-contact power transmission circuit
CN103098360A (en) Clamp circuits for power converters
CN102047544A (en) Fixed-frequency LLC resonant power regulator
RU2593148C1 (en) Resonance bridge voltage converter
US9509221B2 (en) Forward boost power converters with tapped transformers and related methods
US20150357922A1 (en) Direct current voltage conversion device
RU2335841C1 (en) High-voltage dc voltage converter with filter-compensating circuit and method of controlling its output power
US10075095B2 (en) Transformerless AC line isolator
US9444354B2 (en) Voltage converter that steps up low starting voltages to higher voltages
KR20110076972A (en) Converter circuit and unit and system comprising such converter circuit
CN111082685A (en) Power conversion device
WO2012121371A1 (en) Power-receiving device and non-contact power transmission system using same
Sedaghati et al. Analysis and implementation of a modular isolated zero‐voltage switching bidirectional dc–dc converter
WO2013015214A1 (en) Switching power supply
KR100555859B1 (en) Resonance type switching power source
RU2455746C2 (en) Two-stroke bridge converter
JP4473065B2 (en) Push-pull switching power converter
Kathiresan et al. Novel high-power nonresonant multichannel LED driver
RU2523109C1 (en) Induction supply metre analyser
RU2564679C1 (en) Voltage converter of resonant type
Schobre et al. Operation analysis and implementation of a GaN based bidirectional CLLC converter with synchronous rectification
US7239531B2 (en) Resonant lossless circuit for providing a low operating voltage in power converter
RU2635364C2 (en) Push-pull dc/dc converter
TWI586092B (en) Single-stage ac-to-dc converter
RU2544379C2 (en) Alternating voltage regulator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170408