RU2720711C1 - Корректор коэффициента мощности с псевдонепрерывным током индуктивного накопителя - Google Patents
Корректор коэффициента мощности с псевдонепрерывным током индуктивного накопителя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2720711C1 RU2720711C1 RU2019126770A RU2019126770A RU2720711C1 RU 2720711 C1 RU2720711 C1 RU 2720711C1 RU 2019126770 A RU2019126770 A RU 2019126770A RU 2019126770 A RU2019126770 A RU 2019126770A RU 2720711 C1 RU2720711 C1 RU 2720711C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- current
- input
- inverting input
- cathode
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/70—Regulating power factor; Regulating reactive current or power
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к корректорам коэффициента мощности (ККМ), построенным на основе последовательно-параллельного преобразователя, работающего в режиме псевдонепрерывных (псевдо-РНТ) токов. В псевдо-РНТ индуктивный накопитель работает в трех состояниях: накопления, передачи и хранения накопленной энергии. На интервале хранения накопитель закорочен, а его ток (ток хранения) остается на заданном уровне. Предлагаемые ККМ с выпрямительным мостом и безмостовой ККМ могут использоваться во вторичных источниках питания с синусоидальным потребляемым током. Система управления предлагаемых корректоров содержит по два контура обратной связи: инерционной по напряжению и быстродействующей по току хранения. Контур стабилизации выходного напряжения управляет длительностью интервала накопления, контур формирования тока задает длительность интервала хранения. На длительность интервала передачи энергии в нагрузку влияют оба контура. Особенностью предлагаемых ККМ является модуляция тока индуктивного накопителя током нагрузки. Технический результат заключается в упрощении системы управления и возможности ее адаптации для управления ККМ с другими видами силовых контуров, работающих в псевдо-РНТ. Технический результат достигается за счет исключения из системы управления ККМ перемножителя и датчика напряжения сети. 2 н.п. ф-лы, 10 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания с синусоидальной формой потребляемого тока.
Из существующего уровня техники известны корректоры коэффициента мощности (ККМ) на основе повышающего и повышающе-понижающего преобразователей, работающие в режиме псевдонепрерывных (псевдо-РНТ) токов. В псевдо-РНТ индуктивный накопитель работает в трех состояниях: накопление, передача, хранение энергии. Система управления (СУ) ККМ должна обеспечивать стабилизацию выходного напряжения ККМ и формирование с заданной точностью синусоидального входного тока, синфазного с напряжением сети.
Наиболее близким к заявляемому устройству с псевдонепрерывным током индуктивного накопителя является ККМ с выпрямительным мостом на входе и последовательно-параллельным силовым контуром, предложенный в [Zhang F., Xu J., Yang P., Chen Z. Single-phase two-switch PCCM buck-boost PFC converter with fast dynamic response for universal input voltage. 8th International Conference on Power Electronics - ECCE Asia, Jeju, 2011, pp. 205-209]. Особенностью данного решения является модуляция тока индуктивного накопителя произведением тока нагрузки и выпрямленного напряжения сети. Недостатками прототипа являются необходимость использования в СУ перемножителя и датчика выпрямленного напряжения сети, отсутствие общей точки нагрузки и глухозаземленной нейтрали сети.
Наиболее близким к заявляемому устройству с заземленной нагрузкой является однофазный безмостовой ККМ, предложенный в патенте РФ №2541910.
Техническим результатом в заявляемых ККМ с выпрямительным мостом и безмостовом ККМ, построенным на основе последовательно-параллельного преобразователя, является упрощение системы управления и возможность ее адаптации для управления ККМ с другими видами силовых контуров, работающих в режиме псевдонепрерывных токов.
Технический результат достигается за счет исключения из системы управления ККМ перемножителя и датчика напряжения сети.
Сущность изобретения поясняется чертежами Фиг. 1-10.
- Фиг. 1. ККМ на основе последовательно-параллельного преобразователя с выпрямительным мостом, обратными связями по выходному напряжению и току с модуляцией тока индуктивного накопителя током нагрузки.
- Фиг. 2 - ККМ с безмостовым силовым контуром и адаптированной СУ для работы в режиме псевдонепрерывных токов.
- Фиг. 3 - Временные диаграммы тока индуктивного накопителя ККМ в различных режимах работы.
- Фиг. 4 - Контур протекания тока индуктивного накопителя ККМ с выпрямительным мостом на интервале накопления.
- Фиг. 5 - Контур протекания тока индуктивного накопителя ККМ с выпрямительным мостом на интервале передачи.
- Фиг. 6 - Контур протекания тока индуктивного накопителя ККМ с выпрямительным мостом на интервале хранения.
- Фиг. 7 - Контур протекания тока индуктивного накопителя безмостового ККМ на интервале накопления при положительном полупериоде сетевого напряжения.
- Фиг. 8 - Контур протекания тока индуктивного накопителя безмостового ККМ на интервале накопления при отрицательном полупериоде сетевого напряжения.
- Фиг. 9 - Контур протекания тока индуктивного накопителя безмостового ККМ на интервале передачи.
- Фиг. 10 - Контур протекания тока индуктивного накопителя безмостового ККМ на интервале хранения.
Обозначения на чертежах:
1 - выпрямительный мост,
2, 23 - помехоподавляющие фильтры,
3, 9, 21 - ключевые элементы (полностью управляемые вентили),
4, 11, 20, 22 - диоды,
5 - датчик тока индуктивного накопителя,
6, 10 - компараторы,
7 - индуктивный накопитель,
8 - логический элемент ИЛИ,
12 - конденсатор,
13 - генератор пилообразного напряжения,
14 - звено коррекции,
15 - датчик тока нагрузки,
16 - нагрузка,
17, 18 - датчик и уставка выходного напряжения соответственно,
19 - сумматор.
Системы управления ККМ, приведенные на фиг. 1 и 2, содержат по два контура обратной связи (ОС): инерционной по напряжению и быстродействующей по току хранения. ОС по напряжению для ККМ, изображенных на фиг. 1 и 2, выполнена на элементах 10, 13, 14, 17, 18, 19. ОС по току хранения для ККМ, изображенного на фиг. 1, выполнена на элементах 5, 6, 8, 15. ОС по току хранения для ККМ на фиг. 2 выполнена на элементах 5, 6, 15. Контур стабилизации выходного напряжения управляет длительностью интервала накопления энергии в индуктивном накопителе, контур формирования тока хранения задает длительность интервала хранения. При этом на длительность интервала передачи энергии в нагрузку влияют оба контура.
В общем случае, ККМ может работать в следующих режимах: непрерывного (РНТ), прерывистого (РПТ), псевдонепрерывного (псевдо-РНТ). Качественно форма тока индуктивного накопителя iL(t) на полупериоде сети ТC/2 для указанных режимов приведена на фиг. 3. Период коммутации ТК состоит из трех интервалов: накопления энергии в индуктивном накопителе, передачи энергии в нагрузку, хранения энергии. В псевдо-РНТ ток индуктивного накопителя на очередном периоде коммутации начинается не с нуля, а с тока хранения IХР. Благодаря этому форма тока индуктивного накопителя имеет не чисто треугольную форму, как в РПТ, а треугольную с «пьедесталом». Это позволяет уменьшить пиковое значение токов индуктивного накопителя, ключей и диодов.
Модуляция тока индуктивного накопителя ККМ на основе последовательно-параллельного преобразователя с выпрямительным мостом (фиг. 1) в псевдо-РНТ осуществляется следующим образом:
1. Интервал накопления энергии. По сигналу обратной связи по напряжению открываются ключевые элементы 3 и 9, начинается подкачка энергии в индуктивный накопитель. Его ток iLH нарастает, протекая по контуру (фиг. 4): положительный вывод помехоподавляющего фильтра 2 - ключевой элемент 3 - датчик тока 5 - индуктивный накопитель 7 - ключевой элемент 9 - отрицательный вывод помехоподавляющего фильтра 2.
2. Интервал передачи энергии в нагрузку. По сигналу обратной связи по напряжению закрываются ключевые элементы 3 и 9, начинается интервал передачи, на котором часть энергии индуктивного накопителя поступает в нагрузку, ток iLП уменьшается, протекая по контуру (фиг. 5): диод 4 - датчик тока 5 - индуктивный накопитель 7 - диод 11 - датчик тока 15, соединенный последовательно с нагрузкой 16, параллельно которым включен конденсатор 12 - отрицательный вывод помехоподавляющего фильтра 2.
3. Интервал хранения. Как только уменьшающийся ток iLП достигнет уровня уставки, сработает быстродействующая ОС по току и откроет ключевой элемент 9. Ток iLХР зафиксируется на уровне уставки IХР, пропорциональной току нагрузки. Ток протекает по контуру, показанному на фиг. 6: диод 4 - датчик тока 5 - индуктивный накопитель 7 - ключевой элемент 9.
Модуляция тока индуктивного накопителя безмостового ККМ (фиг. 2), осуществляется следующим образом:
1. Интервал накопления энергии.
На положительном полупериоде сети по сигналу ОС по напряжению открываются ключевые элементы 3 и 21 (фиг. 7). Начинается подкачка энергии в индуктивный накопитель. Его ток iLH нарастает, протекая по контуру: выход помехоподавляющего фильтра 23 - ключевой элемент 3 - датчик тока 5 - индуктивный накопитель 7 - ключевой элемент 21 - диод 22 - общий вывод помехоподавляющего фильтра 23.
На отрицательном полупериоде сети по сигналу ОС по напряжению открывается ключевой элемент 21. Происходит подкачка энергии в индуктивный накопитель. Его ток iLН нарастает, протекая в прежнем направлении. Контур протекания тока (фиг. 8): общий вывод помехоподавляющего фильтра 23 - диод 4 - датчик тока 5 - индуктивный накопитель 7 - ключевой элемент 21 - диод 20 - выход помехоподавляющего фильтра 23.
2. Передача энергии в нагрузку у безмостового ККМ аналогична рассмотренной выше для ККМ с выпрямительным мостом. Контур протекания тока iLП в безмостовом ККМ изображен на фиг. 9.
3. На интервале хранения ток iLХР в безмостовом ККМ протекает по контуру, приведенному на фиг. 10, аналогично случаю ККМ с выпрямительным мостом. Процессы управления ключами идентичны рассмотренным выше.
Работоспособность предложенных устройств подтверждается результатами имитационного моделирования и реального макетирования.
Claims (2)
1. Однофазный корректор коэффициента мощности, содержащий нагрузку, выпрямительный мост, помехоподавляющий фильтр, два ключевых элемента, два диода, индуктивный накопитель, конденсатор, два датчика тока, два компаратора, двухвходовый элемент ИЛИ, генератор пилообразного напряжения, звено коррекции, двухвходовый сумматор, датчик и уставку выходного напряжения, у которого входы переменного тока моста 1 подключены к сети, а выходы постоянного - к входам фильтра 2, положительный выход последнего соединен с анодом ключевого элемента 3, катод которого подключен к катоду диода 4 и положительному выводу датчика тока 5, отрицательным выводом соединенного с первым выводом индуктивного накопителя 7, второй вывод которого подключен к анодам ключевого элемента 9 и диода 11, катодом подключенного к положительным выводам конденсатора 12 и датчика тока 15, отрицательный вывод которого подключен к положительным выводам датчика выходного напряжения 17 и нагрузки 16, отрицательный вывод последней подсоединен к катоду ключевого элемента 9, аноду диода 4, отрицательным выводам конденсатора 12, фильтра 2 и датчика выходного напряжения 17, выходом подключенного к инвертирующему входу сумматора 19, неинвертирующий вход которого соединен с уставкой выходного напряжения 18, а выход - с входом звена коррекции 14, выходом подключенного к неинвертирующему входу компаратора 10, инвертирующий вход которого соединен с генератором пилообразного напряжения 13, а выход - с управляющим электродом ключевого элемента 3 и входом элемента ИЛИ 8, выход последнего подключен к управляющему электроду ключевого элемента 9, а другой вход - к выходу компаратора 6, инвертирующий вход которого соединен с выходом датчика тока 5, отличающийся тем, что выход датчика тока 15 подключен к неинвертирующему входу компаратора 6.
2. Безмостовой корректор коэффициента мощности, содержащий заземленную нагрузку, помехоподавляющий фильтр, три ключевых элемента, четыре диода, индуктивный накопитель, конденсатор, два датчика тока, два компаратора, генератор пилообразного напряжения, звено коррекции, двухвходовый сумматор, датчик и уставку выходного напряжения, у которого вход фильтра 23 подключен к фазе сети, а выход - к катоду диода 20 и аноду ключевого элемента 3, катод которого подключен к катоду диода 4 и положительному выводу датчика тока 5, отрицательным выводом соединенного с первым выводом индуктивного накопителя 7, второй вывод которого подключен к анодам ключевых элементов 21 и 9, и диода 11, катодом подключенного к положительным выводам конденсатора 12 и датчика тока 15, отрицательный вывод которого соединен с положительными выводами датчика выходного напряжения 17 и нагрузки 16, отрицательный вывод последней подключен к общей точке, катодам ключевого элемента 9 и диода 22, аноду диода 4, общей точке фильтра, нейтрали сети, отрицательным выводам конденсатора 12 и датчика выходного напряжения 17, выходом подключенного к инвертирующему входу сумматора 19, неинвертирующий вход которого соединен с уставкой выходного напряжения 18, а выход - с входом звена коррекции 14, выходом подключенного к неинвертирующему входу компаратора 10, инвертирующий вход которого соединен с генератором пилообразного напряжения 13, а выход - с управляющими электродами ключевых элементов 3 и 21, катод последнего подключен к анодам диодов 20 и 22, инвертирующий вход компаратора 6 соединен с выходом датчика тока 5, неинвертирующий - с выходом датчика тока 15, отличающийся тем, что выход компаратора 6 соединен с управляющим электродом ключевого элемента 9.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019126770A RU2720711C1 (ru) | 2019-08-26 | 2019-08-26 | Корректор коэффициента мощности с псевдонепрерывным током индуктивного накопителя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019126770A RU2720711C1 (ru) | 2019-08-26 | 2019-08-26 | Корректор коэффициента мощности с псевдонепрерывным током индуктивного накопителя |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2720711C1 true RU2720711C1 (ru) | 2020-05-12 |
Family
ID=70735341
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019126770A RU2720711C1 (ru) | 2019-08-26 | 2019-08-26 | Корректор коэффициента мощности с псевдонепрерывным током индуктивного накопителя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2720711C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2806674C1 (ru) * | 2023-04-03 | 2023-11-02 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн" | Корректор коэффициента мощности |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2187879C2 (ru) * | 2000-08-28 | 2002-08-20 | Государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод - дочернее предприятие государственного унитарного предприятия Военно-промышленного комплекса "МАПО" | Источник стабилизированного напряжения с низкочастотной коррекцией коэффициента мощности |
US7126831B2 (en) * | 2003-05-23 | 2006-10-24 | Rohm Co. Ltd. | DC-AC converter, and method for supplying AC power |
WO2009014946A1 (en) * | 2007-07-23 | 2009-01-29 | Power-One, Inc. | Method and system for optimizing filter compensation coefficients for a digital power control system |
RU2541910C1 (ru) * | 2013-12-30 | 2015-02-20 | Сергей Владимирович Дроздецкий | Однофазный безмостовой корректор коэффициента мощности |
-
2019
- 2019-08-26 RU RU2019126770A patent/RU2720711C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2187879C2 (ru) * | 2000-08-28 | 2002-08-20 | Государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод - дочернее предприятие государственного унитарного предприятия Военно-промышленного комплекса "МАПО" | Источник стабилизированного напряжения с низкочастотной коррекцией коэффициента мощности |
US7126831B2 (en) * | 2003-05-23 | 2006-10-24 | Rohm Co. Ltd. | DC-AC converter, and method for supplying AC power |
WO2009014946A1 (en) * | 2007-07-23 | 2009-01-29 | Power-One, Inc. | Method and system for optimizing filter compensation coefficients for a digital power control system |
RU2541910C1 (ru) * | 2013-12-30 | 2015-02-20 | Сергей Владимирович Дроздецкий | Однофазный безмостовой корректор коэффициента мощности |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2806674C1 (ru) * | 2023-04-03 | 2023-11-02 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн" | Корректор коэффициента мощности |
RU2807665C1 (ru) * | 2023-04-04 | 2023-11-21 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн" | Корректор коэффициента мощности |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10236774B2 (en) | Control module for a constant-frequency switching converter and method for controlling a switching converter | |
US8493757B2 (en) | AC/DC converter with a PFC and a DC/DC converter | |
Wei et al. | A novel bridgeless buck-boost PFC converter | |
US9318960B2 (en) | High efficiency and low loss AC-DC power supply circuit and control method | |
US8503205B2 (en) | AC/DC converter with a PFC and a DC/DC converter | |
WO2019153308A1 (zh) | Pfc电路输出电压的纹波优化控制方法及相关电路 | |
KR101742231B1 (ko) | 고역률 고효율 인터리브드 듀얼-벅 컨버터 및 제어방법 | |
Grote et al. | Digital control strategy for multi-phase interleaved boundary mode and DCM boost PFC converters | |
CN113489308B (zh) | 无输入电流死区的降压功率因数校正变换器及控制方法 | |
CN113949269B (zh) | 无桥升降压式功率因数校正变换器及控制*** | |
CN112217388A (zh) | 一种基于优化调制波的输出无波动DCM Buck PFC变换器 | |
CN110266182A (zh) | 一种pfc输出电压自适应跟随控制器 | |
RU2720711C1 (ru) | Корректор коэффициента мощности с псевдонепрерывным током индуктивного накопителя | |
CN115632550A (zh) | Apfc变换器控制方法、apfc变换器及工业电源 | |
CN111313795B (zh) | 一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法 | |
Nair et al. | Generalized predictive dcm average current controller and digital conduction mode detection method for power converters | |
Arora et al. | Design and analysis of AC to DC converters for input Power Factor Correction | |
Kangappadan et al. | Interleaved buck converter with continuous supply current using OCC technique | |
CN114204798B (zh) | 一种无桥功率因素校正电路 | |
Pourmahdi et al. | Bridgeless Active PFC Modified Ćuk-based Rectifiers with Positive/Negative Output Voltage and Low Semiconductors Voltage Stress | |
CN108462383B (zh) | 隔离型单电感两级式功率因素校正变换器及其控制方法 | |
CN111865065B (zh) | 一种高功率因数dcm降压-升降压pfc变换器 | |
Rahulkrishnan et al. | Implementation of Enhanced Power Quality Electric Vehicle Charging System with Zeta Topology | |
Ganesh et al. | Design and simulation of closed loop controller for SEPIC converter to improve power factor | |
Diab et al. | A reduced switch-count single-phase SEPIC-based inverter |