RU2738956C1 - Auxiliary converter with input current correction - Google Patents

Auxiliary converter with input current correction Download PDF

Info

Publication number
RU2738956C1
RU2738956C1 RU2020121553A RU2020121553A RU2738956C1 RU 2738956 C1 RU2738956 C1 RU 2738956C1 RU 2020121553 A RU2020121553 A RU 2020121553A RU 2020121553 A RU2020121553 A RU 2020121553A RU 2738956 C1 RU2738956 C1 RU 2738956C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
transistor
terminal
diode
Prior art date
Application number
RU2020121553A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иосифович Вольский
Юрий Юрьевич Скороход
Original Assignee
Сергей Иосифович Вольский
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 Сергей Иосифович Вольский filed Critical Сергей Иосифович Вольский
Priority to RU2020121553A priority Critical patent/RU2738956C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2738956C1 publication Critical patent/RU2738956C1/en

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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical equipment, namely electric equipment, including power conversion equipment, and is intended for supply of DC loads from high-voltage sources (for example, 3000 V) of single-phase current using input current correction function. Disclosed converter of auxiliary needs with input current correction contains input terminals (1) and (2) connected to input of single-phase rectifier (3), positive output of which is connected to positive input of input voltage sensor (4), and negative output is connected to negative inputs of input voltage sensor (4) and input current sensor (5), input throttle (6), transistor (7), positive terminal (drain or collector) of which is connected to anode of diode (8) and to output of input throttle (6), output capacitor (9) connected to output terminals (10) and (11), as well as control unit (12), to inputs (13) and (14) of which there connected are signal outputs of input voltage sensor (4) and input current sensor (5), at that transistors (16-18) are introduced, diodes (19-21), intermediate capacitors (22-25), voltage inverters (26-29), intermediate transformer (30) and output rectifier (31), wherein positive terminal of transistor (16) is connected to negative terminal of transistor (7) and output of intermediate capacitor (22), other terminal of which is connected to cathode of diode (8), positive terminal of transistor (17) is connected to negative terminal of transistor (16), anode of diode (20) and output of intermediate capacitor (23), other terminal of which is connected to cathode of diode (19), positive terminal of transistor (18) is connected to negative terminal of transistor (17), anode of diode (21) and output of intermediate capacitor (24), other terminal of which is connected to cathode of diode (20), negative terminal of transistor (18) is connected to input of sensor of input current (5) and output of intermediate capacitor (25), other output of which is connected to cathode of diode (21), each input of voltage inverters (26-29) is connected to corresponding intermediate capacitors (22-25), to outputs of voltage inverters (26-29) are connected primary windings of intermediate transformer (30), secondary windings of which are connected to output rectifier (31), which output is connected to output terminals (10, 11), wherein control inputs of transistors (7, 16-18) are connected through driver (32) to output of unit (15) of control unit (12), wherein control unit (12) is a microprocessor board and matching components, which enables to process two analogue signals from voltage (4) and current (5) sensors, convert analogue signals into digital information, processing digital information according to a predetermined algorithm by means of an installed program and generate the required pulse-modulator output signals according to a predetermined algorithm for controlling transistors (7, 16-18).
EFFECT: technical result consists in reduction of power losses.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электрооборудования, включая силовую преобразовательную технику, и предназначено для питания нагрузок постоянного тока от источников высоковольтного напряжения (например, 3000 В) однофазного тока с использованием функции коррекции входного тока.The invention relates to the field of electrical equipment, including power conversion equipment, and is intended for supplying DC loads from high-voltage sources (for example, 3000 V) of single-phase current using the input current correction function.

Известен преобразователь собственных нужд с коррекцией входного тока (Корректор коэффициента мощности. Патент RU 2560103 C1. Опубликован 20.04.2012), содержащий входной однофазный мостовой выпрямитель, входной дроссель, транзистор и диод, причем положительный вывод (сток или коллектор) транзистора соединен с анодом диода и с выводом входного дросселя, а также выходной конденсатор.Known auxiliaries converter with input current correction (Power factor corrector. Patent RU 2560103 C1. Published on 20.04.2012), containing an input single-phase bridge rectifier, input choke, transistor and diode, and the positive terminal (drain or collector) of the transistor is connected to the anode of the diode and with the output of the input inductor as well as the output capacitor.

К недостаткам известного устройства следует отнести:The disadvantages of the known device include:

- наличие высоковольтного напряжения на разомкнутом транзисторе, равного выходному напряжению (Uвых) устройства, что обуславливает использование относительно дорогих транзисторов, имеющих относительно высокие коммутационные потери энергии;- the presence of high-voltage voltage across the open transistor, equal to the output voltage (U out ) of the device, which causes the use of relatively expensive transistors with relatively high switching energy losses;

- наличие высоковольтного обратного напряжения на диоде, которое равно Uвых, что определяет применение относительно дорогих диодов, имеющих сравнительно высокие коммутационные потери энергии;- the presence of a high-voltage reverse voltage across the diode, which is equal to U out , which determines the use of relatively expensive diodes with relatively high switching energy losses;

- отсутствие гальванической развязки между входным напряжением переменного тока и выходным напряжением постоянного тока устройства, что не обеспечивает требование техники безопасности в случае входного высоковольтного напряжения;- lack of galvanic isolation between the input AC voltage and the output DC voltage of the device, which does not provide safety requirements in the case of input high-voltage voltage;

- наличие двух входных дросселей, что обуславливает сравнительно высокую суммарную стоимость намоточных изделий и изделия в целом.- the presence of two input chokes, which leads to a relatively high total cost of winding products and the product as a whole.

В общем виде данные факторы определяют сравнительно высокие потери мощности и высокую стоимость входной цепи рассматриваемого устройства при отсутствии выполнения требований техники безопасности в случае входного высоковольтного напряжения.In general, these factors determine the relatively high power losses and the high cost of the input circuit of the device in question in the absence of compliance with safety requirements in the case of an input high-voltage voltage.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому устройству является преобразователь собственных нужд с коррекцией входного тока (Корректор коэффициента мощности. Патент RU 2448356 C1. Опубликован 17.01.2011), содержащий входные клеммы, соединенные с входом однофазного выпрямителя, положительный выход которого соединен с положительным входом датчика напряжения, а отрицательный выход соединен с отрицательными входами датчика входного напряжения и датчика входного тока, входной дроссель, транзистор, положительный вывод (сток или коллектор) которого соединен с анодом диода и с выводом входного дросселя, выходной конденсатор, соединенный с выходными клеммами, и блок управления, к входам которому подсоединены сигнальные выходы датчиков входного напряжения и входного тока.In technical essence, the closest to the proposed device is an auxiliary converter with input current correction (Power factor corrector. Patent RU 2448356 C1. Published on 01/17/2011), containing input terminals connected to the input of a single-phase rectifier, the positive output of which is connected to the positive input of the sensor voltage, and the negative output is connected to the negative inputs of the input voltage sensor and the input current sensor, the input choke, transistor, the positive terminal (drain or collector) of which is connected to the anode of the diode and to the output of the input choke, the output capacitor connected to the output terminals, and the unit control, to the inputs of which the signal outputs of the input voltage and input current sensors are connected.

К недостаткам указанного прототипа следует отнести:The disadvantages of this prototype include:

- наличие высоковольтного напряжения на разомкнутом транзисторе, равного выходному напряжению Uвых, что обуславливает использование относительно дорогих транзисторов, имеющих относительно высокие коммутационные потери энергии;- the presence of high-voltage voltage across the open transistor, equal to the output voltage U out , which causes the use of relatively expensive transistors with relatively high switching energy losses;

- наличие высоковольтного обратного напряжения на диоде, равного Uвых, что определяет применение относительно дорогих диодов, имеющих сравнительно высокие коммутационные потери энергии;- the presence of a high-voltage reverse voltage across the diode, equal to U out , which determines the use of relatively expensive diodes with relatively high switching energy losses;

- отсутствие гальванической развязки между входным напряжением переменного тока и выходным напряжением постоянного тока устройства, что не обеспечивает требование техники безопасности в случае входного высоковольтного напряжения;- lack of galvanic isolation between the input AC voltage and the DC output voltage of the device, which does not provide safety requirements in the case of input high voltage;

- наличие дополнительного последовательно соединенного транзистора, что обуславливает дополнительные потери мощности и стоимость.- the presence of an additional series-connected transistor, which leads to additional power losses and cost.

В целом приведенные факторы определяют сравнительно высокие потери мощности и высокую стоимость входной цепи представленного устройства при отсутствии выполнения требований техники безопасности в случае входного высоковольтного напряжения.In general, these factors determine the relatively high power losses and the high cost of the input circuit of the presented device in the absence of compliance with safety requirements in the case of input high-voltage voltage.

Техническим результатом изобретения является снижение потерь мощности и стоимости транзисторов и диодов входной цепи за счет нового схемотехнического решения, которое позволяет применять транзисторы и диоды с меньшими паспортными значениями допустимого напряжения при наличии гальванической развязки между входным однофазным током и выходным постоянным током.The technical result of the invention is to reduce power losses and the cost of transistors and diodes of the input circuit due to a new circuit design that allows the use of transistors and diodes with lower rated values of the allowable voltage in the presence of galvanic isolation between the input single-phase current and the output direct current.

Указанный технический результат обеспечивается благодаря тому, что в преобразователь собственных нужд с коррекцией входного тока (фиг. 1), содержащий входные клеммы (1) и (2), соединенные с входом однофазного выпрямителя (3), положительный выход которого соединен с положительным входом датчика входного напряжения (4), а отрицательный выход соединен с отрицательными входами датчика входного напряжения (4) и датчика входного тока (5), входной дроссель (6), транзистор (7), положительный вывод (сток или коллектор) которого соединен с анодом диода (8) и с выводом входного дросселя (6), выходной конденсатор (9), соединенный с выходными клеммами (10) и (11), а также блок управления (12), к входам (13) и (14) которого подсоединены сигнальные выходы датчика входного напряжения 4 и датчика входного тока (5), введены транзисторы (16…18), диоды (19…21), промежуточные конденсаторы (22…25), инверторы напряжения (26…29), промежуточный трансформатор (30) и выходной выпрямитель (31), причем положительный вывод (сток или коллектор) транзистора (16) соединен с отрицательным выводом (исток или эмиттер) транзистора (7) и выводом промежуточного конденсатора (22), другой вывод которого соединен с катодом диода (8), положительный вывод (сток или коллектор) транзистора (17) соединен с отрицательным выводом (исток или эмиттер) транзистора (16), анодом диода (20) и выводом промежуточного конденсатора (23), другой вывод которого соединен с катодом диода (19), положительный вывод (сток или коллектор) транзистора (18) соединен с отрицательным выводом (исток или эмиттер) транзистора (17), анодом диода (21) и выводом промежуточного конденсатора (24), другой вывод которого соединен с катодом диода (20), отрицательный вывод (исток или эмиттер) транзистора (18) соединен с входом датчика входного тока (5) и выводом промежуточного конденсатора (25), другой вывод которого соединен с катодом диода (21), каждый вход инверторов напряжения (26…29) соединен с соответствующими промежуточными конденсаторами (22…25), к выходам инверторов напряжения (26…29) подсоединены первичные обмотки промежуточного трансформатора (30), вторичные обмотки которого соединены с выходным выпрямителем (31), выход которого соединен с выходными клеммами (10) и (11), при этом управляющие входы транзисторов (7), (16…18) соединены через драйвер (32) с выходом блока (15) блока управления (12).The specified technical result is provided due to the fact that in the auxiliary converter with input current correction (Fig. 1), containing input terminals (1) and (2) connected to the input of a single-phase rectifier (3), the positive output of which is connected to the positive input of the sensor input voltage (4), and the negative output is connected to the negative inputs of the input voltage sensor (4) and the input current sensor (5), the input choke (6), the transistor (7), the positive terminal (drain or collector) of which is connected to the anode of the diode (8) and with the output of the input choke (6), the output capacitor (9) connected to the output terminals (10) and (11), as well as the control unit (12), to the inputs (13) and (14) of which the signal outputs of the input voltage sensor 4 and the input current sensor (5), transistors (16 ... 18), diodes (19 ... 21), intermediate capacitors (22 ... 25), voltage inverters (26 ... 29), an intermediate transformer (30) and output rectifier (31), with a positive The th terminal (drain or collector) of the transistor (16) is connected to the negative terminal (source or emitter) of the transistor (7) and the terminal of the intermediate capacitor (22), the other terminal of which is connected to the cathode of the diode (8), the positive terminal (drain or collector) transistor (17) is connected to the negative terminal (source or emitter) of the transistor (16), the anode of the diode (20) and the terminal of the intermediate capacitor (23), the other terminal of which is connected to the cathode of the diode (19), the positive terminal (drain or collector) of the transistor (18) is connected to the negative terminal (source or emitter) of the transistor (17), the anode of the diode (21) and the terminal of the intermediate capacitor (24), the other terminal of which is connected to the cathode of the diode (20), the negative terminal (source or emitter) of the transistor ( 18) is connected to the input of the input current sensor (5) and the output of the intermediate capacitor (25), the other output of which is connected to the cathode of the diode (21), each input of the voltage inverters (26 ... 29) is connected to the corresponding intermediate capacitors (2 2 ... 25), the primary windings of the intermediate transformer (30) are connected to the outputs of the voltage inverters (26 ... 29), the secondary windings of which are connected to the output rectifier (31), the output of which is connected to the output terminals (10) and (11), while the control inputs of the transistors (7), (16 ... 18) are connected through the driver (32) with the output of the unit (15) of the control unit (12).

При этом блок управления (12) представляет собой плату с микропроцессором и компонентами согласования, которая позволяет обрабатывать два аналоговых сигналов с датчиков напряжения (4) и тока (5), преобразовывать аналоговые сигналы в цифровую информацию, производить обработку цифровой информации по заданному алгоритму посредством установленной программы и формировать требуемые импульсно-модуляторные выходные сигналы по заданному алгоритму для управления транзисторами (7), (16…18).In this case, the control unit (12) is a board with a microprocessor and matching components, which allows you to process two analog signals from voltage (4) and current (5) sensors, convert analog signals into digital information, process digital information according to a given algorithm using the set programs and generate the required pulse-modulator output signals according to a given algorithm to control transistors (7), (16 ... 18).

Следует отметить, что блок (12) может реализовывать три способа управления:It should be noted that block (12) can implement three control methods:

- релейный (гистерезисный) способ управления, при котором задают максимальную и минимальную границу для управляемой переменной (в рассматриваемом случае входной ток);- relay (hysteresis) control method, in which the maximum and minimum limits for the controlled variable (in this case, the input current) are set;

- широтно-импульсный способ управления, при котором управляемую переменную (входной ток) изменяют с переменной шириной при постоянной частоте;- pulse-width control method in which the controlled variable (input current) is changed with a variable width at a constant frequency;

- частотно-импульсный способ управления, при котором управляемую переменную (входной ток) изменяют по ширине импульса или паузы при непостоянной частоте.- pulse-frequency control method, in which the controlled variable (input current) is changed over the width of the pulse or pause at a variable frequency.

Остальные типы управления вытекают из этих способов и носят частный вид. Указанные способы управления имеют универсальный характер и применяют во всех возможных преобразователях, например, в инверторах, конверторах, преобразователях частоты, управляемых выпрямителях и т.п.The rest of the types of management follow from these methods and are of a private type. These control methods are universal in nature and are used in all possible converters, for example, in inverters, converters, frequency converters, controlled rectifiers, etc.

Следует отметить, что коррекция входного тока рассматриваемого устройства достигается посредством приближения формы кривой входного тока к форме кривой входного напряжения, что обеспечивает повышения коэффициента мощности преобразователя.It should be noted that the correction of the input current of the device under consideration is achieved by approximating the input current waveform to the input voltage waveform, thereby increasing the power factor of the converter.

Предлагаемый преобразователь собственных нужд при релейном (гистерезисном) способе управления работает следующим образом.The proposed converter for auxiliary needs with a relay (hysteresis) control method works as follows.

На интервале времени от 0 до Т/2 через входные клеммы 1 и 2 на однофазный выпрямитель 3 поступает входное положительное напряжение uвх, текущее значение которого датчик напряжения 4 передает на блок управления 12, где Т - период входного напряжения. Микропроцессор блока управления 12 преобразовывает аналоговый сигнал обратной связи датчика напряжения 4 в цифровой, на основании которого программные средства синтезируют в цифровом виде кривые максимального imax и минимального imin граничного значения входного тока.On the time interval from 0 to T / 2 through the input terminals 1 and 2, the input positive voltage u in is supplied to the single-phase rectifier 3, the current value of which is transmitted by the voltage sensor 4 to the control unit 12, where T is the period of the input voltage. The microprocessor of the control unit 12 converts the analog feedback signal of the voltage sensor 4 into digital, on the basis of which the software synthesizes in digital form the curves of the maximum i max and minimum i min of the boundary value of the input current.

Пусть на интервале времени от 0 до t11 блок управления 12 через драйвер 32 формирует сигналы управления, под действием которых транзисторы 7, 16…18 переходят в замкнутое состояние. В результате происходит накопление электромагнитной энергии во входном дросселе 6 за счет роста входного тока:Let in the time interval from 0 to t 11 the control unit 12 through the driver 32 generates control signals, under the influence of which the transistors 7, 16 ... 18 go into the closed state. As a result, there is an accumulation of electromagnetic energy in the input choke 6 due to the growth of the input current:

Figure 00000001
Figure 00000001

где uΣVT - сумма падений напряжения на замкнутых транзисторах 7, 16…18;where u ΣVT - the sum of voltage drops across closed transistors 7, 16 ... 18;

L - значение индуктивности входного дросселя 6.L is the value of the inductance of the input choke 6.

При этом на интервале времени от 0 до t11 выходной конденсатор 9 осуществляет питание нагрузки преобразователя.In this case, in the time interval from 0 to t 11, the output capacitor 9 supplies the load of the converter.

Одновременно датчик тока 5 передает текущее значение входного тока iвх на блок управления 12, который преобразовывает аналоговый сигнал обратной связи в цифровой и программными средствами сравнивает его с кривой imax. Когда входной ток iвx достигает значения кривой imax (момент времени t11), блок управления 12 снимает посредством драйвера 32 сигналы управления, в следствие чего транзисторы 7, 16…18 переходят в разомкнутое состояние. В этом случае накопленная на прошлом интервале времени электромагнитная энергия входного дросселя 6 через диоды 8, 19…21 поступает в инверторы напряжения 26…29, а далее через промежуточный трансформатор 30 и выходной выпрямитель 31 в выходной конденсатор 9 и в нагрузку преобразователя. В результате происходит спад входного тока:At the same time, the current sensor 5 transmits the current value of the input current i in to the control unit 12, which converts the analog feedback signal into digital and compares it with the i max curve by software. When the input current i inx reaches the value of the curve i max (time t 11 ), the control unit 12 removes the control signals by means of the driver 32, as a result of which the transistors 7, 16 ... 18 go into the open state. In this case, the electromagnetic energy accumulated in the past time interval of the input choke 6 through diodes 8, 19 ... 21 enters the voltage inverters 26 ... 29, and then through the intermediate transformer 30 and the output rectifier 31 into the output capacitor 9 and into the converter load. The result is a drop in the input current:

Figure 00000002
Figure 00000002

где uΣVD - сумма падений напряжения на диодах 8, 19…21;where u ΣVD is the sum of the voltage drops across diodes 8, 19 ... 21;

uΣC - сумма напряжений промежуточных конденсаторов 22…25.u ΣC - the sum of the voltages of the intermediate capacitors 22 ... 25.

Когда входной ток iвx спадает до значения кривой imin (момент времени t12), блок управления 12 вновь через драйвер 32 формирует положительные выходные сигналы управления, под действием которых транзисторы 7, 16…19 вновь переходят в замкнутое состояние и происходит рост входного тока согласно выражению (1).When the input current i inx drops to the value of the curve i min (time t 12 ), the control unit 12 again through the driver 32 generates positive output control signals, under the action of which the transistors 7, 16 ... 19 again go into a closed state and the input current increases according to expression (1).

Затем входной ток iвx достигает значения кривой imax (момент времени t13), блок управления 12 снимает посредством драйвера 32 сигналы управления, в следствие чего транзисторы 7, 16…18 переходят в разомкнутое состояние и происходит спад входного тока согласно выражению (2) и далее электрические процессы повторяются аналогичным образом.Then the input current i inx reaches the value of the curve i max (time t 13 ), the control unit 12 removes the control signals by means of the driver 32, as a result of which the transistors 7, 16 ... 18 go into the open state and the input current drops according to expression (2) and then the electrical processes are repeated in a similar way.

Таким образом, входной ток iвx принимает форму кривой, близкую к форме кривой входного напряжения, что обеспечивает коррекцию входного тока.Thus, the input current i inx takes the shape of a curve close to that of the input voltage, which provides correction of the input current.

Анализ электрических процессов в предлагаемом устройстве посредством метода эквивалентных схем с использованием аппарата теории электрических цепей (уравнений Киргофа и метода контурных токов) показал, что к разомкнутым транзисторам 7, 16…19 и закрытым диодам 8, 19…21 прикладывается максимальное напряжение, которое определяет следующее выражение:Analysis of electrical processes in the proposed device by the method of equivalent circuits using the apparatus of the theory of electrical circuits (Kirgoff equations and the method of loop currents) showed that the maximum voltage is applied to the open transistors 7, 16 ... 19 and closed diodes 8, 19 ... 21, which determines the following expression:

Figure 00000003
Figure 00000003

где UвxA - амплитудное значение входного напряжения.where U inxA is the peak value of the input voltage.

Таким образом, из полученного выражения (3) следует, что в рассматриваемом преобразователе максимальное значение на разомкнутых транзисторах 7, 16…19 и закрытых диодах 8, 19…21 в 4 раза меньше, чем в прототипе. Благодаря данному фактору в предлагаемом устройстве можно использовать относительно низковольтные транзисторы и диоды, которые имеют малые потери мощности как при протекании силового тока, так и во время коммутации, а также относительно невысокую себестоимость.Thus, from the obtained expression (3) it follows that in the considered converter the maximum value on open transistors 7, 16 ... 19 and closed diodes 8, 19 ... 21 is 4 times less than in the prototype. Due to this factor in the proposed device, you can use relatively low-voltage transistors and diodes, which have low power losses both during the flow of power current and during switching, as well as a relatively low cost.

При этом выходной трансформатор 30 осуществляет гальваническую развязку между входным высоковольтным напряжением однофазного тока и выходным напряжением постоянного тока.In this case, the output transformer 30 provides galvanic isolation between the input high-voltage single-phase voltage and the output DC voltage.

Из вышеизложенного следует, что предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом обеспечивает технический результат: снижение потерь мощности и стоимости используемых транзисторов и диодов входной цепи устройства за счет нового схемотехнического решения, которое позволяет применять транзисторы и диоды с меньшими паспортными значениями допустимого максимального напряжения при наличии гальванической развязки между входным высоковольтным напряжением однофазного тока и выходным напряжением постоянного тока.From the above it follows that the proposed technical solution, in comparison with the prototype, provides the technical result: a decrease in power losses and the cost of the used transistors and diodes of the input circuit of the device due to a new circuit design that allows the use of transistors and diodes with lower rated values of the permissible maximum voltage in the presence of galvanic decoupling between the single-phase high-voltage input voltage and the DC output voltage.

Предлагаемый преобразователь можно использовать в качестве вторичного источника питания, например, на железнодорожном транспорте, в источниках бесперебойного питания, зарядных станциях и в других устройствах, к которым предъявляют повышенные требования по снижению стоимости и повышению КПД при наличии повышенного коэффициента мощности и гальванической развязки между входным однофазным напряжением и выходным напряжением постоянного тока.The proposed converter can be used as a secondary power source, for example, in railway transport, in uninterruptible power supplies, charging stations and in other devices, which are subject to increased requirements for reducing cost and increasing efficiency in the presence of an increased power factor and galvanic isolation between the input single-phase voltage and DC output voltage.

Экспериментальные исследования лабораторного макета рассматриваемого преобразователя и компьютерное моделирование подтвердили работоспособность и целесообразность широкого промышленного использования данного устройства. При этом был изготовлен и успешно испытан опытный образец предлагаемого устройства.Experimental studies of the laboratory model of the considered converter and computer simulation have confirmed the efficiency and feasibility of widespread industrial use of this device. At the same time, a prototype of the proposed device was manufactured and successfully tested.

Claims (1)

Преобразователь собственных нужд с коррекцией входного тока, содержащий входные клеммы (1) и (2), соединенные с входом однофазного выпрямителя (3), положительный выход которого соединен с положительным входом датчика входного напряжения (4), а отрицательный выход соединен с отрицательными входами датчика входного напряжения 4 и датчика входного тока (5), входной дроссель (6), транзистор (7), положительный вывод которого соединен с анодом диода (8) и с выводом входного дросселя (6), выходной конденсатор (9), соединенный с выходными клеммами (10) и (11), а также блок управления (12), к входам (13) и (14) которого подсоединены сигнальные выходы датчика входного напряжения (4) и датчика входного тока (5), при этом введены транзисторы (16-18), диоды (19-21), промежуточные конденсаторы (22-25), инверторы напряжения (26-29), промежуточный трансформатор (30) и выходной выпрямитель (31), причем положительный вывод транзистора (16) соединен с отрицательным выводом транзистора (7) и выводом промежуточного конденсатора (22), другой вывод которого соединен с катодом диода (8), положительный вывод транзистора (17) соединен с отрицательным выводом транзистора (16), анодом диода (20) и выводом промежуточного конденсатора (23), другой вывод которого соединен с катодом диода (19), положительный вывод транзистора (18) соединен с отрицательным выводом транзистора (17), анодом диода (21) и выводом промежуточного конденсатора (24), другой вывод которого соединен с катодом диода (20), отрицательный вывод транзистора (18) соединен с входом датчика входного тока (5) и выводом промежуточного конденсатора (25), другой вывод которого соединен с катодом диода (21), каждый вход инверторов напряжения (26-29) соединен с соответствующими промежуточными конденсаторами (22-25), к выходам инверторов напряжения (26-29) подсоединены первичные обмотки промежуточного трансформатора (30), вторичные обмотки которого соединены с выходным выпрямителем (31), выход которого соединен с выходными клеммами (10) и (11), при этом управляющие входы транзисторов (7, 16-18) соединены через драйвер (32) с выходом блока (15) блока управления (12), при этом блок управления (12) представляет собой плату с микропроцессором и компонентами согласования, которая позволяет обрабатывать два аналоговых сигналов с датчиков напряжения (4) и тока (5), преобразовывать аналоговые сигналы в цифровую информацию, производить обработку цифровой информации по заданному алгоритму посредством установленной программы и формировать требуемые импульсно-модуляторные выходные сигналы по заданному алгоритму для управления транзисторами (7, 16-18).Auxiliary converter with input current correction containing input terminals (1) and (2) connected to the input of a single-phase rectifier (3), the positive output of which is connected to the positive input of the input voltage sensor (4), and the negative output is connected to the negative inputs of the sensor input voltage 4 and input current sensor (5), input choke (6), transistor (7), the positive terminal of which is connected to the anode of the diode (8) and to the output of the input choke (6), the output capacitor (9) connected to the output terminals (10) and (11), as well as the control unit (12), to the inputs (13) and (14) of which the signal outputs of the input voltage sensor (4) and the input current sensor (5) are connected, while transistors (16 -18), diodes (19-21), intermediate capacitors (22-25), voltage inverters (26-29), intermediate transformer (30) and output rectifier (31), and the positive terminal of the transistor (16) is connected to the negative terminal transistor (7) and the output of the intermediate double capacitor (22), the other terminal of which is connected to the cathode of the diode (8), the positive terminal of the transistor (17) is connected to the negative terminal of the transistor (16), the anode of the diode (20) and the terminal of the intermediate capacitor (23), the other terminal of which is connected to cathode of the diode (19), the positive terminal of the transistor (18) is connected to the negative terminal of the transistor (17), the anode of the diode (21) and the terminal of the intermediate capacitor (24), the other terminal of which is connected to the cathode of the diode (20), the negative terminal of the transistor (18 ) is connected to the input of the input current sensor (5) and the output of the intermediate capacitor (25), the other output of which is connected to the cathode of the diode (21), each input of the voltage inverters (26-29) is connected to the corresponding intermediate capacitors (22-25), to the outputs of the voltage inverters (26-29) are connected to the primary windings of the intermediate transformer (30), the secondary windings of which are connected to the output rectifier (31), the output of which is connected to the output terminals (10) and (11), while the control inputs of the transistors (7, 16-18) are connected through the driver (32) to the output of the unit (15) of the control unit (12), while the control unit (12) is a board with a microprocessor and matching components, which allows you to process two analog signals from voltage (4) and current (5) sensors, convert analog signals into digital information, process digital information according to a given algorithm using the installed program and generate the required pulse-modulator output signals according to a given algorithm for controlling transistors ( 7, 16-18).
RU2020121553A 2020-06-29 2020-06-29 Auxiliary converter with input current correction RU2738956C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020121553A RU2738956C1 (en) 2020-06-29 2020-06-29 Auxiliary converter with input current correction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020121553A RU2738956C1 (en) 2020-06-29 2020-06-29 Auxiliary converter with input current correction

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2738956C1 true RU2738956C1 (en) 2020-12-21

Family

ID=74062819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020121553A RU2738956C1 (en) 2020-06-29 2020-06-29 Auxiliary converter with input current correction

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2738956C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU64451U1 (en) * 2007-02-26 2007-06-27 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "Нефтегазкомплекс-ЭХЗ" PULSE CONVERTER
RU2379743C1 (en) * 2008-10-10 2010-01-20 Аркадий Владимирович Джаникян Power factor corrector
US7812586B2 (en) * 2006-10-20 2010-10-12 International Rectifier Corporation One cycle control PFC circuit with dynamic gain modulation
RU2448356C1 (en) * 2011-01-17 2012-04-20 Сергей Иванович Орлов Corrector of power ratio
RU163741U1 (en) * 2016-02-25 2016-08-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Центральный научно-исследовательский испытательный институт инженерных войск" Министерства обороны Российской Федерации MULTI-PHASE RECTIFIER WITH CORRECTION OF POWER COEFFICIENT
RU192844U1 (en) * 2018-07-18 2019-10-03 Сергей Иосифович Вольский Three-phase AC to DC converter with high power factor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7812586B2 (en) * 2006-10-20 2010-10-12 International Rectifier Corporation One cycle control PFC circuit with dynamic gain modulation
RU64451U1 (en) * 2007-02-26 2007-06-27 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "Нефтегазкомплекс-ЭХЗ" PULSE CONVERTER
RU2379743C1 (en) * 2008-10-10 2010-01-20 Аркадий Владимирович Джаникян Power factor corrector
RU2448356C1 (en) * 2011-01-17 2012-04-20 Сергей Иванович Орлов Corrector of power ratio
RU163741U1 (en) * 2016-02-25 2016-08-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Центральный научно-исследовательский испытательный институт инженерных войск" Министерства обороны Российской Федерации MULTI-PHASE RECTIFIER WITH CORRECTION OF POWER COEFFICIENT
RU192844U1 (en) * 2018-07-18 2019-10-03 Сергей Иосифович Вольский Three-phase AC to DC converter with high power factor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9515504B2 (en) Battery charger with power factor correction
US20180337610A1 (en) PWM Controlled Resonant Converter
CN103259397B (en) Switching power supply device
EP2685620B1 (en) Bidirectional dc-dc converter, and power source system
EP2518879A2 (en) Alternating current to direct current power conversion
RU163740U1 (en) MULTI-PHASE RECTIFIER WITH CORRECTION OF POWER COEFFICIENT
US20180159424A1 (en) Multi-Cell Power Converter with Improved Start-Up Routine
WO2012009261A2 (en) Reset voltage circuit for a forward power converter
RU2675726C1 (en) Voltage converter
RU2738956C1 (en) Auxiliary converter with input current correction
CN116599324A (en) Auxiliary power supply and control method
Samsudin et al. LLC resonant high-voltage DC-DC converter with voltage multiplier rectifier
Yoon et al. Off-time control of LLC resonant half-bridge converter to prevent audible noise generation under a light-load condition
Burkin et al. A device for forming a stepwise-decreasing current for charging a capacitive energy storage
CN112054525B (en) Series active power filter
CN113206598A (en) Series resonant constant-current charging power supply
RU2404439C1 (en) Two-stage electronic load
RU2750955C1 (en) Converter of own needs
CN110326204B (en) Method for controlling a three-phase rectifier of a charging device on board an electric or hybrid vehicle
US20220181979A1 (en) Switched-mode power supply having coupled step-down converter stages
KR20200078110A (en) Bipolar pulse power supply circuit
RU117744U1 (en) CONVERTER
Seo et al. Half-bridge submodule test circuit for MMC-based voltage sourced HVDC system
Cheng et al. An Optimized Start-up Method for Modular Cascaded AC/DC Power Electronic Transformer with Minimized Input-Inrush Current in Dual Active Bridge
RU2766558C1 (en) Three-phase ac-to-dc converter with increased power factor