DOI: https://doi.org/10.15407/publishing2020.57.042

УДК 621.314

СПОСОБИ ПІДВИЩЕННЯ ККД І ПОКРАЩЕННЯ ОСНОВНИХ ХАРАКТЕРИСТИК DC/DC ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ ІЗ ПОЗДОВЖНІМ КЛЮЧЕМ

І.В. Волков*, чл.-кор. НАН України, В.В. Голубєв**, канд. техн. наук, В.І. Зозульов***, канд. техн. наук
Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна,
e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів, Вам потрібно включити JavaScript для перегляду
* ORCID ID : http://orcid.org/0000-0002-0696-0382
** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0002-6447-8199
*** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0003-1361-3968

Представлено результати дослідження трьох нових варіантів імпульсних перетворювачів постійної напруги (ППН) з поздовжнім транзисторним ключем. Встановлено, що створення умов, за яких немає різкого обриву вхідного струму ППН, призводить до плавної зміни напруги на його ключі та до мінімізації діапазону зміни цієї напруги, що супроводжується зниженням втрат енергії на ключі та поліпшенням якості електроенергії на вході та виході ППН. Показано, що створення таких умов реалізується з використанням двообмоткових дроселів і вхідного буферного вузла. Наведено точні та наближені аналітичні вирази, що описують процеси на кожному інтервалі в таких перетворювачах, які добре узгоджуються з результатами комп'ютерного моделювання. З'ясовано найбільш прийнятні способи керування ключами ППН-1 ... ППН-3. Надано рекомендації щодо застосування ППН-1 ... ППН-3. Бібл. 11, рис. 11, табл. 1.
Ключові слова: DC/DC перетворювач; поздовжній ключ; двообмотковий дросель; буферний вузол; якість електроенергії.

СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ КПД И УЛУЧШЕНИЯ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК DC/DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ПРОДОЛЬНЫМ КЛЮЧОМ

И.В. Волков, чл.-корр. НАН Украины, В.В. Голубев, канд. техн. наук, В.И. Зозулев, канд. техн. наук
Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев, 03057, Украина,
e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів, Вам потрібно включити JavaScript для перегляду

Представлены результаты исследования трёх новых вариантов импульсных преобразователей постоянного напряжения (ППН) с продольным транзисторным ключом. Установлено, что создание условий, при которых отсутствует резкий обрыв входного тока ППН, приводит к плавному изменению напряжения на его ключе и к минимизации диапазона изменения этого напряжения, что сопровождается снижением потерь энергии на ключе и улучшением качества электроэнергии на входе и выходе ППН. Показано, что создание таких условий реализуется с помощью двухобмоточных дросселей и входного буферного узла. Приведены точные и приближенные аналитические выражения, описывающие процессы на каждом интервале в таких преобразователях, которые хорошо согласуются с результатами компьютерного моделирования. Выяснены наиболее приемлемые способы управления ключами ППН-1...ППН-3. Даны рекомендации по применению ППН-1...ППН-3. Библ. 11, рис. 11, табл. 1.
Ключевые слова: DC/DC преобразователь; продольный ключ; двухобмоточный дроссель; буферный узел; качество электроэнергии.

Роботу виконано за держбюджетною темою «Дослідження та розробка імпульсних пристроїв силової перетворювальної техніки на основі магнітно-напівпровідникових ключів і мікро- та наносекундних переривників стуму», шифр «Домен-1», № держреєстрації 0115U005308. КПКВК 6541030.

Література

1. Угринов П. Ограничение напряжения на ключевом транзисторе. Силовая электроника. 2004. № 1. С. 62-65.
2. Глебов Б.А., Новакевич В. Построение устройств формирования траектории переключения при запирании силовых транзисторов. Техн. Электродинамика. 1985. № 2. С. 59–63.
3. Петросян Н. Н., Шитов В. А. Тиристорный ключ с демпфирующим конденсатором для питания электротехнологических установок. Техн. Электродинамика. 1985. № 2. С. 63-67.
4. Bhaskaran R., Paresh C. Voltage Clamp Circuits for a Power MOSFET PWM Inverter. IEEE transact. on industrie appl. 1987. Vol. IA–23. No 5. Pp. 911–920. DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.1987.4505002
5. Rajashekara K. S., Vithyathil J., Rajagopalan V. Protection and switching–aid networks for transistor bridge inverters. Transact. on industrial electronics. 1986. Vol. IE–33. No 2. Pp. 185–192. DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.1986.350215
6. Данн M. Резонансный преобразователь Чука уменьшает индуктивности. РадиоЛоцман. 2018. № 5. С. 48-49.
7. Моисеев Е.А. Построение демпфирующих цепей для мощных импульсных преобразователей. Сборник науч. тр. НГТУ. 2006. № 1 (43). С. 147-152.
8. Русу А.П. Почему обмотки дросселя обратноходового преобразователя могут иметь разное число витков. РадиоЛоцман. 2018. № 1. С. 26-31 (часть 1). № 2. С. 26-29 (часть 2).
9. Френцель Л. Зарядовые насосы как альтернатива стабилизаторам других типов. РадиоЛоцман. 2017. № 12. С.32-35.
10. Chashko M.V., Gusanov A.A. Harmonic analysis of pulsed energy transfer. KDPU. 2007. No 4 (45). Pp. 92-94.
11. Slobodan Cuk. A new zero-ripple switching DC-to-DC converter and integrated magnetics (Новый DC/DC-преобразователь с нулевыми пульсациями и интегрированными магнитопроводами). IEEE Power Electronics Specialists Conference, 1980 Record. Pp. 12-32.

Надійшла 18.09.2020

PDF