CZ2000524A3 - Circuit arrangement of converter transformer with fill-wave rectifier - Google Patents
Circuit arrangement of converter transformer with fill-wave rectifier Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2000524A3 CZ2000524A3 CZ2000524A CZ2000524A CZ2000524A3 CZ 2000524 A3 CZ2000524 A3 CZ 2000524A3 CZ 2000524 A CZ2000524 A CZ 2000524A CZ 2000524 A CZ2000524 A CZ 2000524A CZ 2000524 A3 CZ2000524 A3 CZ 2000524A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- sections
- winding
- branch
- rectifier
- secondary winding
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 55
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Řešení se týká zapojení transformátoru a dvojcestného usměrňovače u výkonových měničů s polovodičovými spínači, zvláště určených pro získávání vyšších, případně velmi vysokých napětí. Zapojení měničového transformátoru s dvojcestným usměrňovačem má sekundární vinutí transformátoru rozděleno najednotlivé sekce (7) v jedné větvi a sekce (8) ve druhé větvi, které jsou za sebou v sérii propojeny před shodně řazené usměrňovači diody (5) a (6). Každá sekce (7) v první větvi i každá sekce (8) ve druhé větvi sekundárního vinutí tvoří vždy jednu závitovou vrstvu sekundárního vinutí, začínající vždy na stejné straně sekundární cívky a končící najejí druhé straně, když všechny sekce vinutí jsou vinuty stejným smyslem. Zapojení lze také analogicky modifikovat i pro jiné případy. Na příklad pro měničový transformátor sjednocestným usměrňovačem.The solution concerns transformer and two-way wiring rectifiers for power converters with semiconductor switches in particular for the acquisition of higher or very high high voltages. Inverter transformer wiring the two-way rectifier has a secondary winding the individual sections (7) in one branch and a section (8) in the second branch that is in series interconnected in front of the co-ordinated rectifier diodes (5) and (6). Each section (7) in the first branch and each section (8) in the second branch the secondary winding always forms one threaded layer secondary winding, always starting on the same side the secondary coils and ending up the other side when all the winding sections are wound with the same sense. Involvement is also possible modify it for other cases. For example, for converter transformer with one-way rectifier.
Description
( 57) Anotace:(57)
Řešení se týká zapojení transformátoru a dvojcestného usměrňovače u výkonových měničů s polovodičovými spínači, zvláště určených pro získávání vyšších, případně velmi vysokých napětí. Zapojení měničového transformátoru s dvojcestným usměrňovačem má sekundární vinutí transformátoru rozděleno na jednotlivé sekce (7) v jedné větvi a sekce (8) ve druhé větvi, které jsou za sebou v sérii propojeny před shodně řazené usměrňovači diody (5) a (6). Každá sekce (7) v první větvi i každá sekce (8) ve druhé větvi sekundárního vinutí tvoří vždy jednu závitovou vrstvu sekundárního vinutí, začínající vždy na stejné straně sekundární cívky a končící na její druhé straně, když všechny sekce vinutí jsou vinuty stejným smyslem. Zapojení lze také analogicky modifikovat i pro jiné případy. Na příklad pro měničový transformátor s jednocestným usměrňovačem.The solution relates to the connection of a transformer and a two-way rectifier in power converters with semiconductor switches, especially intended for obtaining higher or very high voltages. The transformer wiring with the two-way rectifier has the secondary winding of the transformer divided into individual sections (7) in one branch and sections (8) in the other branch, which are connected in series in front of identically connected rectifier diodes (5) and (6). Each section (7) in the first strand and each section (8) in the second strand of the secondary winding each form a threaded layer of secondary winding, starting always on the same side of the secondary coil and ending on the other side thereof. The wiring can also be modified analogously for other cases. For example, for a converter transformer with a one-way rectifier.
OlOl
NN
OO
TÝbsrv-· TÍ2/ ·· 91TÝrst- · TÍ2 / ·· 91
1 1 11 1 1
Zapojení měničového transformátoru s dvojcestným usměrňovačemConnection of converter transformer with two-way rectifier
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká nového zapojení transformátoru a dvojcestného usměrňovače u výkonových měničů s polovodičovými spínači, zvláště určených pro získávání vyšších, případně velmi vysokých napětí.The present invention relates to a novel transformer and two-way rectifier circuitry for power converters with semiconductor switches, particularly intended for obtaining higher or very high voltages.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Zapojení a konstrukce obvodů s transformátory a usměrňovači výkonových měničů, pracujících na středních a vyšších frekvencích a transformujících původní napájecí napětí na podstatně vyšší úroveň bývá spojeno s problémy. Zvláště pak tehdy, je li třeba získávat výstupní napětí velmi vysoké, spolu s poměrně vysokým výstupním proudem. Hlavní potíže způsobují vnitřní vzájemné kapacity a indukčnosti jednotlivých částí vysokonapěťového vinutí, které na vyšších pracovních frekvencích vyvolávají značné místní jalové proudy, které pak na reálném odporu těchto částí vinutí vyvolávají značné výkonové ztráty. To způsobuje značné zahřívání vinutí zhoršuje účinnost celého měniče a zvyšuje technické nároky na odvádění ztrátového tepla. Tyto potíže se dosud minimalizovaly několika prostředky. Sekundární vysokonapěťové cívky se konstruovaly tak, aby měly co možno nejmenší vlastní kapacity. Takže se vinuly křížově. Používal se poněkud silnější vodič, než bylo z hlediska standardního proudového zatížení třeba. Hlavně se však používala nižší pracovní frekvence měniče. Tím se ovšem úměrně ztrácela hlavní výhoda měniče což je malá velikost jeho výkonového transformátoru.Wiring and design of circuits with transformers and rectifiers of power converters operating at medium and higher frequencies and transforming the original supply voltage to a much higher level is associated with problems. Especially when it is necessary to obtain a very high output voltage, together with a relatively high output current. The main difficulties are caused by the internal mutual capacitances and inductances of the individual parts of the high-voltage winding, which at high operating frequencies cause considerable local reactive currents, which in turn cause considerable power losses on the real resistance of these winding parts. This causes a considerable heating of the windings, deteriorating the efficiency of the entire inverter and increases the technical demands on heat dissipation. To date, this has been minimized by several means. The secondary high-voltage coils were designed to have as little intrinsic capacities as possible. So they wound in a cross. A somewhat thicker conductor was used than required in terms of standard current load. Mainly, however, the lower operating frequency of the inverter was used. This, however, proportionally lost the main advantage of the converter, which is the small size of its power transformer.
EodsíaíaLYyBálezuEodsíaíaLYyBálezu
Uvedené nevýhody dosud známých řešení odstraňuje zapojení podle vynálezu, spočívající v tom, že sekundární vinutí je provedeno ve dvou větvích. Každá z těchto větví je pak dále rozdělena na sekce se samostatnými vývody. Mezi vývody těchto • ··♦♦ ·· ·· ·· ·· • · ♦ · · · · « · · « • ··· 9 9 9 9 9 9 9These disadvantages of the prior art solutions are avoided by the circuitry according to the invention in that the secondary winding is carried out in two branches. Each of these branches is then further divided into sections with separate outlets. Among the terminals of these 9 9 9 9 9 9 9
-7 · 9 9 9 9 9 99 99 9 ** 9 9 9 9 9 9 9 9 9-7 · 9 9 9 9 9 99 99 9 ** 8 9 9 9 9 9 9 9 9
999 999 99 9999 ·· ·· sekcí, vždy konec předchozí a začátek následné, jsou zapojeny stejným smyslem napěťově odpovídající dílčí části usměrňovače, dimenzovaného pro součtové napětí celé usměrftovačové větve. Přitom před začátek první a za konec poslední sekce, jsou odpovídající části usměrftovačové větve vřazeny stejným smyslem rovněž. Jejich druhé vývody jsou připojeny k výstupním vývodům měniče, přičemž s nimi mohou být také spojeny stínící folie koncových sekcí. Navrhovaným rozdělením celé větve částmi usměrňovače, se od sebe jednotlivé sekce pro střídavé napětí a proud oddělí a tím se jejich jalové složky minimalizují.999 999 99 9999 ·· ·· sections, always the end of the previous one and the beginning of the next one, are connected in the same sense by the voltage corresponding to the sub-part of the rectifier, dimensioned for the total voltage of the whole rectifier branch. At the same time, before the beginning of the first section and after the end of the last section, the corresponding parts of the rectifier branch are also included in the same sense. Their second terminals are connected to the output terminals of the inverter, and shielding foils of the end sections can also be connected to them. By proposing the distribution of the entire branch by the rectifier parts, the individual AC voltage and current sections are separated from each other, thereby minimizing their reactive components.
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Zapojení podle vynálezu je schematicky znázorněno na obrázku čís. 1 na připojeném výkresu.The circuit according to the invention is shown schematically in FIG. 1 in the accompanying drawing.
Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Zapojení podle vynálezu je v příkladném provedení zhotoveno tak, že na dvou sloupkovém feritovém transformátorovém jádře 4 je na každém jeho sloupku navinuto nejprve na prvním, první část 1 a na druhém, druhá část 2 primárního vinutí, jejichž vývody jsou spojeny paralelně a přivedeny na připojovací svorky 3 primárního vinutí. Na těchto obou vinutích jsou izolovaně položeny spodní vrstvy stínící folie 9 ,které jsou spojeny jednak spolu, jednak se svorkou 12 pro zpětnou vazbu a ještě přes zpětnovazební rezistor Π se zemí. Dále nad těmito vrstvami následují na prvním i druhém sloupku po sobě vinutí jednotlivých sekcí 7 a 8 první i druhé větve sekundárního vinutí. Ta jsou vždy navinuta jen v jedné vrstvě, začínající shodně vždy na jedné straně a končící na druhé straně cívky příslušné větve. Všechny sekce 7 i 8 obou větví sekundárního vinutí mají stejné počty závitů. Začátky prvních sekcí 7 i 8 , které jsou nejblíže příslušným částem primárních vinutí, jsou připojeny přes jednu z dvojice shodně polarizovaných koncových usměrňovačích diod 15 a .16 první i druhé větve sekundárního vinutí jednak ke spodním stínícím foliím 9 , jednak ke svorce 12 pro zpětnou vazbu a přes zpětnovazební rezistor 13 k zemi. Konce vinutí těchto prvních sekcí, první 7 i • ··*· ·· ·· ·· ·· ·· · 9 9 9 9 · t » « • ··· 9 9 9 9 9 9 9 • ·♦·· · 9 9 9 9 9 • 9 9 9 9 9 9 9 9In the exemplary embodiment, the circuit according to the invention is made such that, on a two-column ferrite transformer core 4, each of its pillars is wound first on the first, first part 1 and second, second part 2 of the primary winding. terminals 3 of the primary winding. On both windings, the lower layers of the shielding foil 9 are laid in isolation, which are connected together, on the one hand to the feedback terminal 12 and to the ground via the feedback resistor Π. Above these layers, the windings of the individual sections 7 and 8 of the first and second branches of the secondary winding are successively wound on the first and second posts. These are always wound in only one layer, starting identically on one side and ending on the other side of the coil of the respective branch. All sections 7 and 8 of both branches of the secondary winding have the same number of turns. The beginnings of the first sections 7 and 8 closest to the respective portions of the primary windings are connected via one of a pair of equally polarized end rectifier diodes 15 and 16 of the first and second branches of the secondary winding respectively to the lower shielding foils 9 and to the feedback terminal 12 and via the feedback resistor 13 to ground. Winding ends of these first sections, first 7 i 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 • 9 9 9 9 9 9 9
999 999 99 9999 99 99 druhé 8 větví sekundárního vinutí jsou spojeny se začátky dalších následných sekcí 7 a 8 vinutí obou větví sekundárního vinutí přes první usměrňovači diody 5 a 6 první i druhé větve sekundárního vinutí. Konce druhých sekcí 7 a 8 prvních i druhých větví sekundárního vinutí jsou opět přes další usměrňovači diody 5 a 6 první i druhé větve sekundárního vinutí k dalším začátkům následných sekcí, jejichž konce znovu přes další, opět shodně polarizované usměrňovači diody 5 a 6 první i druhé větve sekundárního vinutí. Takto se zapojení začátků a konců jednotlivých dalších následných sekcí 7 a 8 a usměrňovačích diod 5 a 6 obou větví sekundárního vinutí stále za sebou opakuje až po zapojení začátků posledních sekcí. Konce posledních sekcí 7 a 8 jsou pak přes, opět stejným směrem, jako usměrňovači diody 5 a 6 polarizované, koncové usměrňovači diody 15 a 16 připojeny k výstupní vysokonapěťové vývodce 10 . Celkově takto zapojené větve sekundárních vinutí musí mít smysly vinutí sekcí první větve 5 a druhé větve 6 vzájemně zapojeny opačně vůči paralelně spojeným částem primárního vinutí. Paralelně k usměrfíovacím diodám 5 a 6 i ke koncovým usměrňovacím diodám 15 a 16 první i druhé větve sekundárního vinutí mohou být ještě paralelně připojeny srovnávací rezístory 13 .999 999 99 9999 99 99 The second 8 branches of the secondary winding are connected to the starts of the subsequent successive winding sections 7 and 8 of the two branches of the secondary winding through the first rectifier diodes 5 and 6 of the first and second branches of the secondary winding. The ends of the second sections 7 and 8 of the first and second branches of the secondary winding are again via the other rectifier diodes 5 and 6 of the first and second branches of the secondary winding to the next starts of the subsequent sections. branches of secondary winding. In this way, the wiring of the starts and ends of each of the subsequent successive sections 7 and 8 and the rectifier diodes 5 and 6 of the two branches of the secondary winding is repeated in sequence only after the wiring of the starts of the last sections. The ends of the last sections 7 and 8 are then connected, via the same direction as the rectifier diodes 5 and 6 to the polarized, terminal rectifier diodes 15 and 16, to the output high voltage terminal 10. Generally, the branches of the secondary windings thus connected must have the winding senses of the sections of the first branch 5 and the second branch 6 interconnected opposite to the parallel connected portions of the primary winding. Comparing resistors 13 can also be connected in parallel to the rectifier diodes 5 and 6 as well as to the end rectifier diodes 15 and 16 of the first and second branches of the secondary winding.
Zapojení podle vynálezu pracuje následovně. Při připojení napětí jedné polarity na připojovací svorky 3 primárního vinutí se naindukují v každé sekci 7 první větve sekundárního vinutí napětí stejné velikosti i stejného průběhu. Pokud budou mít v této půl periodě právě polaritu takovou, že usměrňovači diody 5 této větve budou vodivými, pak se všechna dílčí napětí sekcí sečtou a na výstupní vysokonapěťové vývodce 10 bude napětí, odpovídající jejich součtu. Ve druhé větvi sekundárního vinutí se v téže době na jejích sekcích 8 naindukuji napětí s opačnou polaritou, takže usměrňovači diody 6 této druhé větve budou nevodivými. Napětí jednotlivých sekcí 8 se tedy nesečtou a na výstupní vysokonapěťové vývodce se nijak neprojeví. V další půl periodě napětí, přivedeného na připojovací svorky 3 primárního vinutí se jeho polarita oproti předcházející obrátí. Tím se obrátí i vzájemně i funkce obou větví sekundárního vinutí, jejich sekcí, jejich usměrňovačích i koncových diod a součtové napětí na výstupní Vysokonapěťovou vývodku 10 dodá druhá větev sekundárního vinutí. Vzhledem k tomu, že u všech jednotlivých sekcí, jak po sobě následují jsou vždy oproti sousedním na jejich začátcích i koncích, jakož současněThe circuit according to the invention operates as follows. By applying a voltage of one polarity to the connection terminals 3 of the primary winding, voltages of the same magnitude and the same waveform are induced in each section 7 of the first branch of the secondary winding. If, in this half-period, they have just polarity such that the rectifier diodes 5 of this branch are conductive, then all the partial voltages of the sections will be summed and the output high voltage outlets 10 will be the voltage corresponding to their sum. At the same time, in the second branch of the secondary winding, a voltage of opposite polarity is induced on its sections 8 so that the rectifier diodes 6 of the second branch will be non-conductive. Thus, the voltages of the individual sections 8 do not add up and have no effect on the output high voltage outlets. In the next half period of the voltage applied to the connection terminals 3 of the primary winding, its polarity is reversed from the previous one. This also reverses the function of both the branches of the secondary winding, their sections, their rectifiers and the end diodes, and the summation voltage to the output of the high voltage outlet 10 is supplied by the second branch of the secondary winding. Considering that all successive sections are always at the beginning and the end of each section as well as at the same time
0··*0 ·· *
0000
00 00 0000 00 00
00 0 0 00 0 0« 0 0 0 0 0 0 0 000 00 0 0 0 000 0000 000 000 00 0000 00 00 prakticky i ve všech jejich částech, střídavá napětí stejných velikostí a průběhů, neuplatňují se tak také prakticky vůbec na činnost jejich vzájemné kapacity. Výsledná usměrftovaČová činnost tohoto zapojení je takto shodná s činností běžného dvoucestného usměrňovače avšak vytvořeného bez jakýchkoliv parazitních kapacit. To umožňuje funkci tohoto zapojení s velmi nízkými vlastními ztrátami i na relativně vysokých pracovních frekvencích, jejichž horní hranice jsou pak již omezeny především frekvenčními vlastnostmi dalších zúčastněných obvodových prvků. Pro toto zapojení je samozřejmě výhodné využít pro všechny, v zapojení zúčastněné usměrňovači diody 5,6, 15 , 16 , diody s lavinovou , či zenerovou charakteristikou v závěrné oblasti, která zajišťuje jednak vlastní přepěťovou ochranu těchto obvodových prvků a jednak i rovnoměrné rozdělení stejnosměrných potenciálů, které zůstávají na jednotlivých sekcích 7 i 8 vinutí větví sekundárního vinutí v době, kdy připojené diody právě nejsou ve vodivém režimu. Diody v lavinové oblasti však mají dosti omezený ztrátový výkon, který by nemusel být při všech aplikacích dostatečný. V takovém případě je možné ještě paralelně k diodám připojit srovnávací odpory 13 , které vyrovnávací funkci závěrných charakteristik diod výkonově podpoří.00 0 0 00 0 0 «0 0 0 0 0 0 0 000 00 0 0 0 000 0000 000 000 00 0000 00 00 practically in all their parts, alternating voltages of the same magnitudes and waveforms do not apply practically at all to their operation mutual capacity. The resulting rectifier activity of this circuit is thus identical to that of a conventional two-way rectifier, but without any parasitic capacities. This enables this circuit to operate with very low intrinsic losses even at relatively high operating frequencies, whose upper limits are then limited mainly by the frequency characteristics of the other circuit elements involved. For this connection, it is of course advantageous to use for all, involved in the rectifier diodes 5,6, 15, 16, diodes with avalanche or zener characteristic in the closing region, which provides both its own overvoltage protection of these circuit elements and also uniform distribution of DC potentials which remain on the individual winding sections 7 and 8 of the branches of the secondary winding at a time when the connected diodes are not currently in the conductive mode. However, avalanche diodes have a rather limited power dissipation, which may not be sufficient in all applications. In this case, it is also possible to connect comparing resistors 13 in parallel to the diodes, which support the compensating function of the reverse characteristics of the diodes in terms of power.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Zapojení podle vynálezu, které je příkladně popsáno, lze také analogicky modifikovat i pro jiné případy. Na příklad pro měničový transformátor s jednocestným usměrňovačem.The circuit according to the invention, which is described by way of example, can also be modified analogously for other cases. For example, for a converter transformer with a one-way rectifier.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2000524A CZ2000524A3 (en) | 2000-02-15 | 2000-02-15 | Circuit arrangement of converter transformer with fill-wave rectifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2000524A CZ2000524A3 (en) | 2000-02-15 | 2000-02-15 | Circuit arrangement of converter transformer with fill-wave rectifier |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2000524A3 true CZ2000524A3 (en) | 2001-10-17 |
Family
ID=5469599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2000524A CZ2000524A3 (en) | 2000-02-15 | 2000-02-15 | Circuit arrangement of converter transformer with fill-wave rectifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2000524A3 (en) |
-
2000
- 2000-02-15 CZ CZ2000524A patent/CZ2000524A3/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3745440A (en) | Electrical inverter-rectifier circuit and inductor apparatus therefor | |
| US11929683B2 (en) | Isolated multi-phase DC/DC converter with reduced quantity of blocking capacitors | |
| Huber et al. | Generic derivation of dynamic model for half-cycle DCM series resonant converters | |
| US7609536B2 (en) | Autotransformer AC/DC converter | |
| US20200328696A1 (en) | Three phase ac/dc power converter with interleaved llc converters | |
| Wong et al. | Interleaved three-phase forward converter using integrated transformer | |
| Villa et al. | Practical development of a 5 kW ICPT system SS compensated with a large air gap | |
| US7274280B1 (en) | Nine-phase step-up/step-down autotransformer | |
| Boys et al. | Pick-up transformer for ICPT applications | |
| Bae et al. | Series stacked modular DC–DC converter using simple voltage balancing method | |
| CN116095895A (en) | Battery cell heating device and lithium battery equipment | |
| US7750782B1 (en) | Nine-phase autotransformer | |
| Rizzolatti et al. | Ultra-low profile hybrid switched capacitor converter with matrix multi-tapped autostransformer | |
| CN101669275B (en) | Device and method for generating direct voltage or direct current | |
| US20230122794A1 (en) | Three-phase llc converters with integrated magnetics | |
| US20130176756A1 (en) | Multiphase transformer rectifier unit | |
| Sanchez et al. | Design and fault-operation analysis of a modular cyclic cascade inter-cell transformer (ICT) for parallel multicell converters | |
| CZ2000524A3 (en) | Circuit arrangement of converter transformer with fill-wave rectifier | |
| US11728740B2 (en) | Flyback converters with improved magnetic configurations | |
| Chivite-Zabalza et al. | A simple, passive 24-pulse ac-dc converter with inherent load balancing using harmonic voltage injection | |
| CZ9867U1 (en) | Inverter transformer wiring with two-way rectifier | |
| Valdivia et al. | Three phase LCL filter and transformer with integrated magnetics for grid connected converters | |
| US11695345B2 (en) | Power converter magnetic configurations | |
| CN110197759A (en) | Transformer, three-phase transformer and its mode of connection | |
| Anwer et al. | Design and development of high efficiency isolated boost converter for low voltage applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |