Імпульсний двонаправлений перетворювач напруги з квазі-імпедансною (qzs) ланкою

Реферат: Імпульсний двонаправлений перетворювач напруги з квазіімпедансною (qZS) ланкою. Він містить у своєму складі квазіімпедансну ланку, за допомогою якої перетворювач має ряд переваг в порівнянні з існуючими рішеннями, а також може як підвищувати, так і понижувати напругу. UA 118666 U (12) UA 118666 U UA 118666 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до електрики і може використовуватись в системах джерел живлення та системах відновлювальної енергетики. Відновлювані джерела живлення, а також системи живлення електричних транспортних засобів зазвичай використовують підвищуючі перетворювачі (boost converter). Такі перетворювачі мають наступні недоліки та обмеження: зазвичай це або підвищуючі або понижуючі перетворювачі і не можуть бути одночасно обох типів; їх головні ланцюги не можуть бути взаємозамінними, іншими словами, основна схема перетворювача з живленням напругою не може бути використана як перетворювач з живленням струмом; вони вразливі до електромагнітних завад і, таким чином, не настільки надійні, як хотілося. Альтернативою цього методу може бути перетворювач на основі імпеданских ланок. [F.Z. Peng, "Z-source inverter, " IEEE Transaction Industrial Application, vol. 39, no. 2, pp. 504-510, Mar. /Apr. 2003.] Основною унікальною особливістю імпедансних ланок є те, що на відміну від традиційних перетворювачів, вона може перебувати в станах короткого замикання або розімкнутому стані, які і є основними станами для формування підвищеної або зниженої вихідної напруги. Перетворювач на основі квазіімпедансної ланки має наступні переваги: безперервний вхідний струм; імунітет від короткого замикання навантаження; низький стартовий струм; широка свобода регулювання (підвищуючий або понижуючий режими). В основу корисної моделі поставлена задача оптимізації параметрів та властивостей існуючих двонаправлених перетворювачів напруги для відновлюваних джерел електричної енергії. Поставлена задача вирішується тим, що замість звичайного перетворювача використовується двонаправлений перетворювач напруги з квазіімпедансною ланкою. На Фіг. 1, 2 зображені схеми запропонованого імпульсного перетворювача, де: qZS - квазіімпедансна ланка; L1 , L 2 - індуктивності квазіімпедансної ланки; L 3 - індуктивність імпульсного перетворювача; C1 , C2 - ємності квазіімпедансної ланки; CO - вихідна фільтруюча ємність; Cin - вхідна фільтруюча ємність; T1 - ключ (разом із вбудованим діодом) квазіімпедансної ланки; T2 , T3 - ключі імпульсного перетворювача; Vbat - напруга батареї; VIN - вхідна напруга. Квазіімпедансна ланка має два основні режими роботи: режим не короткого замикання (активний режим); та режим короткого замикання. Квазіімпедансна ланка має два основні режими роботи: режим не короткого замикання (активний режим); та режим короткого замикання. Еквівалентні схеми обох станів показані на Фіг. 3 (активний режим) та Фіг. 4 (режим короткого замикання). Якщо припустити, що протягом одного циклу перемикання T інтервал короткого замикання є T0 , тоді інтервал активного стану є T1 ; таким чином, T  T0  T1 і шпаруватість режиму короткого замикання D  T0 T1 . З Фіг. 3 протягом інтервалу активного стану T1 маємо: vL1  Vin  VC1 , vL2  VC2 , v pn  VC1  vL2  VC1  VC2 , v diode  0 . (1) 45 З Фіг. 4 протягом інтервалу короткого замикання T0 маємо: vL1  VC2  Vin , vL2  VC1 , v pn  0 , v diode  VC1  VC2  . (2) В стійкому стані, середня напруга на індуктивностях протягом одного циклу перемикання дорівнює нулю. З (1) та (2) маємо: 50 T0 VC2  Vin   T1Vin  VC1   0 VL1  vL1  T (3)  T0 VC1   T1 VC2   VL2  vL2  0 T  Таким чином: 1 D D VC1  Vin , VC2  Vin (4) 1  2D 1  2D Виходячи з формул (1) та (2), максимальна вхідна напруга: 1 UA 118666 U T 1 Vin  Vin  BVin , (5) T1  T0 1  2D де В - це коефіцієнт підсилення qZS ланки. Середнє значення струмів в індуктивностях L1 та L 2 рахується виходячи з загальної потужності системи Ρ: IL1  IL2  Iin  P Vin . (6) Згідно з законом Кіргофа, також маємо: IC1  IC2  Ipn  IL1 , ID  2IL1  Ipn . (7) Заявлений перетворювач може використовуватись в різноманітних системах живлення. Зокрема, як стабілізатор/перетворювач напруги в система відновлюваної енергетики. Vpn  VC1  VC2  5 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Імпульсний двонаправлений перетворювач напруги, який відрізняється тим, що містить у своєму складі квазіімпедансу (qZS) ланку як для підвищення, так і пониження напруги. 2 UA 118666 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3