Регулируемый повышающий преобразователь постоянного напряжения Российский патент 2023 года по МПК H02M3/18 

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в кузнечно-прессовом оборудовании для осуществления рекуперации энергии, а также для других устройств, где требуется осуществлять повышение напряжения при снижении скорости объекта управления.

Известен преобразователь постоянного напряжения по патенту № RU 2 415 506 С1, заявка №2010111277/07 от 24.03.2010, МПК Н02М 3/18, опубликовано 27.03.2011 бюллетень №9. Авторы: Зотов Л.Г.; Зиновьев Г.С.. Конструкция содержит входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника постоянного напряжения и нагрузки, n параллельно подключенных к выходному и общему выводам цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных разрядного диода, конденсатора и управляемого разрядного ключа, (n-1) зарядных диодов, каждый из которых анодом подключен к отрицательному выводу конденсатора предыдущей цепочки, n управляемых зарядных ключей, включенных между входным выводом и соответствующей зарядной шиной, а также управляемые регулирующие элементы, каждый из которых включен параллельно разрядному диоду соответствующей цепочки, и две группы коммутирующих элементов, причем каждый коммутирующий элемент первой группы включен параллельно управляемому разрядному ключу соответствующей цепочки, а каждый коммутирующий элемент второй группы первым выводом подключен к соответствующей зарядной шине, а вторым выводом второй и последующие коммутирующие элементы второй группы подключены к катодам соответствующих зарядных диодов введены п реакторов, каждый из которых включен между вторым выводом коммутирующего элемента второй группы и положительным выводом конденсатора соответствующей цепочки.

Недостатком данного преобразователя является сложность реализации и уменьшение быстродействия за счет применения реакторов, уменьшающих выработку рекуперированной энергии по мере торможения.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является «Регулируемый повышающий преобразователь постоянного напряжения» по патенту № RU 2 394 345 С1, заявка 2009114014/09 от 13.04.2009, МПК Н02М 3/18, опубликовано 10.07.2010 бюллетень №19, автор: Зотов Л.Г., который содержит входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно источника постоянного напряжения и нагрузки, n соединенных параллельно цепочек, включенных между входным и общим выводами. Каждая цепочка состоит из последовательно соединенных зарядного диода, конденсатора и зарядного ключа. Преобразователь содержит также (n-1) разрядных ключей, каждый из которых включен между разноименными выводами конденсаторов соответствующих смежных цепочек, разрядный ключ, включенный между входным выводом и точкой соединения конденсатора и зарядного ключа последней цепочки. В преобразователь введены (n-1) дополнительных разрядных ключей и дополнительных групп из m ключей и (m-1) выходных выводов для подключения дополнительных нагрузок.

Недостатком данного преобразователя является сложность реализации.

Изобретение направлено на достижение увеличения напряжения при замедлении рекуперационного генератора, позволяющего повысить напряжение утилизируемой энергии и сохранить ее в накопителе, при этом компенсировать, настолько, насколько возможно, уменьшение выработки энергии по мере замедления скорости рекуперационного генератора.

Это достигается тем, что регулируемый повышающий преобразователь постоянного напряжения, подключенный к рекуперационному генератору, содержащий конденсаторы, устройство преобразования рекуперируемой энергии, состоящее из модуля преобразования и устройство хранения рекуперируемой энергии торможения, согласно изобретению, устройство преобразования рекуперируемой энергии содержит группы ключевых элементов, функционирующих с возможностью переключения конденсаторов с параллельного соединения на последовательное и обратно.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где на Фиг. 1 изображена структура системы регулируемого повышающего преобразователя постоянного напряжения, на фиг. 2 показана принципиальная схема конденсаторно-ключевого блока, на фиг. 3 - показана принципиальная схема применения нескольких конденсаторно-ключевых блоков, на фиг. 4 изображена принципиальная схема, работа ключей которой осуществляет последовательное соединение конденсаторов, фиг. 5 изображена принципиальная схема, работа ключей которой осуществляет параллельное соединение конденсаторов, на фиг. 6 изображен алгоритм работы блока управления ключами.

Регулируемый повышающий преобразователь постоянного напряжения включает в себя рекуперационный генератор 1, выпрямитель 2, конденсаторно-ключевой блок 3, нагрузку 4. На фиг. 2 показана принципиальная схема конденсаторно-ключевого блока, с использованием, ключей 5-7, осуществляющих переключение конденсаторов 10 с параллельного соединения на последовательное, с помощью блока управления 8. Для определения момента переключения ключей конденсаторного-ключевого блока используется реле напряжения 9.

Регулируемый повышающий преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом. В начальный момент времени, когда рекуперации энергии не происходит, рекуперационный генератор 1 находится в состоянии покоя, конденсаторы 10, конденсаторно-ключевого блока 3, с помощью ключей 5-7 подключены параллельно (см. фиг. 5). После начала работы, рекуперационный генератор отдает энергию в выпрямитель 2. Происходит передача энергии на нагрузку 4. В момент, когда рекуперация подходит к концу, рекуперационный генератор выдает низкое напряжение и реле напряжения 10 подает импульс в блок управления 8, ключи 5-7 конденсаторно-ключевого блока изменяют схему подключения конденсаторов с параллельного соединения конденсаторов на последовательное (см. фиг. 4). Происходит повышение напряжения на нагрузке, и рекуперация продолжается. После окончания работы, рекуперационный генератор останавливается, происходит обратное переключение конденсаторов с последовательного на параллельное для подготовки к следующему циклу рекуперации. На фиг. 6 изображен вышеописанный алгоритм работы блока управления ключами.

Технико-экономическим преимуществом является более полная рекуперация, за счет переключения с параллельного соединения конденсаторов на последовательное к концу цикла.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в кузнечно-прессовом оборудовании для осуществления рекуперации энергии, а также для других устройств, где требуется осуществлять повышение напряжения при снижении скорости объекта управления. Изобретение направлено на достижение увеличения напряжения при замедлении рекуперационного генератора, позволяющего повысить напряжение утилизируемой энергии и сохранить ее в накопителе, при этом компенсировать настолько, насколько возможно, уменьшение выработки энергии по мере замедления скорости рекуперационного генератора. Это достигается тем, что регулируемый повышающий преобразователь, подключенный к рекуперационному генератору, содержит устройство преобразования рекуперируемой энергии, состоящее из модуля преобразования и устройства хранения рекуперируемой энергии торможения, согласно изобретению устройство преобразования содержит группы ключевых элементов, функционирующих с возможностью переключения конденсаторов с параллельного соединения на последовательное и обратно. Технико-экономическим преимуществом является более полная рекуперация за счет переключения с параллельного соединения конденсаторов на последовательное к концу цикла. 6 ил.

Регулируемый повышающий преобразователь постоянного напряжения, подключенный к рекуперационному генератору, содержащий включенные последовательно с рекуперационным генератором выпрямитель и конденсаторно-ключевой блок, отличающийся тем, что конденсаторно-ключевой блок состоит из нескольких конденсаторно-ключевых элементов, каждый из которых содержит два последовательно соединенных конденсатора, свободный вывод одного из которых через соответствующие первый и второй ключи соединен с соответствующими первым и вторым выводами выпрямителя, общий вывод конденсаторов соединен с первым выводом выпрямителя через третий ключ, свободный вывод другого конденсатора соединен с вторым выводом выпрямителя непосредственно.