The processing in experimental specimen of parallel quasi-resonant zero current switch converter (QR-ZCS) is considered. The advantages of QR-ZCS’ structural design are shown. The results of experimental researches of energy efficiency of parallel QR-ZCS converter are published. References 3, tables 1, figures 2.Исследована работа экспериментального макета параллельного квазирезонансного импульсного преобразователя, переключаемого при нулевом токе(КРИП-ПНТ). Показаны достоинства его структурного построения. Приведены результаты экспериментальных исследований энергетической эффективности параллельного КРИП- ПНТ. Библ. 3, табл. 1, рис. 2

Denisov, Y. O.

Gorodny, A. N.

Russian

Energy saving. Power engineering. Energy audit (E-Journal - National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute") / Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит (Національний технічний університет - "Харківський політехнічний iнститут")

63Спец. выпуск. Т.1 № 8 (114) 2013 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТСИЛОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКАУДК 621.314.222.6 Ю. А. Денисов, док. техн. наук, проф. А. Н. Городний Черниговский государственный технологический университет, г. Чернигов, Украина ОЦЕНКА  ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЕФФЕКТИВНОСТИ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО КВАЗИРЕЗОНАНСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Исследована работа экспериментального макета параллельного квазирезонансного импульсного преобразователя, переключаемого при нулевом токе(КРИП-ПНТ). Показаны достоинства его структурного построения. Приведены результаты экспериментальных исследований энергетической эффективности параллельного КРИП- ПНТ. Библ. 3, табл. 1, рис. 2. Ключевые слова: электронный ключ, мощность рассеивания, импульсный преобразователь. Досліджена робота експериментального макету паралельного квазірезонансного імпульсного перетворювача, перемиканого при нульовому струмі(КРІП-ПНТ). Показані достоїнства його структурної побудови. Приведені результати експериментальних досліджень енергетичної ефективності паралельного КРІП- ПНТ. Бібл. 3, таблиця. 1, мал. 2. Ключові слова: електронний ключ, потужність розсіювання, імпульсний перетворювач Введение Повышение энергетической эффективности импульсного преобразователя (ИП) связано со снижением рассеиваемой мощности в его узлах. Это коммутационные устройства (транзисторные устройства) и, в меньшей степени, – фильтры (индуктивности и ёмкости).  В современных высокочастотных  ИП применяют диоды Шоттки с очень малыми  статическими и динамическими потерями. Поэтому основной путь повышения энергоеффективности ИП – связан со снижением потерь в транзиторных ключах. 64 Спец. выпуск. Т.1 № 8 (114) 2013 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТСИЛОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА00,20,40,60,811,2 P,Втf=100кГц f=500кГц f=1МГЦf- КРИП-ПНТ - ИПСнижение потерь в электронных ключах можно обеспечивать за счёт: применения электронных ключей с малыми статическими и динамическими потерями (сопротивление канала и время переключения);  перевод преобразователя в режим КРИП-ПНТ. В работах [1], [2] исследована работа КРИП-ПНТ, приведена их классификация. Однако электронные ключи там рассматриваются как идеальные, что не позволяет оценить энергетическую эффективность преобразователя. Основной материал Экспериментальное исследование энергетической эффективности параллельного КРИП – ПНТ проведено на макете, функциональная схема которого показана на рис.1. Входное переменное напряжение Uвх поступает на СФ, где фильтруется от импульсных помех. Это напряжение выпрямляется, сглаживается и поступает на вход  параллельного КРИП-ПНТ. БП формирует низковольтные напряжение для питания ГУНа и ДР. ДР обеспечивает необходимую мощность импульсов управление электронного ключа VT1 и гальваническую развязку между управляющим сигналами и силовыми цепями. При изменении потенциала на входе ГУНа резистором  R1, меняетсячастота работы КРИП-ПНТ. энергетическая эффективность КРИП – ПНТ сравнивалась с ИП на основе широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Мощность рассевания VT1 определялась путем измерения Uси (t)и  ik(t) цифровым осцилографом с последующим их перемножением (датчик тока VT1, iвх(t), iн(t) на рис.1 не показаны). Была исследована энергетическая эффективность обычной и улучшенной схемы КРИП-ПНТ (с диодом VD2, который устраняет колебания в паразитном контуре Lp. Ccu после закрывания VТ1[3]).   БП –  блок питания В –  выпрямитель ГУН –  генератор управл. напряжением ДР – драйвер,   Н – нагрузка СГФ – сглаживающий фильтр СФ – сетевой фильтр Рис. 1  Структурное построение экспериментального макета позволяет: проводить экспериментальные исследования в широком диапазоне выходных мощностей (от десятков ват до сотен ватта). Результаты экспериментальных исследований потерь мощности на силовых транзисторах приведены в таблице 1 и на диаграмме (рис. 2) Структурное построение экспериментального макета позволяет: проводить экспериментальные исследования в широком диапазоне выходных мощностей (от десятков ват до сотен ватта). Результаты экспериментальных исследований потерь мощности на силовых транзисторах приведены в таблице 1 и на диаграмме (рис. 2)                                                                Таблица 1          Рис. 2  Частота, кГц Мощность рассеивания в КРИП-ПНТ,Вт Мощность рассеивания  в ИП,Вт РИП / РКРИП-ПНТ 100 0,02 0,07 3,50 250 0,07 0,22 3,14 500 0,1 0,41 4,10 750 0,13 0,73 5,62 1000 0,17 0.97 5,71 65Спец. выпуск. Т.1 № 8 (114) 2013 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТСИЛОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА                  Рис.3                 Рис.4   Таблица 2   Тпер, мкс 5 10 20 50Rн          17    14,7820   16,02 14,830  18,63 16,15 14,8950 27,11 18,8 16,26 14,9570 27,53 19 16,34 14,98100 27,96 19,15 16,37 15,03130 28,19 19,23 16,42 15,05150 28,33 19,31 16,45 15,06170 28,43 19,36 16,47 15,07200 28,63 19,42 16,5 15,08250 28,87 19,5 16,54 15,1                                                     Таблица 3 Тпер, мкс 5 10 20 50Rн          17    14,8220   16,05 14,8530  18,64 16,15 14,9250 27,14 18,8 16,27 14,9770 27,58 19,02 16,34 15100 27,97 19,16 16,38 15,04130 28,22 19,24 16,44 15,05150 28,36 19,32 16,46 15,06170 28,48 19,37 16,48 15,07200 28,63 19,42 16,51 15,09250 28,83 19,49 16,55 15,12  Таблица 4  ИП КРИП КРИП ул. 0,05 30,85 31,82 31,870,1 32,67 34,88 34,80,15 34,71 38,51 37,480,2 36,97 42,47 41,880,25 39,56 46,72 45,810,3 42,52 49,81 49,760,34 45,13 53,52 53,13 Таблица 5 Тпер, мкс 1 5 10 Rн    100  33,93 30,93 110  33,98 30,95 66 Спец. выпуск. Т.1 № 8 (114) 2013 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТСИЛОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА                                   Рис. 5                                                                                                                                         Рис. 6                Рис. 7   В таблицах 2, 3, 5 и 6 приведены результаты измерений для построения нагрузочных характеристик (рис 3, 4, 6 и 7 соответственно) для паралельного КРИП-ПНТ(таблица 3 и рис. 3, таблица 5 рис. 6) и паралельного КРИП-ПНТ с улучшеными параметрами (таблица 3 и рис. 4, таблица 6 и рис. 7) в диапазоне рабочих частот 20 – 1000 кгц.  В таблице 4 и на рис.5 приведены результаты измерения и регулировочные характеристики КРИП-ПНТ, ИП и КРИП-ПНТ с улучшеными параметрами. 120  34,03 30,97 130 40,58 34,06 30,98 140 40,67 34,08 31 150 40,75 34,11 31,01 170 40,88 34,16 31,02 200 41,04 34,24 31,05 250 41,24 34,28 31,08 300 41,39 34,34 31,11          Таблица 6 Тпер, мкс 1 5 10Rн    100   30,92110  33,92 30,94120  33,96 30,96130 40,41 34 30,97140 40,51 34,03 30,98150 40,58 34,05 30,99170 40,71 34,1 31,01200 40,86 34,16 31,03250 41,07 34,24 31,06300 41,23 34,3 31,0967Спец. выпуск. Т.1 № 8 (114) 2013 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТСИЛОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКАВыводы  В результате экспериментальных исследований показано, что параллельный КРИП-ПНТ по энергетическим показателям значительно превосходит ИП на основе ШИМ (в 3,5-5 раз). Разработанный экспериментальный макет позволяет исследовать статические и динамические характеристики параллельных КРИП-ПНТ и ИП, а также спектры входных и выходных токов. Список литературы 1. Ю. А. Денисов, А. Н. Городний. Статические характеристики квазирезонансногоимпульсного преобразователя с параллельным контуром, переключаемого при нулевом токе.// Техн. Електродинаміка – Київ – 2011. – Тем. вип. «Силова електроніка та енергоефективність». – С. 20-26.2. Ли Ф. К. Высокочастотные квазирезонансные преобразователи. ТИИЭР. Тематическийвыпуск. «Энергетическая электроника». Под ред. В.А. Лабунцова, М.: Мир, – Т. 76. – 1988. –  №4. –  с.83-97. 3. T.Firmansyah, E. Abe, S. Shoyama, M. Tomioka, S. Ninomiya „An active-clamped full-wavezero-current-switched quasi-resonant boost converter in power factor correction application”, Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2010, Twenty-Fifth Annual IEEE, February 25, p.30. ENERGY EFFICIENCY ASSESSMENT OF PARALLEL QUASI-RESONANT ZERO CURRENT SWITCH CONVERTER Y. O. Denisov, dr.sc., professor, A. N. Gorodny, Chernigiv State Technological University  The processing in experimental specimen of parallel quasi-resonant zero current switch converter (QR-ZCS) is considered. The advantages of QR-ZCS’ structural design are shown. The results of experimental researches of energy efficiency of parallel QR-ZCS converter are published. References 3, tables 1, figures 2. Keywords:  semiconductor switch, dissipation power, switched-mode converter. 1. Denisov Yu.O., Gorodnii O.N. Static characteristics of quasi-resonant switched-mode converterwith zero current switch parallel LC circuit. Teknichna  Electrodynamika – Kyiv – 2011. – Tematichniy vipusk «Sylova Elektronika ta energoefektyvnist’». – p. 20-26. (rus) 2. Lee F.K. High-frequency quasi-resonant converters TIIYeR. Them. Red. “Power Electronics”. –vol 76. – 1988. –  №4. – p. 83-97. (rus) 3. T.Firmansyah, E. Abe, S. Shoyama, M. Tomioka, S. Ninomiya „An active-clamped full-wave zero-current-switched quasi-resonant boost converter in power factor correction application”, Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2010, Twenty-Fifth Annual IEEE, February 25, p.30. 

ОЦЕНКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЕФФЕКТИВНОСТИ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО КВАЗИРЕЗОНАНСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

http://eee.khpi.edu.ua/article/download/38356/34622

ОЦЕНКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЕФФЕКТИВНОСТИ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО КВАЗИРЕЗОНАНСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions