Регулируемый повышающий преобразователь постоянного напряжения
VARIABLE DC BOOST CONVERTER

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 2415506 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 n реакторов, каждый из которых включен между вторым выводом коммутирующего элемента второй группы и положительным выводом конденсатора соответствующей цепочки.
Недостатком данного преобразователя является отсутствие возможности кратного увеличения выработки рекуперируемой энергии по мере торможения.
Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является «Регулируемый повышающий преобразователь постоянного напряжения» по патенту № RU 2394345 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, при этом компенсировать, настолько, насколько возможно, уменьшение выработки энергии по мере замедления скорости рекуперационных генераторов.
Это достигается тем, что регулируемый повышающий преобразователь постоянного напряжения, содержащий генераторы, устройство преобразования рекуперируемой энергии, состоящее из модулей преобразования и фильтрующих элементов, согласно изобретению, устройство преобразования рекуперируемой энергии содержит группы ключевых элементов, функционирующих с возможностью переключения генераторов с параллельного соединения на последовательное и обратно, причем каждый модуль преобразования содержит ключ, коммутирующий последовательное соединение генераторов и сдвоенный ключ, коммутирующий параллельное соединение генераторов.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на Фиг. 1 изображена структура системы регулируемого повышающего преобразователя постоянного напряжения, на фиг. 2 показана принципиальная схема генераторно-ключевого блока, на фиг. 3 показана принципиальная схема применения нескольких генераторно-ключевых блоков, на фиг. 4 изображена принципиальная схема, работа ключей которой осуществляет последовательное соединение генераторов, фиг. 5 изображена принципиальная схема, работа ключей которой осуществляет параллельное соединение генераторов, на фиг. 6 изображен алгоритм работы блока управления ключами.
Регулируемый повышающий преобразователь постоянного напряжения включает в себя генераторно-ключевой блок 1, фильтр постоянного напряжения 2, нагрузка 3. На фиг. 2 показана принципиальная схема генераторно-ключевого блока, с использованием, ключей 5,7, осуществляющих переключение генераторов 6 с параллельного соединения на последовательное, с помощью блока управления 8. Для определения момента переключения ключей конденсаторного-ключевого блока используется реле напряжения 4.
Регулируемый повышающий преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом. В начальный момент времени, когда рекуперации энергии не происходит, генераторы 6, генераторно-ключевого блока 1, с помощью ключей 5, 7 подключены параллельно (см. фиг. 5). После начала работы, рекуперационные генераторы отдают энергию в фильтр 2. Происходит передача энергии на нагрузку 3. В момент, когда рекуперация подходит к концу, рекуперационные генераторы выдают низкое напряжение и реле напряжения 4 подает импульс в блок управления 8, ключи 5, 7 генераторно-ключевого блока изменяют схему подключения генераторов с параллельного соединения на последовательное (см. фиг. 4). Происходит повышение напряжения на нагрузке, и рекуперация продолжается. После окончания работы, рекуперационные генераторы останавливается, происходит обратное переключение генераторов 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 генераторов на последовательное к концу цикла.