Details
Построение систем бесперебойного питания, зарядных устройств, инверторов сопряжения с сетью солнечных панелей и других требует DC-AC-преобразования параметров электрической энергии. При этом в целях безопасности должна быть обеспечена гальваническая развязка входных и выходных цепей преобразователя. В связи с этим актуальной является задача разработки DC-AC-преобразователей, имеющих требуемые энергетические и массогабаритные характеристики. В работе на основании обзора литературы по схемным решениям преобразователей определены пути повышения эффективности схем DC-AC-преобразователей, в частности без двойного преобразования энергии в пользу непосредственного преобразования и использования резонансных цепей в силовой цепи для снижения динамических потерь в устройстве. Предложено схемное решение, описан алгоритм управления и приведены методики выбора параметров силовых компонентов двунаправленного резонансного DC-AC-преобразователя для построения систем бесперебойного питания, зарядных устройств и других систем, в которых требуется DC-AC-преобразование с гальванической изоляцией. Отличительная особенность предложенной схемы заключается в том, что преобразование выполняется в одну ступень без промежуточного накопителя энергии. Это позволяет улучшить массогабаритные и экономические характеристики конечных изделий. Представлено математическое описание работы преобразователя, получены аналитические выражения для эквивалентных параметров, рассмотрены возможности управления в разных режимах. Приведены результаты экспериментального опробования макетного образца преобразователя в режимах DC-AC- и AC-DC-преобразования, подтвердившие его работоспособность и корректность представленных теоретических выкладок.
The development of uninterruptible power supply systems, battery chargers, gridtie inverters for solar panels and other systems requires DC-AC conversion of electrical energy. For safety reasons, galvanic isolation of the input and output circuits of the converter is mandatory. Therefore, the development of DC-AC converters with required energetic and weight-and-dimensional characteristics is an actual issue. In this work, on the basis of a literature review of converter circuit designs used to solve the designated tasks, the ways to improve the efficiency of DC-AC converter circuits are identified, in particular transition away from double energy conversion in favor of direct conversion and the use of resonant circuits in the power circuit to reduce switching losses in the converter. A circuit topology is proposed, a control algorithm is described, and methods of power components parameter selection are given for a bidirectional resonant DC-AC converter suitable for building uninterruptible power supply systems, battery chargers, and other systems requiring DC-AC conversion with galvanic isolation. A distinctive feature of the proposed circuit is that the conversion is performed in a single stage, without an intermediate DC link with energy storage. This allows for improved weight-and-dimensional and cost characteristics of the final products. A mathematical description of the converter operation is presented, analytical expressions for equivalent parameters have been derived, and converter control capabilities in various operation modes are examined. The results of experimental testing of a prototype converter in DC-AC and AC-DC conversion modes are given, confirming its operability and the validity of the presented theoretical calculations.
Access count: 49
Last 30 days: 49
