Втрати енергії в багатокоміркових транзисторних перетворювачах для контактного зварювання

Проведено аналіз складових втрат енергії в багатокоміркових транзисторних перетворювачах для контактного зварювання з безперервним керуванням, імпульсним керуванням і спільним використанням імпульсного та безперервного керування. Отримано вирази для розрахунку втрат енергії в перетворювачах та їхн...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Технічна електродинаміка
Datum:	2015
Hauptverfasser:	Бондаренко, О.Ф., Хижняк, Т.А., Кузін, Д.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут електродинаміки НАН України 2015
Schlagworte:	Перетворення параметрів електричної енергії
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134360
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Втрати енергії в багатокоміркових транзисторних перетворювачах для контактного зварювання / О.Ф. Бондаренко, Т.А. Хижняк, Д.В. Кузін // Технічна електродинаміка. — 2015. — № 5. — С. 21-25. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-134360
record_format	dspace
spelling	Бондаренко, О.Ф. Хижняк, Т.А. Кузін, Д.В. 2018-06-13T10:11:53Z 2018-06-13T10:11:53Z 2015 Втрати енергії в багатокоміркових транзисторних перетворювачах для контактного зварювання / О.Ф. Бондаренко, Т.А. Хижняк, Д.В. Кузін // Технічна електродинаміка. — 2015. — № 5. — С. 21-25. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 1607-7970 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134360 621.314: 621.311.6 Проведено аналіз складових втрат енергії в багатокоміркових транзисторних перетворювачах для контактного зварювання з безперервним керуванням, імпульсним керуванням і спільним використанням імпульсного та безперервного керування. Отримано вирази для розрахунку втрат енергії в перетворювачах та їхній ККД, які враховують втрати у блоці накопичення енергії та блоці регулювання зварювального струму. Проведено розрахунки, результати яких показали, що ККД перетворювача зі спільним використанням імпульсного та безперервного керування для заданих значень напруги проміжного накопичувача енергії є вищим за ККД перетворювача з безперервним керуванням, та зі зменшенням цієї напруги наближається до ККД перетворювача з імпульсним керуванням. Проведен анализ составляющих потерь энергии в многоячейковых транзисторных преобразователях для контактной сварки с непрерывным управлением, импульсным управлением и совместным использованием импульсного и непрерывного управления. Получены выражения для расчета потерь энергии в преобразователях и их КПД, учитывающие потери в блоке накопления энергии и блоке регулирования сварочного тока. Проведены расчеты, результаты которых показали, что КПД преобразователя с совместным использованием импульсного и непрерывного управления для заданных значений напряжения промежуточного накопителя энергии выше КПД преобразователя с непрерывным управлением и с уменьшением этого напряжения приближается к КПД преобразователя с импульсным управлением. The analysis of energy loss components in multicell-type transistor converters for resistance welding with continuous control, pulse control and combined pulse and continuous control were carried out. The formulas for calculating energy losses in converters and their efficiency, considering the losses in energy storage and welding current control unit, were obtained. The calculations using obtained formulas were carried out. The calculation results showed that the efficiency of the converter with combined pulse and continuous control is higher than the efficiency of the converter with the continuous control at specified voltage values of energy storage, and the smaller this voltage, the closer the efficiency of the converter with combined control to the efficiency of converter with pulse control. uk Інститут електродинаміки НАН України Технічна електродинаміка Перетворення параметрів електричної енергії Втрати енергії в багатокоміркових транзисторних перетворювачах для контактного зварювання Потери энергии в многоячейковом транзисторном преобразователе для контактной сварки Energy losses in multicell-type transistor converter for resistance welding Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Втрати енергії в багатокоміркових транзисторних перетворювачах для контактного зварювання
spellingShingle	Втрати енергії в багатокоміркових транзисторних перетворювачах для контактного зварювання Бондаренко, О.Ф. Хижняк, Т.А. Кузін, Д.В. Перетворення параметрів електричної енергії
title_short	Втрати енергії в багатокоміркових транзисторних перетворювачах для контактного зварювання
title_full	Втрати енергії в багатокоміркових транзисторних перетворювачах для контактного зварювання
title_fullStr	Втрати енергії в багатокоміркових транзисторних перетворювачах для контактного зварювання
title_full_unstemmed	Втрати енергії в багатокоміркових транзисторних перетворювачах для контактного зварювання
title_sort	втрати енергії в багатокоміркових транзисторних перетворювачах для контактного зварювання
author	Бондаренко, О.Ф. Хижняк, Т.А. Кузін, Д.В.
author_facet	Бондаренко, О.Ф. Хижняк, Т.А. Кузін, Д.В.
topic	Перетворення параметрів електричної енергії
topic_facet	Перетворення параметрів електричної енергії
publishDate	2015
language	Ukrainian
container_title	Технічна електродинаміка
publisher	Інститут електродинаміки НАН України
format	Article
title_alt	Потери энергии в многоячейковом транзисторном преобразователе для контактной сварки Energy losses in multicell-type transistor converter for resistance welding
description	Проведено аналіз складових втрат енергії в багатокоміркових транзисторних перетворювачах для контактного зварювання з безперервним керуванням, імпульсним керуванням і спільним використанням імпульсного та безперервного керування. Отримано вирази для розрахунку втрат енергії в перетворювачах та їхній ККД, які враховують втрати у блоці накопичення енергії та блоці регулювання зварювального струму. Проведено розрахунки, результати яких показали, що ККД перетворювача зі спільним використанням імпульсного та безперервного керування для заданих значень напруги проміжного накопичувача енергії є вищим за ККД перетворювача з безперервним керуванням, та зі зменшенням цієї напруги наближається до ККД перетворювача з імпульсним керуванням. Проведен анализ составляющих потерь энергии в многоячейковых транзисторных преобразователях для контактной сварки с непрерывным управлением, импульсным управлением и совместным использованием импульсного и непрерывного управления. Получены выражения для расчета потерь энергии в преобразователях и их КПД, учитывающие потери в блоке накопления энергии и блоке регулирования сварочного тока. Проведены расчеты, результаты которых показали, что КПД преобразователя с совместным использованием импульсного и непрерывного управления для заданных значений напряжения промежуточного накопителя энергии выше КПД преобразователя с непрерывным управлением и с уменьшением этого напряжения приближается к КПД преобразователя с импульсным управлением. The analysis of energy loss components in multicell-type transistor converters for resistance welding with continuous control, pulse control and combined pulse and continuous control were carried out. The formulas for calculating energy losses in converters and their efficiency, considering the losses in energy storage and welding current control unit, were obtained. The calculations using obtained formulas were carried out. The calculation results showed that the efficiency of the converter with combined pulse and continuous control is higher than the efficiency of the converter with the continuous control at specified voltage values of energy storage, and the smaller this voltage, the closer the efficiency of the converter with combined control to the efficiency of converter with pulse control.
issn	1607-7970
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134360
citation_txt	Втрати енергії в багатокоміркових транзисторних перетворювачах для контактного зварювання / О.Ф. Бондаренко, Т.А. Хижняк, Д.В. Кузін // Технічна електродинаміка. — 2015. — № 5. — С. 21-25. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.
work_keys_str_mv	AT bondarenkoof vtratienergíívbagatokomírkovihtranzistornihperetvorûvačahdlâkontaktnogozvarûvannâ AT hižnâkta vtratienergíívbagatokomírkovihtranzistornihperetvorûvačahdlâkontaktnogozvarûvannâ AT kuzíndv vtratienergíívbagatokomírkovihtranzistornihperetvorûvačahdlâkontaktnogozvarûvannâ AT bondarenkoof poteriénergiivmnogoâčeikovomtranzistornompreobrazovateledlâkontaktnoisvarki AT hižnâkta poteriénergiivmnogoâčeikovomtranzistornompreobrazovateledlâkontaktnoisvarki AT kuzíndv poteriénergiivmnogoâčeikovomtranzistornompreobrazovateledlâkontaktnoisvarki AT bondarenkoof energylossesinmulticelltypetransistorconverterforresistancewelding AT hižnâkta energylossesinmulticelltypetransistorconverterforresistancewelding AT kuzíndv energylossesinmulticelltypetransistorconverterforresistancewelding
first_indexed	2025-11-25T10:11:37Z
last_indexed	2025-11-25T10:11:37Z
_version_	1850512355556851712
fulltext	ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 5 21 УДК 621.314: 621.311.6 ВТРАТИ ЕНЕРГІЇ В БАГАТОКОМІРКОВИХ ТРАНЗИСТОРНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧАХ ДЛЯ КОНТАКТНОГО ЗВАРЮВАННЯ О.Ф.Бондаренко, Т.А.Хижняк, Д.В.Кузін Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» пр. Перемоги, 37, Київ, 03056, Україна, e-mail: bondarenkoaf@gmail.com Проведено аналіз складових втрат енергії в багатокоміркових транзисторних перетворювачах для контакт- ного зварювання з безперервним керуванням, імпульсним керуванням і спільним використанням імпульсного та безперервного керування. Отримано вирази для розрахунку втрат енергії в перетворювачах та їхній ККД, які враховують втрати у блоці накопичення енергії та блоці регулювання зварювального струму. Проведено розра- хунки, результати яких показали, що ККД перетворювача зі спільним використанням імпульсного та безперер- вного керування для заданих значень напруги проміжного накопичувача енергії є вищим за ККД перетворювача з безперервним керуванням, та зі зменшенням цієї напруги наближається до ККД перетворювача з імпульсним керуванням. Бібл. 9, табл. 1, рис. 4. Ключові слова: багатокомірковий транзисторний перетворювач, втрати енергії, імпульсний режим роботи тран- зистора, лінійний режим роботи транзистора, контактне зварювання. Вступ. Транзисторні перетворювачі широко використовуються як складові частини джерел живлення для контактного зварювання [1-4,7,9]. Якість зварювання визначається роботою перетво- рювачів вихідної ланки, які здійснюють безпосереднє регулювання струму у зварювальному контурі. Поява потужних напівпровідникових приладів та накопичувачів енергії, здатних працювати на вели- ких струмах, створила передумови для розробки нових схем та алгоритмів керування перетворюва- чами вихідної ланки. Перспективним напрямком розробки перетворювачів та джерел живлення зага- лом, в тому числі для контактного зварювання, є їхня побудова за багатокомірковим (модульним) принципом [2-6, 8,9]. При цьому з’являється можливість оптимізувати та зробити уніфікованою схе- му окремої комірки, а необхідні величини вихідних параметрів забезпечити їхнім паралельним або послідовним з'єднанням. Окрім того, в схемах перетворювачів, побудованих таким чином, стають можливими резервування блоків, використання силових елементів меншої потужності, зменшення габаритів радіаторів або виключення їх зовсім. Узагальнена структурна схема дже- рела живлення для контактного зварюван- ня показана на рис. 1. Вхідний блок пред- ставляє собою випрямляч з коректором коефіцієнта потужності і забезпечує спо- живання з мережі струму, близького до синусоїдального. Блок накопичення енергії здійснює заряд проміжного ємнісного накопичувача до необхідної напруги. Блок регулювання зва- рювального струму забезпечує необхідні параметри зварювальних імпульсів у навантаженні. При цьому, зважаючи на значні амплітуди зварювального струму, актуальним є питання збільшення кое- фіцієнта корисної дії (ККД) системи. Попередній аналіз роботи джерела живлення зі структурою (рис. 1) показав, що найсуттєвіші втрати електричної енергії, які є визначальними для коефіцієнта корисної дії (ККД), мають місце у колах протікання найбільших струмів: блоці накопичення енергії та блоці регулювання зварювально- го струму. Необхідно зауважити, що блок регулювання зварювального струму може функціонувати в режимі імпульсного керування, в режимі безперервного керування або в режимі спільного викорис- тання імпульсного та безперервного керування. У випадках, коли необхідно отримати виключно ви- соку точність регулювання струму, застосовують безперервне керування силовими транзисторами блоку регулювання [1, 7]. Відомим недоліком такого способу керування є неефективне використання електроенергії у зв'язку з її великими втратами на транзисторах. Особливо актуальним це питання є, коли багато перетворювачів з безперервним керуванням працюють у складі виробничого комплексу. Суттєвого зниження втрат електроенергії і, відповідно, збільшення ККД досягають шляхом застосу- вання імпульсного керування транзисторами перетворювача. Однак в умовах складного нелінійного © Бондаренко О.Ф., Хижняк Т.А., Кузін Д.В., 2015 Рис. 1 22 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 5 навантаження, яким є зварюваний контакт, імпульсний режим на практиці не дає змоги забезпечити точність регулювання струму, порівняну з точністю, що забезпечується при безперервному керуван- ні. Тоді як існує ряд специфічних зварних виробів, для яких висока точність регулювання струму під час зварювання є визначальним фактором [1, 7]. Режим спільного використання імпульсного та без- перервного керування транзисторами блоку регулювання зварювального струму є компромісним рішенням, яке дозволяє покращити точність регулювання струму в порівнянні з імпульсним режимом керування та скоротити втрати енергії у порівнянні з безперервним режимом керування [2]. Мета даної роботи – оцінка втрат енергії та ККД у багатокоміркових транзисторних перетво- рювачах як складових частин джерел живлення для контактного зварювання. Досліджувана схема. На рис. 2 спрощено показано функціональну схему джерела живлення для контактного зварювання, побудованого за багатокомірковим принципом [3]. Рис. 2 Оскільки, як вже було відзначено, втрати у випрямлячі та коректорі можна не враховувати, а визначальними є втрати в блоці накопичення енергії та в блоці регулювання зварювального струму, розглянемо докладно складові втрат енергії тільки у цих блоках. Втрати в блоці накопичення енергії. Блок накопичення енергії представляє багатокоміркову структуру, що містить n уніфікованих комірок, кожна з яких включає накопичувальний елемент та зарядний вузол. Як накопичувальний елемент може бути використаний як окремий суперконденсатор (СК), так і їхні батареї, що з’єднані паралельно, послідовно або паралельно-послідовно. Існує можли- вість забезпечити незалежне живлення кожної комірки блока регулювання зварювального струму від окремого СК, якщо їхня кількість співпадає. СК мають ряд істотних переваг у порівнянні з іншими накопичувальними елементами, такими як, наприклад, акумуляторні батареї і електролітичні конден- сатори. Зокрема, СК мають значно кращі масогабаритні показники, ніж електролітичні конденсатори з такою самою ємністю, і більш високу швидкість заряду/розряду, ніж акумулятори, до того ж вони витримують сотні тисяч циклів перезарядження. Для оцінки втрат у блоці накопичення енергії скористаємося спрощеною схемою заміщення процесу розряду СК (рис. 3), де ССК – електрична ємність батареї СК, RСК – внутрішній опір СК (ESR), RН′ – приведений опір навантаження (враховує опір блоку регулювання зва- рювального струму та опір зварюваного контакту). Під час розряду ене- ргія Wрозр, накопичена в СК, частково споживається навантаженням Wкорис, а частково розсіюється на внутрішньому опорі СК Wрозс. Таким чином, ( ) ( )( ) розрСКзврозрНзв t СКзвНзврозскорисрозр tRIt'RIdtRti'RtiWWW розр ⋅⋅+⋅⋅=⋅+⋅=+= ∫ 22 0 22 , (1) де iзв(t), Iзв – миттєвий та середній зварювальний струм; tрозр – час розряду батареї суперконденсаторів. Відповідно, загальна потужність втрат накопPΣ у блоці накопичення енергії, що складається з n комі- рок ∑∑ == Σ ⋅== n i iСКком n i комнакоп RIPP ii 1 2 1 . (2) де Pкомі – потужність втрат і-ї комірки накопичувача, і – номер комірки, i = 1, 2 ... n; Iкомі – середній струм і-ї комірки накопичувача за час розряду суперконденсаторів; RСК і – внутрішній опір СК і-ї ко- мірки накопичувача. Рис. 3 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 5 23 ККД блоку накопичення енергії накопН Н накоп P'P 'P Σ+ =η , (3) де 'PН – середня потужність приведеного навантаження. Втрати в блоці регулювання зварювального струму. Оцінку втрат у блоці регулювання зварювального струму виконаємо для трапецієвидної форми імпульсу струму в навантаженні (рис. 4). Блок регулювання зварювального струму представляє багатокоміркову структуру, що склада- ється з n однакових транзисторних комірок. Кожна комірка, в свою чергу, включає елементарні пере- творювачі з безперервним та імпульсним керуванням, які можуть працювати як окремо, так і спільно. Струм у навантаженні (зварювальний струм) формується як сума n струмів, кожен з яких регулюється окремою транзисторною коміркою в межах від нуля до заданого максимального значення. Наростання зварювального струму у відповідності до наростання сиг- налу завдання забезпечується додаванням струмів шля- хом послідовного введення комірок у роботу. Середня потужність втрат на транзисторах блоку регулювання зварювального струму з використанням виключно режиму безперервного керування ( ) ( ) ( ) ( )( )( )∫ −⋅⋅ − = кін поч t t НСКзв почкін безп dttututi tt P 1 , (4) де tпоч та tкін – моменти початку та закінчення зварювання відповідно; iзв(t) – зварювальний струм, що протікає в навантаженні, визначається як сума струмів всіх комі- рок; uСК(t) – напруга блоку накопичення енергії; uН(t) – падіння напруги на навантаженні при проті- канні струму iзв(t). Середня потужність втрат на транзисторах багатокоміркового блоку регулювання зварюваль- ного струму з використанням виключно режиму імпульсного керування ( ) ( ) i 1 імп 1 1 n імп кін поч ком i i i P t t P t t− + = = − ⋅ −∑ , (5) де (ti+1 – ti ) – інтервал роботи і-ї комірки; імп комi P – середня потужність втрат і-ї комірки. Схема комірки блоку регулювання зварювального струму з використанням виключно режиму імпульсного керування представляє імпульсний перетворювач постійної напруги знижувального ти- пу. Потужність втрат однієї комірки імп комi P буде мати три складові: втрати на основному транзисторі, втрати на «синхронному» транзисторі та втрати на активному опорі дроселя. Середня потужність втрат на основному транзисторі однієї комірки імп комVT і P за період комута- ції T складається із середньої потужності втрат на транзисторі: Pвкл – на інтервалі включення tвкл; Pвикл – на інтервалі виключення tвикл; Pвідкр – на інтервалі відкритого стану tвідкр; Pзакр – на інтервалі закрито- го стану tзакр. Відповідно формула для розрахунку цієї потужності втрат матимє вигляд ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( )( ) ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅+⋅+⋅+⋅⋅= ∫∫∫ закр ii виклвкл і t СКiвитвідкрком t виклвикл t вклвкл імп комVT dttuIRIdttutidttuti T P 0 2 00 1 , (6) де iвкл(t) та uвкл(t) – струм та напруга транзистора на інтервалі його включення відповідно; iвикл(t) та uвикл(t) – струм та напруга транзистора на інтервалі його виключення відповідно; Rвідкр i – опір транзистора комірки в його відкритому стані; Iвит i – струм витікання транзистора комірки в його закритому стані. Середня потужність втрат на «синхронному» транзисторі обчислюються аналогічно (6), з ура- хуванням того, що він працює в протифазі, а втрати у випрямлячі та коректорі можна не враховувати середня потужність втрат на дроселі PL обчислюється як інтеграл від добутку квадрату струму, що протікає через дросель iL(t), та активної складової повного опору дроселя RL на інтервалі періоду, тобто ( )( )∫ ⋅⋅= T LLL dtRti T P 0 21 . Рис. 4 24 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 5 Особливістю спільного використання безперервного та імпульсного керування є те, що до моменту досягнення струмом кожної нової комірки максимального значення струму його регулюван- ня здійснюється в лінійному режимі, а після досягнення максимального струму імпульсна частина продовжує підтримувати це значення в імпульсному режимі до закінчення зварювання. Ділянки ім- пульсу струму, при регулюванні яких використовується безперервне керування транзисторами, на рис. 4 позначені сірим кольором. Таким чином, середня потужність втрат на транзисторі Pспільн має дві складові – імпульсну і безперервну імп спільн безп спільнспільн PPP += . Для першої маємо ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( )∑ ∫ = + −−−⋅ − = n і t t НСКmaxзв почкін безп спільн і і dttutuіIti tt P 1 1 11 , (7) де Imax – максимальний рівень струму однієї комірки блоку регулювання струму; tі – момент, коли комірка з номером і вступає в роботу; tі+1 – момент, коли комірка з номером і завершує роботу в без- перервному режимі та переходить в імпульсний. Середня потужність втрат імп спільнP може бути розрахована за допомогою (5,6). Розрахунок втрат енергії в багатокоміркових транзисторних перетворювачах для кон- тактного зварювання. Розрахунок проведемо для наступних параметрів джерела живлення: форма зварювального імпульсу – як показано на рис. 4; максимальний струм навантаження – Iзвmax=500 А; середній опір навантаження – RН=3 мОм; кількість комірок перетворювача – n=10; максимальний струм кожної комірки – Iком=50 А, тривалість імпульсу зварювання – Δtзв=3 мс; тривалість наростання імпульсу зварювання – Δtф=1 мс; тривалість спаду імпульсу зварювання – Δtсп=1 мс; тип транзисторів перетворювача IRF1324S; тип суперконденсатора(-ів) накопичувача енергії BCAP0310 P270 T10; середня напруга на суперконденсаторі(-ах) – UСК=2,5 В, 5 В та 10 В. З використанням програми MathCAD за отриманими виразами була проведена порівняльна оцінка ККД багатокоміркового транзистор- ного перетворювача з виключно безперервним керуванням (1), виключно імпульсним керуванням (2) та спільним використанням імпульсного та безперервного керування (3) для трьох значень напруги проміжного на- копичувача енергії на суперконденсаторах. Результати зведено в таблицю. З отриманих результатів видно, що ККД перетворювача зі спіль- ним використанням імпульсного та безперервного керування для всіх значень напруги на суперкон- денсаторах вище за ККД перетворювача з безперервним керуванням і зі зменшенням цієї напруги наближаються до значень ККД перетворювача з імпульсним керуванням. Необхідно відзначити, що при цьому точність формування струму залишається практично такою, як і в перетворювачі з безпе- рервним керуванням. Висновки. Таким чином, отримані вирази для розрахунку втрат енергії в багатокоміркових транзисторних перетворювачах для контактного зварювання дозволяють виконати оцінку втрат енер- гії та ККД у цих перетворювачах для різних режимів керування транзисторами блоку регулювання зварювального струму. Встановлено, що ККД перетворювача зі спільним використанням імпульсного та безперервного керування для всіх значень напруги проміжного накопичувача енергії на суперкон- денсаторах вищий за ККД перетворювача з безперервним керуванням і зі зменшенням цієї напруги наближаються до значень ККД перетворювача з імпульсним керуванням. 1. Атауш В.Е., Леонов В.П., Москвин Э.Г. Микросварка в приборостроении. – Рига: РТУ, 1996. – 332 с. 2. Бондаренко Ю.В. Оценка энергоэффективности многоячейкового транзисторного преобразователя с ком- бинированным управлением // Технічна електродинаміка. Тем. вип. "Силова електроніка та енергоефектив- ність". – 2011. – Ч. 1. – С. 5-10. 3. Булычев В.И. Способ контактной сварки и источник питания для его реализации, Патент 2236333 РФ, 2004. 4. Bondarenko O.F., Bondarenko I.V., Safronov P.S., Sydorets V.M. Effective circuit topology of DC power supply for micro resistance welding // IEEE International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS). – 2014. – Pp. 68-70. DOI: 10.1109/IEPS.2014.6874204 5. Brooks S.W., Maggloino L.J. Method and apparatus for an efficient multiphase switching regulator, Patent US 6285571, 2001. 6. Hunter P.L. Apparatus and method for sharing a load current among frequency-controlled D.C.-to D.C. converters, Patent US 5724237, 1998. Тип перетворювача UСК, В 1 2 3 2,5 0,5 0,67 0,59 5 0,25 0,67 0,5 10 0,125 0,66 0,38 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2015. № 5 25 7. Ishida Takashi, Takasaki Hiroyuki. Power Supply for Welder, Patent JP H06141560, 1994. 8. Kadatsky A.F., Karpov E.V., Volovets N.I. Method for clusterized power sharing conversion and regulation of the primary power source within a converting and regulating power supply, and system, Patent US 6381155, 2002. 9. Wagner M., Kolb S. Efficiency improvements for high frequency resistance spot welding // 15th European Confer- ence on Power Electronics and Applications (EPE). – 2013. – Pp. 1-9. DOI: 10.1109/EPE.2013.6634720. УДК 621.314: 621.311.6 ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ В МНОГОЯЧЕЙКОВОМ ТРАНЗИСТОРНОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ А.Ф.Бондаренко, Т.А.Хижняк, Д.В.Кузин Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», пр. Победы, 37, Киев, 03056, Украина, e-mail: bondarenkoaf@gmail.com Проведен анализ составляющих потерь энергии в многоячейковых транзисторных преобразователях для кон- тактной сварки с непрерывным управлением, импульсным управлением и совместным использованием им- пульсного и непрерывного управления. Получены выражения для расчета потерь энергии в преобразователях и их КПД, учитывающие потери в блоке накопления энергии и блоке регулирования сварочного тока. Проведены расчеты, результаты которых показали, что КПД преобразователя с совместным использованием импульсно- го и непрерывного управления для заданных значений напряжения промежуточного накопителя энергии выше КПД преобразователя с непрерывным управлением и с уменьшением этого напряжения приближается к КПД преобразователя с импульсным управлением. Библ. 9, табл. 1, рис. 4. Ключевые слова: многоячейковый транзисторный преобразователь, потери энергии, импульсный режим рабо- ты транзистора, линейный режим работы транзистора, контактная сварка. ENERGY LOSSES IN MULTICELL-TYPE TRANSISTOR CONVERTER FOR RESISTANCE WELDING O.F. Bondarenko, T.A. Khyzhniak, D.V. Kuzin National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute" MES of Ukraine, pr. Peremohy, 37, Kyiv, 03056, Ukraine, e-mail: bondarenkoaf@gmail.com The analysis of energy loss components in multicell-type transistor converters for resistance welding with continuous control, pulse control and combined pulse and continuous control were carried out. The formulas for calculating en- ergy losses in converters and their efficiency, considering the losses in energy storage and welding current control unit, were obtained. The calculations using obtained formulas were carried out. The calculation results showed that the efficiency of the converter with combined pulse and continuous control is higher than the efficiency of the converter with the continuous control at specified voltage values of energy storage, and the smaller this voltage, the closer the efficiency of the converter with combined control to the efficiency of converter with pulse control. References 9, tables 1, figures 4. Key words: multicell-type transistor converter, energy losses, pulse mode of transistor operation, linear mode of transis- tor operation, resistance welding. 1. Ataush V.Y., Leonov V.P., Moskvin E.N. Micro welding in instrument making. – Riga: RTU, 1996. – 332 p. (Rus) 2. Bondarenko I.V. The evaluation of energy efficiency of multicell-type transistor converter with combined control // Tekhnichna Elektrodynamika. Tematychnyi vypusk “Sylova elektronika ta enerhoefektyvnist”. – 2011. – Part 1. – Pp. 5-10. (Rus.) 3. Bulychev V.I. et al. Contact Welding Method and Power Source for Performing the Same. Pat. RU 2236333, 2004. (Rus) 4. Bondarenko O.F., Bondarenko I.V., Safronov P.S., Sydorets V.M. Effective circuit topology of DC power supply for micro resistance welding // IEEE International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS). – 2014. – Pp. 68-70. DOI: 10.1109/IEPS.2014.6874204 5. Brooks S.W., Maggloino L.J. Method and apparatus for an efficient multiphase switching regulator, Patent US 6285571, 2001. 6. Hunter P.L. Apparatus and method for sharing a load current among frequency-controlled D.C.-to D.C. converters, Patent US 5724237, 1998. 7. Ishida Takashi, Takasaki Hiroyuki. Power Supply for Welder, Patent JP H06141560, 1994. 8. Kadatsky A.F., Karpov E.V., Volovets N.I. Method for clusterized power sharing conversion and regulation of the primary power source within a converting and regulating power supply, and system, Patent US 6381155, 2002. 9. Wagner M., Kolb S. Efficiency improvements for high frequency resistance spot welding // 15th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE). – 2013. – Pp. 1-9. DOI: 10.1109/EPE.2013.6634720. Надійшла 17.04.2015 Остаточний варіант 17.07.2015

Втрати енергії в багатокоміркових транзисторних перетворювачах для контактного зварювання

Institution

Ähnliche Einträge