Устройство преобразования энергии магнитного поля ферромагнитного сердечника в тепловую или электрическую энергию



Устройство преобразования энергии магнитного поля ферромагнитного сердечника в тепловую или электрическую энергию
Устройство преобразования энергии магнитного поля ферромагнитного сердечника в тепловую или электрическую энергию
Устройство преобразования энергии магнитного поля ферромагнитного сердечника в тепловую или электрическую энергию

 


Владельцы патента RU 2569200:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-морского Флота "Военно-морская академия имени адмирала Флота советского Союза Н.Г. Кузнецова" (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автономных системах освещения, обогрева и т.п. Устройство содержит источник электрического тока в виде аккумуляторной батареи, генератор постоянного по направлению и линейно меняющегося во времени пилообразного тока (ПНЛПТ), диод, выполненный с возможностью шунтирования генератора по обратному току между входом и выходом генератора, трансформатор с первичной и вторичной обмотками, причем вход генератора соединен с первым полюсом аккумуляторной батареи, второй полюс которой соединен с первым выводом первичной обмотки, второй вывод которой соединен с выходом генератора, а вторичная обмотка трансформатора подсоединена к потребителю тепловой или электрической энергии, при этом генератор ПНЛПТ выполнен виде импульсного источника напряжения, снабженного блоком автоматической регулировки выходного напряжения импульсного источника напряжения, выполненным с возможностью автоматического регулирования выходного напряжения импульсного источника напряжения, при этом вход импульсного источника напряжения соединен со входом генератора, выход импульсного источника напряжения соединен с выходом генератора, а вход регулировки напряжения импульсного источника напряжения соединен с выходом блока автоматической регулировки выходного напряжения импульсного источника через резистивный делитель, соединенный с выходом импульсного источника напряжения, при этом блок автоматической регулировки выходного напряжения импульсного источника выполнен виде генератора пилообразного напряжения. Технический результат: снижение потерь энергии источника электрического тока на активном сопротивлении генератора постоянного по направлению и линейно меняющегося во времени пилообразного тока, расширение частотного диапазона преобразования, повышение удельной мощности устройства, а также повышение надежности и эффективности преобразования энергии при работе устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам преобразования энергии электромагнитного поля в тепловую энергию, и может быть применено, например, в автономных системах обогрева.

Известно устройство преобразования энергии, в котором электрическую энергию для нагрева (в виде переменного электрического тока, с частотой не менее 50 Гц) преобразуют при помощи трансформатора и направляют на нагревательное устройство (например, для получения тепла на нагрузочном резисторе) (А.В. Иванов-Смоленский. Электрические машины: Учебник для вузов. - М.: Энергия, 1980, стр. 7, рис. В-1). В этом с устройстве внешняя электрическая энергия, забираемая от сети переменного тока с частотой не менее 50 Гц, преобразуется в тепловую. При этом источником получаемой тепловой энергии является энергия переменного тока, забираемого от внешней сети с частотой не менее 50 Гц, и не ставится задача о преобразовании в тепловую энергию энергии магнитного поля, что можно рассматривать как недостаток прототипа. Между тем в (С.Г. Калашников. Электричество // Москва, Наука, 1970, изд. третье) в главе 11 указано, что “используя ферромагнетики, мы … увеличиваем магнитное поле в сотни и тысячи раз по сравнению с полем одних намагничивающих катушек”. Таким образом магнитное поле ферромагнетика аккумулирует в себе огромную энергию, которую целесообразно преобразовать в дешевую тепловую или электрическую энергию при минимальной затрате внешней энергии.

Прототипом предлагаемого изобретения является устройство, реализующее способ преобразования энергии электромагнитного поля в тепловую энергию (описание изобретения к патенту RU 2258327, МПК7 Н05В 3/00), содержащее источник электрического тока, выполненный в виде аккумуляторной батареи, генератор постоянного по направлению и линейно меняющегося во времени пилообразного тока (далее генератор ПНЛПТ), диод, выполненный с возможностью шунтирования генератора по обратному току между входом и выходом генератора, трансформатор с первичной и вторичной обмотками, причем вход генератора соединен с первым полюсом источника электрического тока, второй полюс которого соединен с общим проводом генератора и первым выводом первичной обмотки, второй вывод которой соединен с выходом генератора, а вторичная обмотка трансформатора подсоединена к нагревательному элементу, выполняющему функции нагрузки.

В этом устройстве генератор ПНЛПТ выполнен в виде реостата с возможностью создания постоянного по направлению и линейно меняющегося во времени пилообразного тока путем изменения величины сопротивления реостата от максимальной его величины до минимальной и резкого возвращения сопротивления реостата с помощью электромеханического привода перемещения ползунка реостата. При этом напряжение U1 на первичной обмотке и ток I1 в ней изменяются по закону:

где K - скорость нарастания пилообразного напряжения, В/сек;

R - полное сопротивление входной цепи (первичной обмотки трансформатора);

t - текущий момент времени, сек.

В данном устройстве решается задача преобразования в тепловую энергию энергии линейно меняющегося во времени магнитного поля ферромагнитного сердечника трансформатора, создаваемого в сердечнике при пропускании через первичную обмотку трансформатора постоянного по направлению и линейно меняющегося во времени пилообразного тока. Это поле индуцирует во вторичной обмотке однополярные прямоугольные импульсы электрического тока, пропускаемые через нагревательный элемент, генерирующий при этом тепловую энергию.

Согласно основного закона Фарадея-Максвелла магнитное поле, возбужденное внешним источником электроэнергии (аккумуляторной батареей), индуцируя в контурах двухобмоточного трансформатора электродвижущие силы и токи индукции и самоиндукции, на основании закона сохранения энергии передает свою энергию этим индуцируемым силам и токам. Если при этом обеспечить постоянство индуцируемых токов, то во вторичной обмотке ток индукции Iинд будет полностью преобразовываться на выходе трансформатора в тепло Джоуля-Ленца, а ток самоиндукции Iс в первичной обмотке будет направлен на дозарядку аккумуляторной батареи, разряжающейся во время работы устройства. Поскольку токи Iс и Iинд оказываются постоянными, возбуждаемые ими в сердечнике трансформатора магнитные поля также будут постоянны, и потому они не будут индуцировать в обеих цепях никаких добавочных ЭДС и токов. Поэтому обе цепи на протяжении времени Т будут работать автономно друг от друга. Согласно прототипу количество энергии W, выделяющееся на выходе трансформатора в нагрузке, равно:

или с учетом (1)

где k - коэффициент заполнения каркаса при намотке на нем катушки индуктивности;

µ0=1,256·10-7, Гн/м, абсолютная магнитная проницаемость;

µ - относительная магнитная проницаемость ферромагнитного материала сердечника трансформатора;

N1 - число витков в первичной обмотке трансформатора;

N2 - число витков во вторичной обмотке трансформатора;

S - сечение сердечника трансформатора (магнитопровода), м2;

l - длина средней линии трансформатора (магнитопровода), м2

R1 - полное сопротивление выходной цепи (вторичной обмотки трансформатора с сопротивлением нагрузки);

Т - период следования импульсов пилообразного напряжения и тока, сек;

U - величина напряжения на первичной обмотке трансформатора в момент t=Т;

f - частота следования импульсов пилообразного напряжения и тока, Гц.

Из (3) видно, что количество выделяющейся энергии W зависит в том числе и от величины напряжения U на первичной обмотке трансформатора в момент t=T, а также частоты f следования импульсов пилообразного напряжения.

Однако выполнение генератора постоянного по направлению и линейно меняющегося во времени пилообразного тока в виде реостата с электромеханическим приводом перемещения ползунка реостата резко снижает эффективность преобразования в тепловую энергию энергии линейно меняющегося во времени магнитного поля ферромагнитного сердечника по ряду следующих причин:

- из-за потерь энергии источника электрического тока на активном сопротивлении реостата, которое, как правило, находится в интервале (1-100) Ом;

- ограничение верхней границы частоты преобразования практически частотой не более 1 Гц (вследствие повышенного износа, например, ползунка реостата и т.п.);

- повышенные массогабаритные характеристики, что не позволят создавать устройства с высокой удельной мощностью преобразования;

- пониженная надежность, обусловленная износом ползунка реостата, особенно при больших токовых нагрузках.

Технический результат заявленного изобретения заключается в снижении потерь энергии источника электрического тока на активном сопротивлении генератора постоянного по направлению и линейно меняющегося во времени пилообразного тока, расширении частотного диапазона преобразования, повышении удельной мощности в целом устройства, а также повышении надежности и эффективности преобразования энергии при работе устройства.

Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что в устройстве преобразования энергии магнитного поля ферромагнитного сердечника в тепловую или электрическую энергию, содержащем источник электрического тока, выполненный в виде аккумуляторной батареи, генератор постоянного по направлению и линейно меняющегося во времени пилообразного тока (ПНЛПТ), диод, выполненный с возможностью шунтирования генератора по обратному току между входом и выходом генератора ПНЛПТ, трансформатор с первичной и вторичной обмотками, причем вход генератора ПНЛПТ соединен с первым полюсом аккумуляторной батареи, второй полюс которой соединен с первым выводом первичной обмотки, второй вывод которой соединен с выходом генератора ПНЛПТ, а вторичная обмотка трансформатора подсоединена к потребителю тепловой или электрической энергии, дополнительно генератор ПНЛПТ выполнен виде импульсного источника напряжения и снабжен блоком автоматической регулировки выходного напряжения импульсного источника напряжения, выполненным с возможностью автоматического регулирования выходного напряжения импульсного источника напряжения, при этом вход импульсного источника напряжения соединен с входом генератора, выход импульсного источника напряжения соединен с выходом генератора, а вход регулировки напряжения импульсного источника напряжения соединен с выходом блока автоматической регулировки выходного напряжения импульсного источника.

При этом блок автоматической регулировки выходного напряжения импульсного источника выполнен в виде генератора пилообразного напряжения, выход которого через резистивный делитель соединен с входом регулировки напряжения и выходом напряжения импульсного источника напряжения

Выполнение генератора ПНЛПТ в виде импульсного источника напряжения, содержащего блок автоматической регулировки выходного напряжения импульсного источника напряжения, выполненного с возможностью автоматического регулирования выходного напряжения импульсного источника напряжения, позволяет исключить потери энергии источника электрического тока на активном сопротивлении генератора ПНЛПТ, расширить частотный диапазон преобразования, повысить удельную мощность в целом устройства, а также повысить надежность и эффективность преобразования энергии при работе устройства

Это достигается тем, что предлагаемая схема устройства позволяет использовать для ее реализации существующую элементную базу транзисторов (MOSFET - полевые транзисторы, JGBT - транзисторы), микросхем и микропроцессорных сборок. Например, применение в качестве ключевого блока в генераторе ПНЛПТ MOSFET - полевых транзисторов типа IRF2907 позволяет снизить активное сопротивление генератора до 0.007 Ом, а частоту релаксации тока на его выходе поднять до 107 Гц, что значительно выше возможностей электропривода. Очевидно также, что применение этой элементной базы позволяет уменьшить габаритные размеры устройства и таким образом повысить удельную мощность его в целом, повысить надежность и эффективность преобразования энергии при работе устройства.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства преобразования энергии магнитного поля ферромагнитного сердечника в тепловую или электрическую энергию.

На фиг. 2 приведена схема блока автоматической регулировки выходного напряжения импульсного источника, выполненная в виде генератора пилообразного напряжения.

На фиг. 3 приведены диаграммы изменения напряжений и токов схем по фиг. 1.

Устройство по фиг. 1 содержит источник электрического тока, выполненный, например, в виде аккумуляторной батареи АКБ, образованной набором батарей Б1-Б6, соединенных последовательно. Батарея АКБ имеет положительный полюс 1 и отрицательный полюс 2. Имеется также генератор ПНЛПТ 3, диод VD1, катод которого соединен с входом 4 генератора ПНЛПТ 3, анод - с выходом 5 генератор ПНЛПТ 3, и трансформатор Т1 с первичной обмоткой W1, первый вывод которой соединен с первым полюсом аккумуляторной батареи АКБ, а второй вывод обмотки W1 соединен с выходом 5 генератора ПНЛПТ 3. Выводы вторичной обмотки W2 трансформатора Т1 подсоединены к резистору R1, выполняющему функции активной нагрузки потребителя.

Генератор ПНЛПТ 3 выполнен в виде импульсного источника напряжения 6 и снабжен блоком 7 автоматической регулировки выходного напряжения импульсного источника напряжения 6. Вход 8 импульсного источника напряжения 6 соединен с входом 4 генератора ПНЛПТ 3, выход 9 импульсного источника напряжения соединен с выходом 5 генератора ПНЛПТ 3, а вход 10 регулировки напряжения импульсного источника напряжения соединен с выходом 11 блока 7 автоматической регулировки выходного напряжения импульсного источника 6. Вывод 12 общего провода источника 6 соединен с выводом 14 общего провода генератора ПНЛПТ 3 и с отрицательным полюсом 2 аккумуляторной батареи АКБ.

Импульсный источник напряжения 6 содержит монолитную интегральную микросхему 15, например МАХ724 или LM2596, разрядный диод VD2, фильтр L1C1, защитный диод VD3 и датчик выходного напряжения Uвых, выполненный в виде резистивного делителя, образованного постоянным резистором R2, подстроечным резистором R3 и постоянным резистором R4. Интегральная микросхема 15 содержит составной биполярный ключевой транзистор VT1-VT2, контроллер 16 формирования широтно-импульсной модуляции PWM, генератор 17 частоты преобразования, генератор 18 опорного напряжения URF и усилитель 19 сигнала рассогласования ЕА, инвертирующий вход 20 которого соединен с ползунком подстроечного резистора R3 датчика выходного напряжения Uвыx.

Блок 7 автоматической регулировки выходного напряжения импульсного источника 6 выполнен виде генератора пилообразного напряжения (ГПН), выход 11 которого через резистивный делитель R2-R4 соединен с входом 10 регулировки напряжения и выходом 9 напряжения импульсного источника напряжения 6. Схема ГПН приведена на фиг. 2. Генератор ГПН содержит источник тока на транзисторе VT3 с резисторами R5, R6 и конденсаторами С2, С3, однопереходный транзистор VT4 с резистором R7, операционный усилитель D1 с резисторами R8, R9, R10, R11. Транзистор VT3 с резистором R6 в цепи эмиттера представляет собой источник тока с выходным сопротивлением несколько мегаом. Током этого транзистора заряжается конденсатор С3. Ввиду большого выходного сопротивления источника тока на VT3 обеспечивается высокая линейность напряжения заряда конденсатора С3. Когда напряжение на конденсаторе С3 достигает величины, при которой открывается однопереходный транзистор VT4, происходит быстрый разряд конденсатора С3 на резисторе R7. Импульсы пилообразного напряжения далее подаются на инвертирующий вход операционного усилителя D1, с выхода которого инвертированные импульсы пилообразного напряжения через подстроечный резистор R11 поступают на выход 11 блока 7.

Резистор R10 создает 100% отрицательную обратную связь в операционном усилителе D1, который при этом работает в режиме повторителя сигнала. Подстроечный резистор R8 служит для балансировки нуля операционного усилителя D1, а подстроечный резистор R9 для сдвига по напряжению импульсов пилообразного напряжения на выходе 11 при настройка в целом предлагаемого устройства. При номиналах, указанных на схеме фиг. 2, частота повторения импульсов находится в интервале от 0.01 до 40 Гц (период от 100 с до 0.025 с).

Возможно выполнение генератора пилообразного напряжения (ГПН) блока 7, например, на микропроцессоре и цифроаналоговом преобразователе. В этом случае линейное пилообразное напряжение может быть сформировано с помощью программных средств микропроцессора.

На диаграмме фиг. 3: Т - период следования импульсов пилообразного напряжения, UС5 - напряжение на конденсаторе С5 генератора ГПН блока 7, U11 - напряжение на выходе 11 генератора пилообразного ГПН блока 7 (выход 11 блока 7), U20 - напряжение на входе 20 интегральной микросхемы 15, U9 - напряжение на выходе 9 импульсного источника напряжения 6, U5 - напряжение на выходе 5 генератора 3, UR1 - напряжение на резисторе R1, выполняющем функции активной нагрузки потребителя.

Устройство работает следующим образом.

В начале рассмотрим кратко стандартный процесс работы импульсного источника напряжения 6 в отсутствие сигналов с блока 7 (см., например, Б.Ю. Семенов, Силовая электроника: от простого к сложному. - М.: СОЛОН-Пресс, 2005. - 179 с.).

При подаче напряжения Uвх от аккумулятора АКБ на входы 4 и 8 задающий генератор 17 формирует импульсы напряжения пилообразной формы частотой, например, 100 кГц (период 10 мкс). Сигнал обратной связи, снимающийся в виде напряжения Uобр с датчика выходного напряжения Uвых, выполненного в виде резистивного делителя R2, R3. R4, подается на инвертирующий вход усилителя 19 сигнала рассогласования и сравнивается с опорным напряжением генератора 18 опорного напряжения Uref. Контроллер 16 формирования широтно-импульсной модуляции PWM из сигнала пилообразной формы генератора 17 на выходе 22 формирует прямоугольные импульсы, которыми составной биполярный ключевой транзистор VT1-VT2 открывается на промежуток времени t0. Длительность t0 этих прямоугольных импульсов зависит от соотношения величин напряжений Uref и Uобр. Если Uref больше Uобp, то усилитель 19 на входе 23 контроллера 16 формирует сигнал на включение составного биполярного ключевого транзистора VT1-VT2. Как только URF станет меньше или равно Uобр, усилитель 19 на входе 23 контроллера 16 формирует сигнал на выключение составного биполярного ключевого транзистора VT1-VT2. В течение времени t0 (когда составной биполярный ключевой транзистор VT1-VT2 открыт) конденсатор С1 заряжается через индуктивность L1. Выходное напряжение Uвых и напряжение Uобр обратной связи увеличиваются. Величина Uобр связана с величиной Uвых соотношением:

где φ и n - соответственно угол поворота и число полных оборотов ползунка подстроечного резистора R3.

Как только величина Uобр будет равна или больше опорного напряжения Uref блока 18, усилитель 19 на входе 23 контроллера 16 формирует сигнал на закрытие составного биполярного ключевого транзистора VT1-VT2. При этом индуктивность L1 через разрядный диод VD2 отдает запасенную энергию конденсатору С1, а последний при закрытом ключевом транзисторе VT1-VT2 разряжается на нагрузку, именно диод VD3 - первичную обмотку W1. Выходное напряжение Uвых и напряжение Uобр обратной связи уменьшаются. Как только величина Uобр будет меньше опорного напряжения URF блока 18, усилитель 19 на входе 23 контроллера 16 формирует сигнал на открытие составного биполярного ключевого транзистора VT1-VT2. Конденсатор С1 заряжается через индуктивность L1, процесс работы импульсного источника напряжения 6 в отсутствие сигналов с блока 7 многократно повторяется по описанной выше процедуре. В данном режиме работы импульсный источник напряжения 6 в отсутствие сигналов с блока 7 выполняет функции автоматического стабилизатора напряжения Uвых при любых изменениях напряжения Uвх от аккумулятора АКБ на входах 4 и 8. Это общепринятый, стандартный режим автоматической регулировки напряжения Uвых импульсного источника напряжения 6 в отсутствие внешних сигналов с блока 7.

Для решения поставленной в предлагаемом изобретении технической задачи импульсный источник напряжения 6 используется в режиме автоматической регулировки напряжения Uвых под воздействием внешних сигналов с блока 7.

Как было отмечено выше, импульсы пилообразного напряжения, образующиеся на конденсаторе С3 генератора ГПН (см. фиг. 2.), инвертируются операционным усилителем D1, выделяются на выводе 11 блока7 и имеют вид, приведенный на фиг. 3, график U11(t). Зависимость U11(t) в течение каждого периода T можно представить в виде:

где α - постоянная наклона, В/сек. Это напряжение складывается с напряжением на резисторах R3-R4 резистивного делителя R2-R4, а напряжение Uобр обратной связи будет в этом случае равно:

где U0 величина напряжения на резисторе R4 в момент времени t=0.

С помощью подстроечного резистора R11 величину U0 устанавливают равной Uref. В этом случае в процессе работы импульсного источника напряжения 6 в момент времени t=0 Uобp больше или равно URF блока 18 усилитель 19 на входе 23 контроллера 16 формирует сигнал на закрытие составного биполярного ключевого транзистора VT1-VT2. Величина напряжения Uвых равна ли близка к нулю, т.к величина Uобр образуется за счет внешнего напряжения U11(t), равного при t=0 U0, т.е. Uref. С течением времени t величина U11(t) уменьшается. Уменьшается и Uобр, а схема импульсного источника напряжения 6 отслеживает это уменьшение Uобр путем периодического отрывания составного биполярного ключевого транзистора VT1-VT2, увеличивая таким образом величину напряжения Uвыx до тех пор, пока Uобр не будет равно Uref при величине U11(t) в текущий момент времени t. Так как U11(t) линейно уменьшается в течение периода Т, то напряжение Uвых будет линейно увеличиваться в течение Т и в течение периода Т в противофазе повторять пилообразную форму U11(t) блока 7 (см. фиг. 3). При этом Uoбр в течение времени t не изменяется по величие, т.к. его изменения компенсируются за счет автоматического слежения за изменениями Uобр схемой импульсного источника напряжения 6 при изменениях напряжения U11(t) блока 7 (см. фиг. 3, график Uобр).

С выхода 9 импульсного источника напряжения 6 пилообразное напряжение Uвых через диод VD3 поступает на выход 5 генератора ПНЛПТ 3 и далее на первичную обмотку W1 трансформатора Т1, создавая в ней линейный пилообразный ток при линейно изменяющемся напряжении Uвыx, который трансформируется во вторичную обмотку W2 и далее в нагрузку R1. Формы напряжений U5(t) на выходе 5 генератора ПНЛПТ 3 и напряжения UR1(t) на резисторе R1 приведены на фиг. 3, график U5(t) и UR1(t) соответственно. В моменты времени t=T, t=2T, t=3T и т.д. напряжения Uвых на выходе 9 и U5(t) на выходе 5 совершают резкий скачек до нуля. При этом U5(t) на выходе 5 за счет ЭДС самоиндукции первичной обмотки W1 трансформатора Т1 появляется бросок напряжения и тока, которые запирают защитный диод VD3 и открывают диод VD1, через который осуществляется подзарядка аккумуляторной батареи АКБ (рекуперация энергии).

Наиболее эффективно предлагаемое устройство работает при φ=0. В этом случае ограничения формы напряжения Uвых (см. фиг. 3, график U9) отсутствуют.

Источники информации

1. Б.Ю. Семенов, Силовая электроника: от простого к сложному. - М.: СОЛОН-Пресс, 2005. - 179 с.

1. Устройство для преобразования энергии магнитного поля ферромагнитного сердечника в тепловую или электрическую энергию, содержащее источник электрического тока в виде аккумуляторной батареи, генератор постоянного по направлению и линейно меняющегося во времени пилообразного тока (ПНЛПТ), диод, выполненный с возможностью шунтирования генератора по обратному току между входом и выходом генератора, трансформатор с первичной и вторичной обмотками, причем вход генератора соединен с первым полюсом аккумуляторной батареи, второй полюс которой соединен с первым выводом первичной обмотки, второй вывод которой соединен с выходом генератора, а вторичная обмотка трансформатора подсоединена к потребителю тепловой или электрической энергии, отличающееся тем, что генератор ПНЛПТ выполнен виде импульсного источника напряжения, снабженного блоком автоматической регулировки выходного напряжения импульсного источника напряжения, выполненным с возможностью автоматического регулирования выходного напряжения импульсного источника напряжения, при этом вход импульсного источника напряжения соединен со входом генератора, выход импульсного источника напряжения соединен с выходом генератора, а вход регулировки напряжения импульсного источника напряжения соединен с выходом блока автоматической регулировки выходного напряжения импульсного источника через резистивный делитель, соединенный с выходом импульсного источника напряжения, при этом блок автоматической регулировки выходного напряжения импульсного источника выполнен виде генератора пилообразного напряжения.

2. Устройство п. 1, отличающееся тем, что выход импульсного источника напряжения соединен с выходом генератора ПНЛПТ через защитный диод.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к области электротехники, а именно к реверсивным инверторам напряжения для преобразования постоянного напряжения в переменное, допускающими неисправности в виде короткого замыкания или размыкания цепи, и к способам управления такими инверторами.

Изобретение относится к электротехнике, к конструкциям и компоновкам блоков питания. Технический результат состоит в повышении надежности.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и предназначено для управления автономными инверторами с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и может быть использовано для частотного регулирования скорости асинхронного двигателя.

Изобретение относится к области силовой электроники. Преобразовательная схема с преобразовательным блоком (1), который имеет множество управляемых силовых полупроводниковых выключателей и сторона постоянного напряжения которого соединена с емкостным энергоаккумулирующим контуром (2), причем емкостной энергоаккумулирующий контур (2) содержит, по меньшей мере, один емкостной энергоаккумулятор и, по меньшей мере, одну разгрузочную цепь (3) для ограничения скорости нарастания тока или напряжения на управляемых силовых полупроводниковых выключателях преобразовательного блока (1).

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники. Технический результат заключается в улучшении массогабаритных показателей, КПД, в улучшении технологичности изготовления, повышении надежности, расширении функциональных возможностей.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике. Способ управления многофазным выпрямительным агрегатом осуществляется путем плавного регулирования выпрямленного напряжения, которое осуществляется изменением выходного напряжения трехфазного автономного инвертора напряжения с широтно-импульсной модуляцией, подключенного зажимами переменного тока ко входу низкочастотного фильтра (Г-образного), выходные зажимы которого подключены к первичной обмотке трехфазного согласующего трансформатора, который вторичными фазными обмотками подключен последовательно с сетевой обмоткой преобразовательного трансформатора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для формирования изменяемого по частоте выходного напряжения. Техническим результатом является снижение потерь выпрямителя тока.

Изобретение относится к области электротехники, называемой «силовая электроника», и может быть использовано в электроустановках при создании статических преобразователей частоты большой мощности с использованием управляемых полупроводниковых приборов (транзисторы или запираемые тиристоры), шунтированных «обратными» диодами.

Изобретение относится к способу эксплуатации блока генерирования озона. Способ включает стадию, на которой в устройство генерирования озона подают поток содержащего кислород газа и стадию, на которой управляют потоком содержащего кислород газа, и управляют мощностью, которую подают из блока питания в устройство генерирования озона так, чтобы получить из устройства генерирования озона заданный выход озона, и так, чтобы обеспечить уменьшение потребления ресурсов, включая содержащий кислород газ и мощность, подаваемую из блока питания.

Изобретение касается модульной системы шкафов преобразователя тока, снабженного по меньшей мере одним модулем (1, 3, 5) фазы, имеющим один верхний и один нижний вентиль (T1, … T6) преобразователя тока, при этом каждый вентиль (T1, … T6) преобразователя тока имеет по меньшей мере две ячейки (2) преобразователя тока и один дроссель (LT1, … LT6) ветви, которые включены электрически последовательно.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях трехфазного переменного напряжения в постоянное напряжение. Технический результат - отсутствие всех видов намагничивания трансформатора. Трехпульсный преобразователь содержит трехфазный трансформатор и основную группу соединенных в звезду вторичных фазных обмоток. Каждая фазная обмотка совместно с двумя дополнительными разноименными фазными обмотками и вентилем образует трехфазное последовательное разветвление зигзага, подключенное к общей нагрузке. Сумма чисел витков внутренней и внешней ветвей зигзага равна числу витков фазной обмотки основной группы. Девятипульсные преобразователи отличаются: наличием дополнительных и вспомогательных групп обмоток и вентилей, аналогично подключенных к промежуточным выводам первой группы обмоток с соотношением чисел витков, соответствующим отсутствию всех видов намагничивания трансформатора; вдвое меньшим количеством вспомогательных групп обмоток, функции которых совмещены в части фазных обмоток первой группы между ее нейтралью и промежуточными выводами за счет соответствующего увеличения числа витков указанных фазных обмоток; вдвое меньшим количеством дополнительных и вспомогательных групп обмоток, за счет их подключения к промежуточным выводам первой группы обмоток через вентили на зигзаг; наиболее экономичным девятипульсным выпрямителем; меньшим на одну группу обмоток количеством трехфазных последовательных разветвлений зигзага; наличием двух идентичных вторичных обмоток, соединенных каждая в звезду, соответствующие промежуточные и крайние выводы которых соединены друг с другом на зигзаг через вентиль и одну вспомогательную фазную обмотку; наличием одной вторичной обмотки, соединенной в звезду с разомкнутой нейтралью, выводы которой подключены к входным выводам трехфазного вентильного моста, первый промежуточный и крайний выводы разноименных фазных обмоток соединены на зигзаг через управляемый вентиль и две (одну) вспомогательные фазные обмотки, а вторые промежуточные выводы - только через управляемый вентиль. Возможно встречно параллельное включение вентилей. 8 н. и 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания аппаратуры различного назначения при работе в агрессивных средах, например атомных электростанциях или в космосе. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей, повышение надежности и технологичности монтажа устройства. Полумостовой автогенераторный инвертор содержит делитель входного питающего напряжения на двух последовательно соединенных конденсаторах, два последовательно соединенных полевых транзистора, трансформатор, обмотку нагрузки и обмотку питания схемы управления, управляющий элемент, токоограничивающие резисторы, частотозадающую цепь, цепь запуска и выпрямитель с фильтрующим конденсатором для питания схемы управления. В качестве управляющего элемента использован компаратор напряжения, к входам которого дополнительно подключена цепь симметрирования. Полевые транзисторы выполнены с разной проводимостью: n-типа и р-типа. Упомянутые элементы соединены между собой так, как указано в материалах заявки. 1 ил.

Предложено устройство преобразования мощности, в котором напряжение смещения импульса отпирания и напряжение смещения нейтральной точки не создают помех друг для друга. Устройство (1) преобразования мощности имеет блок (8) определения полярности, который определяет полярность напряжения (VNPC) смещения нейтральной точки, вычисляемого в блоке (4) управления для подавления флуктуации потенциала нейтральной точки, и затем на основе этой полярности напряжения (VNPC) смещения нейтральной точки блок управления импульсом отпирания выбирает полярность напряжения (VMPC) смещения импульса отпирания. В результате полярности напряжения (VNPC) смещения нейтральной точки и напряжения (VMPC) смещения импульса отпирания различны, что не позволяет этим двум напряжениям смещения быть помехой друг для друга. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в инверторе для предоставления масштабируемого по частоте выходного сигнала инвертора, в особенности с высокой выходной мощностью. Технический результат - создание инвертора с низкими затратами для высоких напряжений или высоких мощностей. Инвертор содержит схему управления (12) для управления частотой выходного сигнала инвертора согласно задаваемому значению. Схема управления (12) в соответствии с изобретением выполнена таким образом, чтобы для генерации сигнала со значением частоты, заданным для выходного сигнала инвертора, вызывать смещение по времени сигналов и наложение сигналов для получения сигнала со значением частоты, заданным для выходного сигнала инвертора. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам электропривода и электроснабжения. Трехфазный Z-инвертор, содержащий мостовой инвертор напряжения с ШИМ и повышающее импедансное звено, состоящее из первой индуктивности, один конец которого является положительным входом трехфазного Z-инвертора, а второй конец соединен с анодом диода, второй индуктивности, подключенной одним концом к катоду диода, а вторым концом - к положительному входу мостового инвертора, первого конденсатора, подключенного положительным полюсом ко второму концу первой индуктивности и аноду диода, а отрицательным - ко второму концу второй индуктивности и к положительному входу мостового инвертора напряжения, второго конденсатора, подключенного положительным полюсом к катоду диода, коллектору силового транзистора и первому концу второй индуктивности, а отрицательным - к отрицательному входу трехфазного Z-инвертора, соединенного с отрицательным входом мостового инвертора напряжения, третьего конденсатора, подключенного параллельно входу трехфазного Z-инвертора, и третьей индуктивности, подключенной одним концом к аноду диода, а вторым - к эмиттеру силового транзистора. Технический результат состоит в ограничении выходного напряжения Z-инвертора в режиме холостого хода. 7 ил.

Изобретение относится к устройствам малогабаритных озонаторов модульного типа и может быть использован для обработки складов и хранилищ от вредителей, бактерий и микробов, а также в бытовых целях для очистки и обеззараживания жилых помещений. Озонатор содержит источник питания и генератор озона, в состав которого входят диэлектрический каркас, первый и второй электроды с диэлектрическим барьером между ними, подключенные к источнику питания. Диэлектрический каркас генератора озона выполнен из пластины стеклотекстолита двухсторонней печатной платы, из медной фольги которой по обе стороны пластины стеклотекстолита выполнены два первых электрода, соединенные с первым выходом источника питания. Диэлектрический барьер выполнен в виде двух пластин из слюды толщиной 0,1-0,3 мм, расположенных с двух сторон с наложением на пластины из медной фольги первых электродов. Второй электрод выполнен одножильным медным проводом диаметром 0,1-0,3 мм, в один слой намотанным поверх пластин из слюды в виде прямой и обратной спирали шагом 2,5-10 мм, и соединен обоими концами со вторым выходом источника питания. Источник питания озонатора содержит источник постоянного напряжения, генератор напряжения высокой частоты и трансформатор, связанные с блоком управления, который выполнен с возможностью генерирования импульсов частотой 10-40 кГц с возможностью установки периода работы 6-11 мс, времени генерации импульсов в одном периоде 1 мс и паузы в этом периоде 5-10 мс. Генератор напряжения высокой частоты содержит два электронных ключа, выполненных в виде двух полевых транзисторов. Трансформатор содержит дополнительную обмотку отрицательной обратной связи, связанную с источником постоянного напряжения через блок управления. Между источником постоянного напряжения и генератором напряжения высокой частоты установлен измерительный резистор, связанный с блоком управления. Технический результат - упрощение конструкции, обеспечение технологичности изготовления, повышение надежности и стабильности работы, уменьшение габаритов, снижение стоимости и потребления электроэнергии. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических системах. Техническим результатом является обеспечение быстрой реакции на управляющее воздействие, в частности на вращающий момент, и малых искажений высшими гармониками. Конвертор (12) для электрической системы (10) управляется таким образом, что последовательности переключений для конвертора (12), которые определены в отношении определенной задачи первой оптимизации, преобразуются на втором этапе таким образом, чтобы последовательность переключений дополнительно оптимизировалась путем коррекции искажения магнитного потока, которое может быть результатом ограничительных условий, на которых основывается первая оптимизация последовательности переключений. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 20 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления приводами, используемыми на подводных лодках. Техническим результатом является обеспечение возможности избирательного управления двигателями переменного или постоянного тока. В устройстве (1) для избирательного управления двигателем (3) переменного тока или двигателем (2) постоянного тока указанные двигатели питаются от источника (4) постоянного напряжения. Устройство (1) содержит два преобразовательных модуля (5, 6) с одинаковым числом полумостовых схем (7) и совпадающее с числом полумостовых схем (7) в преобразовательном модуле (5, 6) число мостовых выравнивающих дросселей (14.1, 14.2, 14.3), а также управляющий блок (12) для управления преобразовательными модулями (5, 6). Преобразовательные модули (5, 6) для управления двигателем (3) переменного тока приводятся в действие как инвертор, а для управления двигателем (2) постоянного тока приводятся в действие как преобразователь постоянного напряжения. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводах с регулируемой скоростью, ветровых турбогенераторах и в системах распределения электрической энергии. Техническим результатом является упрощение при управлении преобразователем. Многоуровневый преобразователь напряжения содержит многоточечный преобразовательный контур и по меньшей мере один мостовой инвертор. Многоточечный преобразовательный контур выполнен с возможностью преобразования постоянного напряжения в промежуточное многоуровневое напряжение. Мостовой инвертор электрически подключен последовательно с многоточечным преобразовательным контуром и сконфигурирован для получения промежуточного многоуровневого напряжения, чтобы вырабатывать многоуровневое выходное напряжение, соответствующее однофазному выходу. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Чтобы создать субмодуль (13) для модульного многоступенчатого преобразователя (1), включающий в себя по меньшей мере один униполярный накопитель (14) энергии, первую и вторую соединительные клеммы (16, 17) и схему силовых полупроводников, которая имеет включаемые и отключаемые посредством сигнала управления силовые полупроводниковые реле (T1, T4, 19) и безынерционные диоды (D1, D2), включенные встречно параллельно предусмотренному силовому полупроводниковому реле (T1, T4), при этом в зависимости от настройки силовых полупроводниковых реле (T1, T4, 19) может создаваться напряжение, падающее на одном или всех накопителях энергии (14), или же нулевое напряжение между первой и второй соединительной клеммой (16, 17), и при этом схема силовых полупроводниковых реле образует шунтирующую ветвь (18), которая находится между точками потенциала первой и второй соединительных клемм (16, 17), который при нормальной эксплуатации обеспечивает технический результат - имеет низкие потери пропускания и, кроме того, оптимален по стоимости, предлагается, чтобы только расположенные в шунтирующей ветви (18) силовые полупроводниковые реле являлись силовыми полупроводниковыми реле (19), проводящими в обратном направлении. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх