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invention
Fédération de Russie Patent RU2284639

Onduleurs de tension

Onduleurs de tension

Nom de l'inventeur: Banin Roman V. (RU); Vladimir Kutepov
Le nom du titulaire du brevet: Etat fédéral VPO "Chelyabinsk State University Agroengineering"
Adresse de correspondance: 454080, Chelyabinsk, Lenina 75, Chelyabinsk State University Agroengineering, Département ". Machines et de l' entretien de l' équipement électrique dans l' agriculture électrique"
Date de début du brevet: 29.06.2005

L'invention concerne le génie électrique et peut être utilisé pour l'alimentation autonome des consommateurs en convertissant courant continu en courant alternatif. Le circuit de l'invention comprend un générateur d'horloge, onduleur démarrage, filtres de puissance, transistors de commutation, le transformateur step-up. éléments générateurs d'horloge d'entrée d'alimentation est connectée au filtre d'alimentation, une entrée associée à la source de courant constant, et son pôle positif relié au point milieu de l'enroulement du transformateur élévateur de tension primaire, parallèle à l'enroulement secondaire qui comprend un condensateur de lissage. primaire conduit transformateur connecté aux sorties correspondantes des premier et second transistors de commutation, des entrées interconnectées. En tant que premier et deuxième transistors de commutation FET sont utilisés, dont les drains sont connectés au pôle négatif de la source de courant continu par l'intermédiaire connectés en parallèle entre une résistance de dérivation et un contact supplémentaire du relais auxiliaire. Installé démarrage de l'unité, permet de fournir le résultat technique - étendre la fonctionnalité de la tension d'onduleur, d'augmenter la fiabilité de la tension d'onduleur au cours du démarrage et (ou) d'une panne de courant. L'utilisation de transistors à effet de champ de commutation de tension a augmenté la capacité de surcharge de l'onduleur, de son efficacité, réduit la dérive de la tension de sortie, le poids et l'encombrement amélioré.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'invention concerne le génie électrique et peut être utilisé dans l' industrie et l' agriculture pour l' alimentation autonome des consommateurs en convertissant courant continu en courant alternatif.

Convertisseur de tension connu décrit dans la littérature (voir convertisseur de tension I.Nechaev 12/220 // 50Hz radio -... 2004. - №9, - s.30-31), qui comporte un générateur d'horloge, le filtre de puissance , un amplificateur de puissance, un transformateur élévateur de tension et un relais de surcharge de courant.

convertisseur Inversant fournit une alimentation CC à tension alternative de 220 V, 50 Hz.

Les inconvénients du variateur sont les suivants:

- Faible efficacité, en raison d'une baisse significative de la tension dans le relais courant de la bobine;

- La complexité de la mise en oeuvre du circuit de conversion en raison de l'utilisation du générateur d'horloge ASIC et la fabrication spéciale de relais de courant;

- La faible fiabilité du circuit en raison du grand nombre d'éléments et l'absence de sorties de limitation de courant générateur d'horloge en tant que résistance la répartition des transistors de commutation échoue générateur d'horloge de puce.

Le plus proche en substance technique et effet réalisable à la solution technique proposée est un convertisseur de tension, publié dans la littérature (voir S.Karlaschuk, convertisseur de V.Karlaschuk pour les rasoirs électriques // Radio -... 1989. - №11, - p.69) comprenant un générateur d'impulsions d'horloge, constitué par un maître-oscillateur et un diviseur de fréquence, un filtre de puissance, un préamplificateur, un amplificateur de puissance et un transformateur élévateur de tension.

convertisseur inverseur fournit une valeur de tension de source en courant continu de 12 V de tension CA à la valeur de courant de 220 V, 50 Hz.

Les inconvénients de ce convertisseur sont les suivants:

- Fonctionnalité limitée en raison de la puissance de sortie faible, ce qui empêche augmentation significative de la tension, ce qui entraîne un amplificateur de puissance à transistor à puissance. A cet égard, la conception des transistors de sélection avec une tension de fonctionnement sensiblement gonflé, ce qui conduit à une réduction du courant de sortie nominal de ces éléments;

- Faible fiabilité en raison de l'absence de protection des transistors de commutation de l'amplificateur de puissance lorsque la surtension ou une panne de courant momentanée;

- Capacité de surcharge de petite et de résistance à un court-circuit;

- Faible efficacité associée à des pertes de commutation importantes dans les transistors de l'amplificateur de puissance;

- Une dérive importante de la tension de sortie provoquée par une variation de la résistance des transistors de commutation, en fonction de la charge;

- Poids considérable et l'encombrement.

L'objet de la présente invention est d'étendre la capacité fonctionnelle convertisseur, en améliorant sa fiabilité, sa capacité de surcharge, la résistance à court-circuit, en augmentant l'efficacité, en augmentant la stabilité de la tension de sortie et d'améliorer le poids et la taille.

Le problème est résolu par la tension d'onduleur, comprenant un oscillateur et un diviseur de fréquence, qui forment un générateur d'horloge, l'entrée d'alimentation du dernier une borne reliée au pôle négatif de la source de courant continu reliée au filtre de puissance au sol et l'autre borne connectée à la puissance de sortie du filtre, liés à l'entrée de la le pôle positif de la source d'alimentation en courant continu, au pôle positif de la source de tension continue et reliée au milieu de l'enroulement primaire point de transformateur en parallèle avec l'enroulement secondaire qui comprend un condensateur de lissage et les premières connexions d'enroulement vers le haut de transformateurs connectés aux entrées correspondantes des premier et second transistors de commutation, les sorties interconnectées a, par le fait que le bloc est installé tension de démarrage inverseur d'un relais intermédiaire, une bobine dont une borne est reliée au filtre de puissance de sortie interconnectés, la cathode de la diode de protection et les premières bornes de la résistance de décharge et le condensateur de synchronisation et la seconde bornes connectées à l'entrée de l'élément logique et la première borne de la résistance de synchronisation, une deuxième borne connectée au drain du transistor de commande et le pôle négatif de la source d'alimentation en courant continu, tandis que l'autre borne de la bobine du relais intermédiaire est relié à l'anode de la diode de protection et la source du transistor de commande et la grille de commande du transistor est relié à l'élément logique par l'intermédiaire de la résistance de limitation de courant, et entrée NAND puissance de grille d'alimentation est reliée à un fil à la borne négative de la source d'alimentation en courant continu, tandis que l'autre fil est connecté au filtre d'alimentation. Étant donné que les premier et second transistors de commutation FET sont utilisés. Les grilles des transistors de commutation connectés directement aux sorties du premier et du second générateur d'impulsions d'horloge, et les drains des transistors connectés au pôle négatif de la source d'alimentation en courant continu par l'intermédiaire connectés en parallèle entre la résistance en série et un relais intermédiaire de contact de dérivation.

Il est possible d'étendre les fonctionnalités de l'onduleur en raison de la possibilité d'augmenter la puissance de sortie en réglant la tension de démarrage de l'unité d'onduleur. Augmentation de l'efficacité de l'onduleur, il augmente la stabilité de la tension de sortie de la fiabilité de l'onduleur et l'amélioration des performances de son poids et sa taille en simplifiant la conception et le montage des transistors de l'amplificateur de puissance que la commutation.

Selon les auteurs auraient ensemble des caractéristiques essentielles qui caractérisent l'essence de l'invention revendiquée ne sont pas connus de l'art antérieur que l'on peut conclure, selon l'invention, le critère de "nouveauté".

Selon les auteurs, en dépit du fait que les éléments constituant l'onduleur de tension bien connue dans l'art, mais une nouvelle combinaison de caractéristiques, à savoir - la mise en FET comme la commutation et commencer bloc, leur interconnexion et les propriétés, qui dans ce cas sont représentés, ce qui permet d'obtenir un tel le résultat technique que la simplification de la conception, la puissance de sortie accrue, une fiabilité et une capacité de surcharge, la résistance aux courts-circuits, ce qui augmente le rendement de l'onduleur, la stabilité de la tension de sortie, l'amélioration du poids et de la taille - inconnu et ne suis pas explicitement de l'art antérieur, à savoir on ne connaissait pas de lien de causalité caractéristiques ci-dessus et les résultats techniques obtenus, ce qui permet de conclure que la solution technique au critère «activité inventive».

L'ensemble des caractéristiques essentielles qui caractérisent l'invention étant, en principe, peut être utilisé à plusieurs reprises dans l'industrie et l'agriculture, pour produire un résultat technique consiste à augmenter la tension de la puissance de sortie du convertisseur, qui détermine le logiciel pour réaliser l'objectif - l'extension de la fonctionnalité d'un convertisseur de tension, qui permet de tirer une conclusion selon l'invention, le critère de "applicabilité industrielle".

Brève description du dessin qui représente une tension de circuit du circuit inverseur.

Onduleurs de tension

inverseur de tension comprend un générateur d'horloge 1 oscillateur maître formé diviseur de fréquence 4 et 5, incorporé dans une puce CMOS double flip-flop. horloge d'entrée d'alimentation du générateur 1 une borne reliée au pôle négatif de la source de courant continu reliée au filtre d'alimentation de masse 3, et l'autre borne connectée à la puissance de sortie du filtre 3, une entrée reliée au pôle positif de la source d'alimentation en courant continu, au pôle positif de la source d'alimentation en courant continu et est connectée au point milieu de l'enroulement primaire du transformateur de renforcement 10 primaire, parallèle à l'enroulement secondaire qui comprend un condensateur de lissage 11. l'enroulement de transformateur 10 Conclusions jusqu'à primaire connecté aux entrées correspondantes des premier et deuxième transistors de commutation 6, 7, sorties reliées entre elles. Et que l'entrée des transistors de commutation 6, 7, utilisé leurs sources et drains de ces transistors sont leurs sorties. En outre, l'unité d'installation 2 démarrage onduleur de tension à une bobine de relais intermédiaire 15 dont une borne est reliée à la puissance de sortie interconnectées du filtre 3, la cathode de la diode de protection 14 et les premières bornes de la résistance de décharge 13 et le condensateur de synchronisation 12, et la seconde bornes reliée à l'entrée une porte NON-eT 16 et la première borne de la résistance de synchronisation 19, une deuxième borne connectée au drain du transistor de commande 18 et le pôle négatif de la source d'alimentation en courant continu. L'autre borne de la bobine 15, le relais intermédiaire est relié à l'anode de la diode de protection 14 et la source du transistor de commande 18. La grille du transistor de commande 18 est reliée à la sortie de la porte NAND 16 à travers la résistance de limitation de courant 17. Puissance absorbée porte NON-ET 16 est reliée à un fil à la borne négative de la source de courant continu, avec un autre fil est reliée à la sortie de l'alimentation du filtre 3. les premier et second transistors de commutation 6, 7 FETs sont utilisés, dont les grilles sont reliées directement aux première et seconde sorties du générateur d'horloge 1 et les drains des premier et deuxième transistors de commutation 6, 7 sont reliées à la borne négative pôle de DC source à travers parallèle relié par une résistance série 9 et shunt contact 8 relais intermédiaires.

INVERTER FONCTIONNE COMME SUIT

Lorsqu'il est connecté à une alimentation en courant continu démarre le générateur d'horloge, alimenté avec une puissance de sortie du filtre 3. Les première et seconde sorties du générateur d'horloge 1 apparaissent alternativement des impulsions rectangulaires à 50 Hz.

À partir du premier générateur d'horloge délivre un signal de commande est appliqué à la grille du premier transistor de commutation 6. Le transistor apparaît. Le courant circule de la borne positive de la source d'alimentation en courant continu par l'intermédiaire d'une poluobmotok transformateur d'enroulement 10 primaire, le premier transistor de commutation 6 et la résistance série 9 à un pôle négatif de la source de courant continu. Ensuite, une impulsion de commande à la grille du premier transistor de commutation 6 disparaît. Cela conduit à la fermeture du premier transistor de commutation 6 et la fin du courant à travers poluobmotku.

L'impulsion de commande suivante apparaît à la deuxième sortie de générateur d'horloge 1 et envoyé à la grille du deuxième transistor de commutation 7. Le transistor apparaît. Le courant circule de la borne positive de la source d'alimentation en courant continu via un autre poluobmotku transformateur 10, le second transistor de commutation 7, et une résistance série 9 à un pôle négatif de la source de courant continu.

Par conséquent, une tension alternative apparaît à l'enroulement secondaire du transformateur élévateur. Pour obtenir une approximation de la tension de sortie à la forme sinusoïdale est un condensateur de lissage 11.

Ensuite, le procédé ci-dessus est répété de manière cyclique, depuis l'apparition de l'impulsion de commande à la première sortie de générateur d'horloge 1.

Il convient de noter que, au moment de la mise en place au niveau du contact ouvert shunt les relais intermédiaires 8 et 9 résistance série crée une chute de tension, fournissant un bon départ de l'onduleur.

En même temps que le début générateur d'horloge 1 est alimenté unité 2 tension de démarrage de l'onduleur. Commencer à charger le condensateur de temporisation 12. Le courant de charge à partir du pôle positif de la source d'alimentation en courant continu à travers le filtre 3 et la résistance de mise à l'heure 19 au pôle négatif de la source de courant continu. Le potentiel à l'entrée de l'élément logique 16 commence à augmenter à mesure que la capacité de synchronisation de charge 12. Lorsque vous atteignez un certain niveau de la porte 16 ouvre. À sa sortie, il existe une tension correspondant à un état logique d'un état, et circule à travers la résistance de limitation de courant 17 à la grille du transistor de commande 18. Il ouvre et excite la bobine 15, le relais intermédiaire. Le relais est excité et ferme la résistance série de contacts shunt 8 9. Le variateur de tension va au fonctionnement nominal.

Lors de la déconnexion et la reconnexion de l'alimentation ou de l'échec de sa courte porte 16 est fermée, de-excitation de la bobine 15, relais intermédiaire. Elle fournit une décharge rapide du condensateur de synchronisation 12 à la résistance de décharge 13. Ainsi, le redémarrage de la tension de convertisseur est effectuée avec un certain retard lorsque le contact est ouvert 8 relais intermédiaires. Cela garantit la sécurité de l'onduleur de tension géré par la chute de tension sur la résistance série 9, la réduction poussée de la première et deuxième transistors kommutiruyuschh.

En installant le bloc run pour étendre les fonctionnalités de la capacité de tension de l'onduleur et une fiabilité accrue. Unité de démarrage fixe augmente la tension de sortie de l'onduleur et d'améliorer la fiabilité lors du démarrage et (ou) d'une panne de courant.

FET d'installation que la commutation permet d'augmenter la capacité de surcharge de la tension de l'onduleur, son efficacité, ce qui réduit la dérive de la tension de sortie. En outre, l'amélioration du poids et encombrement.

REVENDICATIONS

un onduleur de tension, comprenant un oscillateur et un diviseur de fréquence, qui forment le générateur d'horloge, la puissance d'entrée du dernier une borne reliée au pôle négatif de la source de courant continu reliée au fil commun de filtres de puissance, et l'autre borne connectée au filtre de puissance de sortie, l'entrée reliée au pôle positif de la source DC, le pôle positif de la source de tension continue et reliée au milieu de l'enroulement primaire point de transformateur en parallèle avec l'enroulement secondaire qui comprend un condensateur de lissage et les premières connexions vers le haut du transformateur reliés aux entrées correspondantes des premier et second transistors de commutation d'enroulement, les sorties reliées entre elles, dans lequel ce bloc est réglé tension de démarrage inverseur d'un relais intermédiaire, une bobine dont une borne est reliée au filtre de puissance de sortie interconnectés, la cathode de la diode de protection et les premières bornes de la résistance de décharge et le condensateur de synchronisation et la seconde bornes connectées à l'entrée de la porte NAND et la première borne de la résistance de cadencement , une seconde borne reliée au drain du transistor de commande et le pôle négatif de la source d'alimentation en courant continu, tandis que l'autre borne de la bobine du relais intermédiaire est reliée à l'anode de la diode de protection et la source du transistor de commande et la grille de commande du transistor est relié à l'élément logique par l'intermédiaire de la résistance de limitation du courant et de la logique d'entrée d'élément relié par un fil à la borne négative de la source de courant continu, tandis que l'autre fil est connecté au filtre de puissance de sortie, et que les premier et second transistors de commutation FET sont utilisés, dont les grilles sont reliées directement aux première et seconde sorties du générateur d'horloge, les flux du premier et du second dispositif de commutation transistors connectés au pôle négatif de la source d'alimentation en courant continu par l'intermédiaire connecté en parallèle entre la résistance en série et un relais intermédiaire de contact de dérivation.

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Date de publication 17.02.2007gg