RU159526U1

RU159526U1 - DEVICE FOR STABILIZING AC VOLTAGE

Info

Publication number: RU159526U1
Application number: RU2015101359/02U
Authority: RU
Inventors: Василий Федорович Бухтояров; Игорь Васильевич Бухтояров
Original assignee: Василий Федорович Бухтояров; Игорь Васильевич Бухтояров
Priority date: 2015-01-19
Filing date: 2015-01-19
Publication date: 2016-02-10

Abstract

Устройство для стабилизации переменного напряжения, содержащее входной фильтр, широтно-импульсный инвертор напряжения, микроконтроллер и выходной фильтр, отличающееся тем, что оно снабжено умножителем напряжения, вход которого соединен с выходом входного фильтра, а выход подключен к входу инвертора напряжения, выход которого через выходной фильтр соединен с потребителем электрической энергии, при этом выход микроконтроллера соединен с дополнительным входом широтно-импульсного инвертора напряжения и выходом выходного фильтра.A device for stabilizing an alternating voltage containing an input filter, a pulse-width voltage inverter, a microcontroller and an output filter, characterized in that it is equipped with a voltage multiplier, the input of which is connected to the output of the input filter, and the output is connected to the input of the voltage inverter, the output of which is through the output the filter is connected to the consumer of electrical energy, while the output of the microcontroller is connected to the additional input of the pulse-width voltage inverter and the output of the output filter.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано в схемах электропитания потребителей электрической энергии до 1000 В для стабилизации переменного напряжения.The proposed utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in power supply circuits of consumers of electrical energy up to 1000 V to stabilize an alternating voltage.

Известно устройства для стабилизации переменного напряжения, содержащее автотрансформатор с основной обмоткой и дополнительными обмотками, управляемые полупроводниковые ключи, блок формирования управляющих импульсов, блок обратной связи, блок питания, блок синхронизации, счетчик, датчики состояния управляемых полупроводниковых ключей, блок задержки и блок защиты от перенапряжений на выходных зажимах (см. патент РФ №2109322, МПК G05F H02M, опубл. 20.04.1998 г.).It is known a device for stabilizing an alternating voltage, comprising an autotransformer with a main winding and additional windings, controlled semiconductor switches, a control pulse generation unit, a feedback unit, a power supply, a synchronization unit, a counter, state sensors of controlled semiconductor switches, a delay unit and an overvoltage protection unit at the output terminals (see RF patent No. 2109322, IPC G05F H02M, publ. 04/20/1998).

Недостатками устройства являются сложность схемы, низкая надежность, большие габариты и масса.The disadvantages of the device are the complexity of the circuit, low reliability, large dimensions and weight.

Известен стабилизатор напряжения переменного напряжения, содержащий устройство питания, датчики входного и выходного напряжения, датчик тока и датчик синхроимпульсов, инвертор напряжения, микроконтроллер, выход которого соединен с инвертором напряжения, два выпрямителя, устройство формирования синусоидального напряжения, микроконтроллер, выход которого соединен с инвертором напряжения, два выпрямителя, устройство формирования синусоидального напряжения, драйвер и датчик температуры транзистора, при этом вход инвертора напряжения через первый выпрямитель подключен к сети, а его выход соединен через второй выпрямитель с устройством формирования синусоидального напряжения, включающим силовые транзисторные модули, соединенные по мостовой схеме (см. патент РФ №2321047, МПК G05F 1/20, опубл. 27.03.2008 г.).Known AC voltage stabilizer containing a power device, input and output voltage sensors, a current sensor and a clock sensor, a voltage inverter, a microcontroller, the output of which is connected to a voltage inverter, two rectifiers, a sinusoidal voltage generation device, a microcontroller, the output of which is connected to a voltage inverter , two rectifiers, a device for generating a sinusoidal voltage, a driver and a temperature sensor for the transistor, while the input of the voltage inverter through the first rectifier is connected to the network, and its output is connected through the second rectifier to a sinusoidal voltage generating device, including power transistor modules connected by a bridge circuit (see RF patent No. 2321047, IPC G05F 1/20, publ. March 27, 2008 )

Недостатками данного аналога являются относительная сложность схемы устройства и недостаточная надежность его работы.The disadvantages of this analogue are the relative complexity of the device circuit and the insufficient reliability of its operation.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для стабилизации переменного напряжения, содержащее входной фильтр, выпрямитель, бустер, инвертор напряжения, блок реле, цепь байпаса, фильтр подавления высокочастотных гармоник, дополнительный блок коммутируемых конденсаторов, выходной фильтр и микроконтроллерное устройство (см. патент на полезную модель РФ №78017, МПК H02M 5/00, опубл. 10.11.2008 г.).Closest to the claimed technical solution is a device for stabilizing an alternating voltage containing an input filter, a rectifier, a booster, a voltage inverter, a relay unit, a bypass circuit, a filter for suppressing high-frequency harmonics, an additional block of switched capacitors, an output filter, and a microcontroller device (see patent for Utility Model of the Russian Federation No. 78017, IPC H02M 5/00, published on November 10, 2008).

Задачей предлагаемого технического решения является упрощение схемы устройства, снижение его массогабаритных размеров и повышение надежности функционирования.The objective of the proposed technical solution is to simplify the circuit of the device, reducing its overall dimensions and increasing the reliability of operation.

Решение данной технической задачи достигается тем, что известное устройство для стабилизации переменного напряжения, содержащее входной фильтр, широтно-импульсный инвертор напряжения, микроконтроллер и выходной фильтр, снабжено умножителем напряжения, вход которого соединен с выходом входного фильтра, а выход подключен к входу инвертора напряжения, выход которого через выходной фильтр соединен с потребителем электрической энергии, при этом выход микроконтроллера соединен с дополнительным входом инвертора напряжения и выходом выходного фильтра.The solution to this technical problem is achieved by the fact that the known device for stabilizing an alternating voltage, containing an input filter, a pulse-width voltage inverter, a microcontroller and an output filter, is equipped with a voltage multiplier, the input of which is connected to the output of the input filter, and the output is connected to the input of the voltage inverter, the output of which through the output filter is connected to the consumer of electrical energy, while the output of the microcontroller is connected to an additional input of the voltage inverter and the output filter.

Данное устройство имеет существенно меньшие габариты и массу, является более простым и надежным в работе.This device has significantly smaller dimensions and weight, is simpler and more reliable in operation.

Сущность устройства поясняется чертежом (фиг. 1), на котором изображена его блок-схема, где:The essence of the device is illustrated in the drawing (Fig. 1), which shows its block diagram, where:

1 - входной фильтр;1 - input filter;

2 - диодно-конденсаторный умножитель напряжения на два;2 - diode-capacitor voltage multiplier by two;

3 - широтно-импульсный инвертор напряжения;3 - pulse-width voltage inverter;

4 - выходной фильтр;4 - output filter;

5 - потребитель электрической энергии;5 - consumer of electric energy;

6 - микроконтроллер;6 - microcontroller;

7 - блок питания.7 - power supply.

Устройство для стабилизации переменного напряжения состоит из входного фильтра 1, диодно-конденсаторного умножителя напряжения 2 на два, вход которого подключен к выходу фильтра 1, широтно-импульсного инвертора напряжения 3 на силовых транзисторах (ключах), вход которого соединен с выходом умножителя напряжения 2, а выход через выходной фильтр 4 соединен с потребителем электрической энергии 5, микроконтроллер 6, выход которого соединен с дополнительным входом инвертора напряжения 3 и выходом фильтра 4, а вход соединен с выходом блока питания 7, подключенного своим входом к выходу фильтра 1. Умножитель напряжения 2 выполняет две функции - выпрямление и умножение напряжения, что исключает необходимость применения громоздких и тяжелых силовых трансформаторов и дросселей.A device for stabilizing an alternating voltage consists of an input filter 1, a diode-capacitor voltage multiplier 2 by two, the input of which is connected to the output of the filter 1, a pulse-width voltage inverter 3 on power transistors (switches), the input of which is connected to the output of the voltage multiplier 2, and the output through the output filter 4 is connected to the consumer of electric energy 5, the microcontroller 6, the output of which is connected to an additional input of the voltage inverter 3 and the output of the filter 4, and the input is connected to the output of the power supply 7, connected by its input to the output of the filter 1. Voltage multiplier 2 performs two functions - rectification and voltage multiplication, which eliminates the need for bulky and heavy power transformers and chokes.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При включении сети появляется напряжение на входах умножителя напряжения 2 и блока питания 7, а также на входе микроконтроллера 6. На выходе умножителя напряжения 2 появляются удвоенные амплитудные напряжения сети (±2V_c), поступающие на вход широтно-импульсного инвертора напряжения 3, преобразующего постоянные выходные напряжения умножителя напряжения 2 с помощью микроконтроллера 6 и низкочастотного выходного фильтра 4 в стабильное переменное синусоидальное напряжение частотой 50 Гц.When the network is turned on, voltage appears at the inputs of the voltage multiplier 2 and the power supply 7, as well as at the input of the microcontroller 6. At the output of the voltage multiplier 2, doubled voltage amplitudes of the network (± 2V _c ) appear at the input of the pulse-width inverter voltage 3, which converts constant the output voltage of the voltage multiplier 2 using a microcontroller 6 and a low-frequency output filter 4 into a stable alternating sinusoidal voltage with a frequency of 50 Hz.

Силовые транзисторы инвертора напряжения 3 управляются высокочастотными широтно-импульсными сигналами. Широтно-импульсная модуляция сигналов осуществляется в соответствии с синусоидальным законом, что обеспечивает высокую точность и низкий коэффициент искажения выходного напряжения.Power transistors of the voltage inverter 3 are controlled by high-frequency pulse-width signals. Pulse-width modulation of the signals is carried out in accordance with a sinusoidal law, which ensures high accuracy and low distortion of the output voltage.

Высокая точность формирования из постоянного напряжения переменного синусоидального напряжения достигается также применением в инверторе 3 кварцевого генератора частотой 20 кГц.The high accuracy of forming an alternating sinusoidal voltage from a constant voltage is also achieved by using a 20 quartz crystal oscillator in an inverter 3.

Устройство может быть осуществлено на основе известных типовых элементов и узлов (диодов, транзисторов, электронных компонентов, микросхем, сетевых фильтров, блоков питания, инверторов, микроконтроллеров и т.п.).The device can be implemented on the basis of known typical elements and assemblies (diodes, transistors, electronic components, microcircuits, surge protectors, power supplies, inverters, microcontrollers, etc.).

Использование предлагаемого устройства для стабилизации переменного напряжения позволяет по сравнению с прототипом существенно упростить его схему, повысить надежность, уменьшить габариты и массу и, в конечном счете, снизить стоимость.Using the proposed device for stabilizing AC voltage allows, in comparison with the prototype, to significantly simplify its circuit, increase reliability, reduce dimensions and weight and, ultimately, reduce cost.

Claims

A device for stabilizing an alternating voltage containing an input filter, a pulse-width voltage inverter, a microcontroller and an output filter, characterized in that it is equipped with a voltage multiplier, the input of which is connected to the output of the input filter, and the output is connected to the input of the voltage inverter, the output of which is through the output the filter is connected to the consumer of electrical energy, while the output of the microcontroller is connected to the additional input of the pulse-width voltage inverter and the output of the output filter.