RU2735021C1 - Sinusoidal voltage generator based on nuclear power plant - Google Patents
Sinusoidal voltage generator based on nuclear power plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2735021C1 RU2735021C1 RU2020118782A RU2020118782A RU2735021C1 RU 2735021 C1 RU2735021 C1 RU 2735021C1 RU 2020118782 A RU2020118782 A RU 2020118782A RU 2020118782 A RU2020118782 A RU 2020118782A RU 2735021 C1 RU2735021 C1 RU 2735021C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- input
- pole
- switching unit
- output
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/497—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode sinusoidal output voltages being obtained by combination of several voltages being out of phase
Abstract
Description
I. Область техники, к которой относится изобретениеI. Field of the invention to which the invention relates
Изобретение относится к области электротехники и ядерной энергетики. Устройство предназначено для генерирования синусоидального напряжения с использованием для этого модулей из электрогенерирующих элементов (ЭГЭ). В качестве ЭГЭ могут использоваться термоэлектрические, термоэмиссионные или термо-электрохимические преобразователи, при помощи которых осуществляется преобразование тепловой энергии, вырабатываемой ядерной энергетической установки (ЯЭУ), в электрическую. В описываемом генераторе получение синусоидальной функции выходного напряжения устройства основано на аппроксимации синусоидальной функции последовательностью импульсных функций, как это описано в работе [1].The invention relates to the field of electrical engineering and nuclear energy. The device is designed to generate a sinusoidal voltage using modules from power generating elements (EGE). Thermoelectric, thermoemission or thermoelectrochemical converters can be used as EGE, with the help of which the thermal energy generated by the nuclear power plant (NPP) is converted into electrical energy. In the described generator, obtaining a sinusoidal function of the output voltage of the device is based on the approximation of a sinusoidal function by a sequence of impulse functions, as described in [1].
II. Уровень техникиII. State of the art
II.1 Сравнение с предшествующими уровнями техникиII.1 Comparison with prior art
В системах энергоснабжения космических аппаратов (КА) в настоящее время для получения высоковольтного постоянного или переменного напряжения применяются преобразователи (инверторы), включающие повышающие трансформаторы, либо электромашинные генераторы. К потребителям высоковольтного напряжения КА относятся электрореактивные двигатели (ЭРД). В таблице 1 приведены характерные значения напряжений и токов ЭРД различных типов.In the power supply systems of spacecraft (SC), converters (inverters), including step-up transformers, or electric machine generators, are currently used to obtain high-voltage direct or alternating voltage. The high-voltage consumers of the spacecraft include electric propulsion engines (ERE). Table 1 shows the typical values of voltages and currents of various types of electric propulsion engines.
Из таблицы следует, что напряжения, необходимые для работы ЭРД могут составлять десятки тысяч вольт. Массо-габаритные характеристики устройств, содержащих повышающий трансформатор на ферромагнитном сердечнике, или электромашинные генераторы велики и составляют величины от γ=(3…5) кг/кВт до от γ=30 кг/кВт. Характеристики повышающего трансформатора, используемого в системе энергоснабжения КА приведен в работе [2]. Для преобразования тепловой энергии, вырабатываемой ядерным реактором, в электрическую энергию используются\термоэлектрические, термо- электрохимические (ТЭХГ) и термоэмиссионные преобразователи. В таких преобразователях электрическая энергия вырабатывается отдельными электрогенерирующими элементами (ЭГЭ). Каждый ЭГЭ вырабатывает электрическую энергию постоянного тока небольшой величины напряжения, порядка 1 В. Для получения напряжения и тока требуемой величины используется последовательно-параллельное соединение ЭГЭ. Для получения требуемой величины напряжения используется последовательное соединение ЭГЭ, для получения требуемой величины тока используется параллельное соединение ЭГЭ. Для получения требуемой величины напряжения и тока отдельные ЭГЭ объединяются в модули. Для получения требуемой величины тока модуля ЭГЭ соединяются параллельно, для получения требуемой величины напряжения отдельные ЭГЭ, либо группы с параллельным соединением ЭГЭ, соединяются последовательно. Это показано на рисунке фиг. 1. На рисунке фиг. 1 показано параллельно-последовательное соединение ЭГЭ. Группа из к параллельно соединенных ЭГЭ с током Iэ обеспечивает ток модуля Iм=к⋅Iэ, последовательное соединение р таких групп обеспечивает получение напряжения модуля Uм=р⋅Uэ. В результате модуль будет иметь параметры Uм и Iм.It follows from the table that the voltages required for the operation of the ERE can be tens of thousands of volts. The mass-dimensional characteristics of devices containing a step-up transformer on a ferromagnetic core or electric machine generators are large and range from γ = (3 ... 5) kg / kW to γ = 30 kg / kW. The characteristics of the step-up transformer used in the spacecraft power supply system are given in [2]. To convert thermal energy generated by a nuclear reactor into electrical energy, thermoelectric, thermo-electrochemical (TECG) and thermoemission converters are used. In such converters, electrical energy is generated by separate power generating elements (EGE). Each EGE generates DC electrical energy of a small voltage value, of the order of 1 V. To obtain the voltage and current of the required value, a series-parallel connection of the EGE is used. To obtain the required voltage value, a serial EGE connection is used, to obtain the required current value, a parallel EGE connection is used. To obtain the required voltage and current, individual EGEs are combined into modules. To obtain the required current value of the EGE module, they are connected in parallel; to obtain the required voltage value, individual EGEs, or groups with a parallel EGE connection, are connected in series. This is shown in FIG. 1. In the figure of FIG. 1 shows a parallel-serial connection of the EGE. A group of k parallel-connected EGEs with a current Ie provides the module current Im = k⋅Ie, a series connection of p such groups provides the module voltage Um = p⋅Ue. As a result, the module will have the parameters Um and Im.
Фигура 1. Последовательно-параллельное соединение ЭГЭFigure 1. Serial-parallel connection of EGE
Параметры одного ТЭХГ приведены в таблице 2, соответственно опубликованным в работе [1] данным.The parameters of one TECG are given in Table 2, according to the data published in [1].
Всего в описанном в работе [1] термо- электрохимическом генераторе для получения электрической мощности 30 кВт (или 90 кВт на повышенной частоте) потребовалось 1344 ЭГЭ. При помощи описанного в работе [1] трансформатора напряжение повышалось от 120 В до 3000 В.In total, in the thermo-electrochemical generator described in [1], 1344 EGE were required to obtain an electric power of 30 kW (or 90 kW at an increased frequency). Using the transformer described in [1], the voltage was increased from 120 V to 3000 V.
Для улучшения массо-габаритных характеристик системы энергоснабжения КА целесообразно получение высокого напряжения переменного тока осуществлять при помощи предлагаемого полупроводникового генератора. Описываемый далее генератор позволяет получить высокое напряжение переменного тока в результате объединения отдельных ЭГЭ в модули и коммутации модулей для получения требуемых значений переменных напряжений и токов.To improve the mass-dimensional characteristics of the spacecraft power supply system, it is advisable to obtain a high AC voltage using the proposed semiconductor generator. The generator described below makes it possible to obtain a high AC voltage as a result of combining individual EGEs into modules and switching modules to obtain the required values of alternating voltages and currents.
II. 2 Цель изобретения.II. 2 Purpose of the invention.
Целью изобретения является разработка устройства для генерирования переменного напряжения синусоидальной формы с использованием модулей, содержащих последовательно- параллельное соединение ЭГЭ. При этом первичным источником энергии является ЯЭУ. При помощи ЭГЭ тепловая энергия ЯЭУ преобразуется в электрическую энергию постоянного напряжения, которая затем преобразуется в электрическую энергию переменного напряжения. Преобразование осуществляется с использованием импульсной техники и ключей на полупроводниковых приборах. Вследствие использования импульсной техники и полупроводниковых ключей повышаются массо-габаритные характеристики устройства.The aim of the invention is to develop a device for generating sinusoidal alternating voltage using modules containing a series-parallel connection of EGE. In this case, the primary source of energy is the nuclear power plant. With the help of EGE, the thermal energy of the nuclear power plant is converted into electrical energy of constant voltage, which is then converted into electrical energy of alternating voltage. The conversion is carried out using pulse technology and switches on semiconductor devices. Due to the use of impulse technology and semiconductor switches, the mass-dimensional characteristics of the device increase.
II. 3. Изобретательский уровень.II. 3. Inventive level.
Предлагаемое устройство для генерирования переменного высоковольтного напряжения синусоидальной формы с использованием энергии ЯЭУ отличается от устройств, в которых переменное высоковольтное синусоидальное напряжение получается в результате использования инверторов и повышающих трансформаторов, либо с помощью электромашинных генераторов [3, 4] тем, что:The proposed device for generating alternating high-voltage sinusoidal voltage using nuclear power plant energy differs from devices in which alternating high-voltage sinusoidal voltage is obtained as a result of using inverters and step-up transformers, or with the help of electric machine generators [3, 4] in that:
- синусоидальное напряжение генерируется в результате аппроксимации синусоидальной функции выходного напряжения последовательностью импульсных функций;- sinusoidal voltage is generated as a result of approximation of the sinusoidal function of the output voltage by a sequence of impulse functions;
- импульсные функции напряжения генерируются модулями, каждый из которых содержит последовательно - параллельное соединение ЭГЭ для получения необходимой величины напряжения и тока модуля. Напряжение и ток модуля равны Uм и Iм;- voltage pulse functions are generated by modules, each of which contains a series-parallel connection of EGE to obtain the required voltage and current of the module. Module voltage and current are equal to Um and Im;
- количество импульсных функций на периоде синусоидальной функции задается блоком управления. Напряжение на выходе генератора формируется совокупностью прямоугольных импульсов напряжения заданной величины и одинаковой длительности TI, повторяющихся с заданной частотой. Число импульсов на периоде Т равно n=Т/TI. Величина напряжения каждого импульса кратна величине напряжения одного источника питания (модуля);- the number of impulse functions during the period of the sinusoidal function is set by the control unit. The voltage at the generator output is formed by a set of rectangular voltage pulses of a given value and the same duration TI, which are repeated at a given frequency. The number of pulses in the period T is equal to n = T / TI. The voltage value of each pulse is a multiple of the voltage value of one power supply (module);
- амплитудные значения импульсов кратны по отношению к напряжению модуля. Например, если напряжение модуля равно Uм, то амплитуда первого импульса принимается равной E1=Uм, амплитуда второго импульса принимается равной Е2=2Е1, Е3=-Е1, Е4=-Е2. Кратные значения напряжений импульсов получаются в результате последовательного соединения модулей;- the amplitude values of the pulses are multiples of the module voltage. For example, if the voltage of the module is Um, then the amplitude of the first pulse is taken equal to E1 = Um, the amplitude of the second pulse is taken to be E2 = 2E1, E3 = -E1, E4 = -E2. Multiple values of pulse voltages are obtained as a result of serial connection of modules;
- последовательное соединение источников положительной полярности и последовательное соединение источников отрицательной полярности позволяет получить кратные по отношению к напряжению одного источника значения напряжений положительной и отрицательной полярности, необходимых для аппроксимации синусоидальных функций напряжения последовательностью импульсных функций;- series connection of sources of positive polarity and series connection of sources of negative polarity makes it possible to obtain multiple values of voltages of positive and negative polarity with respect to the voltage of one source, which are necessary for approximating sinusoidal voltage functions by a sequence of impulse functions;
- число источников питания (модулей) равно n/2. Здесь n - число временных интервалов на периоде синусоидальной функции Т, аппроксимирующих синусоидальную функцию;- the number of power supplies (modules) is n / 2. Here n is the number of time intervals on the period of the sinusoidal function T, which approximate the sinusoidal function;
- число последовательно соединенных источников положительной полярности и число последовательно соединенных источников отрицательной полярности равно n/4;- the number of series-connected sources of positive polarity and the number of series-connected sources of negative polarity is equal to n / 4;
- Для коммутации импульсов используется блок коммутации, при помощи которого осуществляется подключение импульсных напряжений требуемой величины к выходу устройства в последовательности, задаваемой блоком управления.- For switching pulses, a switching unit is used, with the help of which pulse voltages of the required magnitude are connected to the output of the device in the sequence specified by the control unit.
III. Раскрытие сущности изобретенияIII. Disclosure of the essence of the invention
III. 1 Аппроксимация синусоидальной функции последовательностью импульсных функцийIII. 1 Approximation of a sinusoidal function by a sequence of impulse functions
На рисунке фиг. 2 показана аппроксимация синусоидальной функции последовательностью импульсных функций, когда число импульсных функций на периоде синусоидальной функции Т равно n=8.In the figure of FIG. 2 shows the approximation of a sinusoidal function by a sequence of impulse functions, when the number of impulse functions on the period of the sinusoidal function T is equal to n = 8.
Фиг. 2 Аппроксимация синусоидальной функции последовательностью импульсных функций при n=8FIG. 2 Approximation of a sinusoidal function by a sequence of impulse functions for n = 8
На фиг. 2 представлен отрезок синусоидальной функции с амплитудой Em на интервале 0..2π. Синусоидальная функция на этом интервале аппроксимируется последовательностью n=8 импульсных функций с кратными значениями амплитуд импульсов. Для показанной на фиг. 2 аппроксимации Е1=Uм, Е2=2Е1, где Е1 - амплитудное значение первого импульса, Е2 - амплитудное значение второго импульса, Uм - напряжение одного электрогенерирующего модуля. Для аппроксимации отрицательной полуволны синусоиды амплитуда Е3=-Е1, амплитуда Е4=-Е2.FIG. 2 shows a segment of a sinusoidal function with an amplitude E m in the interval 0..2π. The sinusoidal function in this interval is approximated by a sequence of n = 8 pulse functions with multiples of the pulse amplitudes. For the device shown in FIG. 2 approximations E1 = Um, E2 = 2E1, where E1 is the amplitude value of the first pulse, E2 is the amplitude value of the second pulse, Um is the voltage of one power generating module. To approximate the negative half-wave of a sinusoid, the amplitude is E3 = -E1, the amplitude is E4 = -E2.
Установление значений амплитуд импульсов для случая n=8Establishing the values of the pulse amplitudes for the case n = 8
В таблице 3 в соответствии с рисунком фиг. 2 записаны значения амплитуд импульсов для каждого из 1…8 интервалов аппроксимации.In Table 3, in accordance with the figure in FIG. 2 recorded the values of the pulse amplitudes for each of 1 ... 8 intervals of approximation.
Значения амплитуд импульсов E1, Е2, Е3 и Е4 показаны на рисунке фиг. 2.The values of the amplitudes of the pulses E 1 , E 2 , E3 and E4 are shown in the figure of FIG. 2.
III. 2. Структурная схема устройстваIII. 2. Block diagram of the device
Структурная схема устройства показана на рисунке фиг. 3.The block diagram of the device is shown in Fig. 3.
Фигура 3 Структурная схема устройстваFigure 3 Block diagram of the device
На рисунке фиг. 3 показаны следующие блоки устройства:In the figure of FIG. 3 shows the following device blocks:
1. Блок управления. Обеспечивает циклическую, с заданным периодом Т, поочередную подачу управляющих импульсов, которые управляют открытием электронных ключей, расположенных в блоке коммутации;1. Control unit. Provides cyclic, with a given period T, alternate supply of control pulses that control the opening of electronic keys located in the switching unit;
2. Блок коммутации обеспечивает подключение к выходным клеммам блока коммутации источников напряжения, генерируемых блоком модулей ЭГЭ.2. The switching unit provides connection to the output terminals of the switching unit of voltage sources generated by the EGE module block.
3. Блок модулей ЭГЭ. Блок генерирует постоянные напряжения заданной величины положительной и отрицательной полярности. Напряжения источников подключаются ключами, расположенными в блоке коммутации, к выходным клеммам блока коммутации. Отличительным для предлагаемого устройства является то, что напряжения положительной и отрицательной полярности формируются в результате последовательного соединения одинаковых по величине напряжения источников. В качестве источников питания используются модули ЭГЭ.3. Block of EGE modules. The block generates constant voltages of a given value of positive and negative polarity. The voltages of the sources are connected by keys located in the switching unit to the output terminals of the switching unit. Distinctive for the proposed device is that the voltages of positive and negative polarity are formed as a result of a series connection of the same voltage sources. EGE modules are used as power sources.
На рисунке фиг. 3 показана структурная схема устройства с указанием внешних полюсов блоков, при помощи которых осуществляется связь блоков и управление устройством, а также показана нумерация блоков в соответствии с общей принципиальной схемой:In the figure of FIG. 3 shows the block diagram of the device with the indication of the external poles of the blocks, with the help of which the blocks are connected and the device is controlled, and also the block numbering is shown in accordance with the general schematic diagram:
- Б1 - блок управления;- B1 - control unit;
- Б2 - блок коммутации;- B2 - switching unit;
- Б3 - блок модулей электропитания МЭ;- B3 - block of ME power supply modules;
На рисунке фиг. 3 показаны полюсы, при помощи которых осуществляется взаимодействие блоков и полюсы 6 и 13, при помощи которых осуществляется управление устройством. Указаны номера полюсов в соответствии с общей принципиальной схемой устройства. Сигнал для запуска устройства вводится при помощи полюса 6. Ввод числа временных интервалов n, на которое разбивается период синусоидальной функции Т, осуществляется с использованием полюса 13. При помощи полюсов 81…8n соединяются блок управления и блок коммутации, при помощи полюсов 111…11n/2 блок питания подключается к блоку коммутации, при помощи полюсов 101…102 к устройству подключается внешняя нагрузка.In the figure of FIG. 3 shows the poles with which the interaction of the blocks is carried out and the
III. 3 Блок управленияIII. 3 Control unit
Блок управления Б1 предназначен для формирования управляющих импульсов в результате создания последовательности прямоугольных импульсов заданной длительности TI и подачи этих сигналов на управляющие электроды управляемых ключей 91…94, расположенных в блоке коммутации. Блок формирует циклическую с периодом Т последовательность импульсов. Величина Т равна периоду синусоидальной функции. Число импульсов на периоде Т равно n, длительность одного импульса TI. Значения n и TI выбираются исходя из соображений обеспечения требуемой погрешности аппроксимации синусоидальной функции последовательностью прямоугольных импульсных функций и стоимостью реализации устройства. С увеличением n и уменьшением TI снижается погрешность и увеличивается стоимость.The control unit B1 is designed to generate control pulses as a result of creating a sequence of rectangular pulses of a given duration TI and supplying these signals to the control electrodes of the controlled keys 9 1 ... 9 4 located in the switching unit. The block forms a sequence of pulses cyclical with a period T. The value of T is equal to the period of the sinusoidal function. The number of pulses in the period T is equal to n, the duration of one pulse is TI. The values of n and TI are selected based on considerations of ensuring the required approximation error of a sinusoidal function by a sequence of rectangular impulse functions and the cost of implementing the device. With increasing n and decreasing TI, the error decreases and the cost increases.
При помощи электронных ключей, расположенных в блоке коммутации, источники ЭДС, генерируемые блоком модулей электропитания МЭ1…МЭ4, подключаются в заданные блоком управления моменты времени в соответствии с заданным алгоритмом к выходным полюсам блока коммутации. Коммутация осуществляется в открытом состоянии ключа. Длительность открытого состояния каждого ключа равна TI. Амплитуды ЭДС импульсов для n=8 приведены в таблице 3.With the help of electronic keys located in the switching unit, the EMF sources generated by the ME1 ... ME4 power supply module unit are connected at the times specified by the control unit in accordance with a given algorithm to the output poles of the switching unit. Switching is carried out in the open state of the key. The duration of the open state of each key is TI. The amplitudes of the EMF pulses for n = 8 are given in Table 3.
Принципиальная схема блока управления представлена на рисунке фиг. 5. Блок реализован на элементах1-7. Он содержит генератор тактовых импульсов (ГТИ) 1, логический элемент И 2, счетчик 3 числа импульсов на периоде Т периодической функции, схему сравнения 4, регистр 5, дешифратор 7 с числом выводов, равном n- числу импульсных функций на периоде Т. Запуск работы устройства осуществляется подачей сигнала по входу 6. По входу 13 осуществляется запись кода числа временных интервалов n.A schematic diagram of the control unit is shown in Fig. 5. The block is implemented on elements 1-7. It contains a clock pulse generator (GTI) 1, a logical element AND 2, a
Выход ГТИ 1 подсоединен к первому входу элемента И 2, второй вход которого подсоединен к первому входу 6 устройства, а выход - к первому входу счетчика 3, выход которого подсоединен к входу дешифратора 7 и к первому входу схемы сравнения 4, второй вход которой подсоединен к выходу регистра 5, а выход - к второму входу счетчика 3, вход регистра 5 подсоединен к входу 13 устройства, выходы дешифратора 7 подсоединены к входам 81..8n, при помощи которых блок управления соединяется с блоком коммутации.The
III. 4 Блок коммутацииIII. 4 Switching unit
При помощи блока коммутации Б2 источники напряжений, поступающие от блока модулей электропитания МЭ1 МЭ4, подключаются в соответствующие интервалы времениUsing the B2 switching unit, the voltage sources coming from the ME 1 ME 4 power supply modules are connected at the appropriate time intervals
(к-1)TI≤t≤kTI, k=1, 2, … n(k-1) TI≤t≤kTI, k = 1, 2, ... n
к выходным полюсам блока 101…100. В записанном выражении TI - длительность временного интервала одного импульса напряжения, n - количество временных интервалов на периоде Т. Коммутация осуществляется при помощи управляемых электронных ключей 91…94. Импульсы, управляющие открытым состоянием каждого электронного ключа, поступают от блока управления посредством полюсов 81…8n. Первый импульс от блока управления поступает на управляющий электрод ключа 91 с полюса 81 посредством диода D1. На этот же управляющий электрод поступает управляющий импульс с полюса 84 посредством диода D2 во время действия четвертого управляющего импульса. Аналогично осуществляется управление включением остальных ключей 92…94.to the output poles of the unit 10 1 ... 10 0 . In the written expression TI is the duration of the time interval of one voltage pulse, n is the number of time intervals in the period T. Switching is carried out using controlled electronic keys 9 1 ... 9 4 . The pulses that control the open state of each electronic key come from the control unit via
Принципиальная схема блока коммутации показана на рисунке фиг. 6. На принципиальной схеме входными полюсами, от которых поступают управляющие импульсы на открытие электронных ключей, являются полюсы 81…88. Посредством полюсов 111…114 к блоку коммутации подключаются источники напряжения E1…Е4. При этом величина E1 определяется напряжением одного источника питания (модуля МЭ1). В соответствии с рисунком фиг. 1, ЭДС модулей МЭ1…МЭ4 равны напряжению Uм. В соответствии со схемой фиг. 6 напряжения, снимаемые с полюсов 111…114, равныThe schematic diagram of the switching unit is shown in Fig. 6. On the schematic diagram, the input poles, from which the control pulses to open the electronic keys are received, are
E1=E=Uм, E2=2E1, Е3=-Е1, Е4=-Е2. Коммутация осуществляется при помощи управляемых электронных ключей. На принципиальной схеме показаны ключи 91…94. Выходными являются полюсы 101 и 102.E 1 = E = Um, E 2 = 2E 1 , E 3 = -E 1 , E 4 = -E 2 . Switching is carried out using controlled electronic keys. The schematic diagram shows keys 9 1 … 9 4 . The output poles are 10 1 and 10 2 .
III. 5 Блок модулей электропитания МЭIII. 5 Block of power supply modules ME
Блок модулей электропитания (МЭ), блок Б3, предназначен для питания генератора переменного высоковольтного напряжения от модулей, состоящих из последовательно- параллельно соединенных элементов электропитания ЭГЭ, как это показано на рисунке фиг. 1. Каждый модуль характеризуется напряжением модуля Uм и током модуля Iм. Блок электропитания состоит из четырех модулей МЭ1…МЭ4, включенных последовательно. Средняя точка соединения, расположенная между модулями МЭ1 и МЭ3, является общей для всего устройства и обозначена символом "земли". С этим полюсом соединен отрицательный полюс элемента МЭ1 и положительный полюс элемента МЭ3. Положительный полюс 111 модуля МЭ1 имеет напряжение Е1, равное напряжению модуля E1=Uм. Он соединен с отрицательным полюсом модуля МЭ2. Положительный полюс этого модуля 112 будет иметь напряжение относительно "земли" E2=2E1=2 Uм. Отрицательный полюс 113 элемента МЭ3 соединен с положительным полюсом элемента МЭ4. Он имеет напряжение Е3=-Е1=-Um. Отрицательный полюс 114 элемента МЭ4 имеет напряжение относительно "земли" равное Е4=-2 Uм. Полюсами 111…114 модуль электропитания соединен с соответствующими полюсами блока коммутации Б2. Полюс "земля" блока БЗ соединен с полюсом 102 блока Б2.The block of power supply modules (ME), block B3, is designed to power an alternating high-voltage voltage generator from modules consisting of series-parallel connected EGE power supply elements, as shown in the figure of FIG. 1. Each module is characterized by module voltage Um and module current Im. The power supply unit consists of four modules ME1 ... ME4, connected in series. The midpoint of the connection, located between the modules ME1 and ME3, is common for the entire device and is marked with a "ground" symbol. This pole is connected to the negative pole of the ME1 element and the positive pole of the ME3 element. The positive pole 11 1 of the ME1 module has a voltage E1 equal to the voltage of the E1 module = Um. It is connected to the negative pole of the ME2 module. The positive pole of this module 11 2 will have a voltage with respect to "ground" E2 = 2E1 = 2 Um. The negative pole 11 3 of the ME3 element is connected to the positive pole of the ME4 element. It has a voltage of E3 = -E1 = -Um. The negative pole 11 4 of the ME4 element has a voltage relative to the "ground" equal to E4 = -2 Um. Poles 11 1 ... 11 4 the power supply module is connected to the corresponding poles of the switching unit B2. The earth pole of the BZ block is connected to the 10 2 pole of the B2 block.
IV. Краткое описание чертежейIV. Brief Description of Drawings
Фиг. 1 Последовательно-параллельное соединение ЭГЭFIG. 1 Series-parallel connection of EGE
Фиг. 2 Аппроксимация синусоидальной функции последовательностью импульсных функций при n=8FIG. 2 Approximation of a sinusoidal function by a sequence of impulse functions for n = 8
Фиг. 3 Структурная схема гененратораFIG. 3 Block diagram of the generator
Фиг. 4 Принципиальная схема блока управленияFIG. 4 Schematic diagram of the control unit
Фиг. 5 Принципиальная схема блока коммутации для я=8FIG. 5 Schematic diagram of the switching unit for i = 8
Фиг. 6 Принципиальная схема блока МЭFIG. 6 Schematic diagram of the ME block
V. Осуществление изобретенияV. Implementation of the invention
Описание работы устройства. В исходном состоянии на регистре 5 по входу 13 записан код числа временных интервалов n. На это число интервалов разбивается период синусоидальной функции Т при аппроксимации синусоидальной функции последовательностью импульсных функций. На счетчике 3 хранится код нуля (вход сброса в ноль на счетчике 3 на фиг. 5 не показан). Работа устройства начинается после подачи пускового сигнала по входу 6 логического элемента И 2. После подачи пускового сигнала импульсы с выхода генератора тактовых импульсов 1 через открытый элемент И 2 начинают поступать на вход счетчика 3. Код с выхода счетчика 3 поступает на вход дешифратора 7. На выходе дешифратора появляется единичный сигнал только на одном из n его выходов. Единичный сигнал на i-ом (i=1…n) выходе дешифратора 7 подается на вход блока коммутации посредством одного из полюсов 8i, i=1…n, который подсоединен к управляющим электродам управляемых ключей 91…94. Входы управляемых ключей подключаются полюсами 11i, i=1..n/2, к источникам напряжения E1..En/2, а выходы ключей подключаются к выходным полюсам блока коммутации 101..102. В каждый временной интервал к каждому выходному полюсу блока коммутации 101..102 подключается только один источник постоянного напряжения из набора E1..En/2. Значения напряжений источников равны E1=E=Uм, Е2=2Е, Е3=-Е1, Е4=-2Е, На принципиальной схеме блока коммутации рисунок фиг. 5 показаны коммутации для генератора ЭДС, когда число временных интервалов на периоде Т равно n=8. Согласно табл. 3, в первый и четвертый интервалы времени к полюсу 101 подключается источник ЭДС E1=E, полюс 102 подключается полюсу "земля". Во второй и третий интервалы времени к полюсу 101 подключается источник ЭДС Е2=2Е источник ЭДС Е2=2Е, в пятый и восьмой интервалы времени к полюсу 101 подключается источник ЭДС Е3=-Е, в шестой и седьмой интервалы времени к полюсу 101 подключается источник ЭДС Е4=-2Е,Description of device operation. In the initial state, the code of the number of time intervals n is written on
Подключение источников питания с напряжениями Е1..En/2 к выходным полюсам блока коммутации 101..10 осуществляется при помощи управляемых электронных ключей 91…94.. Сигналы, управляющие на момент времени TI=Т/n открытым состоянием ключа, поступают с выхода дешифратора блока управления посредством полюсов 81..8n. Блоком управления задается очередность следования управляющих импульсов. За управляющим импульсом от формирователя импульсов 8j, j=1..n следует управляющий импульс от формирователя импульсов 8j+1, пока j+1 не станет равным n. После прекращения действия импульса с выхода 8n включается импульс 81. При этом текущее значение счетчика числа импульсов 3 совпадет с заданным при помощи входа 13 числом n, счетчик обнуляется и процесс повторяется.Connection of power supplies with voltages E 1 ..E n / 2 to the output poles of the switching unit 10 1 ..10 is carried out using controlled electronic keys 9 1 ... 9 4 .. Signals that control the open state of the key at the time TI = T / n , come from the output of the decoder of the control unit by means of
VI. ЛитератураVi. Literature
1. Гаврилов Л.П. Генератор многофазной системы ЭДС для мобильных устройств Патент 2671539 от 01.11.20181. Gavrilov L.P. Generator of a polyphase EMF system for mobile devices Patent 2671539 dated 01.11.2018
2. Синявский В.В. Научно-технический задел по ядерному электроракетному МБ «ГЕРКУЛЕС» // КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИ №3/20132. Sinyavsky V.V. Scientific and technical groundwork for the nuclear electric missile MB "HERCULES" // SPACE EQUIPMENT AND TECHNOLOGIES №3 / 2013
3. Смирнов И.А., Морозов В.И., Дерягин Ю.А., Середников М.Н., Дубовицкий А.В. Космическая энергетическая установка с машинным преобразованием энергии Патент RU 586797 С1 Опубликовано: 2016.06.103. Smirnov I.A., Morozov V.I., Deryagin Yu.A., Serednikov M.N., Dubovitsky A.V. Space power plant with machine energy conversion Patent RU 586797 C1 Published: 2016.06.10
4. Морозов В.И., Середников М.Н., Негрецкий Б.Ф. Энергетическая установка с машинным преобразованием энергии Патент RU 2716766 Опубликовано: 2020.03.164. Morozov V.I., Serednikov M.N., Negretsky B.F. Power plant with machine energy conversion Patent RU 2716766 Published: 2020.03.16
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020118782A RU2735021C1 (en) | 2020-06-01 | 2020-06-01 | Sinusoidal voltage generator based on nuclear power plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020118782A RU2735021C1 (en) | 2020-06-01 | 2020-06-01 | Sinusoidal voltage generator based on nuclear power plant |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2735021C1 true RU2735021C1 (en) | 2020-10-27 |
Family
ID=72949138
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020118782A RU2735021C1 (en) | 2020-06-01 | 2020-06-01 | Sinusoidal voltage generator based on nuclear power plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2735021C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2761183C1 (en) * | 2021-06-02 | 2021-12-06 | Леонид Петрович Гаврилов | Generator with improved output voltage waveform based on nuclear power plant |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU1835121C (en) * | 1991-06-18 | 1993-08-15 | Коммунарский горно-металлургический институт | Method for control of dc-ac-multistep voltage converter |
RU87053U1 (en) * | 2008-04-22 | 2009-09-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством" | DEVICE FOR CONVERSION OF DC VOLTAGE TO QUASI-SINUSOIDAL WITH TWO-LEVEL WIDTH-PULSE MODULATION |
WO2013023248A1 (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-21 | Kevin Stephen Davies | Power conversion system |
RU182185U1 (en) * | 2018-03-27 | 2018-08-07 | Сергей Александрович Мосиенко | NUCLEAR POWER GENERATOR |
-
2020
- 2020-06-01 RU RU2020118782A patent/RU2735021C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU1835121C (en) * | 1991-06-18 | 1993-08-15 | Коммунарский горно-металлургический институт | Method for control of dc-ac-multistep voltage converter |
RU87053U1 (en) * | 2008-04-22 | 2009-09-20 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством" | DEVICE FOR CONVERSION OF DC VOLTAGE TO QUASI-SINUSOIDAL WITH TWO-LEVEL WIDTH-PULSE MODULATION |
WO2013023248A1 (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-21 | Kevin Stephen Davies | Power conversion system |
RU182185U1 (en) * | 2018-03-27 | 2018-08-07 | Сергей Александрович Мосиенко | NUCLEAR POWER GENERATOR |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2761183C1 (en) * | 2021-06-02 | 2021-12-06 | Леонид Петрович Гаврилов | Generator with improved output voltage waveform based on nuclear power plant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2633662C1 (en) | Generator of emf polyphase system | |
Rocha et al. | Multilevel high-voltage pulse generation based on a new modular solid-state switch | |
RU2671539C1 (en) | Multi-phase emf system generator for mobile devices | |
KR20140136515A (en) | Power electronic converter | |
Elserougi et al. | A boost-inverter-based bipolar high-voltage pulse generator | |
Elserougi et al. | A unipolar/bipolar high-voltage pulse generator based on positive and negative buck–boost DC–DC converters operating in discontinuous conduction mode | |
RU2735021C1 (en) | Sinusoidal voltage generator based on nuclear power plant | |
Kotb et al. | Simplified sinusoidal pulse width modulation for cascaded half-bridge multilevel inverter | |
RU2012127384A (en) | METHOD FOR OPERATING A CONVERTER SCHEME AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
RU2734725C1 (en) | Sinusoidal voltage generator with pulse synthesizer of different polarity based on npu | |
US20160069327A1 (en) | Wind power converter device and converter device | |
RU2681347C1 (en) | Generator of multi-phase emf system with reduced twice power tongs | |
Bhaskar et al. | A novel calculus based unipolar double reference single carrier PWM for single phase T-multilevel inverter with under modulation (< 1) for renewable energy applications: Hardware implementation | |
Hayat et al. | 63-level reduce switch asymmetrical cascaded H-bridge multilevel inverter | |
RU2684486C1 (en) | Generator of multiphase system of emf using a block of diodes for cutting twice number of power switches | |
Choi et al. | Cascaded H-bridge multilevel inverter employing bidirectional switches | |
Elserougi et al. | A hybrid boost modular multilevel converter-based bipolar high voltage pulse generator | |
RU2761183C1 (en) | Generator with improved output voltage waveform based on nuclear power plant | |
Islam et al. | Improvement in performance of asymmetric multilevel inverter used for grid integrated solar photovoltaic systems | |
Taherian et al. | A modular unipolar/bipolar high-voltage pulse generator suitable for high resistive load | |
RU2695589C1 (en) | Device for generation and wireless transmission of multi-phase system of voltages by means of lasers | |
RU2786519C1 (en) | Cyclotron resonant microwave oscillation converter with multiple controlled outputs | |
RU2682987C1 (en) | Cardiopulse generator | |
RU2684485C1 (en) | Multiphase emf generator with controlled initial phase | |
Chellammal et al. | Performance analysis of multi carrier based pulse width modulated three phase cascaded H-bridge multilevel inverter |