SI20557A - Postopek za krmiljenje izmenične napetosti - Google Patents

Abstract

Postopek za krmiljenje izmenične napetosti s pomočjo elektronskih stikal od vhodne izmenične napetosti (Uv) prepušča s periodo (T) segmente napetosti (Us), širine (tau), ki niso sinhronizirani z vhodno izmenično napetostjo (Uv), pri čemer je čas (tau) nastavljiv, amplituda izhodne izmenične napetosti (Ui) pa je določena z razmerjem časov tau/T. S frekvenčnim sitom (LC) izloči višje harmonične komponente izhodne napetosti (Ui).ŕ

Description

METREL d. d.

1354 Horjul 188

Izumitelj:

Arh Jože Pionirska 38 1360 Vrhnika

POSTOPEK ZA KRMILJENJE IZMENIČNE NAPETOSTI

Področje tehnike

Izum sodi v področje tehnike krmiljenja električne napetosti. Po MPK spada v razred G05F

44

Tehniški problem

Izum rešuje tehniški problem izdelave postopka za krmiljenje izmeničnih napetosti brez vmesne pretvorbe v enosmerno napetost in brez transformatorja.

Stanje tehnike

Doslej so problem krmiljenja izmenične napetosti reševali bodisi s pomočjo triacov, variakov in podobnega. Pri krmiljenju izmenične napetosti s triaci je najvišja vhodna napetost določena z zmožnostjo sestavnih delov, težave pri nižjih vhodnih napetostih pa se pojavijo, kadar je vhodna napetost primerljiva s padci napetosti na polprevodniških stikalih. Krmiljenje z nastavljivim transformatorjem - variakom je smotrna le za nazivno območje vhodne napetosti. Če je vhodna napetost previsoka, preide jedro transformatoija v nasičenje, kar povzroča tokovne konice na vhodu in popačeno napetost na izhodu. Pri prenizki vhodni napetosti, pa je poslabšan izkoristek zaradi manjšega magnetnega fluksa v jedru transformatoija.

Opis nove rešitve

Bistvo novega postopka za krmiljenje (uravnavanje) izmenične napetosti po pričujočem izumu je v tem, da izmenično napetost Uv kateri želimo spreminjati vrednost, s pomočjo elektronskih stikal, periodično odpiramo, pri čemer je čas odprtja τ manjši ali kvečjemu enak periodi T krmilnih impulzov uk. Rezultat tega je izmenična napetost ui nižje vrednosti, ki ima primešane še višje harmonične komponente, katere pa izločimo s sitom L C. Na izhodu dobimo praktično nepopačeno izmenično napetost ui , katere amplituda je določena z razmerjem τ/Τ.

V nadaljevanju bo postopek podrobneje opisan na izvedbenem primeru in s pomočjo slik, ki prikazujejo:

Slika 1 prikazuje vhodno napetost uv, segmente us napetosti uv in izhodno izmenično napetost ut

Slika 2 prikazuje izvedbeni primer, pri čemer pomenijo posamezne oznake:

G : generator izmenične napetosti uv;

Rn : notranja impedanca generatoija G,

Rb: impedanca bremena;

C : konenzator sita L C;

L : dušilka sita L C;

-3L1 inLl’: dušilki;

Tri, Tr2, Tri’, Tr2’ : tranzistorji uk: krmilna napetost uk’: invertirana krmilna napetost

Cv: kondenzator st: skupa točka vhoda in izhoda

Sl, Sl’ : elektronski stikali

Kot je razvidno iz slike 2, ki prikazuje izvedbeni primer je vhodna napetost uv, ki jo daje generator G z notranjo impedanco Rn pritisnjena na zaporedno vezani elektronski stikali za izmenično napetost Sl in Sl’. Njima vzporedno je priključen še kondenzator Cv. Srednja točka st stikal Sl in Sl’ je izhod na katerem je izhodna napetost zmnožek krmiljenja stikal in napetosti uv. Elektronski polprevodniški stikali Sl in Sl’ sta sestavljeni iz zaporedne vezave močnostnih tranzistorjev Tri in Tr2 oziroma Tri’ in Tr2’. Tranzistoiji so lahko tipa MOS, bipolarni ali pa IGBT Oba tranzistorska para sta krmiljena plavajoče s protifaznima (invertiranima signaloma) uk in uk’, kar pomeni, da njihovo odpiranje ni sinhronizirano z vhodno izmenično napetostjo uv. Oba omenjena signala imata nastavljivo širino τ, ki določa čas odprtja stikal Sl in Sl’ ter s tem tudi amplitudo krmiljene napetosti ui. Ko je stikalo Sl oziroma Sl’ sklenjeno se tok, ki teče praviloma samo skozi en tranzistor, pri drugem stikalu, pač glede na izbrano tehnologijo zaključi ali skozi tranzistor (pri MOS) ali preko vzporedno vezane diode (pri bipolarnem tipu). V času, ko je stikalo Sl razklenjeno se napolni kondenzator C v z napetostjo uv iz generatoija G preko njegove notranje impedance Rn. Ko se stikalo Sl sklene teče tok iz izvora G skozi njegovo notranjo impedanco in iz kondenzatorja Cv. Ta način omogoča blažitev padcev napetosti uv v času sklenjenega stikala Sl s pomočjo kondenzatorja Cv. Hkratno krmiljenje stikal Sl in Sl’ je možno doseči z dodatno izbiro induktivnosti dušilk L1 in Ll’, ki preprečita hkratno odprtje stikal Sl in Sl’. Ko se razklene stikalo Sl, se sklene stikalo Sl’, kar omogoči, da se dušilka L regularno prazni in se v skupni točki st ne pojavijo napetostne konice, ki bi lahko uničile polprevodniška stikala.

Frekvenca krmilnega signala je izbrana na osnovi zmožnosti uporabljenih tranzistorjev. Vrednosti za induktivnost dušilke L in kapaciteto kondenzatorja C so odvisne od stikalne frekvence, predvidene obremenitve in željenega dušenja višjih harmoničnih frekvenc. Čeprav

-4nastopajo padci napetosti tako na tranzistorjih, diodah, serijski impedanci izhodnega filtra in tudi drugod, je možno s standardnimi sestavnimi deli doseči izkoristek 95 % ali celo boljši.

Z novim postopkom krmiljenja izmenične napetosti dosežemo neodvisnost delovanja od vhodne napetosti, dober izkoristek, samo krmiljenje pa zahteva le en krmilni signal uk, saj je drugi uk’ invertiran.

METREL d.d. zanjo

Claims (1)

1. Postopek za krmiljenje izmenične napetosti, značilen po tem, da s pomočjo elektronskih stikal od vhodne izmenične napetosti (uv) periodično s periodo (T) prepušča segmente napetosti (us) širine (τ), ki niso sinhronizirani z vhodno izmenično napetostjo (uv), pri čemer je čas (τ) nastavljiv, amplituda izhodne izmenične napetosti (ui) pa je določena z razmeijem časov τ : T in da s frekvenčnim sitom minimizira višje harmonične komponente izhodne napetosti (ui).