WO2014149017A1 - Источник питания системы электрического отопления - Google Patents

Источник питания системы электрического отопления Download PDF

Info

Publication number
WO2014149017A1
WO2014149017A1 PCT/UA2014/000033 UA2014000033W WO2014149017A1 WO 2014149017 A1 WO2014149017 A1 WO 2014149017A1 UA 2014000033 W UA2014000033 W UA 2014000033W WO 2014149017 A1 WO2014149017 A1 WO 2014149017A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
energy
output
pulses
electronic
input
Prior art date
Application number
PCT/UA2014/000033
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Владими Алексеевич КЛЁСОВ
Сергей Николаевич АЛЕКСАНДРОВ
Original Assignee
Klyosov Vladimir Alekseevich
Aleksandrov Sergey Nikolaevich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Klyosov Vladimir Alekseevich, Aleksandrov Sergey Nikolaevich filed Critical Klyosov Vladimir Alekseevich
Priority to CN201480016758.2A priority Critical patent/CN105144837A/zh
Priority to US14/776,722 priority patent/US20160043626A1/en
Priority to GB1518454.2A priority patent/GB2527469A/en
Priority to DE112014001506.7T priority patent/DE112014001506T5/de
Publication of WO2014149017A1 publication Critical patent/WO2014149017A1/ru

Links

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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/0252—Domestic applications
    • H05B1/0275—Heating of spaces, e.g. rooms, wardrobes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/0019—Circuit arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/44—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor arranged within rods or tubes of insulating material
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0083—Converters characterised by their input or output configuration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • the power source of the electric heating system is the power source of the electric heating system.
  • the invention relates to energy, in particular to electrical heating systems for housing and other premises.
  • the effect of energy storage in the inductors with the next transfer of energy storage to the consumer is used to generate the output voltage.
  • a pulsed input voltage is periodically applied to the inductor.
  • the pulse current flowing through the coil provides the accumulation of energy in its magnetic field at each pulse.
  • stored energy from the coil can be transferred to the load directly or through a secondary transformer winding.
  • Existing typical circuits of switching power supplies differ only in the way they connect the inductance, otherwise the principle of operation remains unchanged.
  • Such a circuit makes it possible to significantly increase the energy conversion coefficient, since there are no power elements in the circuit that dissipate electrical power except the load itself.
  • Key transistors operate in saturated key mode and dissipate! insignificant power only in fairly short time intervals.
  • An increase in the switching frequency of the keys allows one to significantly increase the power and improve the mass and size characteristics of the device.
  • WO / 1999/23749 describes a method for autonomous power supply of electronic systems and a device for its implementation by converting the energy of non-electric sources of environmental energy into electrical energy using charge generators.
  • Piezoelectric or triboelectric elements or radioactive sources of charged particles which, unlike traditional sources of electric power, do not require periodic replacement or recharging, can be used as charge generators in such devices.
  • an independent power device including an input circuit; two inductively interconnected inductors; means for generating and supplying electrical pulses to the first inductor; load circuit; means for transmitting electrical energy from the second inductor to the load circuit; means for stabilizing the electromagnetic field between the first and second inductors; primary source of electrical energy; self-feeding device line (WO / 2008/103129).
  • the input circuit of such a device contains an input switch and a capacitor that stores and transfers electrical energy from the primary source to the system.
  • the means for generating and supplying electrical pulses to the first inductor comprise serially connected pulse units, a high-frequency generator, a first filter and a first frequency regulator.
  • the pulse block is connected to the input circuit, and the first filter is connected to the first inductor.
  • the load circuit contains positive and negative output cables and a frequency converter that converts the electricity received on the second coil into a form acceptable to the consumer.
  • the means for transmitting electric energy from the second inductor to the load circuit is made in the form of conductors connecting the ends of the second coil with the elements of the load circuit.
  • the means for stabilizing the electromagnetic field between the first and second inductors includes a second filter and a second frequency regulator.
  • the primary source of electrical energy is connected to the input switch with the ability to turn off at the end of the start mode.
  • the self-feeding line is made in the form of positive and negative cables connecting the load circuit to input switch with the ability to connect to the input device after disconnecting the primary source of electrical energy.
  • the device is described as a functional energy module with a complete cycle of energy conversion to produce electricity at the output.
  • this known device it is indicated that if it is necessary to increase electric power, it is possible to create power plants by aggregating (increasing the number) of these modules to obtain the desired electric power.
  • the device consumes the energy of the primary source only during the start-up period. This initial energy can be obtained from a low-power accumulator or battery, or from similar sources of electrical energy. After 1-2 seconds after starting the device, the primary source is turned off. In a most basic device without a primary source, electrical energy is constantly generated. A small part of the received electric energy is used by the device for self-feeding. The bulk of electrical energy is consumed by the user. Until the device is turned off or there is any problem in the device, the device generates energy continuously.
  • a device for generating electrical energy comprising an inductive system, an input circuit with means generating and supplying electrical pulses to the inductive system, means for transmitting electric energy from the inductive system to the load circuit, a primary source of electrical energy connected to the input circuit.
  • the above-mentioned known power plant is one of the possible options for technical means that implements the conversion of the force fields of the environment into electrical energy familiar to the consumer with its own advantages and disadvantages.
  • the disadvantage of the considered analogue is the presence in the energy transfer circuit of a link transmitting electromagnetic field energy due to inductive (transformer) coupling between two inductance coils. It is known that the transfer of energy (electromagnetic field energy) in this way is inevitably associated with irretrievable losses due to hysteresis and energy absorption by other (passive) objects located in the electromagnetic field, which reduces the efficiency of energy conversion. Switching the inductor with the primary energy source through one of the ends of the coil limits the possibility of increasing the energy conversion coefficient. In addition, the presence of filters, frequency controllers complicates the design and the possibility of its practical use.
  • a known power source includes an inductor connected to a primary source of electrical energy (for example, a battery or a rectified voltage of the electrical network) and connected to a load circuit that transfers electric energy to the load (in the case of an electric heating system in a room, for example, to electric heating elements - tubular electric heaters )
  • the inductance coil is connected to the primary energy source by connecting one of the ends of the inductance coil to one of the poles of the primary a source of electrical energy through an electronic switch (as a rule, polaris or MIS transistors) and direct connection of the second end of the inductor with the second pole of the primary source of electrical energy.
  • the input of the electronic key is connected to the output of the unipolar pulse generator.
  • the inductance coil is connected to the output voltage terminals (with a load circuit) by connecting one end of the inductance coil to one of the output voltage terminals via an electronic valve (diode) and directly connecting the second end of the inductance coil to the second output voltage terminal.
  • the circuit may have a feedback circuit, which, depending on the value of the output voltage, changes the frequency or width of unipolar pulses of the pulse generator.
  • a capacitor can be connected to the output terminals.
  • the total voltage of the primary source of electrical energy is applied periodically to the inductor for a short time.
  • the transmission of electric energy of the primary source to the load circuit is blocked by an electronic valve with the corresponding polarity of its inclusion in the circuits.
  • the pulse current flowing through the inductor provides the accumulation of energy in the magnetic field of the coil at each pulse.
  • the accumulated self-induction energy in the form of electrical pulses is transmitted from the inductor to the load through an open electronic valve with the electronic key closed.
  • the transmission of electric energy from the inductor to the load can be carried out directly or through the secondary winding of the output transformer with subsequent rectification.
  • the stabilization of the output voltage can be provided by automatically adjusting the width or frequency of the pulses on the electronic key using the feedback circuit.
  • a power source of an electric heating system including an inductor connected to a load circuit and connected to a primary source of electrical energy by periodically connecting one of its ends to one of the poles of the primary source of electrical energy through an electronic key, a unipolar generator pulses, the output of which is connected to the input of the electronic key.
  • the inductance coil is switched with the primary energy source through one of the ends of the coil, which limits the possibility of increasing the energy conversion coefficient.
  • the basis of the invention is the task of improving the power source of the electric heating system, in which due to the design features, an increase in the energy conversion coefficient is achieved.
  • the problem is solved in that, in the power source of the electric heating system, including an inductor connected to the load circuit and connected to the primary source of electrical energy by periodically connecting one of its ends to one of the poles of the primary source of electrical energy through an electronic key, as well as a generator unipolar pulses, the output of which is connected to the input of the electronic key according to the invention, the second end of the inductor is connected to the second pole a primary source of electrical energy through a second electronic key, the input of which is connected to the output of the specified generator of unipolar pulses with simultaneous operation of these electronic keys.
  • a patented power supply may also contain means for stabilizing the output voltage in the form of a feedback circuit connecting the output of the power supply to the control input of the unipolar pulse generator with the possibility of changing the width or period of passage of the pulses depending on the value of the output voltage.
  • the power source may comprise means of self-feeding the system, made in the form of two valves connecting the poles of the output voltage and the primary source of electrical energy.
  • Distinctive features of the invention (the second end of the inductor is connected to the second pole of the primary source of electrical energy through a second electronic key, the input of which is connected to the output of the specified generator of unipolar pulses with the synchronous operation of these electronic keys), together with the essential features common to the prototype, achieve of the technical result is an increase in the energy conversion coefficient.
  • the inventive power source is intended for electric heating systems of rooms in which the conversion of electrical energy to thermal energy occurs due to ohmic load resistance, and the quality of which, as a rule, is used by heating elements, which are a metal tube, inside of which there is one or more spirals with high ohmic resistance.
  • a characteristic feature of the heating elements is the independence of their operation from the form of electric voltage (sinusoid, or rectangular pulses, or pulses of a different shape) and from the frequency (not necessarily 50 Hz). Therefore, the inventive power source does not contain special electronic units that are included in known pulse power sources between the output of the inductor and the load and which ensure that the output signal meets the requirements of the electrical network used to power electric motors, household appliances, electronic devices and other equipment, by converting output pulses of the inductor in a sine wave with a frequency of 50 Hz.
  • the term "load” refers to a device for converting electrical energy into thermal energy due to ohmic load resistance, the most preferred of which are tubular electric heaters - heating elements.
  • FIG. 1 is an electrical diagram of a system power supply and electric heating according to the invention.
  • FIG. 2 - the same with the introduction of valves in the load circuit.
  • FIG. 3 - the same with the introduction of the feedback circuit.
  • FIG. 4 - the same with the introduction of means of energy transfer from the load circuit to the input circuit.
  • Figure 5 is an oscillogram of the pulses supplied to the inductance coils of the power sources of the electric heating system involved in the experiment;
  • FIG. 6 waveform of pulses at the output of the power source (at the load) with one electronic key.
  • FIG. 7 is a waveform of pulses at the output of a power source according to the invention (on load) with two electronic keys.
  • the inventive power source of the electric heating system includes an inductor 1, an input circuit 2 through which an inductor 1 is connected to a primary electric power source 3, a load circuit 4 through which an inductor 1 is connected to a load 5, electronic keys 6, 7, and a generator 8 unipolar pulses.
  • the inductor 1 is connected to the primary source of electrical energy 3 by connecting its ends 9, 10 with the opposite poles of the primary source 3 of electrical energy through electronic keys 6, 7, respectively.
  • electronic keys 6, 7 shook the transistor keys on bipolar transistors, as the most preferred for similar circuits.
  • the electronic keys 6,7 can be performed on thyristors, electronic tubes and other electronic devices, widely known to specialists in this field of technology.
  • the output 1 1 of the generator 8 of unipolar pulses is connected to the inputs 12, 13 of the electronic keys 6, 7 to ensure synchronous operation (synchronous opening / closing) of the electronic keys 6, 7.
  • the load circuit 4 may contain electronic valves 14, 15 (diodes, transistors), through which the ends 9, 10 of coil 1 are inductive! and connected to the output voltage terminals (Fig. 2). When this execution is blocked, the energy transfer from the primary source 3 to the load 5 is blocked with the keys 6, 7 open and the energy of self-induction is transferred from the inductor 1 to the load 5.
  • the power supply according to the invention may comprise means for stabilizing the output voltage, for example, in the form of a feedback circuit, which includes series-connected resistances 16, 17 connected to the output terminals, and a line 18 connecting the resistances 16, 17 to the control the input 19 of the generator 8 unipolar pulses (Fig. 3).
  • the capacitor 20 provides energy storage in the input circuit 3.
  • the capacitor 21 provides energy storage in the load circuit 4 and smoothing the output voltage.
  • Capacitors 22, 23, connected in parallel with the electronic keys 6, 7, respectively, are designed to protect the keys 6, 7 from spark discharges in the process of opening / closing.
  • the patented power source may contain means for transmitting part of the output energy from the load circuit 4 to the input circuit 2, providing a self-feeding system. These tools can be made in the form of two valves 24, 25, which connect the poles of the output voltage and the primary source of electrical energy 3 (Fig. 4).
  • the power source of the electric heating system according to the invention operates as follows.
  • the electronic keys 6, 7, which can operate with a frequency of 5 Hz -100 MHz, periodically Inductive coil 1 is supplied with the full voltage of the primary source 3 of electrical energy. In this case, the transmission of electric energy of the primary source 3 to the load circuit 4 can be blocked by electronic valves 14, 15 with the corresponding polarity of their inclusion.
  • When current flows through the inductor 1 with open electronic switches 6, 7 around the coil 1 forms an electromagnetic field with a given energy potential.
  • Stabilization of the output voltage can be achieved by automatically adjusting the width timn or the pulse repetition period T using a feedback circuit (resistance 16, 17, line 18), which connects the output of the power source to the controlled input 19 of the generator 8 of unipolar pulses.
  • the power source according to the invention may include means for transmitting part of the output energy from the load circuit 4 to the input circuit 2 to provide self-feeding mode. Part of the energy output from circuit 4 load is transmitted to the input circuit 2 through two valves 24, 25 connecting the same poles of the output voltage and the primary source 3 of electrical energy.
  • Each of the devices included the same input circuit connected to the primary energy source, an inductor and an output circuit connected to the load.
  • the ends of the inductor are directly connected to the output circuit, and with the input circuit through means of switching the inductor with the input circuit.
  • the switching means were made in the form of a single electronic key, through which one end of the coil is connected to one of the poles of the input circuit, the second end of the coil is directly connected to the second pole of the input circuit.
  • the controlled input of the electronic key was connected to the unipolar pulse generator to provide periodic opening / closing of the electronic key with periodic connection / disconnection of one of the ends of the coil with one of the poles of the input circuit.
  • the switching means are made in the form of two electronic keys, through which different ends of the inductance coil are connected to different poles of the input circuit.
  • the controlled inputs of electronic keys are connected to a unipolar pulse generator to provide periodic synchronous opening / closing of electronic keys with periodic synchronous connection / disconnection of the ends of the coil with the corresponding poles of the input circuit.
  • FIG. 5-7 The waveform view is shown in FIG. 5-7.
  • FIG. Figure 5 shows the waveform of the input pulses supplied to the coils through electronic keys, the duty cycle of the pulses is 1: 9 (timn / ⁇ , de timn - pulse duration, ⁇ - pulse repetition period).
  • FIG. 6 is an oscillogram of the output pulses of a device with one electronic key.
  • FIG. 7 is an oscillogram of the output pulses of a device with two electronic keys.
  • the hatched area of the pulses are the energy indicators of the pulses. The larger the area, the greater the energy of the pulse.
  • the area of the output pulses during the periods of pauses of the device with two electronic keys is much larger than the area of the output pulses during periods of pauses of the device with one electronic key.
  • Control of electrical energy at the outputs of the devices was carried out by measuring the power of electrical pulses at the outputs of the devices during periods T of the sequence of input pulses - separately during periods of pulses timn and during periods of pause of the house.
  • the power of the output pulses Pout during timn periods (the duration of the input pulses) in the experimental devices does not differ (36 kW).
  • the technical result - increasing the energy conversion coefficient is ensured by the fact that the power of the output pulses in the experimental device with two electronic keys, which is the patented invention according to claim 1, significantly exceeds the power of similar pulses in the experimental device with one electronic key.

Abstract

Источник питания системы электрического отопления. Изобретение относится к энергетике, в частности к электрическим системам отопления жилых и других помещений. Источник питания системы электрического отопления включает катушку (1 ) индуктивности, соединенную с контуром (4) нагрузки и подключенную к первичному источнику (3) электрической энергии с возможностью периодического соединения одного из ее концов (9) с одним из полюсов первичного источника (3) электрической энергии через электронный ключ (6), а также генератор (8) однополярных импульсов, выход которого соединен со входом электронного ключа (6). Согласно изобретению второй конец (10) катушки (1 ) индуктивности соединен со вторым полюсом первичного источника (3) электрической энергии через второй электронный ключ (7), вход которого соединен с выходом указанного генератора (8) однополярных импульсов с обеспечением синхронной работы указанных электронных ключей (6,7). Достигаемый результат - повышение коэффициента преобразования энергии.

Description

Источник питания системы электрического отопления.
Область техники
Изобретение относится к энергетике, в частности к электрическим системам отопления жилищных и других помещений.
Предшествующий уровень техники
В последние годы заметно выросли объемы электроэнергии, сознательно преобразуемой в тепло для бытовых целей (отопление и горячее водоснабжение), что, прежде всего, предопределено очевидными преимуществами процессов электрического нагревания по сравнению с получением тепла прямым сжиганием топлива. Процессы электрического нагревания обеспечивают постоянную готовность установок к действию, стабильность параметров нагревания, возможность дозирования мощности в месте потребления в широких границах, а также традиционность и простоту доставки энергоносителя, высокую управляемость процессом нагревания и экологическую чистоту процесса. Главным узлом системы электрического отопления является источник питания, а его коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую энергию определяет целесообразность использования электрических систем отопления. В настоящее время широкое распространение в электротехнике и энергетике, в том числе и в системах электрического отопления, получили импульсные источники пи тания. В импульсных источниках питания для генерации выходного напряжения используется эффект накопления энергии в катушках индуктивности со следующей передачей накопления энергии к потребителю. С помощью ключевого элемента к катушке индуктивности периодически подводят импульсное входное напряжение. Импульсный ток, протекающий при этом через катушку, обеспечивает накопление энергии в ее магнитном поле на каждом импульсе. Запасенная таким образом энергия из катушки может передаваться в нагрузку непосредственно или через вторичную обмотку трансформатора. Существующие типовые схемы импульсных источников питания отличаются лишь способом подключения индуктивности, в остальном принцип работы остается неизменным.
Такая схема позволяет существенно повысить коэффициент преобразования энергии, так как в схеме отсутствуют силовые элементы, рассеивающие электрическую мощность, кроме самой нагрузки. Ключевые транзисторы работают в режиме насыщенного ключа и рассеиваю ! незначительную мощность только в достаточно короткие временные интервалы. Повышение частоты переключения ключей позволяет существенно увеличить мощность и улучшить массогабари гные характеристики устройства.
Характерной особенностью процессов накопления энергии в катушках индуктивности с последующей передачей накопления энергии к потребителю является их взаимодействие с силовыми полями окружающей среды. Сегодня накоплено большое количество экспериментальных фактов, подтверждающих реальность использования силовых полей (электрические поля, магнитные поля, гравитационные поля и другие силовые поля) для получения обычных видов энергии, например, электрической энергии. Работы в этом направлении интенсивно проводятся в США, России, Германии, Японии, Швейцарии. При этом корректно произведенные расчеты не обнаруживают нарушений законов термодинамики, просто происходит преобразование одних видов энергии в другие виды в соответствии с законами физики.
На сегодняшний день существуют различные физические теории, подтверждающие практические возможности получения энергии путем конвертации энергии силовых полей окружающей среды в другие привычные виды энергии, что известно, , например, из следующих публикаций:
- "Extracting Energy and Heat From The Vacuum" (Извлечение энергии и тепла из вакуума), Physical Review Е, Volume of 48, 1993, с. 1562-1565;
- Сахаров А. Д., «Квантовые флуктуации вакуума в искривленном пространстве и теория гравитации», Доклады Академии Наук СССР, т. 12, 1968:
- А. Фролов, «Свободная энергия», http://prometheus.al.ru/phisik7frolov.htm;
- Косинов Н. В., Гарбарук В. И., Поляков Д. В. «Энергетический феномен вакуума», http://www.efir.com.ua/rus/ Известный уровень техники включает множество технических решений, позволяющих конвертировать потенциальную энергию силовых полей окружающего пространства в электрическую энергию и реализующих различные физические принципы преобразования энергии.
Так, из описания к патенту US, 6362718 известен электромагнитный генератор, работа которого не требует внешнего источника питания. В соответствии с этим известным техническим решением устройство после запуска будет производить энергию на протяжении длительного времени после отсоединения первичного источника питания. Генератор является открытой диссипативной системой, аккумулирующей энергию, полученную из окружающей среды и преобразует ее в электрическую энергию. Отмечено, что изобретение не может считаться «вечным двигателем», поскольку процессы, происходящие в нем, отвечают законам преобразования и сохранения энергии.
В WO/1999/23749 описан способ автономного питания электронных систем и устройство для его осуществления путем конверсии энергии неэлектрических источников энергии окружающей среды в электрическую энергию с помощью генераторов зарядов. В качестве генераторов зарядов в таких устройствах могут быть использованы пьезоэлектрические или трибоэлектрические элементы или радиоактивные источники заряженных частиц, которые, в отличие от традиционных источников электрического питания, не требуют периодической замены или перезарядки.
Возможно привести и другие известные решения как примеры преобразования потенциальной энергии силовых полей окружающей среды в привычную электрическую энергию. Результаты таких решений, на первый взгляд, противоречат фундаментальным основам физики и современного мировоззрения. Но такие решения нельзя считать «вечными двигателями», поскольку процессы, которые происходят у них, отвечают законам преобразования и сохранения энергии. Ведутся активные работы по раскрытию механизмов преобразования потенциальной энергии силовых полей окружающей среды в привычную электрическую энергию. Несмотря на множество известных предложений, актуальным остается создание альтернативных источников электрической энергии, реализующих на практике преобразование потенциальной энергии силовых полей окружающей среды в электрическую энергию с высокой эффективностью конвертации энергии.
Из уровня техники, в частности, известно независимое энергетическое устройство, включающее входной контур; две индуктивно взаимосвязанные катушки индуктивности; средство формирования и подачи электрических импульсов на первую катушку индуктивности; контур нагрузки; средство передачи электрической энергии от второй катушки индуктивности в контур нагрузки; средство стабилизации электромагнитного поля между первой и второй катушками индуктивности; первичный источник электрической энергии; линию самоподпитки устройства ( WO/2008/103129).
Входной контур такого устройства содержит входной переключатель и конденсатор, накапливающий и передающий электрическую энергию от первичного источника в систему. Средство формирования и подачи электрических импульсов на первую катушку индуктивности содержи т последовательно соединенные импульсный блок, высокочастотный генератор, первый фильтр и первый частотный регулятор. Импульсный блок соединен со входным контуром, а первый фильтр - с первой катушкой индуктивности. Контур нагрузки содержит положительный и отрицательный выходные кабели и частотный преобразователь, преобразующий электроэнергию, полученную на второй катушке, в приемлемый для потребителя вид. Средство передачи электрической энергии от второй катушки индуктивности в контур нагрузки выполнено в виде проводников, соединяющих концы второй катушки с элементами контура нагрузки. Средство стабилизации электромагнитного поля между первой и второй катушками индуктивности включает второй фильтр и второй частотный регулятор. Первичный источник электрической энергии соединен со входным переключателем с возможностью отключения по окончанию стартового режима. Линия самоподпитки выполнена в виде положительного и отрицательного кабелей, соединяющих контур нагрузки со входным переключателем с возможностью их подключения к входному устройству после отключения первичного источника электрической энергии.
При работе этого устройства происходит передача электрической энергии от первичного источника к импульсному блоку, от импульсного блока к высокочастотному генератору, от высокочастотного генератора на первую катушку индуктивности для генерирования высокочастотного электромагнитного поля первой катушки индуктивности. Дальше, энергия высокочастотного электромагнитного поля первой катушки индуктивности передается ко второй катушке индуктивности за счет индуктивной (трансформаторной) связи между первой и второй катушками индуктивности с конвертацией потенциальной энергии силовых полей окружающей среды в электрическую энергию, получаемую на второй катушке индуктивности.
Устройство описано в виде функционального энергетического модуля с законченным циклом преобразования энергии с получением электроэнергии на выходе. В описании этого известного устройства указывается, что при необходимости увеличения электрической мощности возможно создание энергетических установок путем агрегации (увеличение количества) указанных модулей для получения желаемой электрической мощности.
Устройство потребляет энергию первичного источника только в период старта. Эта начальная энергия может быть получена от маломощного аккумулятора или батареи или от подобных источников электрической энергии. Через 1 -2 секунды после запуска устройства первичный источник отключают. В чальнейшем устройство без первичного источника постоянно производи г электрическую энергию. Незначительная часть полученной электрической энергии используется устройством для самоподпитки. Основная часть электрической энергии потребляется пользователем. До тех пор, пока устройство не отключено или не возникла какая-либо проблема в устройстве, устройство генерирует энергию постоянно.
Общими признаками этого известного устройства и заявляемого устройства являются: устройство для получения электрической энергии, включающее индуктивную систему, входной контур со средствами формирования и подачи электрических импульсов на индуктивную систему, средство переда чи электрической энергии от индуктивной системы в контур нагрузки, первичный источник электрической энергии, соединенный с входным контуром.
Указанная выше известная энергетическая установка является одним из возможных вариантов технических средств, реализующих преобразование шергии силовых полей окружающей среды в привычную для потребителя электрическую энергию со своими преимуществами и недостатками. Так, недостатком рассмотренного аналога является наличие в цепи передачи энергии звена, передающего энергию электромагнитного поля за счет индуктивной (трансформаторной) связи между двумя катушками индуктивности. Известно, что передача энергии (энергии электромагнитного поля) таким путем неминуемо связанна с безвозвратными потерями за счет гистерезисных явлений и поглощения энергии другими (пассивными) объектами, находящимися в зоне действия электромагнитного поля, что снижает эффективность преобразования энергии. Коммутация катушки индуктивности с первичным источником энергии через один из концов катушки ограничивает возможности повышения коэффициента преобразования энергии. Кроме того, наличие фильтров, частотных регуляторов усложняет конструкцию и возможности ее практического использования.
В качестве прототипа выбрана известная схема импульсного источника питания, широко используемая в электротехнике (http://lib.qrz.ru/book7export/html/3842).
Известный источник питания включает катушку индуктивности, подключенную к первичному источнику электрической энергии (например, аккумулятору или выпрямленному напряжению электрической сети) и соединенную с контуром нагрузки, передающим электрическую энергию на нагрузку (в случае системы электрического отопления помещения, например, на ТЭНы - трубчатые электрические нагреватели ). Подключение катушки индуктивности к первичному источнику энергии выполнено путем соединения одного из концов катушки индуктивности с одним из полюсов первичного источника электрической энергии через электронный ключ (как правило, .жполяриы пли МДП-транзисторы) и непосредственного соединения второю конца катушки индуктивности со вторым полюсом первичного источника электрической энергии. Вход электронного ключа соединен с выходом генератора однополярных импульсов. Соединение катушки индуктивности с клеммами выходного напряжения (с контуром нагрузки) выполнено путем подключения одного из концов катушки индуктивности к одной из клемм выходного напряжения через электронный вентиль (диод) и непосредственною соединения второго конца катушки индуктивности со второй клеммой выходного напряжения. Для стабилизации выходного напряжения схема может иметь цепь обратной связи, которая в зависимости от значения выходного напряжения изменяет частоту или ширину однополярных импульсов генератора импульсов. Для накопления энергии и сглаживания импульсов выходного напряжения к выходным клеммам может быть подключен конденсатор.
Известная схема работает следующим образом.
С помощью электронного ключа, работающего с частотой 20- 100 кГц, периодически на короткое время к катушке индуктивности подводится полное напряжение первичного источника электрической энергии. При этом передача электрической энергии первичного источника в контур нагрузки заблокирована электронным вентилем с соответствующей полярностью его включения в схем . Импульсный ток, протекающий через катушку индуктивности, в результате известных процессов самоиндукции обеспечивает накопление энергии в магнитном ноле катушки на каждом импульсе. Накопленная энергия самоиндукции в виде электрических импульсов передается от катушки индуктивности в нагрузку через открытый электронный вентиль при закрытом электронном ключе. Таким образом осуществляется преобразование электрической энергии первичного источника в выходную электрическую энергию импульсного источника питания. Передача электрической энергии от катушки индуктивности к нагрузке может осуществляться непосредственно или через вторичную обмотку выходного трансформатора с последующим выпрямлением. Стабилизация выходного напряжения может быть обеспечена автоматической регулировкой ширины или частоты импульсов на электронном ключе с помощью цепи обратной связи. Общими признаками прототипа и заявляемого устройства являются: источник питания системы электрического отопления, включающий катушку индуктивности, соединенную с контуром нагрузки и подключенную к первичному источнику электрической энергии путем периодическою соединения одного из ее концов с одним из полюсов первичного источника электрической энергии через электронный ключ, генератор однополярных импульсов, выход которого соединен со входом электронного ключа.
Как и в вышеописанном аналоге, коммутация катушки индуктивности с первичным источником энергии осуществляется через один из концов катушки, что ограничивает возможности повышения коэффициента преобразования энергии.
Сущность изобретения
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования источника питания системы электрического отопления, в котором за счет конструктивных особенностей достигается повышение коэффициента преобразования энергии.
Поставленная задача решается тем что, в источнике питания системы электрического отопления, включающем катушку индуктивности, соединенную с контуром нагрузки и подключенную к первичному источнику электрической энергии путем периодического соединения одного из ее концов с одним из полюсов первичного источника электрической энергии через электронный ключ, а также генератор однополярных импульсов, выход которого соединен со входом электронного ключа согласно изобретению второй конец катушки индуктивности соединен со вторым полюсом первичного источника электрической энергии через второй электронный ключ, вход которого соединен с выходом указанного генератора однополярных импульсов с обеспечением синхронной работы указанных электронных ключей.
Целесообразно контур нагрузки выполнять с электронными вентилями, включенными с возможностью блокировки передачи электрической энергии от первичного источника энергии к нагрузке при открытых электронных ключах. Патен туемый источник питания может также содержать средство стабилизации выходного напряжения в виде цепи обратной связи, соединяющей выход источника питания с управляющим входом генератора однополярных импульсов с возможностью изменения ширины или периода прохождения импульсов в зависимости от значения выходного напряжения.
Кроме того, в еще одном предпочтительном варианте выполнения источник питания может содержать средство самоподпитки системы, выполненное в виде двух вентилей, соединяющих полюса выходного напряжения и первичного источника электрической энергии.
Отличительные признаки изобретения (второй конец катушки индуктивности соединен со вторым полюсом первичного источника электрической энергии через второй электронный ключ, вход которого соединен с выходом указанного генератора однополярных импульсов с обеспечением синхронной работы указанных электронных ключей) в совокупности с существенными признаками, общими с прототипом, обеспечивают достижение технического результата - повышение коэффициента преобразования энергии.
Заявляемый источник питания предназначен для систем электрическо е) отопления помещений, в которых происходит преобразование электрической энергии в тепловую энергию за счет омического сопротивления нагрузки, и качестве которой, как правило, используют ТЭНы , представляющие собой металлическую трубку, вну три которой находится одна или несколько спиралей с высоким омическим сопротивлением.
Характерной особенностью ТЭНов является независимость их работы от формы электрического напряжения (синусоида, или прямоугольные импульсы, или импульсы иной формы) и от частоты (не обязательно 50 Гц). Поэтому заявляемый источник питания не содержит специальных электронных блоков, которые в известных импульсных источниках питания включены между выходом катушки индуктивности и нагрузкой и которые обеспечивают соответствие выходного сигнала требованиям электрической сети, используемой для питания электрических двигателей, бытовой техники, электронных приборов и другого оборудования, путем преобразования выходных импульсов катушки индуктивности в синусоиду с частотой 50 Гц. В дальнейшем под термином "нагрузка" понимаются устройства преобразования электрической энергии в тепловую энергию за счет омическою сопротивления нагрузки, наиболее предпочтительными из которых являются трубчатые электрические нагреватели - ТЭНы.
Краткое описание чертежей
Ниже приводится описание заявляемого источника питания системы электрического отопления со ссылками на чертежи, на которых:
Фиг. 1 представляет электрическую схему источника питания систем и электрического отопления согласно изобретению.
Фиг. 2 - то же с введением вентилей в контуре нагрузки.
Фиг. 3 - то же с введением цепи обратной связи.
Фиг. 4 - то же с введением средства передачи энергии из контура нагрузки ко входному контуру.
Фиг.5 - осциллограмму импульсов, подаваемых на катушки индуктивности источников питания системы электрического обогревания, участвующих при проведении эксперимента;
Фиг. 6 - осциллограмму импульсов на выходе источника питания (на нагрузке) с одним электронным ключом.
Фиг. 7 - осциллограмму импульсов на выходе источника питания согласно изобретению (на нагрузке) с двумя электронными ключами.
Лучший из предполагаемых вариантов осуществления изобретения Как показано на фиг.1. заявляемый источник питания системы электрического отопления включает катушку 1 индуктивности , входной контур 2, через который катушка 1 индуктивности подключена к первичному источнику 3 электрической энергии , контур 4 нагрузки , через который катушка индуктивности 1 подключена к нагрузке 5, электронные ключи 6, 7 и генератор 8 однополярных импульсов . Катушка 1 индуктивности подключена к первичному источнику 3 электрической энергии путем соединения ее концов 9, 10 с разноименными полюсами первичного источника 3 электрической энергии через электронные ключи 6, 7 соответственно. Как пример, в качестве электронных ключей 6, 7 покачаны транзисторные ключи на биполярных транзисторах, как наиболее предпочтительные для аналогичных схем. Однако ектронные ключи 6,7 могут быть выполнены на тиристорах, электронных лампах и других электронных приборах, широко известных специалистам в данной области техники . Выход 1 1 генератора 8 однополярных импульсов соединен со входами 12, 13 электронных ключей 6, 7 с обеспечением синхронной работы (синхронного открывания/закрывания) электронных ключей 6, 7. Контур 4 нагрузки может содержать электронные вентили 14, 15 (диоды, транзисторы), через которые концы 9, 10 катушки 1 индуктивное ! и подключены к клеммам выходного напряжения (фиг. 2). При гаком выполнении блокируется передача энергии от первичного источника 3 к нагрузке 5 при открытых ключах 6, 7 и обеспечивается передача энергии самоиндукции от катушки 1 индуктивности к нагрузке 5.
В еще одном предпочтительном варианте выполнения источник питания согласно изобретению может содержать средство стабилизации выходного напряжения, например, в виде цепи обратной связи, которая включает последовательно соединенные сопротивления 16, 17, подключенные к выходным клеммам, и линию 18, соединяющую сопротивления 16, 17 с управляющим входом 19 генератора 8 однополярных импульсов (фиг. 3 ). Конденсатор 20 обеспечивает накопление энергии во входном контуре 3. Конденсатор 21 обеспечивает накопление энергии в контуре 4 нагрузки и сглаживание выходного напряжения. Конденсаторы 22, 23, включенные параллельно электронным ключам 6, 7 соответственно, предназначены для защиты ключей 6, 7 от искровых разрядов в процессе их открывания/закрывания. Кроме того, патентуемый источник питания может содержать средства передачи части выходной энергии от контура нагрузки 4 к входному контуру 2, обеспечивающие режим самоподпитки системы. Указанные средства могут быть выполнены в виде двух вентилей 24, 25, которые соединяют полюса выходною напряжения и первичного источника электрической энергии 3 (фиг. 4). Источник питания системы электрического отопления согласно изобретению работает следующим образом.
Генератор 8 генерирует периодические однополярные импульсы шириной tUMn с паузой t/гауз , период следования импульсов Т = tuMtt + ауза. Указанные импульсы подаются на входы 12, 13 электронных ключей 6, 7 с обеспечением синхронной работы (синхронного открывания/закрывания) электронных ключей 6, 7. С помощью электронных ключей 6, 7, которые могут работать с частотой 5 Гц -100 мГц, периодически на катушку 1 индуктивное™ подается полное напряжение первичного источника 3 электрической энергии. При этом передача электрической энергии первичного источника 3 в контур 4 нагрузки может быть заблокирована электронными вентилями 14, 15 с соответствующей полярностью их включения. При протекании тока через катушку 1 индуктивности при открытых электронных ключах 6, 7 вокруг катушки 1 образует электромаг нитное поле с заданным энергетическим потенциалом.
При размыкании электронных ключей 6, 7 в катушке 1 индуктируется ЭДС самоиндукции (при уменьшении тока в катушке 1 возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая уменьшению тока). Энергия процессов самоиндукции в виде электрических импульсов передается от индуктивной катушки 1 к нагрузке 5 через открытые электронные вентили 14, 15 при закрытых электронных ключах 6, 7.
Таким образом осуществляется преобразование электрической энергии первичного источника 3 в выходную электрическую энергию импульсного источника питания.
Стабилизация выходного напряжения может быть обеспечена автоматической регулировкой ширины timn или периода следования Т импульсов с помощью цепи обратной связи (сопротивления 16, 17, линия 18), которая соединяет выход источника питания с управляемым входом 19 генератора 8 однополярных импульсов .
Источник питания согласно изобретению может включать средства передачи части выходной энергии от контура 4 нагрузки ко входному контуру 2 для обеспечения режима самоподпитки. Часть выходной энергии от контура 4 нагрузки передается ко входному контуру 2 через два вентиля 24, 25, соединяющие одноименные полюса выходного напряжения и первичного источника 3 электрической энергии.
Достижение технического результата - повышение коэффициента преобразования энергии при использовании источника питания системы электрического отопления было подтверждено следующими проведенными экспериментами.
Эксперименты проводились на двух аналогичных устройствах источниках питания системы электрического отопления) в условиях равною потребления электрической энергии экспериментальными устройствами от первичных источников электрической энергии, с контролем электрической энергии на выходах устройств.
Каждое из устройств включало одинаковые входной контур, соединенный с первичным источником энергии, катушку индуктивности и выходной контур, соединенный с нагрузкой. Концы катушки индуктивности непосредственно соединены с выходным контуром, а с входным контуром - через средства коммутации катушки индуктивности с входным контуром.
Разница в конструкциях о тмеченных устройств - только в выполнении средств коммутации катушки со входным контуром.
В одном устройстве средства коммутации были выполнены в виде одного элек тронного ключа, через который один конец катушки соединен с одним из полюсов входного кон тура, второй конец катушки непосредственно соединен со вторым полюсом входного контура. Управляемый вход электронного ключа был соединен с генератором однополярных импульсов для обеспечения периодического открывания/закрывания электронного ключа с периодическим соединением/ разъединением одного из концов катушки с одним из полюсов входного контура .
Во втором устройстве (источнике питания согласно п.1 , показанном на фиг.1 )) средства коммутации выполнены в виде двух электронных ключей, через которые разные концы катушки индуктивнос ти соединены с разными полюсами входного контура. Управляемые входы электронных ключей соединены с генератором однополярных импульсов для обеспечения периодического синхронного открывания/закрывания электронных ключей с периодическим синхронным соединением/ разъединением концов катушки с соответствующими полюсами входного контура.
Условия равного потребления электрической энергии устройствами от первичных источников электрической энергии обеспечивались равенством входного напряжения и входного тока для обоих устройств.
Вид осциллограмм показан на фиг. 5-7. На фиг. 5 показана осциллограмма входных импульсов, подаваемых на катушки через электронные ключи, скважность импульсов 1 :9 (timn / Т, де timn - длительность импульсов, Т - период следования импульсов). На фиг. 6 - осциллограмма выходных импульсов устройства с одним электронным ключом. На фиг. 7 - осциллограмма выходных импульсов устройства с двумя электронными ключами. Заштрихованные площади импульсов являются энергетическими показателями импульсов. Чем больше площадь, тем больше энергия импульса. Как видно из осциллограмм, площадь выходных импульсов в периоды пауз устройства с двумя электронными ключами значительно больше площади выходных импульсов в периоды пауз устройства с одним электронным ключом.
Контроль электрической энергии на выходах устройств осуществлялся путем измерения мощности электрических импульсов на выходах устройств в периоды Т следования входных импульсов - отдельно в периоды импульсов timn и в периоды пауз гауза.
Результаты экспериментов представлены в следующей таблице.
Таблица.
Параметры эксперимента
Рвых Рвых
UBX Авх RH RK LK tUMH Τ timn / в период в период
Τ timn ауза
Значение параметров для устройства с одним электронным ключом
600 60 10 28 180 10 90 1 :9 36 0,04
Значение параметров для устройства с двумя электронными ключами
600 60 10 28 180 10 90 1 :9 36 20,25 Где: UBX - входное напряжение, В; Авх - входной ток, A; RH сопротивление нагрузки, Ом; RK - сопротивление катушки, Ом; LK индуктивность катушки, мГ; tiunn - длительность входных импульсов, мкс; Т период следования входных импульсов, мкс; 1имп / Т ~ скважность импульсов; Рвых - мощность выходных импульсов, кВт.
Таким образом, мощность выходных импульсов Рвых в периоды timn (длительность входных импульсов) в экспериментальных устройствах не отличается (36 кВт). В периоды пауз входных импульсов tnayj мощность выходных импульсов Рвых в экспериментальном устройстве с двумя электронными ключами превышает мощность аналогичных импульсов в экспериментальном устройстве с одним электронным ключом (соответственно, 20,25 кВт и 0,04 кВт) при равнозначных параметрах потребления энергии экспериментальными устройствами от первичных источников энергии (UBX 600B, Авх = 60а - для каждого экспериментального устройства). То есть, технический результат - повышение коэффициент преобразования энергии обеспечивается тем, что мощность выходных импульсов в экспериментальном устройстве с двумя электронными ключами, представляющем собой патентуемое изобретение по п.1 , значительно превышает мощность аналогичных импульсов в экспериментальном ус тройстве с одним электронным ключом.

Claims

Формула изобретения
1. Источник питания системы электрического отопления, включающий катушку (1 ) индуктивности, соединенную с контуром (4) нагрузки и подключенную к первичному источнику (3) электрической энергии с возможностью периодического соединения одного из ее концов (9, 10) с одним из полюсов первичного источника (3) электрической энергии через электронный ключ (6), а также генератор (8) однополярных импульсов, выход ( 1 1 ) которого соединен со входом электронного ключа (6) , отличающийся тем,
что второй конец ( 10 ) катушки (1 ) индуктивности соединен со вторым полюсом первичного источника (3) электрической энергии через второй электронный ключ (7) , вход которого соединен с выходом (1 1 ) указанного генератора (8) однополярных импульсов с обеспечением синхронной работы указанных электронных ключей (6,7).
2. Источник питания по п. 1 , отличающийся тем, что контур (4) нагрузки содержит электронные вентили (14,15), включенные с возможностью блокировки передачи электрической энергии от первичного источника ( У) энергии к нагрузке (5) при открытых электронных ключах (6,7).
3. Источник питания по п. 1 , отличающийся тем, что содержит средство стабилизации выходного напряжения в виде цепи обратной связи , соединяющей выход источника питания с управляющим входом ( 19) генератора (8 ) однополярных импульсов с возможностью изменения ширины или периода следования импульсов в зависимос ти от значения выходного напряжения.
4. Источник питания по п. 1 , отличающийся тем, что содержит средство самоподпитки системы, которое выполнено в виде двух вентилей (24,25 ). соединяющих одноименные полюса выходного напряжения и первичного источника (3) электрической энергии.
PCT/UA2014/000033 2013-03-18 2014-03-17 Источник питания системы электрического отопления WO2014149017A1 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201480016758.2A CN105144837A (zh) 2013-03-18 2014-03-17 用于电加热系统的电源
US14/776,722 US20160043626A1 (en) 2013-03-18 2014-03-17 Power supply source for an electric heating system
GB1518454.2A GB2527469A (en) 2013-03-18 2014-03-17 Power supply source for an electric heating system
DE112014001506.7T DE112014001506T5 (de) 2013-03-18 2014-03-17 Energieversorgungsquelle für ein elektrisches Heizsystem

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201303292 2013-03-18
UAA201303292A UA104964C2 (ru) 2013-03-18 2013-03-18 Источник питания системы электрического отопления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014149017A1 true WO2014149017A1 (ru) 2014-09-25

Family

ID=54750408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2014/000033 WO2014149017A1 (ru) 2013-03-18 2014-03-17 Источник питания системы электрического отопления

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20160043626A1 (ru)
CN (1) CN105144837A (ru)
DE (1) DE112014001506T5 (ru)
GB (1) GB2527469A (ru)
RU (1) RU2014110318A (ru)
UA (1) UA104964C2 (ru)
WO (1) WO2014149017A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3206513B1 (en) 2014-10-13 2018-09-12 Philip Morris Products S.a.s. Switch failure monitoring in an electrically heated smoking system

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016152989A1 (ja) * 2015-03-26 2016-09-29 三菱電機株式会社 電力変換装置
CN108667338B (zh) * 2017-04-01 2021-06-15 北京纳米能源与系统研究所 一种摩擦纳米发电机的能量管理电路和能量管理方法
CN207422336U (zh) * 2017-09-30 2018-05-29 深圳喆能电子技术有限公司 一种智能供暖系统
CN110149735A (zh) * 2019-05-17 2019-08-20 何永平 一种电加热方法及电加热驱动电路
UA127615C2 (uk) * 2021-09-06 2023-11-01 Володимир Олексійович Кльосов Джерело живлення
UA127614C2 (uk) * 2021-09-06 2023-11-01 Володимир Олексійович Кльосов Схема підключення багатофазного асинхронного двигуна до джерела живлення постійного струму
UA127613C2 (uk) * 2021-09-06 2023-11-01 Володимир Олексійович Кльосов Пристрій індукційного нагріву

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3935526A (en) * 1972-08-14 1976-01-27 Hitachi, Ltd. DC-to-DC converter
RU55163U1 (ru) * 2006-01-10 2006-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Центр Новых Технологий "НУР" Фазовый регулятор мощности

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6002603A (en) * 1999-02-25 1999-12-14 Elliott Energy Systems, Inc. Balanced boost/buck DC to DC converter
JP3888895B2 (ja) * 2001-12-21 2007-03-07 富士通株式会社 正負電源発生装置および半導体装置
US7276886B2 (en) * 2005-10-03 2007-10-02 Texas Instruments Incorporated Dual buck-boost converter with single inductor
AT504944B1 (de) * 2007-02-16 2012-03-15 Siemens Ag Wechselrichter
DE102007028078B4 (de) * 2007-06-15 2009-04-16 Sma Solar Technology Ag Vorrichtung zur Einspeisung elektrischer Energie in ein Energieversorgungsnetz und Gleichspannungswandler für eine solche Vorrichtung
US8823342B2 (en) * 2008-07-07 2014-09-02 Advanced Analogic Technologies Incorporated Multiple-output dual-polarity DC/DC converters and voltage regulators
US7881076B2 (en) * 2008-07-09 2011-02-01 System General Corporation Buck-boost PFC converters
EP2278696A1 (fr) * 2009-07-23 2011-01-26 STMicroelectronics (Tours) SAS Convertisseur élévateur-inverseur et son procédé de commande
US8232790B2 (en) * 2009-10-15 2012-07-31 Stmicroelectronics Asia Pacific Pte Ltd. Architecture for controlling a dual polarity, single inductor boost regulator used as a dual polarity supply in a hard disk drive dual stage actuator (DSA) device
EP2360826B1 (en) * 2010-02-12 2015-09-09 Nxp B.V. A dc-dc converter arrangement
US9189002B1 (en) * 2012-12-20 2015-11-17 Maxim Integrated Products, Inc. Single-inductor power converter with buck-boost capability
CN104008737B (zh) * 2013-02-27 2016-04-13 奕力科技股份有限公司 单电感双输出转换器、控制方法及开关控制电路

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3935526A (en) * 1972-08-14 1976-01-27 Hitachi, Ltd. DC-to-DC converter
RU55163U1 (ru) * 2006-01-10 2006-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Центр Новых Технологий "НУР" Фазовый регулятор мощности

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHETTI P.: "Proektirovanie kliuchevykh istochnikov elektropitania.", M., ENERGOATOMIZDAT, 1990, pages 16 *
SEVERNS R. ET AL.: "Impulsnye preobrazovateli postoiannogo napriazhenia dlia sistem vtorichnogo elektropitania.", M., ENERGOATOMIZDAT, 1988, pages 78 - 81 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3206513B1 (en) 2014-10-13 2018-09-12 Philip Morris Products S.a.s. Switch failure monitoring in an electrically heated smoking system
US10492533B2 (en) 2014-10-13 2019-12-03 Philip Morris Products S.A. Switch failure monitoring in an electrically heated smoking system
EP3206513B2 (en) † 2014-10-13 2021-11-10 Philip Morris Products S.A. Switch failure monitoring in an electrically heated smoking system

Also Published As

Publication number Publication date
CN105144837A (zh) 2015-12-09
US20160043626A1 (en) 2016-02-11
GB201518454D0 (en) 2015-12-02
UA104964C2 (ru) 2014-03-25
DE112014001506T5 (de) 2016-03-31
GB2527469A (en) 2015-12-23
RU2014110318A (ru) 2015-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014149017A1 (ru) Источник питания системы электрического отопления
US7944090B2 (en) Multi-output power conversion circuit
TW512583B (en) Start-up circuit for flyback converter having secondary pulse width modulation control
JP6853898B2 (ja) 摩擦式ナノ発電機の電源管理モジュール、管理方法、エネルギーシステム及び摩擦式電子学エネルギー抽出器
JP6584661B2 (ja) 摩擦式ナノ発電機のエネルギー管理の方法、回路および装置
CN101689807B (zh) 多输出开关电源装置
JPWO2012101905A1 (ja) スイッチング電源装置
Dallago et al. An interface circuit for low-voltage low-current energy harvesting systems
CN104796015B (zh) 用于对同步整流器驱动电路供电的系统和方法
US20140247624A1 (en) Passively switched converter and circuits including same
Rodriguez et al. Energy harvesting from medium voltage electric fields using pulsed flyback conversion
JP6644835B2 (ja) 始動回路を有する熱電発電器
KR100966966B1 (ko) 다중출력 직류/직류 컨버터
US20120133151A1 (en) Device and relative method for scavenging energy
RU2653580C2 (ru) Импульсный регулятор напряжения
Jung et al. A 20nW-to-140mW input power range, 94% peak efficiency energy-harvesting battery charger with frequency-sweeping input voltage monitor and optimal on-time generator
Risma et al. Wireless energy transmission system using electromagnetic induction for home appliances
Sreelakshmi Single stage bridgeless boost rectifier for low power applications
US9467003B2 (en) Damping charging devide
TWI524643B (zh) 高升壓型轉換器
Kamran Enhancement of Self-Powered High-Efficiency Rectifier Circuits for Piezoelectric Energy Harvesting Systems
TW201128916A (en) Switching mode power supply with a spectrum shaping circuit
RU2258327C2 (ru) Способ преобразования энергии электромагнитного поля в тепловую энергию
WO2023033778A1 (ru) Источник питания
Wu et al. A Bridgeless Single-Stage Single-Inductor Multiple-Output (SIMO) AC-AC Converter for Wireless Power Transfer Applications

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201480016758.2

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14767823

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14776722

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112014001506

Country of ref document: DE

Ref document number: 1120140015067

Country of ref document: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 1518454

Country of ref document: GB

Kind code of ref document: A

Free format text: PCT FILING DATE = 20140317

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1518454.2

Country of ref document: GB

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 17.02.2016)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14767823

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1