Спосіб бекірова перетворювання енергії

Винахід відноситься до перетворюючої техніки і може бути використане в пристроях керування транзисторними генераторами квазісинусоїдальної напруги. Відомий цифровий пристрій для імпульсно-фазового керування (Преобразуюча техніка, збірник, 1977, №7 (37), с.17, мал.2), що містить датчик початку відліку в кожній фазі, виходи цих датчиків з'єднані з блоками фазового зрушення. Даний пристрій реалізує спосіб імпульсно-фазового керування, по якому відраховують початкові імпульси в кожній фазі і подають їх на блоки фазового зрушення. Недоліком даного пристрою і способу є нестабільність фази імпульсів керування і неможливість роботи даного пристрою по відомому способі з двотактним транзисторним чи перетворювачем транзисторним генератором синусоїдального сигналу з двотактним вихідним каскадом. Відомий пристрій для імпульсно-фазового керування перетворювачем (A.c. СРСР №425296, МПК-3 H02P13/16, 1974р.), що містить датчик початку відліку в одній фазі живильного напруги, генератор, що задає, виходи генератора, що задає, і синхронізатора підключені до дільника частоти, вихід дільника частоти підключений до розподільника імпульсів, виходи якого призначені для підключення до блоків фазового зрушення. Даний пристрій реалізує спосіб імпульсно-фазового керування перетворювачем, що включає відлік імпульсів у кожній фазі живильного напруги, генерування нормованих імпульсів генератором, що задає, подачу імпульсів на дільник частоти і розподільник імпульсів, а керуючі імпульси подають на блоки фазового зрушення. Недоліком даного пристрою і способу є недостатня точність, що виявляється при коливаннях частоти мережі і неможливість роботи даного пристрою по відомому способі з двотактним транзисторним чи перетворювачем транзисторним генератором синусоїдального сигналу з двотактним вихідним каскадом. Відомий пристрій для синхронізації з напругою мережі (A.c. СРСР №1198687, МПК-4 H02M1/08, БВ-46-85р.), що містить діодний випрямляч, вихід якого через перший резистор приєднаний до першого входу нуль-органа, приєднаного другим входом до середнього виводу резистивного дільника напруги, крайні виводи якого з'єднані з клемами для підключення джерела харчування, а вихід нуль-органа приєднаний до другого резистора, третій резистор і конденсатор, перші виводи яких з'єднані з клемою для підключення джерела харчування, і клеми для підключення тиристора з послідовно з'єднаним навантаженням, при цьому воно постачено динистором і логічною схемою НЕ, причому анод динистора з'єднаний із другими виводами другого резистора і конденсатора, катод динистора - з анодом тиристора, що керує електрод якого з'єднаний з виходом логічної схеми НЕ і третім резистором, а вхід логічної схеми НЕ з'єднаний з виходом нуль-органа. Спосіб, що реалізує роботу відомого пристрою, полягає в тім, що з вхідної синусоїдальної напруги формують двохполуперіодну випрямлену напругу, що подають на перший вхід нуль-органа. Якщо ця напруга перевищує поріг спрацьовування нуль-органа, то останній спрацьовує, при цьому параметри елементів схеми вибирають таким чином, щоб виключити дія імпульсів перешкод, час появи яких не синхронізовано з нулями вхідної напруги. Недоліком відомого пристрою і способу, що реалізує його роботу, є неможливість роботи даного пристрою і способу з двотактним транзисторним чи перетворювачем транзисторним генератором синусоїдального сигналу з двотактним вихідним каскадом, незважаючи на явне достоїнство пристрою - його простоту. Відомо «Цифровий пристрій для синхронізації системи керування перетворювача» (A.c. СРСР №1150707, МПК-4 Η02Μ1/08, БВ-14-85р.), який містить синхронізатор в одній фазі живильного напруги, генератор, що задає, виходи синхронізатора і генератора, що задає, підключені до входів дільника частоти, вихід дільника частоти підключений до розподільника імпульсів, виходи якого призначені для підключення до блоків фазового зрушення, крім того, воно постачено RS-тригером, елементом И, лічильником, цифроаналоговим перетворювачем і імпульсним фільтром, а генератор, що задає, постачений керуючим входом, причому ви хід цифроаналогового перетворювача через інформаційний вхід імпульсного фільтра з'єднаний з керуючим входом генератора, що задає, а вхід - з виходом лічильника, рахунковий вхід якого через елемент И з'єднаний з виходом генератора, що задає, і прямим входом RS-тригера, інверсний вихід якого з'єднаний з керуючим входом імпульсного фільтра, a R- і S-входи з'єднані відповідно з виходом синхронізатора і останнім виходом розподільника імпульсів, об'єднаних з настановним входом лічильника. Робота пристрою здійснюється по способі, що включає формування синхронізатором імпульсів з частотою один імпульс за період напруги мережі, що перетворять у дільнику в послідовність m імпульсів за період. Ці імпульси розподіляють у розподільнику відомим образом по своїх каналах і подають на вхід блоків фазового зрушення, у яких роблять затримку імпульсів на час, що задається сигналом керування, при цьому вихідні імпульси блоків фазового зрушення є керуючими імпульсами вентилів перетворювача. Погрішність виміру усувають логічною схемою, у лічильник якої записують наперед задане число, що також використовують у дільнику для формування вихідних імпульсів. Різницевий сигнал на виході лічильника в цифроаналоговому перетворювачі перетворять в аналогову форму і подають на вхід генератора, що задає, підбудовуючи його частоту для компенсації флуктуацій частоти генератора і змін частоти мережі. Недоліком пристрою і способу, його реалізуючого, є складність пристрою і способу і неможливість роботи даного пристрою по відомому способі з двотактним транзисторним чи перетворювачем транзисторним генератором синусоїдального сигналу з двотактним вихідним каскадом. Найбільш близьким до пристрою, що заявляється, по технічній сутності і результату, що досягається, і обраним як прототип є «Спосіб Бекірова синхронізації генератора з мережею по частоті» (Висновок про видачу деклараційного патенту України від 26 березня 2003р. за заявкою №2002097515, пріоритет від 17.09.2002р.), якій включає формування імпульсів з частотою мережі, перетворення їх у послідовність імпульсів за період напруги мережі і порівняння з послідовністю імпульсів за період напруги генератора, формування керуючого сигналу на вихідний пристрій чи на підстроювання частоти генератора, при цьому формують імпульси тривалості періоду сіткової напруги й імпульси тривалості періоду генератора напруги, що заповнюють каліброваними імпульсами, а потім перетворять тривалості періоду напруги мережі і періоду генератора напруги в двоїчні числа, кожне з який записують у свою буферну пам'ять, потім порівнюють ці двоїчні числа і, при їхньому збігу, дозволяють підключення генератора синусоїдального сигналу до мережі, а при розбіжності цих двоїчних чисел, за допомогою безконтактного цифрового перемінного резистора, керованого реверсивним лічильником, коректують частоту генератора, що задає, до збігу її з частотою мережі. Недоліком прототипу є складність схемотехнічної реалізації його при перетворенні енергії постійної напруги в енергію квазісинусоїдальної напруги. Задачею винаходу є розробка нового способу перетворення енергії з досягненням технічного результату спрощення схемотехнічної реалізації одержання квазісинусоїдальної напруги. Поставлена задача досягається тим, що в «Способі Бекірова перетворення енергії», якій включає формування імпульсів з частотою мережі, перетворення їх у послідовність імпульсів за період напруги мережі, формування керуючого сигналу, що надходить на вихідний пристрій, формують імпульси n-частот, синхронізовані із напругою мережі, шляхом синхронного множення частоти мережі в к-раз, які подають на вузол квантування з часу, з виходу якого логічні сигнали, розподілені в часі, по черзі надходять на вихідний пристрій, за допомогою якого формують m-рівнів квантування квазісинусоїдального сигналу по напрузі, при цьому на вихідний пристрій подають m-рівнів постійної напруги від імпульсного стабілізатора напруги. Новим у способі, що заявляється, є нова технологічна послідовність роботи нової схемотехніки перетворювача енергії постійного струму в квазісинусоїдальну напругу, яка відрізняється, у порівнянні з прототипом, спрощенням схемотехничної реалізації одержання квазісинусоїдальної напруги, зокрема, для використання в схемах транзисторних генераторів квазісинусоїдальної напруги. Тому очевидно, що реалізація способу, що заявляється, дозволить виконати задачу, поставлену у винаході розробку нового способу перетворення енергії з досягненням технічного результату - спрощенням схемотехничної реалізації одержання квазісинусоїдальної напруги. Суттєвими ознаками способу, якій заявляється, співпадаючими з прототипом, є наступні ознаки: формування імпульсів з частотою мережі; перетворення імпульсів з частотою мережі в послідовність імпульсів за період напруги мережі; формування керуючого сигналу на ви хідний пристрій. Відмінними від прототипу суттєвими ознаками способу, який заявляється, є наступні ознаки: формують імпульси n-частот; імпульси n-частот синхронізують із напругою мережі; синхронізацію імпульсів n-частот із напругою мережи здійснюють шляхом синхронного множення частоти мережі в к-раз; імпульси n-частот подають на вузол квантування з часу; з виходу вузла квантування з часу логічні сигнали, розподілені в часі, по черзі надходять на вихідний пристрій; за допомогою вихідного пристрою формують m-рівнів квантування квазісинусоїдального сигналу по напрузі; на вихідний пристрій подають т-рівнів постійної напруги від імпульсного стабілізатора напруги. Між суттєвими ознаками винаходу, якій заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок. Дійсно, тільки використання усіх відмітних істотних ознак винаходу, що заявляється, дозволяє виконати задачу, поставлену у винаході - розробку нового способу перетворення енергії з досягненням технічного результату - спрощенням схемотехнічної реалізації одержання квазісинусоїдальної напруги. Сутність способу, що заявляється, пояснюється кресленням. На фіг. зображена функціональна блок-схема пристрою, що реалізує спосіб перетворення енергії постійного струму в квазісинусоїдальну напругу. Функціональна блок-схема пристрою, представлена на фіг.1, включає наступні блоки і вузли: БГЧ - блок генерації частот, синхронізованих з частотою напруги мережі -може бути виконаний у вигляді мережного бестрансформаторного мостового випрямляча з конденсаторами, що гасять, ви хідна напруга якого згладжено фільтром, стабілізована і через резисторний дільник поданий на вхід компаратора, що інвертує, на прямий вхід якого подана напруга мережі через симетричний резистивно-діодний дільник, а вихід компаратора навантажений на випромінювач діодной оптопари, далі сигнал надходить на синфазний помножувач частоти, у якому вхідна напруга має частоту f=50Гц, а вихідна синфазна напруга має частоту f=1600Гц і який складається з n-блоків, з'єднаних послідовно один з одним. Частота вихідної синфазної напруги кожного наступного блоку удвічі вище частоти вхідної напруги і кратна частоті живильної мережі. Кожний з n-блоків складається з функціонального генератора і вузла контролю фази. Функціональний генератор є релаксаціїною системою, що складається з інтегратора і компаратора. Вузол контролю фази виконаний на логічному елементі «виключне «АБО». Вхідна напруга живильної мережі також надходить на вхід інтегратора, на виході якого присутні імпульси подвоєної частоти, тобто 100Гц. Таким чином, на базі інтегратора, компаратора і вузла контролю фази побудований підсумовуючий синфазний формувач і помножувач прямокутних імпульсів, що формує імпульси від 50Гц до 1600Гц (при числі блоків n=5). При цьому варто особливо підкреслити, що отримані на виході n-блоків частоти синфазні частоті живильної мережі, що важливо при побудові інверторів квазісинусоїдальної напруги, вихідна напруга яких по частоті і фазі повинна завжди збігатися з частотою і фазою напруги живильної мережі. БКзЧ - блок квантування з часу - може бути виконаний у вигляді блоку початкової установки на логічному інверторі, на вході якого встановлений RC-ланцюжок, вхідного ділителя-формувача, виконаного у вигляді тригера, блоку синхронізації, виконаного у вигляді двох логічних інверторів, вихід одного через RC-ланцюжок підключений у першому входу логічного елемента «И», на другий вхід якого подається напруга мережі, розподільника імпульсів, виконаного у вигляді лічильника-дешифратора на дев'ять виходів, шістнадцятиканального дешифратора, формувача початкової ділянки квазісинусоїдального сигналу, виконаного у вигляді логічних елементів, на входи яких подаються чотири частотних сигнали, синфазних з частотою напруги мережи, вихідного безконтактного перемикача напівперіодів квазісинусоїдального сигналу, реалізованого на 16ти 2-х входових елементах «виключне «И». ICH - імпульсний стабілізатор напруги - може бути виконаний у вигляді перетворювача енергії постійного струму від нетрадиційних джерел напруги в перемінну напругу. На ви ході ICH може бути кілька фіксованих значень перемінної напруги. БМВ - блок мостових випрямлячів - блок випрямлячів може бути виконаний у вигляді блоку n-мостових випрямлячів, на вихода х яких установлені Г-образні LC-фільтри. Блоки 1-8 - блоки вихідних підсилювачів квазисинусоїдальної напруги - n-блоків вихідних підсилювачів можуть бути виконані кожний у ви гляді двохтранзисторного складеного каскаду. Вихідний підсилювач квазисинусоїдальної напруги може включать n-блоків вихідних підсилювачів і вихідний багатообмотковий трансформатор. Спосіб реалізується таким чином. Для реалізації способу, що заявляється, необхідні прямокутні імпульси, синфазні частоті мережі. Перемінну синусоїдальну напругу мережі 220В+10% перетворюють у знижену стабілізовану напругу (від 3В до 15В), що служить для харчування пристрою, якій реалізує пропонований спосіб (умовно не показане). Для гальванічної розв'язки постійних і імпульсних напруг у схемі може бути встановлений оптронний перетворювач, наприклад, діодного типу. За допомогою БГЧ формують прямокутні імпульси з частотами 50Гц, 800Гц і 1600Гц із синусоїдальної напруги мережі, причому ці частоти синфазні частоті мережі. Отримані фіксовані n-частоти, синфазні частоті мережі, подають на БКзЧ, у якому відбувається формування керуючих імпульсів, розподілених у часі і необхідних для керування роботою блоків 1-8 вихідних підсилювачів. На ICH подають постійну напругу 40-90V від нетрадиційних джерел харчування, наприклад, від сонячних елементів. На виході ICH є присутнім кілька фіксованих значень перемінної напруги, що подають на БМВ. На виході БМВ одержують m-рівнів постійної напруги, які подають на середні виводи багатообмоткового трансформатора TV1. До крайніх виводів кожної обмотки багатообмоткового трансформатора TV1 підключені колектори вихідних транзисторів блоків 1-8. При надходженні розподілених за часом імпульсів з виходу БКзЧ на бази вхідних транзисторів блоків 1-8, по черзі відкриваються вихідні транзистори блоків 1-8, які по черзі замикають на мінус напівобмотки багатообмоткового трансформатора TV1. При цьому в кожен визначений момент часу по напівобмотках трансформатора TV1 протекает струм, що формує на його вихідній обмотці чергову «сходинку» квазісинусоїдальної напруги. Таким чином, можна зробити висновок, що задача, поставлена у винаході - розробка нового способу перетворення енергії - виконана з досягненням технічного результату - спрощенням схемотехнічної реалізації одержання квазїсинусоїдальної напруги.