ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ

Предложение относится к электротехнике и используется в транзисторных преобразователях постоянного напряжения.
Широко известен /1/преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий фильтр и инвертор промышленной частоты. Недостаток такого устройства состоит в том, что он не обеспечивает гальваническую развязку цепей источника и нагрузки.
Наиболее близким по сути является преобразователь /2/постоянногов переменное напряжение, содержащий включенные последовательно высокочастотный инвертор, трансформатор, выпрямитель, фильтр, инвертор промышленной частоты.
Недостаток устройства состоит в относительно низкой энергетической эффективности и надежности.
Техническим результатом предложения является снижение потерь энергии и повышение надежности при перегрузках.
Технический результат достигается за счет того, на его входе включен повышающий импульсный преобразователь с входным регулятором, управляющие входы которого соединены с блоком уставки и датчиком напряжения, установленным на выходе выпрямителя, и вторым датчиком напряжения, установленным на выходе повышающего преобразователя, а высокочастотный инвертор выполнен резонансным.
На чертеже представлена схема устройства. Обозначено: 1 - источник постоянного тока (бортовая сеть, аккумулятор и т.п.), 2 - повышающий импульсный преобразователь (с внутренним накопителем-конденсатором), 3 - резонансный инвертор, 4 - трансформатор, 5 - выпрямитель, 6 - фильтр, 7 - инвертор промышленной частоты, 8 - нагрузка, 9 - регулятор импульсного повышающего преобразователя, 10 - блок уставки, 11, 12 - датчики напряжения. Преобразователь работает следующим образом. Напряжение источника (бортовая сеть, аккумулятор и т.п.) 1 - нестабильно, оно может изменятся под воздействием различных факторов. Повышающий преобразователь 2 импульсного типа имеет диапазон увеличения этого напряжения на небольшую величину 30-60%, что перекрывает возможные отклонения напряжения на входе. Одновременно это напряжение поддерживается на номинальном уровне с высокой точностью. Известно, что потери в повышающем преобразователе пропорциональны коэффициенту повышения выходного напряжения по сравнению с входным. В данном случае он не велик, и как следствие этого потери на этой стадии преобразования незначительные. Высокочастотный резонансный инвертор 3 преобразует стабилизированное напряжение постоянного тока в переменное тоже с минимальными потерями потому, что транзисторы в нем переключаются при нулевом значении тока, имеющего синусоидальную форму, что исключает динамические потери энергии. По этой причине, а также с целью снижения пульсаций на выходе инвертор 3 является нерегулируемым. Отметим, что в известных устройствах стабилизация выходного напряжения обеспечивается широтным регулированием инвертора, т.е. ведет к увеличению уровня пульсаций после выпрямления. В данном предложении это не так. Трансформатор 4 обеспечивает трансформацию напряжения и гальваническую развязку. Выпрямитель 5 преобразует переменное напряжение в постоянное, которое сглаживается фильтром 6. Далее выходной инвертор 7 преобразует напряжение в переменное напряжение (230 В, 50 Гц), которое питает нагрузку 8. Резонансный инвертор 3 обладает мягкой внешней характеристикой, но на нагрузке 8 поддерживается стабильное напряжение благодаря управлению повышающим преобразователем 2 регулятором 9 по сигналу с датчика 11 напряжения выпрямителя 5. Повышенная надежность регулирования при отказах датчика 11 и в силовой цепи обеспечивается благодаря датчику 12. На всех этапах преобразования: повышения и стабилизации, инвертирования, выпрямления, фильтрации, при инвертировании на промышленную частоту обеспечиваются минимальные потери энергии, что повышает КПД преобразователя в целом.
Источники информации
1. Патент на изобретение РФ №2557807, кл. Н02М 5/458.
2. Патент на изобретение РФ №2426215, кл. Н02М 7/42, H02J 3/04, 12.03.2008.