УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Предлагаемая полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано в схемах электропитания потребителей электрической энергии до 1000 В для стабилизации переменного напряжения.
Известно устройства для стабилизации переменного напряжения, содержащее автотрансформатор с основной обмоткой и дополнительными обмотками, управляемые полупроводниковые ключи, блок формирования управляющих импульсов, блок обратной связи, блок питания, блок синхронизации, счетчик, датчики состояния управляемых полупроводниковых ключей, блок задержки и блок защиты от перенапряжений на выходных зажимах (см. патент РФ №2109322, МПК G05F H02M, опубл. 20.04.1998 г.).
Недостатками устройства являются сложность схемы, низкая надежность, большие габариты и масса.
Известен стабилизатор напряжения переменного напряжения, содержащий устройство питания, датчики входного и выходного напряжения, датчик тока и датчик синхроимпульсов, инвертор напряжения, микроконтроллер, выход которого соединен с инвертором напряжения, два выпрямителя, устройство формирования синусоидального напряжения, микроконтроллер, выход которого соединен с инвертором напряжения, два выпрямителя, устройство формирования синусоидального напряжения, драйвер и датчик температуры транзистора, при этом вход инвертора напряжения через первый выпрямитель подключен к сети, а его выход соединен через второй выпрямитель с устройством формирования синусоидального напряжения, включающим силовые транзисторные модули, соединенные по мостовой схеме (см. патент РФ №2321047, МПК G05F 1/20, опубл. 27.03.2008 г.).
Недостатками данного аналога являются относительная сложность схемы устройства и недостаточная надежность его работы.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для стабилизации переменного напряжения, содержащее входной фильтр, выпрямитель, бустер, инвертор напряжения, блок реле, цепь байпаса, фильтр подавления высокочастотных гармоник, дополнительный блок коммутируемых конденсаторов, выходной фильтр и микроконтроллерное устройство (см. патент на полезную модель РФ №78017, МПК H02M 5/00, опубл. 10.11.2008 г.).
Задачей предлагаемого технического решения является упрощение схемы устройства, снижение его массогабаритных размеров и повышение надежности функционирования.
Решение данной технической задачи достигается тем, что известное устройство для стабилизации переменного напряжения, содержащее входной фильтр, широтно-импульсный инвертор напряжения, микроконтроллер и выходной фильтр, снабжено умножителем напряжения, вход которого соединен с выходом входного фильтра, а выход подключен к входу инвертора напряжения, выход которого через выходной фильтр соединен с потребителем электрической энергии, при этом выход микроконтроллера соединен с дополнительным входом инвертора напряжения и выходом выходного фильтра.
Данное устройство имеет существенно меньшие габариты и массу, является более простым и надежным в работе.
Сущность устройства поясняется чертежом (фиг. 1), на котором изображена его блок-схема, где:
1 - входной фильтр;
2 - диодно-конденсаторный умножитель напряжения на два;
3 - широтно-импульсный инвертор напряжения;
4 - выходной фильтр;
5 - потребитель электрической энергии;
6 - микроконтроллер;
7 - блок питания.
Устройство для стабилизации переменного напряжения состоит из входного фильтра 1, диодно-конденсаторного умножителя напряжения 2 на два, вход которого подключен к выходу фильтра 1, широтно-импульсного инвертора напряжения 3 на силовых транзисторах (ключах), вход которого соединен с выходом умножителя напряжения 2, а выход через выходной фильтр 4 соединен с потребителем электрической энергии 5, микроконтроллер 6, выход которого соединен с дополнительным входом инвертора напряжения 3 и выходом фильтра 4, а вход соединен с выходом блока питания 7, подключенного своим входом к выходу фильтра 1. Умножитель напряжения 2 выполняет две функции - выпрямление и умножение напряжения, что исключает необходимость применения громоздких и тяжелых силовых трансформаторов и дросселей.
Устройство работает следующим образом.
c
При включении сети появляется напряжение на входах умножителя напряжения 2 и блока питания 7, а также на входе микроконтроллера 6. На выходе умножителя напряжения 2 появляются удвоенные амплитудные напряжения сети (±2V), поступающие на вход широтно-импульсного инвертора напряжения 3, преобразующего постоянные выходные напряжения умножителя напряжения 2 с помощью микроконтроллера 6 и низкочастотного выходного фильтра 4 в стабильное переменное синусоидальное напряжение частотой 50 Гц.
Силовые транзисторы инвертора напряжения 3 управляются высокочастотными широтно-импульсными сигналами. Широтно-импульсная модуляция сигналов осуществляется в соответствии с синусоидальным законом, что обеспечивает высокую точность и низкий коэффициент искажения выходного напряжения.
Высокая точность формирования из постоянного напряжения переменного синусоидального напряжения достигается также применением в инверторе 3 кварцевого генератора частотой 20 кГц.
Устройство может быть осуществлено на основе известных типовых элементов и узлов (диодов, транзисторов, электронных компонентов, микросхем, сетевых фильтров, блоков питания, инверторов, микроконтроллеров и т.п.).
Использование предлагаемого устройства для стабилизации переменного напряжения позволяет по сравнению с прототипом существенно упростить его схему, повысить надежность, уменьшить габариты и массу и, в конечном счете, снизить стоимость.