УСТРОЙСТВО ИНВЕРТИРОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ

Предложенное техническое решение относится к полупроводниковым преобразователям электрической энергии, предназначенным для преобразования постоянного напряжения в переменное по задаваемым параметрам. Применение данного устройства целесообразно для увеличения мощности электрических цепей переменного тока за счет параллельного подключения к ним через предлагаемое устройство электрогенераторов на возобновляемых источниках энергии.
Известен способ управления автономным согласованным инвертором с квазирезонансной коммутацией (пат. РФ 2458450, МКИ Н02М 7/515, Н02М 7/521, Н02М 7/523, Способ управления автономным согласованным инвертором с квазирезонансной коммутацией / Е.М. Силкин. - Заявл. 2009128713/07 опубл. 24.07.09, БИ 22)
Недостатком способа управления автономным согласованным инвертором с квазирезонансной коммутацией является невозможность согласования параметров выходного переменного напряжения с параллельно работающей сетью переменного напряжения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь постоянного напряжения в переменное (пат. РФ 2234791, МКИ Н02М 7/538, Преобразователь постоянного напряжения в переменное / Кастров М.Ю. опубл. 20.08.2004)
Недостатком преобразователя можно назвать возможность инвертирования только от одного источника сигналов, отсутствие автоматической подстройки параметров инвертируемого напряжения под эталонные параметры сети и сохранение параметров инвертирования в случае отключения параллельно работающей сети переменного напряжения.
Задачей предложенного решения является создание возможности увеличения мощности основной электрической цепи переменного тока за счет параллельного включения дополнительных генерирующих мощностей от возобновляемых источников энергии после инвертирования параметров вырабатываемого ими электрического тока до необходимых параметров, соответсвующих основной электрической цепи, а также обеспечение работы электрической цепи переменного тока от возобновимых источников энергии в случае исчезновения напряжения в основной электрической цепи.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройстве инвертирования постоянного напряжения в переменное, включающем элемент питания, транзисторы и повышающий трансформатор со средней точкой, дополнительно добавлены подключаемая схема получения инвертирующего сигнала от эталонной сети переменного напряжения, микроконтроллер, генерирующий сигналы инвертирования, и блок логики с автоматическим переключением сигнала инвертирования между эталонной сетью и микроконтроллером.
Предложенное решение позволит интегрировать источники электроэнергии, работающие от возобновляемых источников энергии в централизованные электросети, повысить их суммарную мощность и надежность электроснабжения, а также обеспечить работу всей электрической сети только от электроэнергии, генерируемой из возобновляемых источников энергии в случае малой нагрузки, что делает возможным значительно удешевить стоимость получаемой электроэнергии.
На ФИГ. 1 показано схематично устройство инвертирования постоянного напряжения в переменное.
На ФИГ. 2 показана синхронизация получаемого переменного напряжения из инвертора и переменного напряжения параллельно работающей сети
Устройство включает в себя понижающий трансформатор 1, соединенный через резистор 2 (27кОм) с диодной парой 3 и 4, а также через диод 5 и резистор 6 с триггером Шмитта 7. Между резистором 6 и триггером Шмитта 7 стоит заземленные емкость 8 и сопротивление 9. Схема содержит четыре триггера Шмитта 7, 10, 11, 12.
В схеме есть источник постоянного напряжения 13, соединенный через резистор 14 с синхронизатором 15 (LM239), и питающий микроконтроллер 16, триггеры Шмитта и другие энергозависимые компоненты схемы -логический элементы «И» 17, «И» 18, «ИЛИ» 19.
Триггеры Шмитта 11,12 подсоединены к MOSFET транзисторам 20 и 21, которые подсоединены к трансформатору 22 (трансформатор со средней точкой, на входе и вторичной обмоткой 220 вольт на выходе), трансформатор 22 питается от источника постоянного напряжения 23.
Устройство работает следующим образом, для получения эталонных параметров инвертирования устройство подключается к эталонной сети переменного тока через понижающий трансформатор 1, напряжение со вторичной обмотки трансформатора 1 понижается до требуемой величины и, проходя через пару диодов 3 и 4, поступает на синхронизатор 15 (LM239). Резистор 2 служит для ограничения тока в диодах 3 и 4. Второй сигнал, снимаемый с вторичной обмотки трансформатора 1, проходя через диод 5 и резистор 6, инвертируется инвертором и поступает на логический элемент «И» 17, в случае наличия сигнала от эталонной сети сигнал равен логическому «0» и тем самым прерывает сигнал инвертирования, поступающий от микроконтроллера 16. Емкость 8 и разряжающее ее сопротивление 9 служит для продления сигнала от эталонной сети на один период в случае его потери для недопущения резкого перехода работы инвертера на сигнал от микроконтроллера 16. При потере сигнала от эталонной сети, логический «О» переключается в «1» на триггере Шмитта 10 и, поступая на логический элемент «И» 18, в результате элемент «И» 18 начинает пропускать сигнал от микроконтроллера 16, который становится управляющим сигналом для инвертора и определяющим частоту переменного напряжения в инверторе. На логический элемент «ИЛИ» 19 поступают управляющие сигналы инвертирования, снятые с эталонной сети или с микроконтроллера в случае отсутствия сигналов от эталонной сети. Выходной сигнал с логического элемента «ИЛИ» 19, проходя через два триггера Шмитта И и 12 расщепляется на два сигнала, находящиеся в противофазе, которые поступают на MOSFET (IRF540) транзисторы 21 и 22. MOSFET транзисторы поочередно открываются от сигналов, поступающих с триггеров Шмитта 11 и 12. Потенциал с аккумуляторной батареи 23 через транзисторы 21 и 20 (питание по земле) поочередно поступает на первичную обмотку трансформатора 22 в противоположных направлениях, что формирует на вторичной обмотке трансформатора 22 переменное напряжение заданной частоты и угла сдвига фазы, величина напряжения определяется параметрами трансформатора 22 и составляет 220 В как наиболее часто эксплуатируемое.
Таким образом, предложенное решение позволяет увеличить мощность основной электрической цепи переменного тока за счет параллельного включения дополнительных генерирующих мощностей от возобновляемых источников энергии после инвертирования параметров вырабатываемого ими электрического тока до необходимых параметров, соответствующих основной электрической цепи, а также обеспечить работу электрической цепи переменного тока от возобновимых источников энергии в случае исчезновения напряжения в основной электрической цепи.