ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к полупроводниковым преобразователям электрической энергии, предназначенным для преобразования постоянного напряжения в переменное и может быть использовано в электрическом транспорте и промышленных предприятиях.
Наиболее близким к заявленной полезной модели является преобразователь постоянного напряжения в переменное по патенту РФ №2333591, МПК Н02М 7/53846, 10.09.2008, содержащее источник постоянного тока, стабилизатор постоянного тока, генератор синусоидального напряжения, драйвер-усилитель и силовой электронный прерыватель, при этом генератор синусоидального напряжения с частотой f выполнен в виде миниатюрного мотор-генератора, электродвигатель которого вращается со стабилизированной скоростью, пропорциональной частоте f и мотор-генератор управляет электронным прерывателем.
Недостатком известного преобразователя является невысокая надежность работы, а также то, что он содержит много элементов, требует стабилизированного источника постоянного тока. Кроме того, известный преобразователь является преобразователем малой мощности, т.к. он питается от аккумуляторной батареи.
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка мощного преобразователя постоянного тока в переменный синусоидальный, повышение надежности его работы за счет упрощения схемы преобразователя при сохранении высокой стабильности частоты переменного тока на выходе преобразователя.
1
1
1
2
3
1
4
2
1,
5
3
6
2
2
7
3
2
4
1
3
5
6
7
2
3
2
3
1
2
4
1
2
4
1
2
3
1
2
Технический результат достигается тем, что в преобразователе постоянного напряжения в переменное синусоидальное, содержащем маломощный источник постоянного низкого напряжения, соединенный с, стабилизированным по частоте кварцевым стабилитроном, генератором синусоидального напряжения, выполненным на полупроводниковом элементе в микроминиатюрном исполнении, согласно заявляемой полезной модели, к выходу генератора синусоидального напряжения подключен резистор R с ползунком для снятия переменного напряжения и изменения его по величине, подключенного к одной обкладке конденсатора С, другая обкладка которого одновременно подключена к базе слаботочного транзистора VT с n-p-n переходом, имеющим коллекторно-эмиттерную нагрузку, и средней точке последовательно соединенных резисторов R и R, при этом к коллекторной нагрузке слаботочного транзистора VT, представляющей из себя резистор R, подключен конденсатор С, а к эмиттерной нагрузке слаботочного транзистора VT представляющей из себя резистор R, подключен конденсатор С, к выходу которого подключены начало резистора Rи база силового транзистора VT с n-p-n переходом, к выходу конденсатора Сподключены начало резистора R и база силового транзистора VT с n-p-n переходом, причем концы резисторов R и R одновременно подключены к положительной полярности маломощного источника постоянного напряжения, а концы резисторов R R, R, R, R, эмиттеры силовых транзисторов VT и VTодновременно заземлены, при этом коллекторы силовых транзисторов VT и VTподключены соответственно к началам индуктивностей L L резонансного контура, состоящего из параллельно соединенных конденсатора С и двух одинаковых последовательно соединенных индуктивностей L L, а также к первой и второй обкладкам конденсатора С при этом к точке соединения индуктивностей L L подключена положительная полярность мощного источника постоянного высокого напряжения, причем частота резонансного контура совпадает с номинальной рабочей частотой генератора синусоидального напряжения, а с выхода индуктивности L, магнитно связанной с индуктивностями L L, снимается энергия нагрузки.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена схема преобразователя постоянного напряжения в переменное синусоидальное.
Преобразователь содержит генератор 1 синусоидального напряжения, подключенный к положительной полярности маломощного (2,5-10В) источника 2 постоянного низкого напряжения.
Генератор 1 синусоидального напряжения, выполнен на полупроводниковом элементе в микроминиатюрном исполнении, при этом частота генератора 1 стабилизирована кварцевым стабилитроном на номинальную рабочую частоту.
1
1
2
3
К выходу генератора 1 подключен резистор R1 с ползунком для снятия переменного напряжения и изменения его по величине. Ползунок резистора R1 подключен к одной обкладке конденсатора С другая обкладка которого одновременно подключена к базе слаботочного транзистора VT с n-p-n переходом, имеющим коллекторно-эмиттерную нагрузку, и средней точке последовательно соединенных резисторов R и R.
1
4
2
1
5
3
К коллекторной нагрузке слаботочного транзистора VT представляющей из себя резистор R, подключен конденсатор С, а к эмиттерной нагрузке слаботочного транзистора VT, представляющей из себя резистор R, подключен конденсатор С.
3
6
2
2
7
3
К выходу конденсатора С подключены начало резистора R и база силового транзистора VT с n-p-n переходом, а к выходу конденсатора Сподключены начало резистора R и база силового транзистора VT с n-p-n переходом.
2
4
Концы резисторов R и R одновременно подключены к положительной полярности маломощного источника 2 постоянного низкого напряжения.
1
3
5
6
7
2
3
Концы резисторов R, R, R, R, R, эмиттеры силовых транзисторов VT и VT одновременно заземлены.
2
3
1
2
4
Коллекторы силовых транзисторов VT и VT подключены соответственно к началам индуктивностей L L резонансного контура, а также к первой и второй обкладкам конденсатора С.
Частота резонансного контура совпадает с номинальной рабочей частотой генератора 1 синусоидального напряжения.
4
1
2
1
2
Резонансный контур состоит из параллельно соединенных конденсатора Си двух одинаковых последовательно соединенных индуктивностей L L. К точке соединения индуктивностей L L подключена положительная полярность мощного (6-10 кВ) источника 3 постоянного высокого напряжения, подлежащего преобразованию в переменный ток.
3
1
2
3
С выхода индуктивности L, магнитно связанной с индуктивностями L L, снимается энергия нагрузки, т.е. индуктивность L служит для отбора энергии переменного тока резонансного контура в нагрузку.
Работа преобразователя осуществляется следующим образом.
2
3
1
4
5
1
1
1
1
1
2
3
1
5
3
2
6
2
Генератор 1 синусоидального напряжения начинает вырабатывать синусоидальный сигнал, стабилизированный кварцевым стабилитроном на номинальную рабочую частоту. Резисторы R и R подбираются так, чтобы у слаботочного транзистора VT с n-p-n переходом, имеющим коллекторно-эмиттерную нагрузку R и R соответственно, рабочая вольт-амперная характеристика находилась на середине линейной ее части при отсутствии на входе слаботочного транзистора VT синусоидального сигнала. Синусоидальный сигнал, вырабатываемый генератором 1, проходит через конденсатор C на вход базы слаботочного транзистора VT, причем амплитуду синусоидального сигнала можно регулировать ползунком резистора R. При поступлении полуволны синусоидального сигнала с положительным потенциалом на базу слаботочного транзистора VT с n-p-n переходом на его коллекторе появляется полуволна синусоидального сигнала с отрицательным потенциалом, который, поступая через конденсатор С на базу силового транзистора VT с n-p-n переходом поддерживает его в закрытом состоянии. На эмиттере силового транзистора VT с n-p-n переходом протекающий ток через резистор R создает полуволну синусоидального сигнала с положительным потенциалом, который поступает через конденсатор С на базу силового транзистора VT с n-p-n переходом и открывает его. Этот сигнал на резисторе R создает напряжение, воспроизводящее поступающий сигнал и открывает силовой транзистор VT.
1
3
2
1
2
3
2
3
3
1
2
При полуволне синусоидального сигнала с отрицательным потенциалом на выходе генератора 1 слаботочный транзистор VT с n-p-n переходом запирается и на его коллекторе возникает полуволна синусоидального сигнала с положительным потенциалом, который возрастает до уровня напряжения маломощного источника 2 постоянного низкого напряжения. Этот потенциал, поступает на базу силового транзистора VT с n-p-n переходом и открывает его. При открывании силового транзистора VT с n-p-n переходом ток протекает от мощного источника 3 постоянного высокого напряжения, подлежащего преобразованию в переменный ток, через индуктивность L и силовой транзистор VT. При открывании силового транзистора VT ток протекает от мощного источника 3 постоянного высокого напряжения через индуктивность L и силовой транзистор VT. Частота резонансного контура совпадает с номинальной рабочей частотой генератора 1 синусоидального напряжения, и с выхода индуктивности L, магнитно связанной с индуктивностями L, L, снимается энергия нагрузки.
Таким образом, предлагаемый преобразователь, являющийся мощным преобразователем постоянного тока в переменный синусоидальный с относительно хорошей синусоидальностью выходного сигнала, позволяет повысить надежность работы за счет упрощения схемы преобразователя при сохранении высокой стабильности частоты переменного тока на выходе преобразователя.