RU2761183C1 - Generator with improved output voltage waveform based on nuclear power plant - Google Patents

Generator with improved output voltage waveform based on nuclear power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2761183C1
RU2761183C1 RU2021116047A RU2021116047A RU2761183C1 RU 2761183 C1 RU2761183 C1 RU 2761183C1 RU 2021116047 A RU2021116047 A RU 2021116047A RU 2021116047 A RU2021116047 A RU 2021116047A RU 2761183 C1 RU2761183 C1 RU 2761183C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pole
voltage
unit
output
input
Prior art date
Application number
RU2021116047A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Петрович Гаврилов
Original Assignee
Леонид Петрович Гаврилов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Леонид Петрович Гаврилов filed Critical Леонид Петрович Гаврилов
Priority to RU2021116047A priority Critical patent/RU2761183C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2761183C1 publication Critical patent/RU2761183C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/497Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode sinusoidal output voltages being obtained by combination of several voltages being out of phase

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering and nuclear power and is intended to generate a variable sinusoidal EMF using modules with series-parallel connection of power generating elements (PGE), converting the thermal energy of a nuclear power plant of a spacecraft into the energy of a DC voltage electric current. An improved form of the generator output voltage is achieved by approximating the sinusoidal function of the output voltage by a sequence of impulse functions, the number of which is taken to be 24 per period of the sinusoidal function. The generator can be used to power spacecraft devices without using inverters and storage batteries or electric machine converters. The device can be divided into the following functional blocks: 1. Control unit, which provides cyclic, with a given period T, alternate supply of control pulses that control the opening of electronic keys located in the switching unit; 2. Pulse switching unit, which provides connection to the output terminals of the switching unit of constant voltage sources generated by the power supply module unit (PMU), generating a sequence of pulses of the required amplitude. In the generator, obtaining the output voltage, in the form of approaching a sinusoidal function, is based on the approximation of a sinusoidal function by a sequence of 24 impulse functions. The approximation of a sinusoidal function used in the device by a sequence of 24 impulse functions makes it possible to improve the quality of the voltage generated by the generator, which is close in shape to a sinusoidal function of time, to reduce the number and amplitudes of higher harmonics that distort the sinusoidal voltage waveform, to increase the energy performance of the installation by eliminating or reducing the energy of higher harmonics , to lower the requirements for the harmonic filters and, as a result, to lower the cost of the generator.
EFFECT: creation of an alternating voltage generator with an improved shape of the output voltage based on a nuclear power plant.
1 cl, 8 dwg, 2 tbl

Description

I. Область техники, к которой относится изобретениеI. Field of technology to which the invention relates

Изобретение относится к области электротехники и ядерной энергетики. Электроснабжение летательных аппаратов осуществляется от генераторов постоянного и переменного тока различной величины напряжения или тока. К качеству электроэнергии генераторов переменного тока предъявляются различные требования. Например, системы обогрева не предъявляют высоких требований к качеству электроэнергии, ряд других устройств предъявляют повышенные требования к качеству электроэнергии. Форма вырабатываемого этими генераторами напряжения должна приближаться к синусоидальной форме, уровень гармоник не должен превышать допустимого значения. Предлагаемое устройство предназначено для генерирования синусоидального напряжения с использованием для этого модулей из электрогенерирующих элементов (ЭГЭ) ядерной энергетической установки. В качестве ЭГЭ могут использоваться термоэлектрические, термоэмиссионные или термо-электрохимические преобразователи, при помощи которых осуществляется преобразование энергии, вырабатываемой ядерной энергетической установкой (ЯЭУ), в электрическую. Одна из таких установок описана в работе [1]. В описываемом генераторе получение выходного напряжения устройства, по форме приближающегося к синусоидальной функции, основано на аппроксимации синусоидальной функции последовательностью из 24 импульсных функций. Используемая в устройстве аппроксимация синусоидальной функции последовательностью из 24 импульсных функций позволяет повысить качество вырабатываемого генератором напряжения, приближающегося по форме к синусоидальной функции времени, уменьшить количество и амплитуды высших гармоник, искажающих синусоидальную форму напряжения, повысить энергетические показатели установки за счет исключения или снижения энергии высших гармоник, понизить требования к фильтрам высших и в результате понизить стоимость генератора.The invention relates to the field of electrical engineering and nuclear energy. Power supply of aircraft is carried out from generators of direct and alternating current of various voltage or current values. There are different demands on the power quality of alternators. For example, heating systems do not place high demands on the quality of electricity, while a number of other devices place high demands on the quality of electricity. The form of the voltage generated by these generators should be close to a sinusoidal form, the level of harmonics should not exceed the permissible value. The proposed device is designed to generate a sinusoidal voltage using modules from power generating elements (EGE) of a nuclear power plant. Thermoelectric, thermoemission or thermo-electrochemical converters can be used as EGE, with the help of which the energy generated by a nuclear power plant (NPP) is converted into electrical energy. One of such installations is described in [1]. In the described generator, obtaining the output voltage of the device, in its shape approaching a sinusoidal function, is based on the approximation of a sinusoidal function by a sequence of 24 impulse functions. The approximation of a sinusoidal function used in the device by a sequence of 24 impulse functions makes it possible to improve the quality of the voltage generated by the generator, which is close in shape to a sinusoidal function of time, to reduce the number and amplitudes of higher harmonics that distort the sinusoidal voltage waveform, to increase the energy performance of the installation by eliminating or reducing the energy of higher harmonics , to lower the requirements for higher filters and, as a result, to lower the cost of the generator.

II. Уровень техникиII. State of the art

II.1 Сравнение с предшествующими уровнями техникиII.1 Comparison with prior art

В системах энергоснабжения космических аппаратов (КА) в настоящее время для получения высоковольтного постоянного или переменного напряжения применяются преобразователи (инверторы), включающие повышающие трансформаторы, либо электромашинные генераторы. К потребителям высоковольтного напряжения КА относятся электрореактивные двигатели (ЭРД). Для их работы требуется напряжение, достигающее по величине нескольких десятков киловольт. Массогабаритные характеристики устройств, содержащих повышающий трансформатор на ферромагнитном сердечнике, или электромашинные генераторы велики и составляют величины от γ = (3…5) кг/кВт до γ = 30 кг/кВт. Характеристики повышающего трансформатора, используемого в системе энергоснабжения КА приведен в работе [1]. Для преобразования тепловой энергии, вырабатываемой ядерным реактором, в электрическую энергию используются термоэлектрические, термо-электрохимические (ТЭХГ) и термоэмиссионные преобразователи. В таких преобразователях электрическая энергия вырабатывается отдельными электрогенерирующими элементами (ЭГЭ). Каждый ЭГЭ вырабатывает электрическую энергию постоянного тока небольшой величины напряжения, порядка 1 В. Для получения напряжения и тока требуемой величины используется последовательно- параллельное соединение ЭГЭ. Для получения требуемой величины постоянного напряжения используется последовательное соединение ЭГЭ, для получения требуемой величины тока используется параллельное соединение ЭГЭ. Для получения требуемой величины постоянного напряжения и тока отдельные ЭГЭ объединяются в модули. В каждом модуле ЭГЭ соединяются параллельно в группы для получения необходимой величины тока, для получения требуемой величины напряжения отдельные ЭГЭ, либо группы с параллельным соединением ЭГЭ, соединяются последовательно. Это показано на рисунке фиг. 1. На рисунке фиг. 1 показано параллельно - последовательное соединение ЭГЭ. Группа из к параллельно соединенных ЭГЭ с током Iэ обеспечивает ток модуля Iм = к⋅Iэ, последовательное соединение р таких групп обеспечивает получение напряжения модуля Uм = р⋅Uэ. В результате модуль МЭ будет иметь номинальные параметры-напряжение Uм и ток Iм.In power supply systems for spacecraft (SC), converters (inverters), including step-up transformers, or electric machine generators are currently used to obtain high-voltage direct or alternating voltage. The high-voltage consumers of the spacecraft include electric propulsion motors (ERE). Their operation requires a voltage reaching several tens of kilovolts in magnitude. The weight and size characteristics of devices containing a step-up transformer on a ferromagnetic core or electric machine generators are large and range from γ = (3 ... 5) kg / kW to γ = 30 kg / kW. The characteristics of the step-up transformer used in the spacecraft power supply system are given in [1]. Thermoelectric, thermo-electrochemical (TECG) and thermoemission converters are used to convert thermal energy generated by a nuclear reactor into electrical energy. In such converters, electrical energy is generated by separate power generating elements (EGE). Each EGE generates direct current electrical energy of a small voltage value, of the order of 1 V. To obtain the voltage and current of the required value, a series-parallel connection of the EGE is used. To obtain the required value of the constant voltage, a serial connection of the EGE is used, to obtain the required value of the current, a parallel connection of the EGE is used. To obtain the required constant voltage and current, individual EGEs are combined into modules. In each EGE module, they are connected in parallel in groups to obtain the required current value; to obtain the required voltage value, individual EGEs, or groups with a parallel EGE connection, are connected in series. This is shown in the figure in FIG. 1. In the figure of FIG. 1 shows a parallel - serial connection of the EGE. A group of k parallel-connected EGEs with a current Ie provides the module current Im = k⋅Ie, a series connection of p such groups provides the module voltage Um = p⋅Ue. As a result, the ME module will have nominal parameters - voltage Um and current Im.

Фигура 1. Последовательно - параллельное соединение ЭГЭFigure 1. Series-parallel connection of EGE

Параметры одного ЭГЭ приведены в таблице 1, соответственно опубликованным в работе [1] данным.The parameters of one EGE are given in Table 1, according to the data published in [1].

Figure 00000001
Figure 00000001

Всего в описанном в работе [1] термо-электрохимическом генераторе для получения электрической мощности 30 кВт (или 90 кВт на повышенной частоте) потребовалось 1344 ЭГЭ. При помощи описанного в работе [1] трансформатора напряжение повышалось от 120 В до 3000 В.In total, in the thermo-electrochemical generator described in [1], 1344 EGE were required to obtain an electric power of 30 kW (or 90 kW at an increased frequency). Using the transformer described in [1], the voltage was increased from 120 V to 3000 V.

Для улучшения массо-габаритных характеристик системы энергоснабжения КА целесообразно получение высокого напряжения переменного тока осуществлять при помощи предлагаемого полупроводникового генератора. Описываемый далее генератор позволяет получить высокое напряжение переменного тока высокого качества в результате объединения отдельных ЭГЭ в модули и коммутации модулей для получения требуемых значений переменных напряжений и токов.To improve the mass-dimensional characteristics of the spacecraft power supply system, it is advisable to obtain a high AC voltage using the proposed semiconductor generator. The generator described below makes it possible to obtain a high quality AC voltage as a result of combining individual EGEs into modules and switching modules to obtain the required values of alternating voltages and currents.

II.2 Цель изобретения.II.2 Purpose of the invention.

Целью изобретения является разработка устройства для генерирования переменного напряжения, форма которого наиболее полно приближается к синусоидальной за счет аппроксимации синусоидальной функции последовательностью импульсных функций, состоящей из 24 импульсов. Для этого используются модули, содержащие последовательно-параллельное соединение ЭГЭ. При этом первичным источником энергии является ЯЭУ. При помощи ЭГЭ тепловая энергия ЯЭУ преобразуется в электрическую энергию постоянного напряжения, которая затем преобразуется в электрическую энергию переменного напряжения с применением предлагаемого устройства. Преобразование осуществляется с использованием импульсной техники и ключей на полупроводниковых приборах. Вследствие использования импульсной техники и полупроводниковых ключей улучшаются массо-габаритные характеристики устройства. Характерным для предлагаемого генератора является использование последовательности импульсов напряжения одинаковой величины и полярности, количество которых на периоде синусоидальной функции равно 24. Для получения импульсов отрицательной полярности используется коммутатор импульсов.The aim of the invention is to develop a device for generating an alternating voltage, the shape of which most fully approaches the sinusoidal one due to the approximation of the sinusoidal function by a sequence of impulse functions, consisting of 24 pulses. For this, modules are used that contain a serial-parallel connection of the EGE. In this case, the primary source of energy is the nuclear power plant. With the help of EGE, the thermal energy of the nuclear power plant is converted into electrical energy of constant voltage, which is then converted into electrical energy of alternating voltage using the proposed device. The conversion is carried out using pulse technology and semiconductor switches. Due to the use of impulse technology and semiconductor switches, the mass-dimensional characteristics of the device are improved. A characteristic of the proposed generator is the use of a sequence of voltage pulses of the same magnitude and polarity, the number of which is 24 per period of the sinusoidal function. To obtain pulses of negative polarity, a pulse commutator is used.

II. 3. Изобретательский уровень.II. 3. Inventive level.

Предлагаемое устройство для генерирования переменного высоковольтного напряжения синусоидальной формы с использованием энергии ЯЭУ отличается от устройств, в которых переменное высоковольтное синусоидальное напряжение получается в результате использования инверторов и повышающих трансформаторов, либо с помощью электромашинных генераторов [2, 3] тем, что:The proposed device for generating alternating high-voltage sinusoidal voltage using nuclear power plant energy differs from devices in which alternating high-voltage sinusoidal voltage is obtained as a result of using inverters and step-up transformers, or using electric machine generators [2, 3] in that:

- синусоидальное напряжение генерируется в результате аппроксимации синусоидальной функции выходного напряжения последовательностью 24 импульсных функций;- sinusoidal voltage is generated as a result of approximation of the sinusoidal function of the output voltage by a sequence of 24 pulse functions;

- импульсные функции напряжения генерируются модулями, каждый из которых содержит последовательно - параллельное соединение ЭГЭ для получения необходимой величины напряжения и тока модуля. Напряжение и ток модуля равны Uм и Iм;- voltage pulse functions are generated by modules, each of which contains a series-parallel connection of the EGE to obtain the required voltage and current of the module. Module voltage and current are equal to Um and Im;

- количество импульсных функций на периоде синусоидальной функции задается блоком управления. Напряжение на выходе генератора формируется совокупностью прямоугольных импульсов напряжения заданной величины и одинаковой длительности TI, повторяющихся с заданной частотой. Число импульсов на периоде T равно n = Т/ТI. Далее принято значение числа импульсов на периоде равном n = 24. Величина напряжения каждого импульса на интервале четверти периода Т/4 кратна величине напряжения одного источника питания (модуля) равного Е1, т.е. Е2 = 2Е1, Е3 = 3Е1, Е4 = 4Е1, Е5 = 5Е1, Е6 = 6Е1. Аппроксимация синусоидальной функции последовательностью 24 импульсных функций показана на рисунке фиг. 2;- the number of impulse functions on the period of the sinusoidal function is set by the control unit. The voltage at the generator output is formed by a set of rectangular voltage pulses of a given value and the same duration TI, which are repeated at a given frequency. The number of pulses in the period T is equal to n = T / TI. Further, the value of the number of pulses in the period equal to n = 24 is taken. The value of the voltage of each pulse in the interval of a quarter of the period T / 4 is a multiple of the value of the voltage of one power supply (module) equal to E1, i.e. E 2 = 2E 1 , E 3 = 3E 1 , E 4 = 4E 1 , E 5 = 5E 1 , E 6 = 6E 1 . An approximation of a sinusoidal function by a sequence of 24 impulse functions is shown in the figure of FIG. 2;

- амплитудные значения импульсов кратны по отношению к напряжению модуля. Например, если напряжение модуля равно Uм, то при n = 24 амплитуда первого и двенадцатого импульсов принимается равной E1 = E12 = Uм, амплитуда второго и одиннадцатого импульсов принимается равной E2 = E11 = 2E1, Е3 = Е10 = 3Е1, E4 = E9 = 4E1, E5 = E8 = 5E1, Е6 = Е7 = 6Е1. Аналогичные соотношения выполняются для импульсов, аппроксимирующих отрицательную полуволну синусоидального напряжения. Кратные значения напряжений импульсов получаются в результате последовательного соединения модулей;- the amplitude values of the pulses are multiples of the module voltage. For example, if the voltage of the module is Um, then for n = 24 the amplitude of the first and twelfth pulses is taken equal to E 1 = E 12 = Um, the amplitude of the second and eleventh pulses is taken equal to E 2 = E 11 = 2E 1 , E 3 = E 10 = 3E 1 , E 4 = E 9 = 4E 1 , E 5 = E 8 = 5E 1 , E 6 = E 7 = 6E 1 . Similar relationships hold for pulses approximating the negative half-wave of a sinusoidal voltage. Multiple values of pulse voltages are obtained as a result of serial connection of modules;

- использование коммутатора импульсов позволяет аппроксимировать положительную и отрицательную полуволны синусоидального напряжения;- the use of a pulse switch allows one to approximate the positive and negative half-waves of a sinusoidal voltage;

- Для подключения источников питания (модулей) к выходным полюсам генератора используется блок коммутации, при помощи которого осуществляется подключение напряжений требуемой величины и полярности к выходу устройства в последовательности, задаваемой блоком управления.- To connect power supplies (modules) to the output poles of the generator, a switching unit is used, with the help of which voltages of the required magnitude and polarity are connected to the output of the device in the sequence specified by the control unit.

III. Раскрытие сущности изобретенияIII. Disclosure of the essence of the invention

III.1 Аппроксимация синусоидальной функции последовательностью импульсных функцийIII.1 Approximation of a sinusoidal function by a sequence of impulse functions

На рисунке фиг. 2 показана аппроксимация синусоидальной функции последовательностью импульсных функций, когда число импульсных функций на периоде синусоидальной функции T равно n = 24.In the figure of FIG. 2 shows the approximation of a sinusoidal function by a sequence of impulse functions, when the number of impulse functions on the period of the sinusoidal function T is equal to n = 24.

Фиг. 2 Аппроксимация синусоидальной функции последовательностью импульсных функций при n = 24FIG. 2 Approximation of a sinusoidal function by a sequence of impulse functions for n = 24

На фиг. 2 представлен отрезок синусоидальной функции с амплитудой Еm на интервале Т = 0…2π;. Синусоидальная функция на этом интервале аппроксимируется последовательностью n = 24 импульсных функций с кратными значениями амплитуд импульсов. Для показанной на фиг. 2 аппроксимации E1 = Uм, Ek = kE1, где k = 2…6, E1 - амплитудное значение первого импульса, Uм-напряжение одного электрогенерирующего модуля. Для аппроксимации отрицательной полуволны синусоиды амплитуда E13 = E24 = -E1, амплитуда E14 = E23 = -2E1, E15 = E22 = -3E1, E16 = E21 = -4E1, E17 = E20 = -5E1, E18 = E19 = -6E1 FIG. 2 shows a segment of a sinusoidal function with an amplitude Em in the interval T = 0 ... 2π ;. The sinusoidal function in this interval is approximated by a sequence of n = 24 impulse functions with multiples of the impulse amplitudes. For the device shown in FIG. 2 approximations E 1 = Um, Ek = kE 1 , where k = 2… 6, E 1 is the amplitude value of the first pulse, Um is the voltage of one power generating module. To approximate the negative half-wave of a sinusoid, the amplitude E 13 = E 24 = -E 1 , the amplitude E 14 = E 23 = -2E 1 , E 15 = E 22 = -3E 1 , E 16 = E 21 = -4E 1 , E 17 = E 20 = -5E 1 , E 18 = E 19 = -6E 1

Установление значений амплитуд импульсов для случая n = 24Establishing the values of the pulse amplitudes for the case n = 24

В таблице 2 в соответствии с рисунком фиг. 2 записаны значения амплитуд импульсов для каждого из 1…24 интервалов аппроксимации.In Table 2, in accordance with the figure in FIG. 2 recorded the values of the pulse amplitudes for each of 1 ... 24 intervals of approximation.

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

III.2 Структурная схема устройстваIII.2 Block diagram of the device

Структурная схема устройства показана на рисунке фиг. 3.The block diagram of the device is shown in the figure in Fig. 3.

Фигура 3 Структурная схема генератораFigure 3 Block diagram of the generator

На рисунке фиг. 3 показаны блоки БУ, БКИ, БКП, БМЭ, входные и выходные полюсы, при помощи которых блоки соединяются между собой и с внешними устройствами. На рисунке изображены следующие блоки устройства:In the figure of FIG. 3 shows the blocks BU, BKI, BKP, BME, input and output poles, with the help of which the blocks are connected to each other and to external devices. The figure shows the following device blocks:

III.2.1. Блок управления БУ. Блок управления обеспечивает циклическую, с заданным периодом Т, поочередную подачу управляющих импульсов, которые управляют открытием электронных силовых ключей КС1…КС6, расположенных в блоке коммутации БКИ. При помощи управляющих импульсов, генерируемых блоком управления, также осуществляется управление полярностью импульсов на выходе устройства с использованием управляемых ключей К1…К4, расположенных в блоке БКП. Входными полюсами блока являются 61 и 62;III.2.1. Control unit BU. The control unit provides a cyclic, with a given period T, alternate supply of control pulses that control the opening of the electronic power switches KS1 ... KS6 located in the BKI switching unit. With the help of the control pulses generated by the control unit, the polarity of the pulses at the output of the device is also controlled using the controlled keys K1 ... K4 located in the BKP unit. The input poles of the block are 6 1 and 6 2 ;

III.2.2. Блок коммутации импульсов (БКИ). Блок коммутации импульсов (БКИ) обеспечивает подключение постоянных напряжений требуемой величины E1…Е6 в заданные блоком управления интервалы времени с требуемой для получения синусоидальной функции полярностью к выходным клеммам блока коммутации 101 и 102. Постоянные напряжения E1..Е6 поступают от блока питания БМЭ с полюсов 111…116 и "земля" на управляемые ключи КС1…КС6. Выходными для блока БКИ являются полюсы 101 и 102, при помощи которых блок подключается к блоку БКП.III.2.2. Pulse switching unit (BKI). The pulse switching unit (BKI) provides connection of constant voltages of the required value E 1 ... E 6 at the time intervals specified by the control unit with the polarity required to obtain a sinusoidal function to the output terminals of the switching unit 10 1 and 10 2 . Constant voltages E1..E6 come from the power supply unit BME from poles 11 1 ... 11 6 and "ground" to the controlled keys KS1 ... KS6. Output for the BKI unit are poles 10 1 and 10 2 , with the help of which the unit is connected to the BKP unit.

III.2.3. Блок коммутации полярности (БКП). Блок обеспечивает положительную или отрицательную полярность выходных импульсов для аппроксимации положительной или отрицательной полуволны синусоиды. Полюсами 101 и 102 блок подключается к блоку БКИ, выходными полюсами блока являются полюсы 121 и 122. Эти полюсы являются выходными для устройства в целом.III.2.3. Polarity switching unit (BKP). The block provides positive or negative polarity of the output pulses to approximate the positive or negative half-wave of a sine wave. Poles 10 1 and 10 2 the unit is connected to the BKI unit, the output poles of the unit are poles 12 1 and 12 2 . These poles are output for the device as a whole.

Управление работой блока осуществляется при помощи управляющих импульсов, поступающих от полюсов 81…824 блока управления БУ. III.2.4. Блок модулей электрических (БМЭ). Блок включает шесть последовательно соединенных электрических модулей МЭ1…МЭ6 с напряжением Uм и номинальным значением тока Iм каждый. Полюс модуля МЭ1 с отрицательной полярностью подключен к "земле", модули МЭ1…МЭ6 между собой соединены полюсами 111…116, блок БМЭ подключается к блоку коммутации БКИ.The operation of the unit is controlled by means of control pulses coming from poles 8 1 … 8 24 of the control unit CU. III.2.4. Block of electrical modules (BME). The block includes six series-connected electrical modules МЭ1 ... МЭ6 with voltage Um and rated current value Im each. The pole of the ME1 module with negative polarity is connected to ground, the ME1 ... ME6 modules are interconnected by poles 11 1 ... 11 6 , the BME unit is connected to the BKI switching unit.

III.3 Блок управленияIII.3 Control unit

Блок управления БУ, рисунок фиг. 4, предназначен для формирования управляющих импульсов в результате создания последовательности прямоугольных импульсов заданной длительности 77. Управляющие импульсы с полюсов 81…824 подаются на управляющие электроды силовых ключей КС1…КС6 блока БКИ и на одноименные электроды блока БКП для управления открытым или закрытым состоянием ключей К1…К4. При помощи ключей К1…К4 формируются импульсы с положительной и отрицательной полярностью. Генератор тактовых импульсов ГТИ (1) формирует циклическую с периодом Т последовательность импульсов. Величина Т равна периоду синусоидальной функции. Число импульсов на периоде Т равно n, длительность одного импульса TI. Значения n и TI выбираются исходя из соображений обеспечения требуемой погрешности аппроксимации синусоидальной функции последовательностью прямоугольных импульсных функций и стоимостью реализации устройства. С увеличением n и уменьшением TI снижается погрешность и увеличивается стоимость. В рассматриваемом устройстве число импульсов на периоде равно n = 24. При помощи электронных ключей КС1…КС6, расположенных в блоке коммутации импульсов БКИ, источники ЭДС E1…Е6, генерируемые модулями электропитания МЭ1…МЭ6, подключаются в заданные блоком управления моменты времени к выходным полюсам блока коммутации 101 и 102. Коммутация осуществляется в открытом состоянии ключа. Длительность открытого состояния каждого ключа КС1….КС6 равна TI. Амплитуды ЭДС импульсов для n = 24 приведены в таблице 2.The control unit CU, figure Fig. 4, is designed to generate control pulses as a result of creating a sequence of rectangular pulses of a given duration 77. Control pulses from poles 8 1 ... 8 24 are fed to the control electrodes of the power switches KS1 ... KS6 of the BKI unit and to the electrodes of the same name of the BKP unit for controlling the open or closed state of the keys K1 ... K4. With the help of keys K1 ... K4, pulses with positive and negative polarity are formed. The GTI clock pulse generator (1) generates a sequence of pulses cyclic with a period T. The value of T is equal to the period of the sinusoidal function. The number of pulses in the period T is equal to n, the duration of one pulse is TI. The values of n and TI are selected based on considerations of ensuring the required approximation error of a sinusoidal function by a sequence of rectangular impulse functions and the cost of implementing the device. With increasing n and decreasing TI, the error decreases and the cost increases. In the device under consideration, the number of pulses per period is equal to n = 24. Using the electronic keys KS1 ... KS6 located in the BKI pulse switching unit, the EMF sources E 1 ... E 6 generated by the ME1 ... ME6 power supply modules are connected at the times specified by the control unit to output poles of the switching unit 10 1 and 10 2 . Switching is carried out in the open state of the key. The duration of the open state of each key KC1 .... KS6 is equal to TI. The amplitudes of the EMF pulses for n = 24 are given in Table 2.

Принципиальная схема блока управления представлена на рисунке фиг. 4. Фигура 4 Принципиальная схема блока управленияA schematic diagram of the control unit is shown in the figure in Fig. 4. Figure 4 Schematic diagram of the control unit

Блок реализован на элементах 1-7. Он содержит генератор тактовых импульсов ГТИ (1), логический элемент И (2), счетчик 3 числа импульсов на периоде Т периодической функции, схему сравнения 4, регистр 5, дешифратор 7 с выходными полюсами 81…8n. На рисунке фиг. 2 число n = 24. Запуск работы устройства осуществляется подачей сигнала по входу 61. По входу 62 с использованием регистра 5 осуществляется запись кода числа временных интервалов n = 24. Когда число импульсов на выходе счетчика 3 становится равным числу, записанному в регистр 5 и равному 24, схема сравнения 4 вырабатывает прямоугольный импульс. Этот импульс поступает на второй вход счетчика 3 и обнуляет его. В результате происходит периодический процесс с заданным периодом Т = nТи. В этом выражении Ти - длительность одного импульса, вырабатываемого генератором ГТИ (1).The block is implemented on elements 1-7. It contains a GTI clock pulse generator (1), a logical element AND (2), a counter 3 of the number of pulses at a period T of a periodic function, a comparison circuit 4, a register 5, a decoder 7 with output poles 8 1 ... 8 n . In the figure of FIG. 2 number n = 24. The device is started by giving a signal at input 6 1 . At input 6 2 using register 5, the code of the number of time intervals n = 24 is written. When the number of pulses at the output of counter 3 becomes equal to the number written in register 5 and equal to 24, the comparison circuit 4 generates a rectangular pulse. This pulse goes to the second input of counter 3 and resets it to zero. As a result, a periodic process occurs with a given period T = nTi. In this expression, Ti is the duration of one pulse generated by the GTI generator (1).

Выход ГТИ (1) подсоединен к первому входу элемента И (2), второй вход которого подсоединен к первому входу 6 устройства, а выход - к первому входу счетчика 3, выход которого подсоединен к входу дешифратора 7 и к входу схемы сравнения 4, выход схемы сравнения соединен с регистром 5. Выход счетчика 3 соединен с входом дешифратора 7. Каждый импульс, поступающий на вход дешифратора 7 от счетчика 3, вызывает появление импульса на очередном выходе дешифратора. Так, первый импульс вызывает появление импульса на первом выходе дешифратора 81, второй импульс, поступающий от счетчика 3 на вход дешифратора, вызывает появление прямоугольного импульса на втором выходе 82 дешифратора. Этот процесс продолжается до 24 импульса. Импульсы с полюсов 81…824 поступают как на вход блока БКИ, так и на вход блока БКП.The GTI output (1) is connected to the first input of the AND element (2), the second input of which is connected to the first input 6 of the device, and the output to the first input of the counter 3, the output of which is connected to the input of the decoder 7 and to the input of the comparison circuit 4, the output of the circuit comparison is connected to the register 5. The output of the counter 3 is connected to the input of the decoder 7. Each pulse arriving at the input of the decoder 7 from the counter 3 causes a pulse to appear at the next output of the decoder. So, the first pulse causes the appearance of a pulse at the first output of the decoder 8 1 , the second pulse coming from the counter 3 to the input of the decoder, causes the appearance of a rectangular pulse at the second output 8 2 of the decoder. This process continues up to 24 pulses. Pulses from poles 8 1 ... 8 24 are fed both to the input of the BKI unit and to the input of the BKP unit.

III.4 Блок коммутации импульсов БКИ. Схема БКИ показана на рисунке 5. Фиг. 5 Схема блока коммутации импульсовIII.4 Pulse switching unit BKI. The BKI circuit is shown in Figure 5. Fig. 5 Diagram of the pulse switching unit

При помощи блока коммутации БКИ напряжения E1…Е6, генерируемые блоком БМЭ, поступают в соответствующие интервалы времени на выходные полюсы блока 101 и 102. Напряжение E1 поступает на выходные полюсы блока при замкнутом положении ключа КС1 в первый, двенадцатый, тринадцатый и двадцать четвертый интервалы времени длительностью TI. С полюсов 81, 812, 813, 824 блока управления сигналы поступают посредством диодов D1, D2, D3, D4 на управляющий электрод ключа КС1. Напряжение Е2 поступает на интервале действия второго, одиннадцатого, четырнадцатого и двадцать третьего импульсов на выходные полюсы 101 и 102 в открытом состоянии ключа КС2. Управление открытым состоянием ключа КС2 осуществляется в результате поступления управляющих сигналов с полюсов 82, 811, 814, 823 посредством диодов D5, D6, D7, D8 на управляющий электрод ключа КС2. Номера управляющих импульсов, поступающих на управляющий электрод ключа, задаются в соответствии с таблицей 2. Из таблицы 2 следует, что напряжение Е2 будет одинаковым по модулю у второго, одиннадцатого, четырнадцатого и двадцать третьего импульсов. Аналогично производится управление передачей импульсов с амплитудными по модулю значениями напряжений Е3…Е6. Эти напряжения также поступают в соответствующие интервалы времени на выходные полюсы 101 и 102 блока БКИ.With the help of the BKI switching unit, the voltages E 1 ... E 6 generated by the BME unit are supplied at the appropriate time intervals to the output poles of the unit 10 1 and 10 2 . Voltage E1 is supplied to the output poles of the unit when the KC1 key is closed in the first, twelfth, thirteenth and twenty-fourth time intervals of duration TI. From the poles 8 1 , 8 12 , 8 13 , 8 24 of the control unit, signals are sent through diodes D 1 , D 2 , D 3 , D 4 to the control electrode of the key KC1. Voltage E2 is supplied at the interval of action of the second, eleventh, fourteenth and twenty-third pulses to the output poles 10 1 and 10 2 in the open state of the KS2 key. The control of the open state of the key KS2 is carried out as a result of the receipt of control signals from the poles 8 2 , 8 11 , 8 14 , 8 23 by means of diodes D 5 , D 6 , D 7 , D 8 to the control electrode of the key KS2. The numbers of the control pulses arriving at the control electrode of the key are set in accordance with Table 2. From Table 2 it follows that the voltage E 2 will be the same in modulus for the second, eleventh, fourteenth and twenty-third pulses. Similarly, the control of the transmission of pulses with amplitude modulus values of voltages E 3 ... E 6 is carried out. These voltages are also supplied at appropriate time intervals to the output poles 10 1 and 10 2 of the BKI unit.

III.5 Блок коммутации полярности импульсов (БКП). Для формирования на выходе генератора последовательности импульсных функций, аппроксимирующей положительную и отрицательную полуволны синусоидальной функции выходного напряжения, используется блок коммутации полярности импульсов. Схема БКП показана на рисунке фиг. 6. На рисунке показана нагрузка генератора с сопротивлением R, которая подключается к выходным полюсам блока 121 и 122.III.5 Pulse polarity switching unit (PCP). To form a sequence of pulse functions at the output of the generator, which approximates the positive and negative half-waves of the sinusoidal function of the output voltage, a pulse polarity switching unit is used. The BKP circuit is shown in the figure in Fig. 6. The figure shows the generator load with resistance R, which is connected to the output poles of the unit 12 1 and 12 2 .

Фиг. 6 Схема блока коммутации полярности импульсов БКПFIG. 6 Diagram of the block for switching the polarity of pulses of the BKP

Блок включает ключи K1…K4, управление открытым состоянием которых осуществляется в результате подачи управляющих импульсов на управляющие электроды ключей. При поступлении сигнала на управляющий электрод ключа он открывается и пропускает импульс напряжения, снимаемого с входных полюсов 101 и 102, на выходные полюсы генератора 121 и 122. Для передачи импульсов с положительной полярностью открываются ключи К1 и К3, ключи К2 и К4 при этом закрыты. Полюс 101 в этом случае соединяется с полюсом 121, а полюс 102 соединяется с полюсом 122. Для формирования на выходе устройства импульсов с отрицательной полярностью открываются ключи К2 и К4, ключи К1 и К3 при этом закрыты. Полюс 101 в этом случае соединяется с полюсом 122, а полюс 102 соединяется с полюсом 121. Ключи К1 и К3 управляются управляющими импульсами, поступающими с полюсов 81…812 блока управления, через диоды DK1…DK12. Ключи К2 и К4 открываются управляющими импульсами, поступающими с полюсов 813…824 блока управления через диоды DK13…DK24. Управляющие сигналы поступают на управляющие электроды ключей.The block includes keys K 1 ... K 4 , the open state of which is controlled by supplying control impulses to the control electrodes of the keys. When a signal arrives at the control electrode of the key, it opens and passes a voltage pulse taken from the input poles 10 1 and 10 2 to the output poles of the generator 12 1 and 12 2 . To transmit pulses with positive polarity, the keys K 1 and K 3 are opened, the keys K 2 and K 4 are closed. Pole 101 in this case connects to pole 12 1 and pole 10 2 connects to pole 12 2 . To form pulses with negative polarity at the output of the device, the keys K 2 and K 4 are opened, the keys K 1 and K 3 are closed. Pole 10 1 in this case is connected to pole 12 2 , and pole 10 2 is connected to pole 121. Keys K 1 and K 3 are controlled by control pulses coming from poles 8 1 ... 8 12 of the control unit through diodes DK 1 ... DK 12 . Keys K 2 and K 4 are opened by control pulses coming from poles 8 13 … 8 24 of the control unit through diodes DK 13 … DK 24 . Control signals go to the control electrodes of the keys.

Графики напряжений Uупр1 и Uупр2, поступающих на управляющие электроды ключей, показаны на рисунке фиг. 7.The graphs of the voltages U ctrl and U ctr2 supplied to the control electrodes of the switches are shown in the figure in FIG. 7.

Фиг. 7 Графики управляющих напряженийFIG. 7 Control voltage graphs

На рисунке фиг. 7 амплитуды управляющих импульсов приняты равными 1 и 0.In the figure of FIG. 7, the amplitudes of the control pulses are taken equal to 1 and 0.

III.6 Блок модулей электропитания МЭIII.6 Block of power supply modules ME

Блок модулей электропитания (БМЭ) состоит из модулей МЭ1…МЭ6, включенных последовательно. Каждый модуль состоит из последовательно-параллельно соединенных элементов электропитания ЭГЭ, как это показано на рисунке фиг. 1. Каждый модуль характеризуется напряжением модуля Um и номинальным током модуля Iм. Полюс модуля МЭ1 с отрицательной полярностью подключен к клемме "земля", общей для всего устройства. С положительного полюса модуля МЭ1 посредством полюса 111 напряжение E1 = Uм поступает на вход блока коммутации импульсов БКИ. Этот полюс также соединен с отрицательным полюсом модуля МЭ2. Напряжение E2 = 2E1 с полюса 112 поступает на вход блока БКИ, как показано на рисунке фиг. 5. Аналогично соединяются остальные модули МЭ2…МЭ6 блока БМЭ.The block of power supply modules (BME) consists of modules ME 1 ... ME 6 , connected in series. Each module consists of series-parallel connected EGE power supply elements, as shown in the figure in FIG. 1. Each module is characterized by the module voltage Um and the rated current of the module Im. The pole of the МЭ 1 module with negative polarity is connected to the "ground" terminal, which is common for the entire device. From the positive pole of the module ME 1 through pole 11 1, the voltage E 1 = Um is supplied to the input of the BKI pulse switching unit. This pole is also connected to the negative pole of the ME 2 module. Voltage E 2 = 2E 1 from pole 11 2 is fed to the input of the BKI unit, as shown in the figure in Fig. 5. The remaining modules ME 2 ... ME 6 of the BME unit are connected in a similar way.

Принципиальная схема блока модулей электропитания БМЭ показана на рисунке фиг. 8.A schematic diagram of the block of power supply modules of the BME is shown in the figure of Fig. eight.

Фиг. 8 Принципиальная схема блока БМЭFIG. 8 Schematic diagram of the BME unit

IV. Краткое описание чертежейIV. Brief Description of Drawings

Фиг. 1 Последовательно-параллельное соединение ЭГЭFIG. 1 Serial-parallel connection of EGE

Фиг. 2 Аппроксимация синусоидальной функции последовательностью импульсных функций при n = 24FIG. 2 Approximation of a sinusoidal function by a sequence of impulse functions for n = 24

Фиг. 3 Структурная схема гененратораFIG. 3 Block diagram of the generator

Фиг. 4 Принципиальная схема блока управленияFIG. 4 Schematic diagram of the control unit

Фиг. 5 Принципиальная схема блока коммутации импульсов БКИFIG. 5 Schematic diagram of the BKI pulse switching unit

Фиг. 6 Схема блока коммутации полярности импульсов БКПFIG. 6 Diagram of the block for switching the polarity of pulses of the BKP

Фиг. 7 Графики управляющих напряженийFIG. 7 Control voltage graphs

Фиг. 8 Принципиальная схема блока БМЭFIG. 8 Schematic diagram of the BME unit

V. Осуществление изобретенияV. Implementation of the invention

Описание работы устройства. В исходном состоянии на регистре 5 по входу 62 записан код числа временных интервалов п. На это число интервалов разбивается период синусоидальной функции Т при аппроксимации синусоидальной функции последовательностью импульсных функций Работа устройства начинается после подачи пускового сигнала по входу 61 логического элемента И (2). После подачи пускового сигнала импульсы с выхода генератора тактовых импульсов 1 через открытый элемент И (2) начинают поступать на вход счетчика 3. Код с выхода счетчика 3 поступает на вход дешифратора 7. На выходе дешифратора появляется единичный сигнал только на одном из n его выходов. Единичный сигнал на i-ом (i = 1…n) выходе дешифратора 7 подается на вход блока коммутации посредством одного из полюсов 8i, i = 1…n, который подсоединен к управляющим электродам управляемых ключей KС1…KС6. Подключение осуществляется через один из диодов.Description of the operation of the device. In the initial state, the code of the number of time intervals n is written on the register 5 at input 62. The period of the sinusoidal function T is divided into this number of intervals when the sinusoidal function is approximated by a sequence of impulse functions.The operation of the device starts after a start signal is applied to the input 61 of the logical element AND (2). After the start signal is applied, pulses from the output of the clock pulse generator 1 through the open element I (2) begin to enter the input of the counter 3. The code from the output of the counter 3 enters the input of the decoder 7. At the output of the decoder, a single signal appears only at one of its n outputs. A single signal at the i-th (i = 1 ... n) output of the decoder 7 is fed to the input of the switching unit by means of one of the poles 8i, i = 1 ... n, which is connected to the control electrodes of the controlled keys KС 1 ... KС 6 . The connection is made through one of the diodes.

Для ключа KC1 это диоды D1…D4, для ключа KС2 это диоды D5…D8. Для ключа KС3 это диоды D9…D12. Для ключа КС4 это диоды D13…D16. Для ключа КС5 это диоды D17…D20. Для ключа КС6 это диоды D21…D24. Так, управляющий импульс с полюса 81 в первый интервал времени поступает на диод D1 и затем на управляющий электрод ключа КС1. На этот же управляющий электрод в двенадцатый интервал времени с полюса 812 поступает управляющий импульс через диод D2, в тринадцатый интервал времени с полюса 813 через диод D3 и в двадцать четвертый интервал времени с полюса 824 через диод D4. При поступлении на управляющий электрод сигнала ключ КC1 открывается и пропускает напряжение E1, которое поступает с полюса 111 блока БКИ. Аналогично осуществляется открытие ключа КС2 при поступлении управляющего импульса во второй временной интервал с полюса 82 через диод D5, в одиннадцатый временной интервал импульс поступает с полюса 83 через диод D6, в четырнадцатый временной интервал с полюса 86 через диод D7, в двадцать третий временной интервал с полюса 88 через диод D8. При открытом ключе КС2 напряжение Е2 передается с полюса 112 на выход блока устройства. Управление открытым состоянием ключей КС3…КС6 и передача импульсов с напряжениями Е3…Е6 от блока БМЭ к полюсам 101, 102 блока БКИ осуществляется аналогично.For key KC 1 these are diodes D 1 … D 4 , for key KC 2 these are diodes D 5 … D 8 . For the KC 3 key, these are diodes D 9 ... D 12 . For the KS 4 key, these are diodes D 13 ... D 16 . For the KS 5 key, these are diodes D 17 ... D 20 . For the KS 6 key, these are diodes D 21 ... D 24 . So, the control pulse from the pole 8 1 in the first time interval is fed to the diode D1 and then to the control electrode of the key KS 1 . On the same control electrode in the twelfth time interval from the pole 8 12 , a control pulse is supplied through the diode D 2 , in the thirteenth time interval from the pole 8 13 through the diode D 3 and in the twenty-fourth time interval from the pole 8 24 through the diode D 4 . When a signal arrives at the control electrode, the KC 1 key opens and passes the voltage E1, which comes from pole 11 1 of the BKI unit. Similarly, the key KS2 is opened when a control pulse arrives in the second time interval from pole 8 2 through diode D 5 , in the eleventh time interval the pulse arrives from pole 8 3 through diode D 6 , in the fourteenth time interval from pole 8 6 through diode D 7 , in the twenty-third time interval from pole 8 8 through diode D 8 . When the public key KS 2 voltage E 2 is transmitted to the pole 11 February output device block. The control of the open state of the keys KS 3 ... KS 6 and the transmission of pulses with voltages E 3 ... E 6 from the BME unit to the poles 10 1 , 10 2 of the BKI unit is carried out in the same way.

Посредством ключей К1, К3 или К2, К4 напряжения с полюсов 101, 102 передаются на выходные полюсы генератора 121 и 122, либо непосредственно, либо инверсно. Ключи К1 и К3 одновременно либо включены, либо выключены. Во включенном или выключенном состоянии они находятся в течение интервала времени равном Т/2. Пи непосредственной передаче импульсов управление осуществляется в результате подачи управляющих импульсов с полюсов 81…812 блока управления через диоды DK1…DK12 на управляющие электроды ключей К1 и К3. Аналогично работают ключи К2 и К4. Когда пара ключей К1 и К3 находится во включенном состоянии, пара ключей К2 и К4 находится в выключенном состоянии и наоборот. Управление открытым или закрытым состоянием ключей К2 и К4 осуществляется в результате подачи управляющих импульсов с полюсов 813…824 посредством диодов DK13…DK24 на управляющие электроды ключей К2 и К4. Зависимость от времени на периоде Т управляющих импульсов Uупр1, которые поступают на управляющие электроды ключей К1 и К3, и управляющих импульсов Uупр2, которые поступают на управляющие электроды ключей К2 и К4, показана на рисунке фиг. 7. Управляющие импульсы поступают со сдвигом на интервал времени Т/2. Это позволяет сформировать на выходных полюсах 121 и 122 полуволны с положительными и отрицательными значениями, которые аппроксимируют синусоидальную функцию выходного напряжения.By means of the keys K 1 , K 3 or K 2 , K 4, the voltages from the poles 10 1 , 10 2 are transmitted to the output poles of the generator 12 1 and 12 2 , either directly or inversely. Keys K 1 and K 3 are either on or off at the same time. In the on or off state, they are for a time interval equal to T / 2. Pi direct transmission of pulses, control is carried out as a result of supplying control pulses from poles 8 1 ... 8 12 of the control unit through diodes DK 1 ... DK 12 to the control electrodes of keys K 1 and K 3 . Keys K 2 and K 4 work in a similar way. When the pair of keys K 1 and K 3 is in the on state, the pair of keys K 2 and K 4 is in the off state and vice versa. The control of the open or closed state of the keys K 2 and K 4 is carried out as a result of supplying control pulses from poles 8 13 ... 8 24 by means of diodes DK 13 ... DK 24 to the control electrodes of keys K 2 and K 4 . The time dependence of the period T of the control pulses U ctrl , which are fed to the control electrodes of the keys K 1 and K 3 , and the control pulses U ctr2 , which are fed to the control electrodes of the keys K 2 and K 4 , are shown in the figure of FIG. 7. Control pulses arrive with a shift in the time interval T / 2. This makes it possible to form at the output poles 12 1 and 12 2 half-waves with positive and negative values, which approximate the sinusoidal function of the output voltage.

VI. ЛитератураVi. Literature

1. Синявский В.В. Научно- технический задел по ядерному электроракетному МБ «ГЕРКУЛЕС» // КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИ № 3/20131. Sinyavsky V.V. Scientific and technical groundwork for the nuclear electric missile MB "HERCULES" // SPACE ENGINEERING AND TECHNOLOGIES № 3/2013

2. Смирнов И.А., Морозов В.И., Дерягин Ю.А., Середников М.Н., Дубовицкий А.В. Космическая энергетическая установка с машинным преобразованием энергии Патент RU 586797 С1 Опубликовано: 2016.06.102. Smirnov I.A., Morozov V.I., Deryagin Yu.A., Serednikov M.N., Dubovitsky A.V. Space power plant with machine energy conversion Patent RU 586797 C1 Published: 2016.06.10

3. Морозов В.И., Середников М.Н., Негрецкий Б. Ф. Энергетическая установка с машинным преобразованием энергии Патент RU2 716766 Опубликовано: 2020.03.163. Morozov V.I., Serednikov M.N., Negretsky B.F. Power plant with machine transformation of energy Patent RU2 716766 Published: 2020.03.16

4. Гаврилов Л.П. Генератор многофазной системы ЭДС для мобильных устройств Патент 2671539 от 01.11.20184. Gavrilov L.P. Generator of a polyphase EMF system for mobile devices Patent 2671539 dated 01.11.2018

5. Гаврилов Л.П. Генератор синусоидального напряжения на основе ядерной энергетической установки Патент №2735021 от 01 июня 20205. Gavrilov L.P. Sinusoidal voltage generator based on a nuclear power plant Patent No. 2735021 dated June 01, 2020

6. Гаврилов Л.П. Генератор синусоидального напряжения с синтезатором импульсов разной полярности на основе ЯЭУ Патент №2734725 от 01 июня 20206. Gavrilov L. P. Sinusoidal voltage generator with a synthesizer of pulses of different polarity based on nuclear power plants Patent No. 2734725 dated June 01, 2020

Claims (2)

Генератор с улучшенной формой выходного напряжения на основе ядерной энергетической установки содержит блок управления БУ, блок коммутации импульсов (БКИ), блок коммутации полярности импульсов (БКП), блок модулей электрических (БМЭ), блок управления БУ состоит из генератора тактовых импульсов ГТИ (1), элемента И (2), счетчика (3), схемы сравнения (4), регистра (5), кнопки запуска (61), дешифратора (7), входа устройства (62), предназначенного для установки на регистре кода числа импульсов, выход ГТИ (1) подсоединен к первому входу элемента И (2), ко второму входу элемента И (2) подключена кнопка запуска (61), выход элемента И (2) подсоединен к первому входу счетчика (3), выход которого подсоединен к входу дешифратора (7) и к первому входу схемы сравнения (4), выход схемы сравнения (4) соединен со вторым входом счетчика (3), ко второму входу схемы сравнения (4) подсоединен регистр (5) по входу (62) которого заносится число временных интервалов на периоде Т, выходным для блока управления является i-ый выход (i = 1,…, n) дешифратора 7 с полюсами 8i (i = 1,…, n), отличающийся тем, что:The generator with an improved form of the output voltage based on a nuclear power plant contains a control unit BU, a pulse switching unit (CPU), a pulse polarity switching unit (PCP), a unit of electrical modules (BME), a control unit BU consists of a clock pulse generator GTI (1) , element I (2), counter (3), comparison circuit (4), register (5), start button (6 1 ), decoder (7), input of the device (6 2 ) intended for setting the number of pulses on the code register , the GTI output (1) is connected to the first input of the I element (2), the start button (6 1 ) is connected to the second input of the I element (2), the output of the I element (2) is connected to the first input of the counter (3), the output of which is connected to the input of the decoder (7) and to the first input of the comparison circuit (4), the output of the comparison circuit (4) is connected to the second input of the counter (3), the register (5) is connected to the second input of the comparison circuit (4) at the input (6 2 ) which is entered the number of time intervals in the period T, the output for the control block The output is the i-th output (i = 1, ..., n) of the decoder 7 with poles 8i (i = 1, ..., n), characterized in that: - БКИ полюсами 81…8n соединен с блоком управления БУ, генерируемые блоком управления прямоугольные импульсы с полюсов 81…8n поступают на управляющие электроды полупроводниковых ключей (КС1…КС6) блока БКИ посредством диодов D1…D24, полюсами 111…116 блок БКИ подключается к БМЭ, состоящему из модулей электропитания (МЭ1…МЭ6), источник напряжения (E1) блока БМЭ на время действия импульса TI посредством полюса 111 подключается к управляемому ключу КС1 и при открытом состоянии ключа напряжение E1 передается на полюс 101, который является выходным для этого блока, источник напряжения Е2 посредством полюса 112 подключается к управляемому ключу КС2, и при открытом состоянии ключа напряжение передается на полюс 101, источник напряжения Е3 подключается к управляемому ключу КС3 и при открытом состоянии ключа передается на полюс 101, источник напряжения Е4 подключается к управляемому ключу КС4 и при открытом состоянии ключа напряжение передается на полюс 101, источник напряжения Е5 подключается к управляемому ключу КС5 и при открытом состоянии ключа напряжение передается на полюс 101, источник напряжения Е6 подключается к управляемому ключу КС6 и при открытом состоянии ключа напряжение передается на полюс 101, полюс "земля" блока БМЭ соединяется с полюсом 102 БКИ, этот полюс является выходным для всего устройства, сформированная БКИ последовательность импульсов положительной полярности поступает через полюсы 101 и 102 на вход БКП, посредством ключей К1, К3 или К2, К4 напряжения с полюсов 101, 102 передаются либо непосредственно на выходные полюсы генератора 121 и 122, либо инверсно, при инверсном соединении ключи К2, К4 открыты, полюс 101 соединяется с полюсом 122, а полюс 102 соединяется с полюсом 121, при открытом состоянии ключей К1, К3 полюс 101 соединяется с полюсом 121, а полюс 102 соединяется с полюсом 122, ключи К1 и К3 одновременно либо включены, либо выключены, управление осуществляется в результате подачи управляющих импульсов с полюсов 81…812 блока управления через диоды DK1…DK12 на управляющие электроды ключей К1 и К3, ключи К1 и К3 одновременно либо включены, либо выключены, управление открытым или закрытым состоянием ключей К2 и К4 осуществляется в результате подачи управляющих импульсов с полюсов 813…824 посредством диодов DK13…DK24 на управляющие электроды ключей К2 и К4, напряжения E1…Е6 поступают от модулей МЭ1, МЭ2, МЭ3, МЭ4, МЭ5, МЭ6, которые между собой включены последовательно так, что полюс модуля МЭ1 с отрицательной полярностью подключен к клемме "земля", общей для всего устройства, с положительного полюса модуля МЭ1 посредством полюса 111 напряжение E1 поступает на вход блока коммутации импульсов БКИ, этот полюс также соединен с отрицательным полюсом модуля МЭ2, напряжение E2 = 2E1 с полюса 112 поступает на вход блока БКИ, аналогично модулю МЭ1 соединяются модули МЭ2…МЭ6 блока БМЭ.- BKI with poles 8 1 ... 8 n is connected to the control unit CU, rectangular pulses generated by the control unit from poles 8 1 ... 8 n are fed to the control electrodes of semiconductor switches (KS1 ... KS6) of the BKI unit by means of diodes D 1 ... D 24 , poles 11 1 ... 11 6 the BKI unit is connected to the BME, consisting of power supply modules (ME 1 ... ME 6 ), the voltage source (E 1 ) of the BME unit for the duration of the pulse TI through pole 11 1 is connected to the controlled key KC1 and when the key is open, the voltage E 1 is transmitted to pole 10 1 , which is the output for this unit, the voltage source E 2 is connected through pole 11 2 to the controlled key KC2, and when the key is open, the voltage is transmitted to pole 10 1 , the voltage source E 3 is connected to the controlled key KS3 and when the key is open, it is transmitted to pole 10 1 , the voltage source E 4 is connected to the controlled key KS4, and when the key is open, the voltage is transmitted to pole 10 1 , the source IR voltage E 5 is connected to the controlled key KS5 and when the key is open, the voltage is transmitted to pole 10 1 , the voltage source E 6 is connected to the controlled key KS6 and when the key is open, the voltage is transmitted to pole 10 1 , the ground pole of the BME unit is connected to pole 10 2 of the BKI, this pole is the output for the entire device, the sequence of pulses of positive polarity formed by the BKI is fed through poles 10 1 and 10 2 to the input of the BKP, by means of keys K 1 , K 3 or K 2 , K 4 voltage from poles 10 1 , 10 2 are transmitted either directly to the output poles of the generator 12 1 and 12 2 , or inversely, with an inverse connection, the keys K 2 , K 4 are open, pole 10 1 is connected to pole 12 2 , and pole 10 2 is connected to pole 12 1 , when open the state of keys K 1 , K 3, pole 10 1 is connected to pole 12 1 , and pole 10 2 is connected to pole 12 2 , keys K 1 and K 3 are either on or off at the same time, control is carried out as a result at the supply of control pulses from poles 8 1 ... 8 12 of the control unit through diodes DK 1 ... DK 12 to the control electrodes of keys K 1 and K 3 , keys K 1 and K 3 are either turned on or off at the same time, control of the open or closed state of keys K 2 and K 4 is carried out as a result of supplying control pulses from poles 8 13 ... 8 24 by means of diodes DK 13 ... DK 24 to the control electrodes of keys K 2 and K 4 , voltages E 1 ... E 6 come from modules ME 1 , ME 2 , ME 3 , ME 4 , ME 5 , ME 6 , which are connected in series with each other so that the pole of the ME 1 module with negative polarity is connected to the "ground" terminal, common for the entire device, from the positive pole of the ME 1 module by means of pole 11 1 voltage E 1 is fed to the input of the BKI pulse switching unit, this pole is also connected to the negative pole of the ME 2 module, the voltage E 2 = 2E 1 from pole 11 2 is fed to the input of the BKI unit, similarly to the ME 1 module, the ME 2 ... ME 6 modules of the BME unit are connected.
RU2021116047A 2021-06-02 2021-06-02 Generator with improved output voltage waveform based on nuclear power plant RU2761183C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021116047A RU2761183C1 (en) 2021-06-02 2021-06-02 Generator with improved output voltage waveform based on nuclear power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021116047A RU2761183C1 (en) 2021-06-02 2021-06-02 Generator with improved output voltage waveform based on nuclear power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2761183C1 true RU2761183C1 (en) 2021-12-06

Family

ID=79174215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021116047A RU2761183C1 (en) 2021-06-02 2021-06-02 Generator with improved output voltage waveform based on nuclear power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2761183C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3509378A (en) * 1967-01-03 1970-04-28 Numerical Analysis Corp Signal generator producing long time duration pulses
WO2013023248A1 (en) * 2011-08-12 2013-02-21 Kevin Stephen Davies Power conversion system
RU182185U1 (en) * 2018-03-27 2018-08-07 Сергей Александрович Мосиенко NUCLEAR POWER GENERATOR
RU2734725C1 (en) * 2020-06-01 2020-10-22 Леонид Петрович Гаврилов Sinusoidal voltage generator with pulse synthesizer of different polarity based on npu
RU2735021C1 (en) * 2020-06-01 2020-10-27 Леонид Петрович Гаврилов Sinusoidal voltage generator based on nuclear power plant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3509378A (en) * 1967-01-03 1970-04-28 Numerical Analysis Corp Signal generator producing long time duration pulses
WO2013023248A1 (en) * 2011-08-12 2013-02-21 Kevin Stephen Davies Power conversion system
RU182185U1 (en) * 2018-03-27 2018-08-07 Сергей Александрович Мосиенко NUCLEAR POWER GENERATOR
RU2734725C1 (en) * 2020-06-01 2020-10-22 Леонид Петрович Гаврилов Sinusoidal voltage generator with pulse synthesizer of different polarity based on npu
RU2735021C1 (en) * 2020-06-01 2020-10-27 Леонид Петрович Гаврилов Sinusoidal voltage generator based on nuclear power plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5898585A (en) Apparatus and method for providing supplemental alternating current from a solar cell array
EP2394357B1 (en) Converter
Das et al. A pulse width modulation technique for reducing switching frequency for modular multilevel converter
Naik et al. A two-phase five-level converter with least number of power switches requiring only a single DC source
RU2671539C1 (en) Multi-phase emf system generator for mobile devices
Sujitha et al. A new hybrid cascaded h-bridge multilevel inverter-performance analysis
RU2761183C1 (en) Generator with improved output voltage waveform based on nuclear power plant
RU2734725C1 (en) Sinusoidal voltage generator with pulse synthesizer of different polarity based on npu
RU2735021C1 (en) Sinusoidal voltage generator based on nuclear power plant
Ganesan et al. Novel 11-level multi-level inverter
RU2681347C1 (en) Generator of multi-phase emf system with reduced twice power tongs
Manjunatha et al. An optimized multilevel inverter topology with symmetrical and asymmetrical DC sources for sustainable energy applications
RU181202U1 (en) VEHICLE MOTION SYSTEM
Hidayat et al. Single-Phase DC-AC Inverter with Transformer and Transformerless and Low Power Dissipation Filter for Photovoltaic-Based Home-Scale Electric Power System
RU2684486C1 (en) Generator of multiphase system of emf using a block of diodes for cutting twice number of power switches
Han et al. Model predictive control for asymmetrical cascaded H-Bridge multilevel grid-connected inverter with flying capacitor
RU2786519C1 (en) Cyclotron resonant microwave oscillation converter with multiple controlled outputs
Seyezhai Inverted Sine Pulse Width Modulated Three-Phase Cascaded Multilevel Inverter
Balamurugan et al. Single phase Symmetrical Multilevel inverter design for various loads
RU2753765C1 (en) Alternating current generator based on a cyclotron converter of microwave oscillation energy
Pavankumar et al. Arduino mega 2560 microcontroller built 3-phase seven level inverter
RU2790645C1 (en) Six-phase pulse generator
Karthikeyan et al. Switched Capacitor Based Multilevel Inverter for\newline PV System
Kurinjimalar et al. Design and Analysis of Fifteen Level Inverter for Renewable Applications
Palanisamy et al. Implementation of Seven Level Inverter With Reduced Switches Based Grid Connected Pv System