RU199452U1 - Power transmission device - Google Patents

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к области электротехники, а именно к устройствам для передачи электрической энергии, и может быть использована в однопроводных резонансных системах передачи электроэнергии.Техническим результатом предложенной полезной модели является повышение КПД работы устройства передачи электроэнергии при одновременном повышении надежности его работы.Поставленный технический результат достигается за счет того, что устройство передачи электроэнергии, содержащее схему преобразователя напряжения, связанную с резонансным контуром, и имеющую обратную связь по частоте и по напряжению, содержит также схему питания, соединенную со схемой управления режимами устройства передачи, которые подключены между источником электроэнергии и схемой преобразователя напряжения, а также содержит схему контроля и управления током нагрузки, подключенную между схемой преобразователя напряжения и резонансным контуром. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.The proposed utility model relates to the field of electrical engineering, namely to devices for the transmission of electrical energy, and can be used in single-wire resonant power transmission systems. The technical result of the proposed utility model is to increase the efficiency of the power transmission device while increasing the reliability of its operation. is achieved due to the fact that a power transmission device containing a voltage converter circuit associated with a resonant circuit and having a frequency and voltage feedback, also contains a power circuit connected to a mode control circuit of the transmission device, which are connected between the power source and the circuit voltage converter, and also contains a circuit for monitoring and controlling the load current connected between the voltage converter circuit and the resonant circuit. 4 p.p. f-ly, 1 dwg

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области электротехники, а именно к устройствам для передачи электрической энергии, и может найти применение в электрическом оборудовании ЛЭП, в частности в однопроводных резонансных системах передачи электроэнергии. The proposed utility model relates to the field of electrical engineering, namely to devices for the transmission of electrical energy, and can be used in electrical equipment for power transmission lines, in particular in single-wire resonant power transmission systems.

Известна «Энергосберегающая однопроводная резонансная система передачи электрической энергии» (патент РФ на ПМ №106458, Н02J 17/00), содержащая высокочастотный генератор, повышающий и понижающий высокочастотные трансформаторы, соединенные между собой однопроводной линией электропередачи, выпрямитель, соединенный с нагрузкой, а также измеритель выходной мощности высокочастотного генератора, измеритель мощности понижающего высокочастотного трансформатора, устройство сравнения мощностей, и устройство сравнения частот.Known "Energy-saving single-wire resonant transmission system of electrical energy" (RF patent for PM No. 106458, H2J 17/00), containing a high-frequency generator, step-up and step-down high-frequency transformers, interconnected by a single-wire power line, a rectifier connected to the load, as well as a meter high frequency generator output power, high frequency step-down transformer power meter, power comparison device, and frequency comparison device.

В данной системе обеспечено значительное повышение КПД энергосберегающей однопроводной резонансной системы передачи, однако данная система имеет следующие недостатки:In this system, a significant increase in the efficiency of an energy-saving single-wire resonant transmission system is provided, however, this system has the following disadvantages:

- необходимость использования дополнительных соединительных проводов между передающей частью резонансной однопроводной системы и приемной частью, для образования обратных связей, которые должны поддерживать режим резонанса в данной системе;- the need to use additional connecting wires between the transmitting part of the resonant single-wire system and the receiving part, for the formation of feedbacks, which must maintain the resonance mode in this system;

- регулировки обратных связей происходят с применением дополнительных переменных емкостей, которые ослабляют надежность данной системы;- feedback adjustments occur with the use of additional variable capacities that weaken the reliability of this system;

- измерители мощности и частоты, выполненные в виде отдельных устройств, утяжеляют схемотехнику устройства, увеличивают габариты, понижают надежность.- power and frequency meters, made in the form of separate devices, make the circuitry of the device heavier, increase dimensions, and reduce reliability.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату к настоящей полезной модели является «Способ и устройство передачи электрической энергии» по патенту России на ИЗ №2423772, Н02J 17/00, выбранный в качестве прототипа. The closest in technical essence and the achieved result to this utility model is "Method and device for the transmission of electrical energy" according to the Russian patent for IZ No. 2423772, Н02J 17/00, selected as a prototype.

Данное устройство передачи электрической энергии содержит передающий блок, подключенный к источнику электроэнергии, и связанный однопроводной линией электропередачи с приемным блоком, подключенным к нагрузке, при этом передающий блок имеет схему преобразователя частоты, соединенного с резонансным контуром, имеющим первичную обмотку выходного высокочастотного трансформатора, а приемный блок имеет понижающий трансформатор и выпрямитель, при этом в преобразователе частоты выполнены одна обратная связь по напряжению для поддержания значения выходного напряжения в линии электропередачи на постоянном уровне, соответствующем максимальной нагрузке, и вторая обратная связь по частоте для синхронизации задающего генератора с резонансной частотой выходного трансформатора и линии электропередачи, и третья обратная связь для стабилизации напряжения в нагрузке, соединяющая выход выпрямителя приемного блока с преобразователем частоты.This electric power transmission device contains a transmitting unit connected to a power source and connected by a single-wire power line with a receiving unit connected to the load, while the transmitting unit has a frequency converter circuit connected to a resonant circuit having a primary winding of an output high-frequency transformer, and a receiving unit the unit has a step-down transformer and a rectifier, while in the frequency converter one voltage feedback is made to maintain the output voltage value in the power line at a constant level corresponding to the maximum load, and a second frequency feedback to synchronize the master oscillator with the resonant frequency of the output transformer, and power lines, and the third feedback to stabilize the voltage in the load, connecting the output of the rectifier of the receiving unit with the frequency converter.

Недостатками выше приведенного устройства являются:The disadvantages of the above device are:

- необходимость использования дополнительных соединительных проводов между передающей частью резонансной однопроводной линии электропередачи и приемной частью, для образования обратных связей, которые должны поддерживать режим резонанса в данном устройстве, что повышает требования к материалам линии электропередачи и увеличивает ее стоимость,- the need to use additional connecting wires between the transmitting part of the resonant single-wire power transmission line and the receiving part, for the formation of feedbacks that must maintain the resonance mode in this device, which increases the requirements for the materials of the power transmission line and increases its cost,

- невозможность обеспечения плавного запуска передающей части однопроводной линии электропередачи для предотвращения перегрузки источника первичного питания однопроводной линии электропередачи.- the impossibility of ensuring a smooth start of the transmitting part of a single-wire power transmission line to prevent overloading the primary power source of a single-wire power transmission line.

Задачей настоящей полезной модели является создание устройства передачи электроэнергии с высокой степенью надежности за счет сокращения количества проводов, соединяющих передающую часть устройства с его приемной частью, а также за счет обеспечения плавного запуска устройства, а также создание устройства передачи электроэнергии с максимально высоким КПД передачи электрической энергии за счет обеспечения самостоятельного перезапуска устройства при пропадании первичного электропитания и его последующего включения. The objective of this utility model is to create a power transmission device with a high degree of reliability by reducing the number of wires connecting the transmitting part of the device with its receiving part, as well as by ensuring a smooth start-up of the device, as well as creating a power transmission device with the highest possible efficiency of electrical energy transmission by ensuring an independent restart of the device in the event of a loss of primary power supply and its subsequent inclusion.

Техническим результатом предложенной полезной модели является повышение КПД работы устройства передачи электроэнергии при одновременном повышении надежности его работы. The technical result of the proposed utility model is to increase the efficiency of the power transmission device while increasing the reliability of its operation.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что устройство передачи электроэнергии, содержащее схему преобразователя напряжения, связанную с резонансным контуром с трансформатором, и имеющую обратную связь по частоте и по напряжению, а также содержит схему питания, соединенную со схемой управления режимами устройства передачи, которые подключены между источником электроэнергии и схемой преобразователя напряжения, а также содержит схему контроля и управления током нагрузки, подключенную между схемой преобразователя напряжения и резонансным контуром, при этом схема питания содержит включенные последовательно входной автомат, сетевой фильтр и выпрямитель, подключенный к блоку накопительных конденсаторов, а также вспомогательный трансформатор питания, подключенный к выпрямителю и стабилизатору питания схем управления, и к сетевому фильтру, при этом выпрямитель и стабилизатор питания схем управления подключен к схеме управления режимами устройства передачи, к схеме преобразователя напряжения и схеме контроля и управления током нагрузки, схема преобразователя напряжения содержит задающий генератор, подключенный к блоку обратных связей по частоте и напряжению, а также через драйвер управления силовыми транзисторами к усилителю мощности, подключенному к блоку накопительных конденсаторов, а также к схеме контроля и управления током нагрузки, а схема управления режимами устройства передачи содержит блок плавного заряда, соединенный с выпрямителем и блоком накопительных конденсаторов, а также блок блокировки запуска, соединенный с блоком пуска/останова, и с блоком контроля напряжения, соединенным с блоком накопительных конденсаторов, при этом блок пуска/останова имеет переключатели режимов «пуск/останов» и «ручной/автоматический», а блок плавного заряда выполнен с возможностью осуществления предварительной зарядки силовых емкостей блока накопительных конденсаторов при первичном включении и после длительного останова устройства передачи электроэнергии из-за перерыва в электропитании, а блок пуска/останова выполнен с возможностью контролирования степени заряда силовых емкостей блока накопительных конденсаторов, и при низком уровне их заряда блокирует запуск устройства передачи электроэнергии до того момента, пока силовые емкости не наберут достаточный заряд, чтобы не перегружать источник электроэнергии, а блок пуска и останова выполнен с возможностью осуществления автоматического перезапуска устройства передачи электроэнергии.The delivered technical result is achieved due to the fact that the power transmission device containing a voltage converter circuit associated with a resonant circuit with a transformer and having a frequency and voltage feedback, and also contains a power circuit connected to the control circuit of the modes of the transmission device, which connected between the power source and the voltage converter circuit, and also contains a circuit for monitoring and controlling the load current connected between the voltage converter circuit and the resonant circuit, while the power circuit contains an input automaton, a mains filter and a rectifier connected in series, connected to a block of storage capacitors, and also an auxiliary power transformer connected to the rectifier and the power supply stabilizer of the control circuits, and to the line filter, while the rectifier and the power supply stabilizer of the control circuits are connected to the control circuit of the modes of the transmission device, to the converter circuit voltage generator and a circuit for monitoring and controlling the load current, the voltage converter circuit contains a master oscillator connected to a frequency and voltage feedback unit, as well as through a power transistor control driver to a power amplifier connected to a storage capacitor unit, as well as to a control circuit and load current control, and the mode control circuit of the transmission device contains a smooth charging unit connected to a rectifier and a storage capacitor unit, as well as a start blocking unit connected to a start / stop unit and to a voltage control unit connected to a storage capacitor unit, while the start / stop unit has “start / stop” and “manual / automatic” mode switches, and the smooth charging unit is configured to pre-charge the power capacities of the storage capacitor unit during initial start-up and after a long shutdown of the power transmission device due to power supply interruption, and the start / stop unit is configured to control the state of charge of the power capacitors of the storage capacitor unit, and at a low level of their charge, it blocks the start of the power transmission device until the power capacitors gain a sufficient charge so as not to overload the power source, and the start and stop unit is configured to automatically restart the power transmission device.

Предпочтительно, чтобы в устройстве передачи электроэнергии схема контроля и управления током нагрузки содержала подключенные последовательно трансформатор тока, блок контроля тока нагрузки, и блок нагрузки, подключенный к однопроводной линии, при этом трансформатор тока был подключен к усилителю мощности и резонансному контуру. Preferably, in the power transmission device, the load current monitoring and control circuit includes a current transformer connected in series, a load current monitoring unit, and a load unit connected to a single-wire line, the current transformer being connected to a power amplifier and a resonant circuit.

Целесообразно, чтобы в устройстве передачи электроэнергии блок пуска/останова содержал генератор одиночного импульса, соединенный с логическим элементом, а также связанный с таймером, который подключен к задающему генератору, и связан с блоком конденсаторов и выпрямителем, при этом логический элемент был подключен к блоку блокировки запуска, а генератор одиночного импульса подключен к переключателям режимов «пуск/останов» и «ручной/автоматический».It is advisable that in the power transmission device, the start / stop unit contains a single pulse generator connected to the logic element, and also connected to the timer, which is connected to the master oscillator, and is connected to the capacitor bank and the rectifier, while the logic element was connected to the blocking unit and the single pulse generator is connected to the start / stop and manual / automatic switches.

Желательно, чтобы устройство передачи электроэнергии содержало, по меньшей мере, один датчик температуры, каждый из которых установлен рядом с силовыми электронными элементами устройства передачи электроэнергии, а также рядом с трансформатором резонансного контура, и содержит, по меньшей мере, один охладитель для охлаждения силовых электронных элементов устройства передачи электроэнергии, а также трансформатора резонансного контура, и схему управления охладителями, к которой подключены все датчики температуры и все охладители, и которая выполнена с возможностью включения охладителей при превышении заданной температуры силовых электронных элементов, а также трансформатора резонансного контура, и последующего их отключения при охлаждении данных силовых электронных элементов и трансформатора резонансного контура.Desirably, the power transmission device contains at least one temperature sensor, each of which is installed near the power electronic elements of the power transmission device, as well as near the resonant circuit transformer, and contains at least one cooler for cooling the power electronic elements of the power transmission device, as well as the resonant circuit transformer, and the cooler control circuit to which all temperature sensors and all coolers are connected, and which is configured to turn on the coolers when the set temperature of the power electronic elements, as well as the resonant circuit transformer, and their subsequent shutdowns during cooling of these power electronic elements and the resonant circuit transformer.

Предпочтительно, чтобы устройство передачи электроэнергии содержало корпус из проводящего материала для размещения в нем данного устройства, при этом корпус был выполнен с его заземлением, а устройство передачи электроэнергии соединено с однопроводной линией через специальный разъем для коаксиального кабеля. It is preferable that the power transmission device comprises a housing made of a conductive material for placing the device therein, the housing being made with its grounding, and the power transmission device being connected to a single-wire line through a special connector for a coaxial cable.

Для более подробного раскрытия полезной модели далее приводится описание конкретных возможных вариантов ее выполнения с соответствующим чертежом.For a more detailed disclosure of the utility model, the following is a description of specific possible options for its implementation with the corresponding drawing.

Фиг.1 – упрощенная блок-схема устройства передачи электроэнергии, выполненная согласно полезной модели. 1 is a simplified block diagram of a power transmission device constructed in accordance with the invention.

Устройство передачи электроэнергии 1 (Фиг. 1) соединено однопроводной линией электропередачи 2 с приемным блоком 3, подключенным к нагрузке. При этом устройство передачи электроэнергии 1 содержит схему питания 4, которая связана со схемой управления режимами 5 устройства передачи, и со схемой преобразователя напряжения 6, которая подключена к схеме контроля и управления током нагрузки 7, и резонансному контуру 8, подключенному к однопроводной линии электропередачи 2. The power transmission device 1 (Fig. 1) is connected by a single-wire power line 2 to the receiving unit 3 connected to the load. In this case, the power transmission device 1 contains a power circuit 4, which is connected to the mode control circuit 5 of the transmission device, and to the voltage converter circuit 6, which is connected to the load current monitoring and control circuit 7, and the resonant circuit 8, connected to a single-wire power line 2 ...

Схема питания 4 содержит включенные последовательно входной автомат 4.1, сетевой фильтр 4.2 и выпрямитель 4.3, а также выпрямитель и стабилизатор питания 4.4 схем управления, соединенный с вспомогательным трансформатором питания 4.5, и блок накопительных конденсаторов 4.6, соединенный с выпрямителем 4.3. The power circuit 4 contains the input automaton 4.1, the mains filter 4.2 and the rectifier 4.3 connected in series, as well as the rectifier and the power supply stabilizer 4.4 of the control circuits connected to the auxiliary power transformer 4.5, and the block of storage capacitors 4.6 connected to the rectifier 4.3.

Схема управления режимами 5 устройства передачи, содержит блок плавного заряда 5.1, соединенный с выпрямителем 4.3 и блоком накопительных конденсаторов 4.6, а также блок блокировки запуска 5.2, соединенный с блоком контроля напряжения 5.3 и блоком пуска/останова 5.4, имеющим переключатели 5.5 режимов «пуск/останов» и «ручной/автоматический».The control circuit of modes 5 of the transmission device contains a smooth charging unit 5.1, connected to a rectifier 4.3 and a block of storage capacitors 4.6, as well as a start blocking block 5.2, connected to a voltage control unit 5.3 and a start / stop block 5.4, which has switches 5.5 for “start / stop "and" manual / automatic ".

Схема преобразователя напряжения 6, содержит задающий генератор 6.1, подключенный через драйвер управления 6.2 силовыми транзисторами к усилителю мощности 6.3, и блоку обратных связей по частоте и напряжению 6.4, подключенному к резонансному контуру 8.The voltage converter circuit 6 contains a master oscillator 6.1 connected through a control driver 6.2 power transistors to a power amplifier 6.3, and a frequency and voltage feedback unit 6.4 connected to a resonant circuit 8.

Схема контроля и управления током нагрузки 7 содержит подключенные последовательно трансформатор тока 7.1, блок контроля тока нагрузки 7.2, и блок нагрузки 7.3, подключенный к однопроводной линии 2, при этом трансформатор тока 7.1 подключен к усилителю мощности 6.3 и резонансному контуру 8. The circuit for monitoring and controlling the load current 7 contains a 7.1 current transformer connected in series, a 7.2 load current control unit, and a 7.3 load unit connected to a single-wire line 2, while the 7.1 current transformer is connected to a power amplifier 6.3 and a resonant circuit 8.

Выпрямитель и стабилизатор питания 4.4 схем управления подключен к схеме управления режимами 5 устройства передачи, схеме преобразователя напряжения 6 и схеме контроля и управления током нагрузки 7, блок накопительных конденсаторов 4.6 подключен к усилителю мощности 6.3, а блок пуска-останова 5.4 подключен к задающему генератору 6.1.The rectifier and power stabilizer 4.4 of the control circuits are connected to the mode control circuit 5 of the transmission device, the voltage converter circuit 6 and the load current monitoring and control circuit 7, the storage capacitor unit 4.6 is connected to the power amplifier 6.3, and the start-stop unit 5.4 is connected to the master oscillator 6.1 ...

Блок пуска/останова 5.4 содержит генератор одиночного импульса, соединенный с логическим элементом, а также связанный с таймером (на Фиг. 1 не показаны), который подключен к задающему генератору 6.1, и связан с блоком накопительных конденсаторов 4.6 и выпрямителем 4.3, при этом логический элемент подключен к блоку блокировки запуска 5.2, а генератор одиночного импульса подключен к переключателям 5.5 режимов «пуск/останов» и «ручной/автоматический».The start / stop block 5.4 contains a single pulse generator connected to a logic element, and also associated with a timer (not shown in Fig. 1), which is connected to a master oscillator 6.1, and is connected to a block of storage capacitors 4.6 and a rectifier 4.3, while the logic the element is connected to the start blocking block 5.2, and the single pulse generator is connected to the switches 5.5 for the "start / stop" and "manual / automatic" modes.

Приемный блок 3 может быть выполнен в виде высокочастотного трансформатора и выпрямителя (на Фиг. 1 не показаны).The receiving unit 3 can be made in the form of a high-frequency transformer and a rectifier (not shown in Fig. 1).

В предпочтительном варианте выполнения устройство передачи электроэнергии может содержать, по меньшей мере, один датчик температуры (на Фиг. 1 не показаны), каждый из которых установлен рядом с силовыми электронными элементами устройства передачи электроэнергии, а также рядом с трансформатором резонансного контура, и содержит, по меньшей мере, один охладитель (на Фиг. 1 не показаны), для охлаждения силовых электронных элементов устройства передачи электроэнергии, а также трансформатора резонансного контура, и схему управления охладителями (на Фиг. 1 не показана), к которой подключены все датчики температуры и все охладители, и которая выполнена с возможностью включения охладителей при превышении заданной температуры силовых электронных элементов, а также трансформатора резонансного контура, и последующего их отключения при охлаждении данных силовых электронных элементов и трансформатора резонансного контура.In a preferred embodiment, the power transmission device may contain at least one temperature sensor (not shown in Fig. 1), each of which is installed near the power electronic elements of the power transmission device, as well as near the resonant circuit transformer, and contains, at least one cooler (not shown in Fig. 1) for cooling the power electronic elements of the power transmission device, as well as the resonant circuit transformer, and a cooler control circuit (not shown in Fig. 1), to which all temperature sensors are connected and all coolers, and which is configured to turn on the coolers when the set temperature of the power electronic elements, as well as the resonant circuit transformer, is exceeded, and their subsequent shutdown when these power electronic elements and the resonant circuit transformer are cooled.

Также устройство передачи электроэнергии, для обеспечения электромагнитной совместимости, может содержать корпус из проводящего материала (на Фиг. 1 не показан), для размещения в нем данного , при этом корпус выполнен с его заземлением, а передающий блок соединен с однопроводной линией через специальный разъем для коаксиального кабеля. Как вариант, в данном случае можно использовать коаксиальный кабель (его центральную жилу), внешняя оплетка которого соединяется с низко потенциальным концом вторичной обмотки передающего трансформатора резонансного контура 8, и низко потенциальным концом первичной обмотки приемного трансформатора резонансного контура 8.Also, the power transmission device, in order to ensure electromagnetic compatibility, may contain a housing made of a conductive material (not shown in Fig. 1) to accommodate this, while the housing is made with its grounding, and the transmitting unit is connected to a single-wire line through a special connector for coaxial cable. Alternatively, in this case, you can use a coaxial cable (its central core), the outer braid of which is connected to the low potential end of the secondary winding of the transmitting transformer of the resonant circuit 8, and the low potential end of the primary winding of the receiving transformer of the resonant circuit 8.

Устройство передачи электроэнергии работает следующим образом.The power transmission device operates as follows.

От источника электроэнергии (питания), в качестве которого может быть использована обычная трехфазная сеть переменного напряжения 380В (или однофазного -220В) частотой 50 Гц, или генератор переменного тока, электроэнергия поступает на вводной автомат 4.1 схемы питания 4. При этом в качестве источника постоянного тока могут также использоваться аккумуляторы, системы солнечных батарей и т.д.From the source of electricity (power), which can be used as a conventional three-phase network of alternating voltage 380V (or single-phase -220V) with a frequency of 50 Hz, or an alternating current generator, electricity is supplied to the input automaton 4.1 of the power circuit 4. In this case, as a source batteries, solar cell systems, etc. can also be used.

При первичном пуске устройства передачи энергии 1, чтобы не перегружать источник питания по току, используют схему управления режимами 5 устройства передачи. Данная схема не дает команды на включение устройства передачи энергии 1 до того момента, пока накопительные емкости блока накопительных конденсаторов 4.6 не наберут заданную величину заряда.At the initial start-up of the power transmission device 1, in order not to overload the power source by current, a mode control circuit 5 of the transmission device is used. This circuit does not give a command to turn on the energy transfer device 1 until the storage capacities of the storage capacitor unit 4.6 have a given charge.

Схема управления режимами 5 устройства передачи включается при начальном запуске устройства передачи энергии 1, или при его длительном отключении.The mode control circuit 5 of the transmission device is turned on at the initial start-up of the power transmission device 1, or when it is turned off for a long time.

При этом вводной автомат 4.1 схемы питания 4 осуществляет защиту линии питания от перегрузки, в следствии чрезмерного увеличения потребляемого тока, либо увеличения значения питающего напряжения, сетевой фильтр 4.2 осуществляет защиту устройства передачи энергии 1 от импульсных помех и осуществляет фильтрацию высокочастотных помех, а выпрямитель 4.3 осуществляет выпрямление трехфазного напряжения для питания усилителя мощности 6.3.In this case, the input automaton 4.1 of the power circuit 4 protects the power line from overload, due to an excessive increase in the consumed current, or an increase in the value of the supply voltage, the mains filter 4.2 protects the power transmission device 1 from impulse noise and filters high-frequency noise, and the rectifier 4.3 performs rectification of three-phase voltage for power amplifier supply 6.3.

Вспомогательный трансформатор питания 4.5 и выпрямитель и стабилизатор питания 4.4 схем управления осуществляют низковольтное питание всех схем управления устройства передачи энергии 1.The auxiliary power transformer 4.5 and the rectifier and power stabilizer 4.4 of the control circuits provide low-voltage power to all control circuits of the power transmission device 1.

Блок плавного заряда 5.1 осуществляет плавную зарядку конденсаторов блока накопительных конденсаторов 4.6. В начальный момент времени, при срабатывании вводного автомата 4.1, заряд конденсаторов осуществляется через гасящий резистор током примерно 5 А. При этом одновременно блоком контроля напряжения 5.3 и блоком блокировки запуска 5.2 осуществляется блокировка задающего генератора 6.1 до достижения порогового напряжения на конденсаторах блока накопительных конденсаторов 4.6.Smooth charging block 5.1 performs smooth charging of capacitors of the storage capacitor bank 4.6. At the initial moment of time, when the input automaton 4.1 is triggered, the capacitors are charged through the quenching resistor with a current of about 5 A. At the same time, the voltage control unit 5.3 and the start blocking block 5.2 block the master oscillator 6.1 until the threshold voltage on the capacitors of the storage capacitor unit 4.6 is reached.

При увеличении напряжения на конденсаторах блока накопительных конденсаторов 4.6. свыше 250В срабатывает блок контроля напряжения 5.3, который снимает блокировку запуска задающего генератора 6.1.With an increase in the voltage across the capacitors of the storage capacitor unit 4.6. above 250V, the voltage control unit 5.3 is triggered, which removes the blocking of starting the master generator 6.1.

После этого, запуск устройства передачи энергии 1 может быть осуществлен либо кнопкой «Пуск» переключателей 5.5, при выборе ручного способа управления пуском, либо запуск произойдет автоматически при выборе режима автоматического пуска и кнопки «Автом.» переключателей 5.5.After that, the start of the power transmission device 1 can be carried out either by the "Start" button of the switches 5.5, when the manual method of starting control is selected, or the start will occur automatically when the automatic start mode and the "Auto" button are selected. switches 5.5.

После запуска схемы управления режимами 5 устройства передачи начинает работу задающий генератор 6.1 схемы преобразователя напряжения 6, который вырабатывает противофазные управляющие импульсы, которые через драйвер управления 6.2 поступают на затворы силовых транзисторов (на Фиг. 1 не показаны) усилителя мощности 6.3. After starting the control circuit of the modes 5 of the transmission device, the master oscillator 6.1 of the voltage converter circuit 6 begins to work, which generates antiphase control pulses, which are fed through the control driver 6.2 to the gates of the power transistors (not shown in Fig. 1) of the power amplifier 6.3.

Для предотвращения выхода из строя силовых транзисторов усилителя мощности 6.3, вследствие перегрузки или короткого замыкания в нагрузке, установлен трансформатор тока 7.1, который вместе с блоком контроля тока нагрузки 7.2 осуществляет контроль максимального и минимального тока потребления.To prevent the failure of the power transistors of the power amplifier 6.3, due to overload or short circuit in the load, a current transformer 7.1 is installed, which, together with the load current control unit 7.2, monitors the maximum and minimum current consumption.

Контроль минимального тока потребления необходим для включения на выходе устройства передачи энергии 1 минимальной нагрузки мощностью 500Вт для предотвращения возникновения резонансных явлений в линии передачи при отсутствии нагрузки.The control of the minimum current consumption is necessary to turn on a minimum load of 500 W at the output of the power transmission device 1 to prevent the occurrence of resonance phenomena in the transmission line when there is no load.

Выход усилителя мощности 6.3 нагружен на резонансный контур 8, в котором и происходит «раскачивание» резонанса, преобразующее постоянное напряжение с блока накопительных конденсаторов 4.6 в высокочастотное напряжение с заданными параметрами. The output of the power amplifier 6.3 is loaded onto the resonant circuit 8, in which the resonance “rocking” occurs, converting the constant voltage from the storage capacitor unit 4.6 into a high-frequency voltage with the specified parameters.

При этом индуктивность резонансного контура 8 совместно с резонансной емкостью образуют высокочастотную резонансную систему, при этом индуктивность является первичной обмоткой высокочастотного передающего трансформатора (на Фиг. 1 не показаны).In this case, the inductance of the resonant circuit 8 together with the resonant capacitance form a high-frequency resonant system, while the inductance is the primary winding of the high-frequency transmitting transformer (not shown in Fig. 1).

Вторичная обмотка высокочастотного передающего трансформатора выполняет роль согласующего звена резонансного контура 8 с однопроводной линией 2 передачи энергии потребителям.The secondary winding of the high-frequency transmitting transformer plays the role of a matching link of the resonant circuit 8 with a single-wire line 2 for transmitting energy to consumers.

Поскольку частота резонанса резонансного контура 8 и однопроводной линии 2 по расчетам должны совпадать, то на вторичной обмотке высокочастотного передающего трансформатора резонансного контура 8 на одном конце возникает максимальный потенциал (пучность напряжения высокочастотной энергии), а на другом конце – низкий потенциал (узел напряжения), что обеспечивает возможность соединения устройства передачи энергии 1 и приемного блока 3 с линией передачи 2 через высокопотенциальные концы соответствующих высокочастотных трансформаторов. Низкопотенциальные концы (узлы напряжения), высокочастотных трансформаторов устройства передачи энергии 1 и приемного блока 3 поэтому можно заземлять, или соединять с изолированной емкостью.Since the resonance frequency of the resonant circuit 8 and the single-wire line 2 should be the same according to calculations, then on the secondary winding of the high-frequency transmitting transformer of the resonant circuit 8, a maximum potential appears at one end (antinode of the high-frequency energy voltage), and at the other end - a low potential (voltage node), which makes it possible to connect the power transmission device 1 and the receiving unit 3 to the transmission line 2 through the high-potential ends of the corresponding high-frequency transformers. The low-potential ends (voltage nodes) of the high-frequency transformers of the power transmission device 1 and the receiving unit 3 can therefore be grounded, or connected to an insulated tank.

Как один из вариантов (при использовании коаксиального кабеля) – высокопотенциальный выход передающего трансформатора резонансного контура 8 подключается к центральному проводнику кабеля, а низкопотенциальный – к внешней экранирующей оплетке.As one of the options (when using a coaxial cable), the high-potential output of the transmitting transformer of the resonant circuit 8 is connected to the central conductor of the cable, and the low-potential output to the outer screening braid.

В ходе продолжительной работы однопроводной линии 2 ее параметры, влияющие на частоту резонанса, могут меняться, как из-за деградации материалов, так и за счет внешних воздействий. Поэтому для поддержания режима резонанса, а, следовательно, максимально возможного КПД передачи электроэнергии по однопроводной линии 2, в устройстве передачи энергии 1, в частности в схеме преобразователя напряжения 6, предусмотрен блок обратных связей по частоте и напряжению 6.4.In the course of continuous operation of a single-wire line 2, its parameters, which affect the resonance frequency, can change, both due to material degradation and due to external influences. Therefore, in order to maintain the resonance mode, and, consequently, the maximum possible efficiency of the transmission of electricity along the single-wire line 2, in the power transmission device 1, in particular in the voltage converter circuit 6, a feedback block in frequency and voltage is provided 6.4.

Этот блок обратных связей по частоте и напряжению 6.4. предназначен для сравнения частоты задающего генератора 6.1 с частотой резонанса в однопроводной линии 2, и ее коррекции в случае отклонения от ее заданных параметров.This block of feedbacks in frequency and voltage 6.4. is intended to compare the frequency of the master oscillator 6.1 with the resonance frequency in the single-wire line 2, and its correction in case of deviation from its specified parameters.

Кроме того, данный блок обратных связей по частоте и напряжению 6.4. регулирует время пауз между заполняющими импульсами ШИМ в схеме задающего генератора и усилителя мощности 6.3 для поддержания заданного напряжения в однопроводной линии 2.In addition, this block of feedbacks in frequency and voltage 6.4. adjusts the pause time between the PWM filling pulses in the master oscillator and power amplifier circuit 6.3 to maintain the specified voltage in the single-wire line 2.

При первичном запуске устройства передачи электроэнергии 1 происходит установление резонанса в однопроводной линии 2, после чего она выходит на свой расчетный режим передачи электроэнергии.At the initial start-up of the power transmission device 1, a resonance is established in the single-wire line 2, after which it enters its calculated power transmission mode.

При включении устройства передачи электроэнергии 1 включается также и схема управления охладителями, которая поддерживает заданные температуры работы устройства передачи энергии 1, его основных элементов, чтобы не допустить их перегрева и выхода из строя. When the power transmission device 1 is turned on, the cooler control circuit is also turned on, which maintains the specified operating temperatures of the power transmission device 1, its main elements, in order to prevent them from overheating and failing.

Таким образом, в устройстве передачи электроэнергии 1 обеспечено значительное увеличение КПД за счет наличия схемы преобразователя напряжения 6, в которой предусмотрен блок обратных связей по частоте и напряжению 6.4, обеспечивающий коррекцию частоты задающего генератора 6.1, и поддержку режима резонанса напряжения в резонансном контуре 8.Thus, in the power transmission device 1, a significant increase in efficiency is provided due to the presence of a voltage converter circuit 6, in which a feedback unit for frequency and voltage 6.4 is provided, which provides correction of the frequency of the master oscillator 6.1, and supports the voltage resonance mode in the resonant circuit 8.

Также в устройстве передачи электроэнергии 1 обеспечено значительное увеличение надежности за счет использования в нем схемы питания 4, соединенной со схемой управления режимами 5 устройства передачи, а также схемы преобразователя напряжения 6 и схемы контроля и управления током нагрузки 7, которые обеспечивают плавный запуск устройства, защищают источник питания от перегрузки при включении устройства передачи электроэнергии 1, а также обеспечивают автоматический перезапуск данного устройства передачи электроэнергии 1, при пропадании электропитания.Also, in the power transmission device 1, a significant increase in reliability is provided due to the use of a power circuit 4 connected to the mode control circuit 5 of the transmission device, as well as a voltage converter circuit 6 and a load current monitoring and control circuit 7, which ensure a smooth start of the device, protect power supply from overload when the power transmission device 1 is turned on, and also provide automatic restart of this power transmission device 1 in the event of a power failure.

Также надо отметить, что в устройстве передачи электроэнергии 1 обеспечена значительная надежность за счет использования схемы управления охладителями. It should also be noted that a significant reliability is provided in the power transmission device 1 due to the use of the cooler control circuit.

За счет выполнения корпуса устройства из проводящего материала с его заземлением, а также соединения устройства передачи электроэнергии 1 с однопроводной линией через специальный разъем для коаксиального кабеля, обеспечивается электромагнитная совместимость данного устройства с другими радиотехническими системами, находящимися в непосредственной близости. Due to the implementation of the body of the device from a conductive material with its ground, as well as the connection of the power transmission device 1 with a single-wire line through a special connector for a coaxial cable, electromagnetic compatibility of this device with other radio engineering systems in the immediate vicinity is ensured.

Как очевидно, специалистам в данной области техники, данную полезную модель легко разработать в других конкретных формах, не выходя при этом за рамки сущности данной полезной модели.As will be obvious to those skilled in the art, this utility model can be easily developed in other specific forms without departing from the spirit of this utility model.

При этом настоящие варианты осуществления необходимо считать просто иллюстративными, а не ограничивающими, причем объем полезной модели представлен ее формулой, и предполагается, что в нее включены все возможные изменения и область эквивалентности пунктам формулы данной полезной модели.However, the present embodiments are to be considered merely illustrative and not restrictive, with the scope of the utility model being represented by its claims, and it is intended to include all possible changes and scope of equivalence to the claims of this utility model.

Claims (5)

1. Устройство передачи электроэнергии, содержащее схему преобразователя напряжения, связанную с резонансным контуром с трансформатором, и имеющую обратную связь по частоте и по напряжению, отличающееся тем, что содержит схему питания, соединенную со схемой управления режимами устройства передачи, которые подключены между источником электроэнергии и схемой преобразователя напряжения, а также содержит схему контроля и управления током нагрузки, подключенную между схемой преобразователя напряжения и резонансным контуром, при этом схема питания содержит включенные последовательно входной автомат, сетевой фильтр и выпрямитель, подключенный к блоку накопительных конденсаторов, а также вспомогательный трансформатор питания, подключенный к выпрямителю и стабилизатору питания схем управления, и к сетевому фильтру, при этом выпрямитель и стабилизатор питания схем управления подключен к схеме управления режимами устройства передачи, к схеме преобразователя напряжения и схеме контроля и управления током нагрузки, схема преобразователя напряжения содержит задающий генератор, подключенный к блоку обратных связей по частоте и напряжению, а также через драйвер управления силовыми транзисторами к усилителю мощности, подключенному к блоку накопительных конденсаторов, а также к схеме контроля и управления током нагрузки, а схема управления режимами устройства передачи содержит блок плавного заряда, соединенный с выпрямителем и блоком накопительных конденсаторов, а также блок блокировки запуска, соединенный с блоком пуска/останова, и с блоком контроля напряжения, соединенным с блоком накопительных конденсаторов, при этом блок пуска/останова имеет переключатели режимов «пуск/останов» и «ручной/автоматический», а блок плавного заряда выполнен с возможностью осуществления предварительной зарядки силовых емкостей блока накопительных конденсаторов при первичном включении и после длительного останова устройства передачи электроэнергии из-за перерыва в электропитании, а блок пуска/останова выполнен с возможностью контролирования степени заряда силовых емкостей блока накопительных конденсаторов, и при низком уровне их заряда блокирует запуск устройства передачи электроэнергии до того момента, пока силовые емкости не наберут достаточный заряд, чтобы не перегружать источник электроэнергии, а блок пуска и останова выполнен с возможностью осуществления автоматического перезапуска устройства передачи электроэнергии.1. A power transmission device containing a voltage converter circuit associated with a resonant circuit with a transformer, and having a frequency and voltage feedback, characterized in that it contains a power circuit connected to the mode control circuit of the transmission device, which are connected between the power source and voltage converter circuit, and also contains a circuit for monitoring and controlling the load current connected between the voltage converter circuit and the resonant circuit, while the power circuit contains an input circuit breaker connected in series, a mains filter and a rectifier connected to a block of storage capacitors, as well as an auxiliary power transformer, connected to the rectifier and the power supply stabilizer of the control circuits, and to the mains filter, while the rectifier and the power supply stabilizer of the control circuits are connected to the control circuit of the modes of the transmission device, to the voltage converter circuit and the control circuit and is controlled the load current, the voltage converter circuit contains a master oscillator connected to the frequency and voltage feedback unit, and also through the power transistor control driver to the power amplifier connected to the storage capacitor unit, as well as to the load current monitoring and control circuit, and the circuit mode control of the transmission device contains a continuous charge unit connected to a rectifier and a storage capacitor unit, as well as a start blocking unit connected to a start / stop unit and a voltage control unit connected to a storage capacitor unit, while the start / stop unit has switches modes "start / stop" and "manual / automatic", and the smooth charging unit is made with the possibility of pre-charging the power capacities of the storage capacitor unit during initial start-up and after a long shutdown of the power transmission device due to a power outage, and the start / stop unitis made with the ability to control the degree of charge of the power capacities of the storage capacitor unit, and at a low level of their charge, it blocks the start of the electric power transmission device until the power capacities gain a sufficient charge so as not to overload the power source, and the start and stop unit is configured to implement automatic restart of the power transmission device. 2. Устройство передачи электроэнергии по п. 1, отличающееся тем, что схема контроля и управления током нагрузки содержит подключенные последовательно трансформатор тока, блок контроля тока нагрузки, и блок нагрузки, подключенный к однопроводной линии, при этом трансформатор тока подключен к усилителю мощности и резонансному контуру. 2. The power transmission device according to claim 1, characterized in that the circuit for monitoring and controlling the load current contains a current transformer connected in series, a load current control unit, and a load unit connected to a single-wire line, while the current transformer is connected to a power amplifier and a resonant contour. 3. Устройство передачи электроэнергии по п. 1, отличающееся тем, что блок пуска/останова содержит генератор одиночного импульса, соединенный с логическим элементом, а также связанный с таймером, который подключен к задающему генератору, и связан с блоком конденсаторов и выпрямителем, при этом логический элемент подключен к блоку блокировки запуска, а генератор одиночного импульса подключен к переключателям режимов «пуск/останов» и «ручной/автоматический».3. The power transmission device according to claim 1, characterized in that the start / stop unit contains a single pulse generator connected to a logic element, as well as associated with a timer, which is connected to a master generator, and is connected to a capacitor bank and a rectifier, while the logic element is connected to the start blocking block, and the single pulse generator is connected to the start / stop and manual / automatic switches. 4. Устройство передачи электроэнергии по п. 1, отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере, один датчик температуры, каждый из которых установлен рядом с силовыми электронными элементами устройства передачи электроэнергии, а также рядом с трансформатором резонансного контура, и содержит, по меньшей мере, один охладитель для охлаждения силовых электронных элементов устройства передачи электроэнергии, а также трансформатора резонансного контура, и схему управления охладителями, к которой подключены все датчики температуры и все охладители, и которая выполнена с возможностью включения охладителей при превышении заданной температуры силовых электронных элементов, а также трансформатора резонансного контура, и последующего их отключения при охлаждении данных силовых электронных элементов и трансформатора резонансного контура.4. The power transmission device according to claim 1, characterized in that it contains at least one temperature sensor, each of which is installed next to the power electronic elements of the power transmission device, as well as near the resonant circuit transformer, and contains at least at least one cooler for cooling the power electronic elements of the power transmission device, as well as the resonant circuit transformer, and the cooler control circuit to which all temperature sensors and all coolers are connected, and which is configured to turn on the coolers when the set temperature of the power electronic elements is exceeded, and also the transformer of the resonant circuit, and their subsequent shutdown when cooling these power electronic elements and the transformer of the resonant circuit. 5. Устройство передачи электроэнергии по п. 1, отличающееся тем, что содержит корпус из проводящего материала для размещения в нем данного устройства, при этом корпус выполнен с его заземлением, а устройство передачи электроэнергии соединено с однопроводной линией через специальный разъем для коаксиального кабеля.5. The power transmission device according to claim 1, characterized in that it contains a body made of a conductive material for placing the device in it, the body being made with its grounding, and the power transmission device is connected to a single-wire line through a special connector for a coaxial cable.

Images