202336. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés programvezérelt DC/AC átalakításhoz, előnyösen szünetmentes áramforrás
5 HU 202 336 B 6 séggel, 6 mérő és szabályozó egységgel, valamint közös 2 DC energiatárolós áramforrással kapcsolunk össze, amint ez az 3. ábrán látható. A 7 programvezérló egység intelligens hardvere egy általános célú mikroprocesszor, pl. Z80-as számítógép, amelynek vezérló kimeneteleihez az alábbi példaképpeni kapuáramkör van kapcsolva, amelynek egy példakénti, a pozitív félhullámok kapuzására alkalmas nyitott kollektoros áramkörét a 7. ábra szemlélteti. A 24V-os feszültség 6V-onkénti kapuzása esetére négy IC1A, IC1B, IC1C, és IC1D meghajtóegységgel rendelkező integrált áramkört alkalmazhatunk, amelyek egymástól független kimenetei egyrészt C2 földelőkondenzátorral kapcsolatban álló RÍ, R2, R3 és R4 ellenállásokhoz, másrészt a TK1, TK2, TK3 és TK4 tranzisztorok bázisaihoz csatlakoznak. A TK1, TK2, TK3 és TK4 tranzisztorok kollektorai közösítve vannak egymással és a C3 kondenzátor és R9 ellenállás kivezetésével emittereik pedig az R5, R6, R7 és R8 ellenállásokon keresztül a kapuáramkör kimeneteit képezik. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés segítségével a szinuszos feszültség előállítása az alábbiak szerint történik: A hálózati 1AC/DC tápegység folyamatosan tölti a 2 DC energiatárolós áramforrást, pl. akkumulátort. A 3 többfokozatú kapcsolóegység vezérlését meghatározott program szerint a 7 programvezérlő egység végzi. A vezérelt kapcsolóelemek a 2 DC energiatárolós áramforrás feszültségét oly módon kapcsolják a 4 transzformátor primer tekercseire, hogy az 5 szűrőegység bemenetén a 3. ábrán látható jellegzetes jelalak jelenik meg. A szinuszos jelalak jó közelítése érdekében a 4 transzformátor k középmegcsapolásához viszonyítva szimmetrikusan elrendezett kapcsolóelemeket a-e, b-f, c-g, és d-h kapcsolóelem páronként működtetjük. Ezzel szimmetrikus jelalak jön létre. Az egyes a-e, b-f stb. kapcsolóelem párokkal létrehozott Ua, Ub, Uc, Ud (ill. Un) feszültségugrások azonos nagyságát azonos kapcsolóelemek és a hozzájuk tartozó megcsapolások azonos menetszámúra való kialakításával biztosítjuk. A4 transzformátor primer tekercsét úgy osztottuk fel, hogy a megcsapolások száma a középmegcsapolástól eltekintve a kapcsolóelemek számával azonos legyen. A stabil időalappal (O kvarcoszcillátorral) rendelkező 7 programvezérlő egység végzi a kapcsolóelemek vezérlését oly módon, hogy a 4 transzformátor geijesztését fokozatosan (az egyes kapcsolóelemekre jutó feszültségugrásoknak megfelelően) növeli, majd csökkenti, így megközelítően szinuszos geijesztőáram és a 4 transzformátor szekunder tekercsén pedig szinuszos feszültségjön létre, miután már a primer oldalon a szinuszhullámot jól közelítő 3. ábra szerinti jelalak kerül transzformálásra. A 4 transzformátoron és a kapcsolóelemeken az időarányos feszültségváltozás a kapcsolóelemek számának növekedésével csökken, egyidejűleg kisebb lesz a jeltorzítás is és jelentősen csökken a kapcsolóelemek igénybevétele. A közel szinuszos geijesztés hatására a szekunder oldalon megjelenő stabil szinuszos feszültség a legtöbb esetben szűrés nélkül közvetlenül felhasználható. Fokozott igény esetén 5 szűrőegység (pl. kisméretű 2 C szűrő) alkalmazásával a jelalak tovább javítható. A jelalak, a kimenő feszültség amplitúdója és/vagy frekvenciája a 7 programvezérlő egység segítségével változtadiató, tetszőleges előre meghatározott határok között. így a feszültség pl. 0 és 200 V között folyamatosan szabályozható. Az 5 szűrőegység kimenetén mért feszültségjeleket és a 3 többfokozatú kapcsolóegység kapcsolóelemei kimenetén mért áramokat az önmagában ismert felépítésű 6 mérő és szabályozó egység méri és dolgozza fel. Ezen feldolgozás, összehasonlítás alapján szükség szerint szabályozza a 7 programvezérlő egység működését. A 8 hibajelző áramkör feladata az egész kapcsolási elrendezés működésének figyelése és a bekövetkezett hiba kijelzése. Minden kapcsolóelemhez tartozik pl. egy LED-es kijelző. Ha egy vagy több kapcsolóelem meghibásodik, az egész kapcsolási elrendezés még működőképes, a 8 hibajelző áramkör azonban jelzi az adott kapcsolóelem meghibásodását. így zárlat és szakadás egyaránt figyelhető. A 7 programvezérlő egység részét képező intelligens CPU egység szoftvertámogatással az alábbi szolgáltatásokat biztosítja. A DC/AC átalakítás kiindulási adatait és kívánt paramétereit (feszültség, frekvencia, idő) beállítjuk, amely példaképpeni ismertetésünknél 24 V, 50Hz (2 ms-os periódusidő), 6 V-os feszültséglépcsők és 1-1 lépcsőhöz tartozó időadat. Jelen esetben ez azt jelenti, hogy az egyik (pl. pozitív) félhullám előállítása 6 V-os lépcsőkben, előre beállított (és a periódusidőtől is függő) lépcsőnkénti időeltolással, történik. A CPU a szinuszhullám csúcsánál váltja a programot és a felszálló ágnak megfelelő lépcsőkben állítja elő a felszálló ággal szimmetrikus leszálló ágat A negatív félhullám előállításánál a fentihez képest fordított sorrendű vezérlőjeleket (és ezzel ugyanilyen lépcsőzést) szolgáltat a CPU. A CPU további feladata, hogy a mért kimeneti paraméterek (feszültség, áram, frekvencia, torzítás stb.) alapján szabályozza, illetve korrigálja a vezérlőjeleket. A fix memóriába (EPROM) beírt program módosításával más feszültségre, jelalakra, frekvenciára és tetszőleges számú feszültséglépcsőre lehet áttérni. Többfázisú feszültség előállítása esetén a CPU a fázisok paramétereit fázisonként külön-külön vezérli. A CPU további feladata a hibakódok előállítása és kijelzése is. Ezzel lehetővé teszi a kapcsolóelemek meghibásodásának (pontos pozíció szerinti) jelzését is. Az egyfázisú feszültség előállítására alkalmas kapcsolási elrendezés áramköri egységeinek párhuzamos kapcsolásával a teljesítmény soros kapcsolásával, a feszültség növelhető. Ez esetben közös programvezérlő alkalmazható vagy a programvezérlőket szinkronizálni kell. Egyetlen programvezérlő alkalmazása esetén a szoftvert kell megfelelően változtatni. A háromfázisú kialakítás esetén egyszerűen mód nyílik a programvezérléssel a csillag-delta átkapcsolásra, és ezzel motorindításra. Kétfázisú kialakítás esetén a két kimeneti feszültség program útján történő ellenfázisba való szabályozásával közvetlenül megvalósítható pl. rövidre zárt motorok fordulatszám-szabályozása. Az egyes kapcsolási elrendezéseket külső vezérléssel is lehet szinkronizálni, így a cos <p-t javítani lehet. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés számos 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4
