202336. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés programvezérelt DC/AC átalakításhoz, előnyösen szünetmentes áramforrás
1 HU 202 336 B 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés programvezérelt DC/AC átalakításhoz, előnyösen szünetmentes áramforrás hálózatkimaradásra és/vagy feszültségesésre érzékeny berendezésekhez, amely AC/DC tápegységet, ahhoz csatlakozó DC energiatároló áramforrást és kimeneti egységként adott esetben szűrőegységet tartalmaz, és amely programvezéreit kapcsolók segítségével a primer oldalon állítja elő a szinuszos feszültséget. Ismeretes, hogy egyes érzékeny berendezések részére káros hatású a hálózati feszültség hosszabb-rövidebb kimaradása, sőt a feszültség túlzott mértékű csökkenése is. A számítógépek ilyen esetben üzemképtelenné válhatnak, illetve értékes programok semmisülhetnek meg. Ugyanúgy nem tűrik a feszültségkimaradást a biztonságtechnikai, vagyonvédelmi és egyes gyógyászati berendezések sem. A folyamatos áramellátás biztosítására ismeretesek a szünetmentes áramforrások, amelyek a hálózat és a fogyasztó közé iktatva biztosítják a fogyasztó állandó tápfeszültségét, amely a hálózati feszültség kimaradása esetén is folyamatosan, átkapcsolásmentesen fennáll. Az ismert szünetmentes áramforrásoknál a hálózatról egyenirányítón keresztül akkumulátortelepet töltenek fel, amelyhez váltóirányító (inverter) csatlakozik. Az invertert két ellentétes polaritású vezérelt kapcsolóval (tirisztorral) valósítják meg. Az ismert in verteres szünetmentes áramforrások legfőbb hátrányos tulajdonsága, hogy gyakorlatilag négyszögfeszültséget állítanak elő és ezt transzformátor szekunder oldalán fojtóvaj, szűrőáramkörrel igyekeznek szinuszossá formálni. így jelalak torzítású a kimenő feszültség. Az ismert berendezések további hátrányos tulajdonságai, hogy mindkét félperiódus előállítására egy-egy vezérelt kapcsoló szolgál, ezek nagy terhelésnek és feszültség-igénybevételnek vannak kitéve. A jelentkező veszteségek pedig a kapcsolóelemek és transzformátor melegedését okozzák. További hátrány az ismert berendezéseknél az is, hogy a nagysebességű vezérelt kapcsolóelemek tranziensjelenségei (pl. induktív terhelés esetén) elektronikus áramkörök (pl. TTL logikai áramkörök) működését zavarják. Induktív (pl. motor) terhelés esetén ún. ellenkező fázisú visszaindukálás jöhet létre, ami viszont a tirisztorok zárlatához vezethet Kritikussá válik a trisztorok működése változó terhelésnél is. További hátrány, hogy a jelformálás szinuszosítás céljából az ilyen készülékeknél nagy vas- és rézsúlyt képviselő fojtok, továbbá nagyfeszültségű és nagykapacitású szűrőkondenzátorra van szükség. A szűrőkapcsolások továbbá nehezen illeszthetők a változó impedenciájú fogyasztókhoz. A fentiekből látható, hogy az ismert inverteres berendezések bármelyik kapcsolóelemének meghibásodása lehetetlenné teszi a váltakozó feszültségű áramellátást, azaz a jelenlegi szünetmentes áramforrások megbízhatósága nem kielégítő. A tirisztorok vezérlése, hőmérsékletvédelme komplikált A felépítésből adódóan az ismert berendezéseknél nagymértékű hűtőfelületekre van szükség. Mindezekből adódóan az ismert berendezések mérete és súlya igen nagy. A találmány szerint célul tűztük ki a hasonló célú ismert berendezések hátrányos tulajdonságainak kiküszöbölését és olyan, programvezéreit DC/AC átalakításhoz alkalmas kapcsolási elrendezés létrehozását, amely szünetmentes áramforrás céljára maradéktalanul megfelel, az ismerteknél lényegesen nagyobb megbízhatóságot, kisebb jeltorzítást és jobb hatásfokot, valamint frekvenciastabilitást biztosít egyszerűbb, olcsóbb kivitel, kisebb fajlagos súly mellett. Felismertük, hogy a szinuszos jelalakot jól lehet közelíteni egymáshoz kapcsolódó feszültségugrasokkal. A feszültségugrásokból álló szinuszfeszültség pedig mindkét félperiódusban a jelalak által megkívánt program szerint vezérelt, a transzformátor primer tekercsének megcsapolásaihoz csatlakozó kapcsolók segítségével állítható elő. Felismerésünk alapján tehát a kapcso. lóelemek megfelelő vezérlésével és számuk megnövekedésével már a primer oldalon szinuszos feszültséget kapunk és önmagában ezen intézkedés az ismert berendezések hátrányos tulajdonságainak kiküszöbölését eredményezi. A találmány szerint kitűzött célt felismerésünk alapján olyan programvezéreit DC/AC átalakításhoz alkalmas kapcsolási elrendezéssel oldjuk meg, amely előnyösen szünetmentes áramforrásként használható hálózatkimaradásra és/vagy feszültségesésre érzékeny berendezésekhez, amely AC/DC tápegységet ahhoz csatlakozó energiatároló DC áramforrást és kimeneti egységként adott esetben szűrőegységet tartalmaz, és amelynek lényege, hogy a DC áramforrás kimenetére többfokozatú kapcsolóegység jelbemenetei csatlakoznak, a többfokozatú kapcsolóegység vezérlő bemenetéire a kapcsolási elrendezés kimenetével kapcsolatban álló programvezérlő egység kimenetei vannak kötve, míg a többfokozatú kapcsolóegység kimenetei a benne levő kapcsolóelemek számával legalább azonos számú primer oldali megcsapolással rendelkező transzformátor bemenetelhez csatlakoznak, a kapcsolási elrendezés kimenetét a transzformátor kimenete közvetlenül vagy a szűrőegység közbeiktatásával alkotja. A találmány egy előnyös kiviteli alakjánál a többfokozatú kapcsolóegységhez visszacsatoló áramkör van kötve. Egy másik előnyös kiviteli alak esetén a többfokozatú kapcsolóegységhez kötött visszacsatoló áramkört olyan mérő és szabályozó egység képezi, amelynek mérőbemeneteire a többfokozatú kapcsolóegység kimenetei, szabályozó bemenetére a kapcsolási elrendezés kimenete csatlakozik(nak), a mérő és szabályozó egység kimenetei közvetlenül vagy hibajelző áramkörön keresztül a programvezérlő egység bemenetelre vannak kötve. A találmány további előnyös kiviteli alakjánál a többfokozatú kapcsolóegység legalább két kapcsolóelem párt tartalmaz, az egyes kapcsolóelem párok elemei a transzformátor egy-egy, azonos menetszámú megcsapolásához csatlakoznak, és a vezérlő bemenetűkre a programvezérlő egység 180' fáziseltolású és ellentétes polaritást biztosító kimenetei vannak kötve. További előnyös kialakításnál a többfokozatú kapcsolóegységnek négy kapcsolóetem párja van. További előnyös kiviteli alaknál a többfokozatú kapcsolóegység valamennyi kapcsolóelem párjának elemei azonos kapcsolóelemek, amelyek tehetnek pl. tranzisztorok vagy FET kapcsolók. A találmány még további előnyös kiviteli alakjánál a transzformátor primer tekercsének középmegcsapolása is van. További előnyös kiviteli alaknál a programvezérlő 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
