RU2753765C1 - Alternating current generator based on a cyclotron converter of microwave oscillation energy - Google Patents
Alternating current generator based on a cyclotron converter of microwave oscillation energy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2753765C1 RU2753765C1 RU2020139158A RU2020139158A RU2753765C1 RU 2753765 C1 RU2753765 C1 RU 2753765C1 RU 2020139158 A RU2020139158 A RU 2020139158A RU 2020139158 A RU2020139158 A RU 2020139158A RU 2753765 C1 RU2753765 C1 RU 2753765C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- pole
- keys
- current
- input
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
I. Область техники, к которой относится изобретениеI. Field of technology to which the invention relates
Изобретение относится к области электротехники, СВЧ-колебаний и дистанционной передачи энергии. Устройство предназначено для генерирования переменного тока с использованием резонансного циклотронного преобразователя колебаний электромагнитного поля СВЧ-диапазона частот. Устройство генерирует последовательность импульсных функций, аппроксимирующую синусоидальную функцию времени.The invention relates to the field of electrical engineering, microwave oscillations and remote transmission of energy. The device is designed to generate alternating current using a resonant cyclotron converter of oscillations of the electromagnetic field of the microwave frequency range. The device generates a sequence of impulse functions that approximates a sinusoidal function of time.
II. Уровень техникиII. State of the art
В настоящее время является актуальной проблема дистанционной передачи энергии с использованием для передачи лучей электромагнитных колебаний оптического или СВЧ-диапазонов частот. Необходимость в этом возникает при дистанционной передаче энергии космическим аппаратам и станциям, а также три передаче энергии с космических аппаратов на Землю. Для энергоснабжения космических аппаратов используется энергия как постоянного, так и переменного тока, а также взаимное преобразование этих видов энергии. 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). В таблице 1 приведены характерные значения напряжений и токов ЭРД различных типов.At present, the problem of remote transmission of energy using the optical or microwave frequency ranges for the transmission of beams of electromagnetic waves is urgent. The need for this arises during remote transmission of energy to spacecraft and stations, as well as three transmissions of energy from spacecraft to Earth. For power supply of spacecraft, both direct and alternating current energy is used, as well as the mutual transformation of these types of energy. In the power supply systems of 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 (ERE). Table 1 shows the characteristic values of the voltages and currents of various types of electric propulsion engines.
Из таблицы следует, что напряжения, необходимые для работы ЭРД могут составлять десятки тысяч вольт. Массо-габаритные характеристики устройств, содержащих повышающий трансформатор на ферромагнитном сердечнике, или электромашинные генераторы велики и составляют величины от γ=(3…5) кг/кВт до от γ=30 кг/кВт. 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). В таблице 1 приведены характерные значения напряжений и токов ЭРД различных типов.It follows from the table that the voltages required for the operation of the electric propulsion engine can be tens of thousands of volts. The mass-dimensional 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. In the power supply systems of 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 (ERE). Table 1 shows the characteristic values of the voltages and currents of various types of electric propulsion engines.
Из таблицы следует, что напряжения, необходимые для работы ЭРД могут составлять десятки тысяч вольт. Массо-габаритные характеристики устройств, содержащих повышающий трансформатор на ферромагнитном сердечнике, или электромашинные генераторы велики и составляют величины от γ=(3…5) кг/кВт до от γ=30 кг/кВт. Необходимость преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного ока возникает и при передаче энергии с космического аппарата на Землю. Далее предложен способ непосредственного получения энергии переменного тока при помощи резонансного циклотронного преобразователя колебаний электромагнитного поля СВЧ-диапазона частот.It follows from the table that the voltages required for the operation of the electric propulsion engine can be tens of thousands of volts. The mass-dimensional 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 need to convert direct current energy into alternating eye energy also arises when transferring energy from a spacecraft to Earth. Further, a method is proposed for direct generation of alternating current energy using a resonant cyclotron converter of oscillations of the electromagnetic field of the microwave frequency range.
II.1 Сравнение с предшествующими уровнями техникиII.1 Comparison with prior art
Преобразование энергии СВЧ-колебаний в энергию постоянного тока описано в литературных источниках, где также приведены положительные результаты экспериментов такого преобразования [1,2]. Схема преобразователя СВЧ-энергии в энергию постоянного тока приведена на рисунке фиг. 1.Conversion of microwave energy into direct current energy is described in the literature, which also shows the positive results of experiments of such a conversion [1,2]. The schematic of the microwave-to-direct current converter is shown in the figure in Fig. 1.
Фиг. 1 Схема циклотронного преобразователяFIG. 1 Diagram of a cyclotron converter
На рисунке фиг. 1 показаны:In the figure of FIG. 1 shows:
- электронная пушка;- electron gun;
- резонатор;- resonator;
- рекуператор;- recuperator;
- коллектор;- collector;
- нагрузка с сопротивлением R.- load with resistance R.
Электронная пушка генерирует поток электронов. Он поступает в резонатор, в который также вводится энергия электромагнитного поля СВЧ-диапазона с частотой ω. Под действием внешнего магнитного поля с магнитной индукцией В0 поток электронов приобретает вращательное движение. На частоте циклотронного резонанса ω с равной частоте электромагнитного поля ω, энергия электромагнитного поля интенсивно поглощается вращающимся потоком электронов. В зоне рекуперации под воздействием внешнего магнитного поля с магнитной индукцией B1, направление которого противоположно направлению магнитной индукции В0, вращательное движение электронов преобразуется в поступательное и электроны оседают на коллекторе. В результате на нагрузке с сопротивлением R выделяется энергия постоянного тока.The electron gun generates a stream of electrons. It enters the resonator, into which the energy of the microwave electromagnetic field with a frequency ω is also introduced. Under the action of an external magnetic field with a magnetic induction B 0, the flow of electrons acquires a rotational motion. At the cyclotron resonance frequency ω with the same frequency of the electromagnetic field ω, the energy of the electromagnetic field is intensively absorbed by the rotating stream of electrons. In the recuperation zone, under the influence of an external magnetic field with magnetic induction B 1 , the direction of which is opposite to the direction of magnetic induction B 0 , the rotational motion of the electrons is converted into translational motion and the electrons are deposited on the collector. As a result, DC energy is released across the load with resistance R.
По отношению к внешней электрической цепи циклотронный преобразователь энергии может быть представлен реальным (не идеальным) источником тока, схема такого источника представлена на рисунке фиг. 2.With respect to the external electrical circuit, the cyclotron energy converter can be represented by a real (not ideal) current source, the diagram of such a source is shown in Fig. 2.
Фиг. 2 Электрическая схема замещения циклотронного преобразователяFIG. 2 Electrical circuit of the cyclotron converter
Ток, генерируемый циклотронным преобразователем, на этом рисунке представлен источником тока Jг, проводимость gвн учитывает внутренние потери энергии источника, ток Iвн это ток потерь генератора, ток J поступает во внешнюю цепь. В работах [3,4] описаны устройства для генерирования переменных ЭДС с использованием импульсной аппроксимации синусоидальных функций. Принцип построения генератора переменного тока на основе циклотронного преобразователя с использованием импульсной аппроксимации используется в описываемом устройстве.The current generated by the cyclotron converter is represented in this figure by the current source Jg, the conductivity g hn takes into account the internal energy losses of the source, the current I hn is the generator loss current, the current J enters the external circuit. In works [3,4], devices for generating variable EMF using impulse approximation of sinusoidal functions are described. The principle of constructing an alternator based on a cyclotron converter using pulse approximation is used in the described device.
Применение циклотронного преобразователя для энергоснабжения летательных аппаратов описано в работе [5].The use of a cyclotron converter for power supply of aircraft is described in [5].
II.2 Аппроксимация синусоидальной функции последовательностью импульсных функцийII.2 Approximation of a sinusoidal function by a sequence of impulse functions
В описываемом генераторе получение синусоидальной функции выходного ток (напряжения) устройства основано на аппроксимации синусоидальной функции последовательностью импульсных функций, как это описано в работах [3,4]. В предлагаемом устройстве используется импульсная аппроксимация синусоидальной функции выходного напряжения. Число импульсов на периоде может равняться n=2…N в зависимости от требуемой точности аппроксимации. Стоимость устройства возрастает с увеличением числа импульсов на периоде, однако при этом уменьшается погрешность аппроксимации.In the described generator, obtaining a sinusoidal function of the output current (voltage) of the device is based on the approximation of a sinusoidal function by a sequence of impulse functions, as described in [3,4]. The proposed device uses a pulse approximation of the sinusoidal function of the output voltage. The number of pulses per period can be n = 2 ... N, depending on the required approximation accuracy. The cost of the device increases with an increase in the number of pulses per period, however, the approximation error decreases.
Графики аппроксимирующих функций для n=2, 8, 12 показаны на рисунке фиг. 3The graphs of the approximating functions for n = 2, 8, 12 are shown in the figure in Fig. 3
Фиг. 3 Графики аппроксимирующих функцийFIG. 3 Graphs of approximating functions
На рисунке показана аппроксимация синусоидальных функций напряжения e(t) последовательностью импульсных функций при числе импульсов на периоде Т, равном n=2, 8, 12 и кратных значениях амплитуд импульсов. На рисунке также показана длительность одного импульса TI.The figure shows the approximation of sinusoidal voltage functions e (t) by a sequence of pulse functions for the number of pulses at the period T equal to n = 2, 8, 12 and multiple values of the pulse amplitudes. The figure also shows the duration of one TI pulse.
Последующие описание устройства относится к случаю, когда число импульсов на периоде Т равно двум, n=2.The following description of the device refers to the case when the number of pulses in the period T is equal to two, n = 2.
Возможность использования для аппроксимации выходного тока различного числа импульсов на периоде позволяет оптимизировать соотношение цена-качество энергии, так как с увеличением числа импульсов возрастает стоимость генератора, но при этом уменьшается погрешность аппроксимации, повышается качество энергии переменного тока.The possibility of using a different number of pulses per period to approximate the output current makes it possible to optimize the price-quality ratio of energy, since with an increase in the number of pulses, the cost of the generator increases, but at the same time the approximation error decreases, and the quality of the alternating current energy increases.
II.2 Цель изобретения.II.2 Purpose of the invention.
Целью изобретения является разработка устройства для генерирования переменного тока (напряжения), аппроксимирующего синусоидальную функцию, с использованием в качестве источника энергии циклотронного резонансного преобразователя. Форма генерируемого тока (напряжения) представляет собой прямоугольный знакопеременный меандр. Генерирование осуществляется с использованием импульсной техники и ключей на полупроводниковых приборах. Характерным для предлагаемого генератора является использование коммутатора (синтезатора) импульсов разной полярности с целью получения последовательности импульсов, аппроксимирующих синусоидальную функцию.The aim of the invention is to develop a device for generating an alternating current (voltage) approximating a sinusoidal function using a cyclotron resonant converter as an energy source. The generated current (voltage) form is a rectangular alternating meander. Generation is carried out using pulse technology and semiconductor switches. A characteristic feature of the proposed generator is the use of a commutator (synthesizer) of pulses of different polarity in order to obtain a sequence of pulses that approximate a sinusoidal function.
II.3. Изобретательский уровень.II.3. Inventive level.
Предлагаемое устройство для генерирования переменного тока синусоидальной формы с использованием преобразования энергии электромагнитного поля СВЧ-диапазона в энергию постоянного тока на основе резонансного циклотронного преобразователя. Устройство отличается от известных устройств, в которых переменный синусоидальный ток высокого напряжения получается в результате использования инверторов и повышающих трансформаторов, либо с помощью электромашинных генераторов тем, что:The proposed device for generating sinusoidal alternating current using the conversion of the energy of the electromagnetic field of the microwave range into direct current energy based on a resonant cyclotron converter. The device differs from the known devices, in which a high voltage alternating sinusoidal current is obtained as a result of the use of inverters and step-up transformers, or with the help of electric machine generators, in that:
- синусоидальный ток генерируются в результате аппроксимации синусоидальной функции выходного тока последовательностью импульсных функций;- sinusoidal currents are generated as a result of approximation of the sinusoidal function of the output current by a sequence of impulse functions;
- постоянный ток создается циклотронным резонансным преобразователем вида энергии и снимаются с коллектора преобразователя;- direct current is generated by a cyclotron resonant converter of the type of energy and is removed from the collector of the converter;
- количество импульсных функций на периоде синусоидальной функции задается блоком управления и равно двум. Ток на выходе генератора формируется совокупностью прямоугольных импульсов тока положительной и отрицательной полярности, заданной величины и одинаковой длительности TI, повторяющихся с заданной частотой. Число импульсов на периоде Т равно n=Т/TI. Далее рассматривается вариант генератора с использованием двух импульсов одинаковых по величине и разной полярности (n=2).- the number of impulse functions on the period of the sinusoidal function is set by the control unit and is equal to two. The current at the generator output is formed by a set of rectangular current pulses of positive and negative polarity, a given value and the same duration TI, repeated at a given frequency. The number of pulses in the period T is equal to n = T / TI. Next, a variant of the generator is considered using two pulses of the same magnitude and different polarity (n = 2).
- Для подключения источников тока к выходным полюсам генератора используется блок коммутации, при помощи которого осуществляется подключение токов требуемой величины и полярности к выходу устройства в последовательности, задаваемой блоком управления.- To connect current sources to the output poles of the generator, a switching unit is used, with the help of which currents 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 Структурная схема устройстваIII.1 Block diagram of the device
Структурная схема устройства для n=2 показана на рисунке фиг. 4.The block diagram of the device for n = 2 is shown in the figure in Fig. 4.
Фигура 4 Структурная схема генератора для n=2Figure 4 Block diagram of the generator for n = 2
На рисунке фиг. 4 показаны блоки Б1, Б2, Б3, входные и выходные полюсы этих блоков, при помощи которых блоки соединяются между собой и с внешними устройствами. На рисунке фиг. 4 показаны:In the figure of FIG. 4 shows blocks B1, B2, B3, input and output poles of these blocks, with the help of which the blocks are connected to each other and to external devices. In the figure of FIG. 4 shows:
1. Блок управления Б1. Обеспечивает циклическую, с заданным периодом Т, подачу управляющих импульсов uупр, которые управляют открытием электронных силовых ключей К1…К4, расположенных в блоке коммутации Б2. Каждый из ключей открывается управляющим импульсом uупр на время действия одного импульса управляющего напряжения. На рисунке фиг. 4 управляющие импульсы поступают с полюсов 81 и 82 блока управления и поступают на управляющие электроды ключей К1…К4, расположенных в блоке коммутации Б2;1. Control unit B1. Provides cyclic, with a given period T, supply of control pulses u ctrl , which control the opening of electronic power switches K1 ... K4 located in the switching unit B2. Each of the keys opens with a control impulse u ctrl for the duration of one impulse of the control voltage. In the figure of FIG. 4 control pulses come from
2. Блок коммутации Б2. Обеспечивает при помощи управляемых ключей К1…К4 подключение импульсов тока (напряжений) требуемой величины J1 или J2 в заданные блоком управления интервалы времени с требуемой для получения функции переменного тока полярностью к выходным клеммам блока коммутации 101 и 102. К этим полюсам подключается нагрузка генератора.2. Switching unit B2. Provides with the help of controlled keys K1 ... K4 the connection of current (voltage) pulses of the required value J1 or J2 at time intervals specified by the control unit with the polarity required to obtain the AC function to the output terminals of the switching
Импульсы тока J1 и J2 разной полярности получаются в результате преобразования блоком Б2 постоянного тока J, поступающего от блока Б3 и снимаемого с полюсов 111 и 112 в импульсы тока длительностью Т/2. Амплитуда импульса с положительной полярностью J1=J, а амплитуда импульса с отрицательной полярностью J2=-J.Current pulses J 1 and J 2 of different polarity are obtained as a result of the conversion by block B2 of direct current J coming from block B3 and taken from
3. Блок Б3 - циклотронный резонансный преобразователь. Циклотронный резонансный преобразователь (ЦРП), блок Б3, изображен на рисунке фиг. 5.3. Block B3 - cyclotron resonant converter. The cyclotron resonant converter (CRC), block B3, is shown in the figure in Fig. 5.
Фиг. 5 Упрощенная схема циклотронного резонансного преобразователя ЦРП включает:FIG. 5 A simplified diagram of the cyclotron resonant converter of the CRP includes:
- электронную пушку 15, которая генерирует поток электронов;- an
- резонатор 14 или камеру преобразования энергии СВЧ-колебаний в энергию вращающегося, а затем поступательно движущегося потока электронов;- a
- коллектор 12, который принимает энергию потока электронов и передает ее во внешнюю электрическую цепь;-
- полюсы 111 и 112. При этом полюс 111 подключается к коллектору ЦРП, позиция 12, а полюс 112 подключается к катоду электронной пушки 15. Полюсами 111 и 112 ЦРП подключается к блоку коммутации Б2. На электрической схеме ЦРП представляется источником тока с параллельным соединением идеального источника тока Jг и резистора с проводимостью gвн, учитывающего внутренние потери генератора постоянного тока, во внешнюю электрическую цепь ЦРП посылает постоянный ток J, как показано на рисунке фиг. 2.-
III.2 Блок управленияIII.2 Control unit
Блок управления Б1 предназначен для формирования управляющих импульсов в результате создания последовательности прямоугольных импульсов заданной длительности =Т/2 и подачи этих сигналов на управляющие электроды управляемых полупроводниковых ключей К1…К4, расположенных в блоке коммутации. Генератор тактовых импульсов 1 блока формирует циклическую с периодом Т последовательность импульсов. Величина Т равна периоду синусоидальной функции. Число импульсов на периоде Т равно n, длительность одного импульса TI=Т/n. 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 снижается погрешность аппроксимации и увеличивается стоимость устройства.The B1 control unit is designed to generate control pulses as a result of creating a sequence of rectangular pulses of a given duration = T / 2 and supplying these signals to the control electrodes of the controlled semiconductor switches K1 ... K4 located in the switching unit. The
При помощи управляемых электронных ключей, расположенных в блоке коммутации, источники тока, генерируемые блоком электропитания (циклотронным преобразователем) Б3, подключаются в заданные блоком управления моменты времени, посредством управляемых ключей к выходным полюсам блока коммутации 101 и 102. Коммутация осуществляется в открытом состоянии ключа. Длительность открытого состояния каждого ключа равна TI.With the help of controlled electronic keys located in the switching unit, the current sources generated by the power supply unit (cyclotron converter) B3 are connected at the times specified by the control unit by means of controlled keys to the output poles of the switching
Принципиальная схема блока управления представлена на рисунке фиг. 6.A schematic diagram of the control unit is shown in Fig. 6.
Фигура 6 Принципиальная схема блока управленияFigure 6 Schematic diagram of the control unit
Для n=2 блок управления генерирует два управляющих импульса uупр. Первый импульс длительностью Т/2 действует на интервале времени 0…Т/2, второй управляющий импульс действует на интервале Т/2…Т. Это показано на рисунке фиг. 7.For n = 2, the control unit generates two control pulses u ctrl . The first pulse of duration T / 2 acts on the
Фиг. 7 Графики управляющих импульсовFIG. 7 Control pulse graphs
Управляющие импульсы снимаются с полюсов 81 и 82 дешифратора 7 и поступают на управляющие электроды управляемых ключей К1…К4 блока коммутации. При поступлении управляющего импульса управляемый ключ открывается на время действия управляющего импульса и передает силовой импульс тока от блока Б1 на выход блока Б2.The control pulses are removed from the
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. Для n=2 это полюсы 81 и 82. Блок управления Б1 предназначен для формирования циклической с периодом Т последовательности управляющих импульсов прямоугольной формы. Управляющие импульсы управляют открытием силовых ключей блока коммутации Б2. Силовые ключи подключают на интервал времени TI в заданной последовательности положительные и отрицательные импульсы тока к выходным полюсам устройства 101 и 102. Запуск работы устройства осуществляется подачей сигнала по входу 6. По входу 13 осуществляется запись кода числа временных интервалов n. 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 первому входу схемы сравнения 4, второй вход которой подсоединен к выходу регистра 5, а выход - к второму входу счетчика 3, вход регистра 5 подсоединен к входу 13 устройства, выходы дешифратора 7 подсоединены к входам 81…8n, при помощи которых блок управления соединяется с блоком коммутации. Когда код числа счетчика импульсов 3 будет равен коду числа, заданного регистром 5, счетчик обнуляется и процесс повторяется. Изменяя частоту генератора тактовых импульсов 1 можно изменять частоту переменного тока (напряжения), генерируемого устройством.The block is implemented on elements 1-7. It contains a clock pulse generator (GTI) 1, a logical element AND 2, a
III.3 Электрическая схема устройства.III.3 Electrical diagram of the device.
Блок коммутации.Switching unit.
Электрическая схема устройства показана на рисунке фиг. 8.The electrical diagram of the device is shown in the figure in FIG. eight.
Фиг. 8 Электрическая схема устройстваFIG. 8 Wiring diagram of the device
На рисунке фиг. 8 показана электрическая схема замещения генератора переменного тока. На ней циклотронный преобразователь представлен источником тока Jг и внутренней проводимостью gвн с выходным током J. Полюсами 111 и 112 источник тока подключается к блоку коммутации Б2. При помощи блока коммутации Б2 ток источника J подключается к выходным полюсам устройства 101 и 102. На интервале времени 0…Т/2 при помощи ключей К1 и К3 ток источника J передается к выходным полюсам устройства 101 и 102 без изменения полярности, на интервале времени Т/2…Т при помощи ключей К2 и К4 ток инвертируется и инвертированный импульс тока длительностью TI поступает на выходные полюсы устройства 101 и 102, Управление открытым состоянием ключей К1…К4 осуществляется при помощи управляющих сигналов, поступающих с блока управления при помощи полюсов 81 и 82. На протяжении первого импульса управляющий сигнал поступает с полюса 81, на протяжении второго импульса управляющий сигнал поступает с полюса 82. Первый импульс открывает на интервал времени, равный половине периода Т/2, ключи К1 и К3, второй импульс открывает ключи К2 и К4. На рисунке фиг. 8 показана нагрузка преобразователя с сопротивлением R, которая подключается к выходным полюсам преобразователя 101 и 102. Форма напряжения на нагрузке uн имеет форму прямоугольного меандра. При необходимости эта форма может быть приближена к синусоидальной путем фильтрации высших гармоник напряжения. Полюсы 101 и 102 являются выходными полюсами генератора.In the figure of FIG. 8 shows an electrical equivalent circuit for an alternator. On it, the cyclotron converter is represented by a current source Jg and an internal conductivity g int with an output current J. The current source is connected to the switching unit B2 by poles 11 1 and 11 2. Using the switching unit B2, the current of the source J is connected to the output poles of the
IV. Краткое описание чертежейIV. Brief Description of Drawings
Фиг. 1 Схема циклотронного преобразователяFIG. 1 Diagram of a cyclotron converter
Фиг. 2 Электрическая схема замещения циклотронного преобразователяFIG. 2 Electrical circuit of the cyclotron converter
Фиг. 3 Графики аппроксимирующих функцийFIG. 3 Graphs of approximating functions
Фиг. 4 Структурная схема генератора для n=2FIG. 4 Block diagram of the generator for n = 2
Фиг. 5 Упрощенная схема циклотронного резонансного преобразователяFIG. 5 Simplified diagram of a cyclotron resonant converter
Фиг. 6 Принципиальная схема блока управленияFIG. 6 Schematic diagram of the control unit
Фиг. 7 Графики управляющих напряженийFIG. 7 Control voltage graphs
Фиг. 8 Электрическая схема устройстваFIG. 8 Wiring diagram of the device
V. Осуществление изобретенияV. Implementation of the invention
Описание работы устройства. Устройство предназначено для преобразования постоянного тока, снимаемого с коллектора циклотронного преобразователя, в повторяющуюся последовательность импульсов прямоугольной формы с положительной и отрицательной полярностью. На одном периоде выходной ток (напряжение) имеет форму прямоугольного меандра. При необходимости форма выходного тока (напряжения) может быть приближена к синусоидальной в результате установки фильтра, фильтрующего высшие гармоники выходного тока (напряжения). Постоянный ток снимается с коллектора преобразователя при помощи полюсов 111 и 112, показанных на электрической схеме фиг. 8.Description of the operation of the device. The device is designed to convert direct current taken from the collector of the cyclotron converter into a repeating sequence of rectangular pulses with positive and negative polarity. In one period, the output current (voltage) is in the form of a rectangular meander. If necessary, the shape of the output current (voltage) can be approximated to sinusoidal as a result of installing a filter that filters the higher harmonics of the output current (voltage). A direct current is drawn from the collector of the converter by means of the
Преобразование постоянного тока в периодическую последовательность импульсов прямоугольной формы с положительной и отрицательной полярностью осуществляется блоком коммутации Б2, фиг.8, при помощи управляемых ключей К1…К4. Ключи К1 и К3 коммутируют ток с выхода циклотронного преобразователя с полюсов 111 и 112 на выходные полюсы устройства 101 и 102 на протяжении первого на периоде импульса, длительность которого равна Т/2, где Т-период генерируемо периодической функции выходного тока (напряжения). Ключи К2 и К4 коммутируют ток с выхода циклотронного преобразователя с полюсов 111 и 112 на выходные полюсы устройства 101 и 102 на протяжении второго на периоде импульса, длительность которого также равна Т/2. При помощи этих ключей также осуществляется инвертирование полярности импульса. Ток с полюса 111 подключается к полюсу 102, а ток с полюса 112 предается к полюсу 101. Управление открытым состоянием ключей К1…К4 осуществляется при помощи управляющих импульсов, поступающих с полюсов 81 и 82 блока управления Б1. В исходном состоянии на регистре 5 по входу 13 записан код числа временных интервалов п. В рассмотренном устройстве n=2. 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 6 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 К1…К4.Conversion of direct current into a periodic sequence of rectangular pulses with positive and negative polarity is carried out by the switching unit B2, Fig. 8, using controlled keys K1 ... K4. Keys K1 and K3 switch the current from the output of the cyclotron converter from
VI. ЛитератураVi. Literature
1. Будзинский Ю.Ф., Быковский С.Б., Ванге В. Нетрадиционная вакуумная СВЧ - электроника на основе поперечных волн электронного потока/ ЭЛЕКТРОНИКА, Наука, Технологии, Бизнес, №4, 2005 г.1. Budzinsky Yu.F., Bykovsky SB, Vange V. Non-traditional vacuum microwave electronics based on transverse waves of electron flow / ELECTRONICS, Science, Technology, Business, No. 4, 2005
2. Саввин В.Л., Казарян Г.М., Коннов А.В., Михеев Д.А., Пеклевский А.В., Пространственный заряд и рекуперация энергии в циклотронном преобразователе/ Журнал РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ, №11, 20112. Savvin V.L., Kazaryan G.M., Konnov A.V., Mikheev D.A., Peklevsky A.V., Space charge and energy recovery in a cyclotron converter / Journal of RADIO ELECTRONICS, No. 11, 2011
3. Гаврилов Л.П. Генератор многофазной системы ЭДС, патент №2633662 от 16.10.20173. Gavrilov L.P. Generator of the EMF polyphase system, patent No. 2633662 dated 16.10.2017
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. Коннов А.В., Никитин А.П. Система беспроводной передачи энергии для энергопитания летательных аппаратов/ Патент RU113434 U1, от 2012.02.10.5. Konnov A.V., Nikitin A.P. Wireless power transmission system for power supply of aircraft / Patent RU113434 U1, dated 2012.02.10.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020139158A RU2753765C1 (en) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | Alternating current generator based on a cyclotron converter of microwave oscillation energy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020139158A RU2753765C1 (en) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | Alternating current generator based on a cyclotron converter of microwave oscillation energy |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2753765C1 true RU2753765C1 (en) | 2021-08-23 |
Family
ID=77460355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020139158A RU2753765C1 (en) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | Alternating current generator based on a cyclotron converter of microwave oscillation energy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2753765C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2786519C1 (en) * | 2022-01-12 | 2022-12-21 | Леонид Петрович Гаврилов | Cyclotron resonant microwave oscillation converter with multiple controlled outputs |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU113434U1 (en) * | 2011-07-06 | 2012-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Торий" | WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEM FOR POWER SUPPLY OF AIRCRAFT |
US20120242161A1 (en) * | 2011-03-22 | 2012-09-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Radio power transmitting apparatus and radio power transmitting system |
US20160013659A1 (en) * | 2013-02-28 | 2016-01-14 | Nitto Denko Corporation | Wireless power transmission apparatus, supply power control method for wireless power transmission apparatus, and manufacturing method for wireless power transmission apparatus |
RU2633662C1 (en) * | 2016-07-07 | 2017-10-16 | Леонид Петрович Гаврилов | Generator of emf polyphase system |
RU2671539C1 (en) * | 2017-10-18 | 2018-11-01 | Леонид Петрович Гаврилов | Multi-phase emf system generator for mobile devices |
-
2020
- 2020-11-27 RU RU2020139158A patent/RU2753765C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120242161A1 (en) * | 2011-03-22 | 2012-09-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Radio power transmitting apparatus and radio power transmitting system |
RU113434U1 (en) * | 2011-07-06 | 2012-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Торий" | WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEM FOR POWER SUPPLY OF AIRCRAFT |
US20160013659A1 (en) * | 2013-02-28 | 2016-01-14 | Nitto Denko Corporation | Wireless power transmission apparatus, supply power control method for wireless power transmission apparatus, and manufacturing method for wireless power transmission apparatus |
RU2633662C1 (en) * | 2016-07-07 | 2017-10-16 | Леонид Петрович Гаврилов | Generator of emf polyphase system |
RU2671539C1 (en) * | 2017-10-18 | 2018-11-01 | Леонид Петрович Гаврилов | Multi-phase emf system generator for mobile devices |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2786519C1 (en) * | 2022-01-12 | 2022-12-21 | Леонид Петрович Гаврилов | Cyclotron resonant microwave oscillation converter with multiple controlled outputs |
RU2829979C1 (en) * | 2024-03-07 | 2024-11-12 | Леонид Петрович Гаврилов | GENERATOR OF 4xN-PHASE VOLTAGE SYSTEM BASED ON MEANDER FUNCTIONS MeS AND MeC |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wu et al. | Single phase three-level power factor correction circuit with passive lossless snubber | |
EP0321466A1 (en) | Method of and apparatus for converting radio frequency energy to direct current | |
RU2671539C1 (en) | Multi-phase emf system generator for mobile devices | |
RU2753765C1 (en) | Alternating current generator based on a cyclotron converter of microwave oscillation energy | |
RU2786519C1 (en) | Cyclotron resonant microwave oscillation converter with multiple controlled outputs | |
RU2734725C1 (en) | Sinusoidal voltage generator with pulse synthesizer of different polarity based on npu | |
RU2735021C1 (en) | Sinusoidal voltage generator based on nuclear power plant | |
RU2684486C1 (en) | Generator of multiphase system of emf using a block of diodes for cutting twice number of power switches | |
RU2761183C1 (en) | Generator with improved output voltage waveform based on nuclear power plant | |
US2713657A (en) | Variable speed motors controlled by electronic tubes | |
Watson et al. | A Cyclotron-Wave Rectifier for S-Band and X-Band | |
SU1046876A1 (en) | Method of converting constant voltage to multister voltage | |
RU2829979C1 (en) | GENERATOR OF 4xN-PHASE VOLTAGE SYSTEM BASED ON MEANDER FUNCTIONS MeS AND MeC | |
RU2793200C1 (en) | Four-phase pulse generator | |
US2279149A (en) | Conversion system | |
SU744874A1 (en) | Self-sustained inverter | |
SU767960A1 (en) | Linear pulse modulator | |
SU1179499A1 (en) | Single-phase reversible converter with artificial switching | |
SU838970A1 (en) | Self-sustained inverter | |
RU2147785C1 (en) | Semiconductor dc-to-ac voltage converter with predetermined functional time dependence | |
SU1185559A1 (en) | Generator | |
SU1473033A1 (en) | Device for synchronization of pulse-phase control of thyristor converters | |
RU2020709C1 (en) | Programmable ac voltage converter | |
RU2017308C1 (en) | Generator of voltage pulses | |
SU1663725A1 (en) | Constant voltage converter |