ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПЕРЕМЕННЫЙ Российский патент 1994 года по МПК H02M5/458 H02M7/5375 

Изобретение относится к электротехническим устройствам из области преобразовательной техники и может применяться в технологическом оборудовании, например ультразвуковом, в качестве источника питания.

Известен преобразователь, выход которого через регулирующий ключ соединен с инвертором, имеющим выходной трансформатор, фильтровой конденсатор, подключенный одним выводом к точке соединения инвертора с выпрямителем, а также блоки управления инвертором и регулирующим ключом, цепи запуска со стабилизаторами (1).

К недостаткам данного устройства можно отнести:
неопределенность момента пуска преобразователя относительно сетевого напряжения, что приводит к появлению зарядных импульсов тока большой амплитуды;
схема регулирующего ключа не позволяет защитить элементы устройства от аварийных токов инвертора;
блок управления инвертором осуществляет включение транзисторов без учета изменения нагрузки, что не позволит обеспечить качество электропитания переменных нагрузок, обладающих резонансными характеристиками.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь постоянного тока, содержащий подключенный к входным выводам выпрямитель, выход которого через регулирующий ключ соединен с выходом инвертора, зашунтированным фильтровым конденсатором, выход инвертора через выходной трансформатор присоединен к выходным выводам переменного тока, блок управления регулирующим ключом, присоединенный своим входом к выходу датчика напряжения, блок управления инвертором, при этом один из выводов фильтрового конденсатора, соединенный с первым выводом регулирующего ключа, подключены к первому выводу токозадающего резистора (2).

Недостатком известного устройства является относительная сложность и низкая надежность.

Целью данного изобретения является упрощение и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в известном преобразователе (2) второй вывод токозадающего резистора присоединен через введенный диод к второму выводу регулирующего ключа, а блок управления регулирующим ключом снабжен дополнительным выходом, соединенным с разрешающим входом блока управления инвертором, при этом вход датчика напряжения присоединен к фильтровому конденсатору. Инвертор может быть выполнен по нулевой схеме с эмиттерной коммутацией.

На чертеже представлена схема преобразователя переменного тока в переменный.

Преобразователь содержит подключенный к входным выводам силовой выпрямитель 1, выход которого, через регулирующий ключ 2, соединен с инвертором 3, имеющим выходной трансформатор 4, фильтровой конденсатор 5, подключенный одной обкладкой к точке соединения инвертора 3 с выпрямителем 1, а также блоки управления инвертором 6, регулирующим ключом 7 и обратной связи по частоте 8, с датчиком выходного напряжения инвертора 9, а также маломощный источник подзаряда 10, соединенный с входными выводами инвертора, к ним же подключен датчик напряжения 11 на фильтровом конденсаторе 5, подключенном другой обкладкой к точке соединения регулирующего ключа 2 с инвертором 3, причем выход датчика 11 напряжения фильтрового конденсатора 5 подключен к блоку 7 управления регулирующего ключа 2, соединенному с блоком 6 управления инвертором и выполненному обеспечивающим разрешение функционирования блока 6 управления инвертора и включение регулирующего ключа 2, в соответствии с заданным алгоритмом лишь при напряжении на фильтровом конденсаторе 5, превышающем заданный уровень. Инвертор 3 через выходной трансформатор 4, питающий нагрузку 12, выполнен на транзисторах 13, 14, зашунтированных встречными диодами 15, 16, по нулевой схеме с эмиттерной коммутацией транзистором 17, причем базы транзистором 17, причем базы транзисторов 13, 14 объединены диодами 18, 19, точка соединения катодов которых через стабилитрон 20 подключена к эмиттеру транзистора 17. В качестве маломощного источника подзаряда 10 использован силовой выпрямитель 1 с последовательной цепочкой, состоящей из диода 21 и токозадающего резистора 22, подключенной параллельно регулирующему ключу 2. Блок 7 выполнен в виде транзисторного реле.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении, после подачи сетевого напряжения на силовой выпрямитель 1, начинается медленный (в течение 50-100 мкс) подзаряд фильтрового конденсатора 5 источником 10 или через последовательную цепочку, состоящую из диода 21 и резистора 22. За это время происходит подготовка к работе блока управления инвертором 6 и регулирующим ключом 2, но сигналы управления из них не исходят, а напряжение на фильтровом конденсаторе 5 достигает заданного уровня, если элементы инвертора находятся в исправном состоянии. Контроль уровня последнего осуществляет датчик 11, результатом которого является сигнал блока 7, разрешающий включение регулирующего ключа 2 и подачу управляющих импульсов из блока 6 на транзисторы 13, 14, 17 инвертора 3. Таким образом запускается преобразователь переменного тока в переменный с защитой элементов от аварийных токов при пуске.

После включения регулирующего ключа 2, выходное напряжение силового выпрямителя 1 подается на вход инвертора 3 и заряжает фильтровой конденсатор 5. Поочередная подача импульсов управления на транзисторы 13, 14 и стробирующего импульса на транзистор 17 формирует во вторичной обмотке трансформатора 4 переменное напряжение установленной частоты, для питания нагрузки 12. Это напряжение контролируется датчиком 9, с выхода которого сигнал пропорционально его фазе поступает в блок 8, формирующий интегральный сигнал, который подстраивает частоту, установленную блоком 6, к резонансной частоте нагрузки. Автоматическая подстройка частоты преобразователя к резонансу ультразвукового излучателя, который выступает в качестве нагрузки и используется в технологическом оборудовании, резком уходе резонанса излучателя, по причине изменения аустического состояния среды, а это в свою очередь, увеличит технологический эффект обработки деталей ультразвуком.

Защита элементов преобразователя от аварийных токов во время работы происходит следующим образом. В случае резкого увеличения тока по цепям инвертора 3 произойдет разряд конденсатора 5 до напряжения ниже заданного уровня, через датчик 11 сигнал поступит в блок 7 управления, который снимет разрешение функционирования блока 6 управления инвертором и отключит регулирующий ключ 2, предотвращая развитие аварии и выход из строя других элементов преобразователя. (56) Авторское свидетельство СССР N 76342, кл. H 02 M 5/458, 1978.

Авторское свидетельство СССР N 783924, кл. H 02 M 7/5375, 1979.

Использование: в технологическом оборудовании, например ультразвуковом, в качестве источника питания. Сущность изобретения: преобразователь содержит силовой выпрямитель 1, регулирующий ключ 2, инвертор 3, выходной трансформатор 4, фильтровой конденсатор 5, блоки управления инвертором 6 и регулирующим ключом 7. При подключении инвертора 3 к сети происходит медленное нарастание напряжения на фильтровом конденсаторе 5 через токозадающий резистор 22. При достижении указанного напряжения заданного уровня, фиксируемого датчиком напряжения 11, включается регулирующий ключ 2 и происходит подача полного напряжения питания на инвертор 3 с одновременным разрешением функционирования блока управления инвертором 6, что защищает элементы инвертора от перегрузок при включении и к. з. в нагрузке. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПЕРЕМЕННЫЙ, содержащий подключенный к входным выводам выпрямитель, выход которого через регулирующий ключ соединен с входом инвертора, зашунтированным фильтровым конденсатором, при этом выход инвертора через выходной трансформатор присоединен к выходным выходам переменного тока, блок управления регулирующим ключом, подсоединенный входом к выходу датчика напряжения, блок управления инвертором, при этом один из выводов фильтрового конденсатора, соединенный с первым выводом регулирующего ключа, подключен к первому выводу токозадающего резистора, отличающийся тем, что второй вывод токозадающего резистора присоединен через введенный диод к второму выводу регулирующего ключа, а блок управления регулирующим ключом снабжен дополнительным выходом, соединенным с введенным разрешающим входом блока управления инвертором, и выполнен обеспечивающим разрешение функционирования блока управления инвертором синхронно с включением регулирующего ключа, при этом вход датчика напряжения присоединен к фильтровому конденсатору, а выходные выводы переменного тока подключены через введенные датчик выходного напряжения и блок обратной связи по частоте к блоку управления инвертором. 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что инвертор выполнен на транзисторах по нулевой схеме с эмиттерной коммутацией.