СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ Российский патент 1996 года по МПК H02M5/44 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в транзисторных источниках питания для индукционного нагрева.

Известен способ управления преобразователем частоты, работающим на индуктивную нагрузку, содержащим последовательно соединенные выпрямитель, емкостный фильтр и транзисторный инвертор, заключающийся в формировании и подаче на транзисторы инвертора отпирающих и запирающих импульсов, измерении напряжения на емкости фильтра и снятии импульсов при снижении напряжения на емкости фильтра ниже заданного уровня.

Недостатком способа является низкая надежность работы преобразователя частоты, что обусловлено высокими коммутационными потерями мощности в транзисторах.

Известен способ управления преобразователем частоты, работающим на индуктивную нагрузку, содержащим последовательно соединенные выпрямитель и транзисторный инвертор, заключающийся в формировании и подаче на транзисторы инвертора отпирающих и запирающих импульсов длительностью, равной 0,5 периода выходного напряжения.

Недостатком способа является низкая надежность работы преобразователя частоты, что обусловлено высокими коммутационными потерями мощности в транзисторах.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ управления преобразователем частоты, работающим на индуктивную нагрузку, содержащим последовательно соединенные выпрямитель, емкостный фильтр и двухтактный мостовой транзисторный инвертор, каждый транзистор которого зашунтирован коммутирующим конденсатором и встречным диодом, который и рассматривается в качестве прототипа.

Способ управления преобразователем частоты заключается в формировании и поочередной подаче на транзисторы инвертора отпирающих и запирающих импульсов длительностью, равной 0,5 периода выходного напряжения.

Недостатком способа является низкая надежность работы преобразователя частоты, что обусловлено высокими коммутационными потерями мощности в транзисторах.

Цель изобретения повышение надежности преобразователя частоты.

Указанная цель достигается тем, что в способе управления преобразователем частоты, работающим на индуктивную нагрузку, содержащим последовательно соединенные выпрямитель, емкостный фильтр и двухтактный мостовой транзисторный инвертор, каждый транзистор которого зашунтирован коммутирующим конденсатором и встречным диодом, по которому формируют и поочередно подают на транзисторы инвертора отпирающие и запирающие импульсы, длительность отпирающих импульсов устанавливают в диапазоне 0,15.0,3 периода выходного напряжения, контролируют напряжение на коммутирующих конденсаторах и включение очередной пары транзисторов осуществляют в момент равенства напряжения на коммутирующем конденсаторе уровню 0.0,2 от максимального уровня напряжения.

Докажем существенность отличительных признаков заявляемого способа управления преобразователем частоты. Существенным отличием заявляемого способа является снижение коммутационных потерь мощности в транзисторах за счет обеспечения коммутации транзисторов при нулевых значениях токов и напряжений, что повышает надежность работы преобразователя частоты. Повышение надежности обусловлено отличительными признаками, которые вследствие этого являются существенными.

На фиг. 1 приведена схема устройства для реализации предлагаемого способа управления; на фиг. 2 диаграммы токов и напряжений на элементах устройства, поясняющие сущность способа управления преобразователем частоты.

Устройство для реализации способа содержит выпрямитель на диодах 1-4 с емкостным фильтром 5 на выходе и инвертор на четырех транзисторах 6-9, зашунтированных конденсаторами 10--13 и встречными диодами 14-17, с нагрузкой 18 в диагонали переменного тока и блок управления 19, выходы которого соединены с управляющими электродами транзисторов.

Способ управления преобразователем частоты, работающим на индуктивную нагрузку, содержащим последовательно соединенные выпрямитель, емкостный фильтр и двухтактный мостовой транзисторный инвертор, каждый транзистор которого зашунтирован коммутирующим конденсатором и встречным диодом, реализуется следующими действиями. Формируют отпирающие импульсы управления транзисторами длительностью 0,15.0,3 периода выходного напряжения. Контролируют напряжение на коммутирующих конденсаторах.

Включение очередной пары транзисторов осуществляют в момент равенства напряжения на коммутирующем конденсаторе уровню 0.0,2 от максимального уровня напряжения.

Контроль напряжения на коммутирующем конденсаторе осуществляется путем определения времени разряда коммутирующих конденсаторов по модели преобразователя, либо путем измерения.

Устройство для реализации способа управления работает следующим образом. Блок управления 19 формирует импульсы управления транзисторами длительностью 0,15. 0,3 периода выходного переменного напряжения. Переменное напряжение питающей сети преобразуется в постоянное выпрямителем на диодах 1-4. Выпрямленное напряжение фильтруется фильтром 5 и поступает на вход инвертора на транзисторах 6-9. Пары транзисторов 6,9 и 7,8 включаются поочередно. За полный цикл работы всех транзисторов 6-9 формируется полный период выходного переменного напряжения. При работе каждой пары транзисторов 6,9 и 7,8 формируется половина периода выходного переменного напряжения. В момент выключения очередной пары транзисторов, например транзисторов 6, 9, напряжение на транзисторах 7,8 максимально и равно напряжению на выходе выпрямителя. За счет энергии, накопленной в электромагнитном поле нагрузки 18, происходит разряд конденсаторов 11, 12 по цепи: 18-12-5-11-18. Разряд конденсаторов 11, 12 происходит по колебательному закону. Конденсаторы 10, 13 при этом заряжаются до напряжения на выходе выпрямителя. При снижении напряжения на конденсаторах 11, 12 до уровня 0.0,2 от максимального значения включаются транзисторы 7,8. Ток через нагрузку 18 изменяет направление на противоположное. При работе транзисторов 7, 8 формируется вторая полуволна выходного напряжения.

В интервале работы транзисторов 7,8 напряжение на конденсаторах 11, 12 равно нулю. После выключения транзисторов 7,8 электромагнитные процессы в инверторе повторяются.

Временные диаграммы поясняют характер электромагнитных процессов в преобразователе частоты. На диаграммах 1,2 соответственно представлены импульсы управления транзисторами 6,9 и 7,8 длительностью 0,25 периода выходного переменного напряжения. На диаграмме 3 изображено напряжение на транзисторах 6,9. На диаграмме 4 представлен ток через нагрузку 18.

Из диаграмм следует, что в выбранном режиме работы коммутации транзисторов осуществляются при нулевых значениях тока и напряжения на транзисторе.

По сравнению с прототипом при управлении преобразователем частоты по заявляемому способу существенно повышается надежность его работы. Снижаются коммутационные потери в транзисторах за счет коммутаций при нулевых значениях тока и напряжения, исключается опасность вторичного пробоя транзисторов при работе с повышенным напряжением в питающей сети.

Снижаются также весогабаритные показатели преобразователя частоты и повышается его КПД.

Использование: изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в транзисторных источниках питания для индукционного нагрева. Сущность изобретения: изобретение повышает надежность работы преобразователя частоты (ПЧ). Способ управления ПЧ, работающим на индуктивную нагрузку (НА), содержащим выпрямитель, емкостный фильтр и двухтактный мостовой транзисторный инвертор (ИН), каждый транзистор (ТР) которого зашунтирован коммутирующим конденсатором (КН) и встречным диодом, по которому формируют и поочередно подают на ТР ИН отпирающие и запирающие импульсы (ИМ). Длительность ИМ устанавливают в диапазоне 0,15...0,3 периода выходного напряжения (НП). Контролируют НП на коммутирующих КН. Включение очередной пары ТР осуществляют в момент равенства НП на коммутирующем КН уровню 0...0,2 от максимального уровня НП. 2 ил.

Способ управления преобразователем частоты, работающим на индуктивную нагрузку, содержащим последовательно соединенные выпрямитель, емкостный фильтр и двухтактный мостовой транзисторный инвертор, каждый транзистор которого зашунтирован коммутирующим конденсатором и встречным диодом, по которому формируют и поочередно подают на транзисторы инвертора отпирающие и запирающие импульсы, отличающийся тем, что длительность отпирающих импульсов устанавливают в диапазоне 0,15 0,3 периода выходного напряжения, контролируют напряжение на коммутирующих конденсаторах и включение очередной пары транзисторов осуществляют в момент равенства напряжения на коммутирующем конденсаторе уровню 0 0,2 максимального уровня напряжения.