ИНВЕРТОР ТОКА Российский патент 2005 года по МПК H02M7/5387 

Описание патента на изобретение RU2246170C2

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для индукционного нагревателя.

Известен инвертор тока, содержащий подключенный к входным выводам инвертора тока через дроссель фильтра однофазный мост на транзисторах с последовательными диодами, компенсирующий конденсатор, шунтирующий выходные выводы инвертора тока (Ruzsamyi Т., Baesanyi С. Transistorwechelrichter fur Induktiwe Erwarmung//Period. polytechn. Mech. engineering. - 1986. - N 1. - S.99-122).

Недостатком инвертора тока является низкая надежность работы из-за высоких значений коммутационных потерь в транзисторах и диодах и низкой надежности пуска.

Известен инвертор тока, содержащий подключенный к входным выводам инвертора тока через дроссель фильтра однофазный мост на транзисторах, компенсирующий конденсатор, шунтирующий выходные выводы инвертора тока, выводы переменного тока однофазного моста на транзисторах соединены с выходными выводами инвертора тока через коммутирующие дроссели (Глазенко Т.А., Сеньков В.И. Схемотехнические и конструктивные методы обеспечения электромагнитной совместимости транзисторных преобразователей постоянного напряжения//Электричество. - 1989. - N 2. - С.37-43).

Недостатком инвертора тока является низкая надежность работы из-за высоких значений коммутационных потерь в транзисторах.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является инвертор тока (П. 2155433 Россия, МКИ Н 02 М 5/451. Преобразователь частоты/Силкин Е.М. - Заявл. 13.04.99. Опубл. 27.08.00. - Бюл. №24), который и рассматривается в качестве прототипа.

Прототип содержит подключенный к входным выводам инвертора тока через дроссели фильтра однофазный мост на транзисторах, компенсирующий конденсатор, шунтирующий выходные выводы инвертора тока.

Недостатком прототипа является низкая надежность работы из-за высоких значений коммутационных потерь в транзисторах и низкой надежности пуска.

Изобретение направлено на решение задачи повышения надежности работы инвертора тока, что является целью изобретения.

Указанная цель достигается тем, что в инверторе тока, содержащем подключенный к входным выводам инвертора тока через дроссели фильтра однофазный мост на транзисторах, компенсирующий конденсатор, шунтирующий выходные выводы инвертора тока, выводы переменного тока однофазного моста на транзисторах соединены с выходными выводами инвертора тока через коммутирующие дроссели, коллекторная группа однофазного моста на транзисторах соединена с эмиттерной группой однофазного моста на транзисторах через последовательную цепь, содержащую конденсатор, диод и второй конденсатор, встречно-параллельно диоду подключен тиристор, катод диода соединен с коллекторной группой однофазного моста на транзисторах через последовательную цепь, содержащую второй диод, дроссель и резистор, анод диода соединен с эмиттерной группой однофазного моста на транзисторах через последовательную цепь, содержащую третий диод, второй дроссель и второй резистор.

Существенным отличием, характеризующим изобретение, является повышение надежности работы инвертора тока на индукционный нагреватель за счет снижения коммутационных потерь в транзисторах и повышения надежности пуска.

Повышение надежности работы инвертора тока на индукционный нагреватель является полученным техническим результатом, обусловленным введением новых элементов и связей, т.е. отличительными признаками. Таким образом, отличительные признаки заявляемого инвертора тока являются существенными.

На чертеже приведена схема инвертора тока.

Инвертор тока содержит подключенный к входным выводам инвертора тока через дроссели фильтра 1, 2 однофазный мост на четырех транзисторах 3-6, компенсирующий конденсатор 7, шунтирующий выходные выводы 8 инвертора тока, выводы переменного тока однофазного моста на транзисторах соединены с выходными выводами инвертора тока через коммутирующие дроссели 9, 10, коллекторная группа однофазного моста на транзисторах соединена с эмиттерной группой однофазного моста на транзисторах через последовательную цепь, содержащую конденсатор 11, диод 12 и второй конденсатор 13, встречно-параллельно диоду подключен тиристор 14, катод диода соединен с коллекторной группой однофазного моста на транзисторах через последовательную цепь, содержащую второй диод 15, дроссель 16 и резистор 17, анод диода соединен с эмиттерной группой однофазного моста на транзисторах через последовательную цепь, содержащую третий диод 18, второй дроссель 19 и второй резистор 20.

Инвертор тока работает следующим образом. Транзисторы диагоналей моста инвертора 3, 6 и 4, 5 в установившемся режиме работы включаются поочередно с частотой, определяемой собственной частотой параллельного контура, образованного индукционным нагревателем 8 и компенсирующим конденсатором 7. Параллельный контур обладает высокой добротностью, в результате напряжение на индукционном нагревателе 8 и компенсирующем конденсаторе 7 имеет форму, близкую к синусоидальной. Индуктивности дросселей фильтра 1, 2 выбираются из условия полного сглаживания входного тока инвертора. При пуске инвертора тока конденсаторы 11, 13 заряжены от источника питания до половины напряжения на входе инвертора. В момент пуска включаются тиристор 14 и транзисторы 3, 6 (4, 5) одной диагонали моста инвертора. При этом конденсаторы 11, 13 разряжаются через тиристор 14 и коммутирующие дроссели 9, 10 на компенсирующий конденсатор 7 по цепи: 11-3-9-7(8)-10-6-13-14-11 (11-5-10-7(8)-9-4-13-14-11). Параметры элементов схемы выбираются таким образом, чтобы разряд конденсаторов 11, 13 имел колебательный характер. При спаде тока тиристора 14 до нуля тиристор 14 выключается, а в параллельном контуре, содержащем индукционный нагреватель 8 и компенсирующий конденсатор 7 возбуждаются колебания. Далее инвертор тока переходит в режим самовозбуждения. В установившемся режиме работы конденсаторы 11, 13 заряжены до напряжения на входе инвертора тока. При превышении напряжения на транзисторах 3-6 в интервалах коммутации суммы напряжений на конденсаторах 11, 13 включается диод 12 и напряжение на транзисторах 3-6 ограничивается. Разряд конденсаторов 11, 13 и возврат (рекуперация) энергии, накопленной в электрическом поле конденсаторов 11, 13 при работе диода 12 осуществляется через последовательные цепи, содержащие элементы 15-17 и 18-20 соответственно: 11-3-9-7(8)-10-6-20-19-18-11 (11-5-10-7(8)-9-4-20-19-18-11), 13-15-16-17-3-9-7(8)-10-6-13 (13-15-16-17-5-10-7(8)-4-13). При этом часть энергии рассеивается на резисторах 17, 20, а часть потребляется в индукционном нагревателе 8.

По сравнению с прототипом существенно повышается надежность работы инвертора тока за счет снижения коммутационных потерь в элементах и повышения надежности пуска. При выполнении инверторов на равные мощности при питании индукционного нагревателя в заявляемом инверторе тока допустимые токи и напряжения на транзисторах могут соответствовать области безопасной работы транзисторов, то есть соответствовать практически предельным величинам, так как схемотехнически обеспечивается ограничение напряжения на транзисторах на уровне удвоенного напряжения на входе инвертора тока (напряжения питания). В заявляемом инверторе тока обеспечивается надежный пуск за счет начального предварительного заряда компенсирующего конденсатора и возбуждения колебаний в параллельном контуре при пуске. Повышение надежности работы инвертора тока на индукционный нагреватель может быть оценено по времени наработки на отказ. Согласно экспертной оценке время наработки на отказ заявляемого инвертора тока по сравнению с прототипом может быть увеличено в 2-2,5 раза.

По сравнению с прототипом увеличивается коэффициент полезного действия инвертора тока за счет уменьшения потерь в элементах схемы.

По сравнению с прототипом уменьшается стоимость элементов инвертора тока за счет возможности использования элементов (транзисторов и др.) на меньшие допустимые напряжения.

Похожие патенты RU2246170C2

название год авторы номер документа
ИНВЕРТОР ТОКА 2003
  • Силкин Евгений Михайлович
  • Силкин Максим Евгеньевич
RU2284641C2
ИНВЕРТОР ТОКА 2002
  • Силкин Е.М.
  • Силкин М.Е.
RU2249294C2
ИНВЕРТОР ТОКА 2002
  • Силкин Е.М.
  • Силкин М.Е.
RU2220495C2
ИНВЕРТОР ТОКА 2005
  • Силкин Евгений Михайлович
RU2321150C2
ИНВЕРТОР ТОКА 2003
  • Силкин Евгений Михайлович
RU2285325C2
АВТОНОМНЫЙ СОГЛАСОВАННЫЙ ИНВЕРТОР С РЕЗОНАНСНОЙ КОММУТАЦИЕЙ 2011
  • Силкин Евгений Михайлович
RU2449459C1
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ 2002
  • Силкин Е.М.
  • Силкин М.Е.
RU2233534C2
ИНВЕРТОР ТОКА 2005
  • Силкин Евгений Михайлович
  • Кузьмин Александр Федорович
RU2279179C1
Преобразователь частоты 1989
  • Силкин Евгений Михайлович
SU1742961A1
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С ЯВНО ВЫРАЖЕННЫМ ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА 2009
  • Клоков Алексей Александрович
  • Силкин Евгений Михайлович
  • Шестоперов Георгий Николаевич
  • Юнович Владимир Николаевич
RU2399145C1

Реферат патента 2005 года ИНВЕРТОР ТОКА

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для индукционного нагревателя. Технический результат заключается в повышении надежности работы инвертора тока. Для этого устройство содержит подключенный к входным выводам инвертора тока через дроссели фильтра однофазный мост на четырех транзисторах, компенсирующий конденсатор, шунтирующий выходные выводы инвертора тока, выводы переменного тока однофазного моста на транзисторах соединены с выходными выводами инвертора тока через коммутирующие дроссели, коллекторная группа однофазного моста соединена с эмиттерной группой через последовательную цепь, содержащую конденсатор, диод и второй конденсатор, встречно-параллельно диоду подключен тиристор, катод диода соединен с коллекторной группой через последовательную цепь, содержащую второй диод, дроссель и резистор, а анод диода соединен с эмиттерной группой через последовательную цепь, содержащую диод, второй дроссель и второй резистор. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 246 170 C2

Инвертор тока, содержащий подключенный к входным выводам инвертора тока через дроссели фильтра однофазный мост на транзисторах, компенсирующий конденсатор, шунтирующий выходные выводы инвертора тока, отличающийся тем, что выводы переменного тока однофазного моста на транзисторах соединены с выходными выводами инвертора тока через коммутирующие дроссели, коллекторная группа однофазного моста на транзисторах соединена с эмиттерной группой однофазного моста на транзисторах через последовательную цепь, содержащую конденсатор, диод и второй конденсатор, встречно-параллельно диоду подключен тиристор, катод диода соединен с коллекторной группой однофазного моста на транзисторах через последовательную цепь, содержащую второй диод, дроссель и резистор, анод диода соединен с эмиттерной группой однофазного моста на транзисторах через последовательную цепь, содержащую третий диод, второй дроссель и второй резистор.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2246170C2

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ 1999
  • Силкин Е.М.
RU2155433C1
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДЛЯ ПИТАНИЯ ИНДУКТОРА 1992
  • Силкин Е.М.
  • Мизин Г.В.
  • Пахалин А.И.
  • Трифонов С.Ф.
  • Силкина В.Н.
RU2040105C1
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ 1991
  • Кальва В.С.
RU2035835C1
Устройство для защиты вентилей однофазного мостового инвертора 1983
  • Певзнер Александр Абрамович
  • Бурый Александр Анатольевич
  • Поплавский Эдуард Казимирович
  • Храпаль Александр Андреевич
SU1159123A1
US 4274137, 16.06.1981
Автоматический регулятор тока для механического выпрямителя 1961
  • Александровский Б.С.
  • Данилевич О.И.
  • Хименко Л.Т.
SU146855A1

RU 2 246 170 C2

Авторы

Силкин Е.М.

Силкин М.Е.

Даты

2005-02-10Публикация

2002-08-07Подача