Резонансный инвертор Советский патент 1990 года по МПК H02M7/523 

Сл

СП

ю ее

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в электротехнологических установках повышенной частоты, напри- мер, для индукционного ндгрева0

Цель изобретения - повышение надежности при работе на изменяющуюся нагрузку.

На фиг„1 представлена электричес- кая схема инвертора; на фиг.2 - временные диаграммы токов и напряжений в ней,

Инвертор содержит источник 1 питания и резонансный инвертор 2с блоком 3 управления и нагрузкой 4 в виде параллельного резонансного контура, образованного индуктивным 5 и емкостным 6 элементами. В цепь контура включен датчик 7, выход которого через пороговый элемент 8 связан с управляющими цепями тиристоров 9 и 10 резонансного инвертора 2, В блок 3 управления включены делитель 11 час тоты в целое число раз, синхронизи- руемый задающий генератор 12 и формирователь 13 импульсов управления тиристорами 9 и 10, причем вход делителя 11 частоты связан с выходом порогового элемента 8, а выход дели- теля - с входом синхронизации задающего генератора 12, выход которого через формирователь импульсов связан с управляющими цепями силовых тиристоров 9 и 10. Между выходом датчика и входом порогового элемента 8 включен управляемый фазосдвигающий блок

Источником 1 питания может быть выпрямитель; резонансный инвертор 2 построен по простой несимметричной схеме и включает входной дроссель 15 последовательно соединенные с нагрузкой дроссель 16 и конденсатор 17, а также шунтированные обратными диодами 18 и 19 тиристоры 9 и 10 о

В качестве датчика использован трансформатор 7 тока, включенный в цепь конденсатора 6 резонансного нагрузочного контура Пороговый эле- мент 8 реализован в виде усилителя- ограничителя на элементах 20 - 22, делитель 11 частоты - в виде триггера со счетным вх дом. Синхронизирумый задающий генератор построен на однопереходном транзисторе 23 и биполярных транзисторах 24 и 25, конденсаторах 26 и 27, диоде 28 и резисторах 29,- 35„ Формирователь 13

импульсов реализован на тиристоре 36, конденсаторах 37 и 38, резисторах 39-41 и трансформаторах 42 и 43. Управляемый фазосдвигающий блок 14 выполнен па конденсаторах 44 и 45, фоторезисторе 46, светодиоде 47 и резисторе 48.

Инвертор работает следующим образом.

При подаче напряжения от источника 1 питания на инвертор 2 задающий генератор 12 начинает работать в автоколебательном режиме, выдавая короткие импульсы, под действием которых формирователь 13 импульсов выдает отпирающие импульсы для тиристоров 9 и 10 инвертора 2. При включении тиристоров инвертор 2 вырабатывает квазисинусоидальные импульсы выходного тока фи.2), возбуждающие в резонансном контуре нагрузки 4 затухающие колебания токов и напряжений. Сигнал тока или напряжения нагрузки, измеренный датчиком 7, проходит через фазосдвигающий блок 14, пороговым элементом преобразуется в прямоугольные импульсы, поступающие на вход делителя 11. При появлении выходных импульсов делителя 11 на входе синхронизаци задающего генератора 12 последний переходит в режим синхронизации, когда на каждый положительный фронт синхронизирующего сигнала задающий генератор выдает импульс Период следования импульсов Т задающего генератора в автоколебательном режиме выбран из условия

Ть- (n/fp + М;),

где п - коэффициент деления делителя 11 частоты;

fp - резонансная частота параллельного резонансного контура нагрузки;

kt максимальная временная задержка выходного сигнала блока 14 по отношению к вход ному о

Частота импульсов делителя 11 в целое число раз ниже частоты напряжения на резонансном контуре нагрузки (на временных диаграммах фиг02 - в два раза). Благодаря этому инвертор 2 работает в режиме умножителя частоты - каждому импульсу выходного тока инвертора 2 соответствует п периодов колебаний токов и напряжений в контуре нагрузки 4(, При этом частота напряжений индуктора или другой технологической нагрузки в п раз выше частоты работы тиристоров инвертора, что позволяет снизить коммутационные по тери и надежность работы тиристора и расширить область применения схемы за счет возможности получения высоких (несколько десятков килогерц) частот в нагрузке,,

При изменении параметров нагрузки изменяется и собственная частота нагрузочного контура, однако благодаря обратной связи с делителем час- тоты управление инвертором осуществляется так, что отпирание тиристоров происходит каждый раз по истечении п периодов собственной частоты нагрузочного контура0

Введение управляющего фазосдви- гающего блока 14 позволяет под действием управляющего сигнала Un, поступающего от внешнего регулятора, из- менять угол сдвига фаз между напряжением нагрузки и импульсами выходного тока инвертора 2 (угол ц, фиг.2), При Ц 0 амплитуда напряжения на нагрузке максимальна /резонанс), при Cf, отличном от нуля, мощность нагрузки снижается, причем глубина регулирования тем больше, чем выше добротность контура нагрузки о При доброт- ностях 5..«20, характерных для индук- ционных нагревателей,можно изменять мощность в 5Q..10 раз, при этом частота выходного напряжения в 2...5 раз превышает частоту управления инвер- тором0.

Фазосдвигающее устройство работает следующим образом.

Под действием управляющего сигнала Uu изменяется сопротивление фото- резистора 46 и фазовый сдвиг, вносимый блоком 14 в сигнал трансформатора 7 тока. Нагрузкой трансформатора 7 служит конденсатор 44, напряжение на котором отстает по фазе от тока конденса тора 6 на 90 эл, град, и приблизительно совпадает по фазе с напряжением на конденсаторе 6 нагрузки.

Частота автоколебаний релаксационного генератора на однопереходном транзисторе 23 определяется постоянной времени заряда RC-цепи на элементах 31 и 260 В моменты разряда конденсатора 26 через однопереходный транзистор 23, резистор 35 и диод 28 запирается транзистор 24 и на его коллекторе формируются короткие прямоугольные импульсы положительной полярности. В режиме синхронизации формирование импульсов происходит в моменты шунтирования межбазового промежутка транзистора 23 транзистором 25, открывающимся под действием поступающих на его базу синхроимпульсов с дифференцирующей цепочки, образованной конденсатором 27 и резистором 29,

В предлагаемом инверторе при изменении резонансной частоты нагрузочного контура одновременно изменяется и частота задающего генератора, оставаясь кратной частоте колебаний в нагрузке. Благодаря этому поддерживается наилучший с практической точки зрения режим работы, обеспечивается повышение надежности инвертора за счет стабилизации токов и напряжений на элементах инвертора.

Формула иЭобретения

1. Резонансный инвертор- с нагрузкой в виде параллельного резонансного контура с блоком управления, содержащим последовательно соединенные задающий генератор и формирователь импульсов управления тиристорами, о т личающийся тем, что, с целью повышения надежности при работе на изменяющуюся нагрузку, в схему введены датчик тока, пороговый элемент, делитель частоты в целое число раз, при этом датчик тока включен в цепь конденсатора резонансного контура, выход датчика тока соединен с, входом порогового элемента, выход которого подключен к входу делителя частоты, выходом соединенного с синхронизирующим входом задающего генератора,

2. Инвертор по п,1, о тли ча rant и и с я тем, что между выходом датчика тока и входом порогового элемента включен введенный управляемый фазосдвигающий блок.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться для питания высокочастных электротехнологических установок. Цель изобретения - повышение надежности при работе на изменяющуюся нагрузку. Инвертор содержит источник 1 питания, резонансный инвертор 2 с блоком 3 управления и резонансной нагрузкой 4. Нагрузка 3 состоит из индуктивного 5 и емкостного 6 элементов. В цепь элемента 6 включены датчик 7 тока. Пороговый элемент 8 блока 3 управления связан с тиристорами 9, 10 инвертора 2 через делитель частоты, синхронизируемый задающий генератор 12 и формирователь импульсов 13. Между датчиком 7 и пороговым элементом 8 включен фазосдвигающий блок 14. При изменении резонансной частоты нагрузочного контура одновременно изменяется и частота задающего генератора, оставаясь кратной частоте колебаний в нагрузке. 2 ил.

Фиг-2