Преобразователь переменного тока для питания индуктора Советский патент 1992 года по МПК H02M5/45 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для электротехнологических установок, а также в качестве системы управления бытовых индукционных плит.

Известен преобразователь переменно- го тока для питания индуктора, содержащий инвертор с входным Г-образным фильтром, состоящим из конденсатора и дросселя, выполненный на тиристоре с встречным диодом, подключенным к упомянутому фильтру и шунтирующим последовательную цепь из коммутирующего конденсатора и индуктора, мостовой однофазный выпрямитель на диодах, вход которого подключен к выходу генератора переменного напряжения, а выводы к фильтру инвертора, блок управления

инвертором, входами соединенный с выходом генератора переменного напряжения, выходом выпрямителя и анодом тиристора, а выходом с управляющим электродом тиристора.

Недостатком преобразователя является узкий диапазон регулирования выходной мощности.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь переменного тока для питания индуктора, который и рассматривается в качестве прототипа.

Прототип содержит инвертор с входным Г-образным фильтром, состоящим из конденсатора и дросселя, выполненный на тиристоре с встречным диодом, подключенном к упомянутому фильтру и

шунтирующим последовательную цепь из коммутирующего конденсатора и индукто- рэ, мостовой однофазный выпрямитель на диодах, вход которого подключен к выходу генератора переменного напряжения, а выводы к фильтру инвертора, блок управления инвертором, входом соединенный с анодом тиристора, д выходом с первым входом выходного каскада, выход которого подключен к управляющему электроду тиристора, а второй вход к выходу детекторной схемы, входом подключенной к точке соединения конденсатора и дросселя фильтра.

Недостатком прототипа является узкий диапазон регулирования выходной мощности.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования выходной мощности.

Указанная цель достигается тем. что в преобразователе переменного тока для пи- тамия индуктора, содержащем инвертор с входным Г-образным фильтром, состоящим из конденсатора и дросселя, выполненный на тиристоре с встречным диодом, подключенным к упомянутому фильтру и шунтирующим последовательную цепь из коммутирующего конденсатора и индуктора, мостовой однофазный выпрямитель, вход которого подключен к выходу генератора переменного напряжения, а отрицательный вывод к фильтру инвертора, блок управления инвертором, входом соединенный с анодом тиристора, а выходом с первым входом выходного каскада, выход которого подключен к управляющему электроду тиристора, а второй вход к выходу детекторной схемы, входом подключенной к точке соединения конденсатора и дросселя фильтра, два последовательно соединенных плеча выпрямителя выполнены на тиристорах, введены второй дроссель фильтра, подключенный одним выводом к положительному выводу выпрямителя, а вторым выводом к точке соединения конденсатора и дросселя фильтра, блок управления выпрямителем, блок задания уровня выходной мощности и вторая детекторная схема, подключенная входом к выходу генератора, а выходом к первому входу блока управления выпрямителем, выход которого подключен к управляющим электродам тиристоров, выход блока задания уровня выходной мощности соединен с вторым входом блока управления выпрямителем.

Докажем существенность отличительных признаков заявляемого преобразователя переменного тока для питания индуктора. Существенным отличием преобразователя является широкий диапазон ре- гулмрования выходной мощности.

Расширение диапазона регулирования достигается за счет фазового регулирования выходного напряжения выпрямителя с управляемым плечом. Диапазон регулирова5 ния выходной мощности заявляемого преобразователя достигает 90% от максимальной выходной мощности, что в 1.7 - 1,8 раза больше, чем в известных преобраЗбвэ- телях аналогичного типа. Расширение диа0 пазона регулирования является новым качеством преобразователя переменного тока для питания индуктора, обусловленным новыми элементами, связями и реализацией управляемого выпрямителя, т.е.

5 отличительными признаками. В силу этого, отличительные признаки заявляемого преобразователя переменного тока для питания индуктора являются существенными. На чертеже приведена схема преобра0 зователя переменного тока для питания индуктора.

Преобразователь переменного тока для питания индуктора содержит мостовой однофазный выпрямитель на двух тиристорах

5 1,2 и двух диодах 3, 4 вход которого подключен к выходу генератора переменного напряжения 5, а выводы к входу Т-образного фильтра, состоящего из двух дросселей 6, 7 и конденсатора 8, инвертора на тиристоре 9

0 с встречным диодом 10, шунтирующим цепь из коммутирующего конденсатора 11 и индуктора 12, блок управления инвертором 13, вход которого подключен к аноду тиристора инвертора, а выход к первому входу выход5 ного каскада 14, детекторную схему 15, вход которой соединен с точкой соединения конденсатора и дросселя фильтра, а выход с вторым входом выходного каскада, выход которого подключен к управляющему элек0 троду тиристора инвертора, блок управления выпрямителем 16, выход которого соединен с управляющими электродами тиристоров выпрямителя, первый вход с выходом второй детекторной схемы 17, а второй

5 вход с выходом блока задания уровня выходной мощности 18. Вход второй детекторной схемы подключен к выходу генератора переменного напряжения.

Преобразователь переменного тока для

0 питания индуктора работает следующим образом. Блок управления выпрямителем 16 формирует и подает импульсы управления на тиристоры 1, 2. Переменное напряжение с выхода генератора 5 преобразуется вы5 прямителем в знакопостоянное напряжение, имеющее пульсацию с удвоенной частотой питающей сети. Выходное напряжение выпрямителя фильтруется фильтром инвертора на дросселях 6, 7 и конденсаторе поступает на вход схемы из тиристора 9

с встречным диодом 10, шунтирующим последовательную цепь из коммутирующего конденсатора 11 и индуктора 12. Блок управления инвертором 13 формирует импульсы управления тиристором 9, которые поступают на его управляющий электрод через выходной каскад 14. Импульсы управления тиристором 9 формируются в момент достижения напряжением на его аноде заданного уровня. Выходной каскад 14 обес- печивает усиление импульсом управления, При отпирании тиристора 9 коммутирующий конденсатор 11 колебательно перезаряжается по цепи: 11-9-12-11, Через индуктор 12 протекает импульс тока поло- жительного направления. При спаде тока в цепи: 11-9-12-11 до нуля тиристор 9 выключается. Конденсатор 11 после выключения тиристора 9 перезаряжается Б обратном направлении по цепи: 11-12-10-11. Через ин- дуктор 12 в интервале проводимости диодз 10 протекает сумма токов: входного (ток дросселя 7) и гока перезаряда коммутирующего конденсатора 11 (ток диода 10). После спада тока диода 10 до нуля и его выключе- ния в рабоге инвертора поступает пауза. При этом гок отрицательного направления через индуктор 12 поддерживается за счет заряда коммутирующего конденсатора 11 входным током.

Следующий период в работе инвертора начинается по окончании паузы и включения тиристора 9.

Детекторная схема 15 разрешает подачу импульсов управления на тиристор 9 в моменты достижения напряжением на конденсаторе фильтра 8 заданной величины, что обеспечивает устойчивую работу преобразователя при его включении в интервалах снижения напряжения на выходе выпрямителя.

Задание уровня выходной мощности преобразователя осуществляется блоком задания уровня 18. Регулирование выходной мощности осуществляется регулирова- нием выходного напряжения выпрямителя фазовым способом. Моменты перехода пе- ременного напряжения генератора 5 через нулевое значение, т.е. синхронизация с питающим напряжением и определение мо- ментов подачи импульсов управления на тиристоры 1, 2 выполняются второй детекторной схемой 17. При этом при больших углах управления выпрямителем ток дросселя 6 замыкается по цепи: 6-8-4-3-8, что снижает пульсации выпрямленного напряжения. Диоды 3, 4 в этом случае выполняют роль нулевого вентиля.

Выполнение фильтра инвертора по Т-образной схеме улучшает условия фильтрации и обеспечивает расширение диапазона регулирования при фазовом регулировании.

Блок управления инвертором 13. выходной каскад 14 и детекторная схема выполняются аналогично соответствующим блокам прототипа. В частности, блок управления 13, может содержать датчик напряжения на аноде тиристора, блок опорного напряжения, компаратор и формирователь импульса управления. При этом в момент превышения напряжением на выходе датчика напря- жения на выходе блока опорного напряжения срабатывает компаратор, В результате формирователем формируется импульс, который далее поступает на первый вход выходного каскада 14, Последний может быть выполнен в виде цепи из элемента И и усилителя импульсов. На один вход элемента И поступает сигнал с формирователя импульсов блока управления инвертором 13, а на другой (второй вход выходного каскада 14) сигнал разрешения от детекторной схемы 15. Детекторная схема 15 состоит из блока опорного напряжения, датчика напряжения, компаратора и формирователя, При превышении напряжением на конденсаторе 8 заданного уровня формирователь формирует сигнал разрешения на подачу импульсов управления тиристором 9.

Блок управления выпрямителем 16 выполняется по любой из известных схем (од- ноканэльный или двухканальный принцип). Блок управления выпрямителем (однока- налытая система) состоит из фззосмещаю- щего устройства, формирователя импульсов и усилителя. Формирование импульсов управления производится в момент сравнения пилообразного напряжения фазосмещаю- щего устройства и постоянного напряжения с выхода блока задания уровня выходной мощности 18, Фаза импульса управления регулируется путем изменения величины постоянного напряжения на выходе блока задания уровня выходной мощности

Вторая детекторная схема 17 выполняется в виде нуль-орга-ta (или системы двух нуль-органов для двухканального блока). Сигнал ьторой детекторной схемы 17 обеспечивает запуск генератора пилообразного напряжения фазосмещающего устройства блока управления выпрямителем 16.

Блок задания уровня выходной мощности 18 представляет собой источник регулируемого опорного напряжения.

При одноканальном управлении выпрямителем импульсы управления подаются одновременно на оба тиристора 1, 2. Включается тот тиристор, на аноде которого в данный момент напряжение является положительным.

По сравнению с прототипом заявляемый преобразователь переменного тока для питания индуктора имеет в 1,7-1,8 раза больший диапазон регулирования выходной мощности. Регулирование в прототипе осуществляется частотным способом. При частотном регулировании диапазон изменения выходной частоты ограничивается переходом в область звуковых частот и требованиями госстандарта. В результате обший диапазон регулирования в прототипе не превышает 50% от максимальной выходной мощности. В заявляемом преобразователе за счет регулирования выходного напряжения выпрямителя диапа- зон регулирования может быть увеличен до 90% от максимальной выходной мощности,

По сравнению с прототипом снижаются весогабаритные показатели преобразователя и повышается надежность его работы за счет улучшения характеристик фильтра инвертора при переходе от Г-образной к Т-образной схеме,

Формула изобретения

Преобразователь переменного тока для питания индуктора, содержащий инвертор с входным Г-образным фильтром, состоя щим из конденсатора и дросселя, выполненный на тиристоре со встречным диодом, подклю- ченным к упомянутому фильтру и шунтирующим последовательную цепь из

коммутирующего конденсатора и индуктора мостовой однофазный выпрямитель, вход которого подключен к выходу генератора переменного напряжения, а отрицательный вывод - к фильтру инвертора, блок управления инвертором, входом соединенный с анодом тиристора, а выходом - с первым входом выходного каскада, выход которого подключен к управляющему электроду тиристора, а второй вход соединен с выходом детекторной схемы, входом подключенной к точке соединения конденсатора и дросселя фильтра, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования выходной мощности, два последовательно соединенных плеча выпрямителя выполнены на тиристорах, введены второй дроссель фильтра, подключенной одним выводом к положительному выводу выпрямителя, а вторым выводом - к общей точке соединения конденсатора и дросселя фильтра, блок управления выпрямителем, блок задания уровня выходной мощности и второй детекторной схемой, подключенной к выходу генератора, выход второй детекторной схемы соединен с первым входом блока управления выпрямителем, выход которого подключен к управляющим электродам тиристоров, выход блока задания уровня выходной мощности соединен с вторым входом блока управления выпрямителем.

Использование: в качестве источника питания для электротехнологических установок, а также в качестве системы управления бытовых индукционных плит. Сущность изобретения: устр-во содержит выпрямитель на тиристорах 1,2 и Г-образный фильтр 6-8, инвертор на тиристоре 9 со встречным диодом 10. Блок управления 13 инвертором формирует импульсы управления тиристором 9 в момент достижения напряжением на его аноде заданного уровня. Детекторная схема 15 разрешает подачу импульсов при достижении напряжения на конденсаторе 8 заданной величины. Моменты перехода переменного напряжения генератора 5 через нулевое значение, т.е. синхронизация с питающим напряжением и определение моментов подачи импульсов управления на тиристоры 1, 2 выполняются второй детекторной схемой 17, 1 ил.