Устройство для индукционного нагрева Советский патент 1993 года по МПК H05B6/06 H02M5/45 

00

о

Использование: в качестве источника питания для электротехнологических установок, а также в качестве электронной части бытовых индукционных плит. Устройство содержит однофазный выпрямитель на четырех диодах 1-4, подключенный к выходу генератора переменного напряжения 5, с индуктивно-емкостным фильтром на элементах 6,7 и инвертор в виде последовательной цепи из параллельного контура, образованного индуктором 8 и компенсирующим конденсатором 9, и ключевого элемента (транзистора) 10 с блоком управления, выполненного в виде двух цепей, состоящих соответственно из мультивибратора 11, делителя напряжения 12, компаратора 13. усилителя 14, выход которого соединен с управляющим электродом 10, и схемы фиксированной задержки 15, интегратора 16с входом обнуления, второго компаратора 17, формирователя 18. 1 ил.

о ел ю

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для электротехнологических установок, в частности в качестве источника питания для бытовых индукционных электроплит.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования выходной мощности устройства для индукционного нагрева.

На чертеже приведена схема устройства для индукционного нагрева.

Устройство содержит однофазный выпрямитель на четырех диодах 1-4, подключенный входом к выходу генератора переменного напряжения Б, а выходом соединенный с входом индуктивно-емкостного фильтра на дросселе б и конденсаторе 7, выход которого соединен с входом инвертора, выполненного в виде последовательной цепи из параллельного контура, образованного индуктором 8 и компенсирующим конденсатором 9, и ключевого элемента 10, и блок управления, выход которого соединен с управлявшем электродом ключевого эле- мента. Блок управления выполнен в виде мультивибратора 11, выход которого через делитель напряжения 12 соединен с неинвертирующим входом первого компаратора 13, выход которого соединен с входом усилителя 14, выход мультивибратора соединен также с входом элемента фиксированной задержки 15 и первым входом интегратора 16, второй вход которого соединен с выходом элемента фиксированной задержки, а выход - с неин- вертирующмм входом второго компаратора 17, выход которого через формирователь 18 соединен с инвертирующим входом первого компаратора. Инвертирующий вход второго компаратора соединен с выходом блока задания уровня выходной мощности 19, Выход усилителя служит выходом блока управления.

Устройство для индукционного нагрева работает следующим образом.

Переменное напряжение генератора 5 преобразуется выпрямителем в знакопостоянное, имеющее пульсацию с удвоенной частотой выходного напряжения генератора 5. Напряжение с выхода выпрямителя фильтруется элементами фильтра 6,7 и подается на вход инвертора. Ключевой элемент 10 инвертора включается на положительных полупериодах выходного переменного напряжения (положительный потенциал на обкладке компенсирующего конденсатора 9, подключенной к коллектору ключевого элемента 10). Интервал проводимости элемента 10 является регулируемым и изменяется от минимального значения, соответствующего уровню минимальной выходной мощности, задаваемого элементом фиксированной задержки 15, до половины периода выходного переменного напряжения. Мультивибратор 11 вырабатывает импульсы

прямоугольной формы с частотой выходного переменного напряжения устройства, равной частоте резонанса нагрузочного контура из элементов 8,9. Импульсы с выхода мультивибратора 11 поступают на входы де0 лителя напряжения 12, элемента фиксированной задержки 15 и первого входа (входа обнуления) интегратора 16. С выхода делителя напряжения 12 импульсы уменьшенной амплитуды поступают на

5 неинвертирующий вход первого компаратора 13. С выхода элемента фиксированной задержки 15 импульсы, сдвинутые на интервал задержки, поступают на второй вход интегратора 16.

0 На выходе интегратора 16 в интервале действия импульса напряжение нарастает линейно. Это напряжение поступает на неинвертирующий вход второго компаратора 17. На инвертирующий вход второго компа-.

5 ратора 17 подается напряжение задания уровня выходной мощности с выхода блока задания 19. До тех пор,.пока напряженнее выхода интегратора 16 по уровню ниже напряжения с выхода блока задания 19, на

0 выходе второго компаратора 17 напряжение является отрицательным, а на выходе формирователя 18 положительным (близким к нулевому уровню). Выход формирования 18 соединен с инвертирующим входом

5 первого компаратора 13. Напряжение на выходе первого компаратора 13 является положительным, Это напряжение усиливается усилителем 14 и подается на управляющий электрод ключевого элемента 10.

0 Ключевой элемент 10 переходит в открытое состояние. После того, как напряжение на выходе интегратора 16 превысит напряжение на выходе блока задания уровня выходной мощности 19, на выходе второго

5 компаратора 17 напряжение станет положительным, Это приведет к переключению первого компаратора 13, так как уровень напряжения на его инвертирующем входе превысит уровень напряжения на неинвер0 тирующем входе. При переключении первого компаратора. 13 ключевой элемент 10 переходит в запертое состояние. Интегратор 16 обнуляется на отрицательных полупериодах выходного переменного

5 напряжения устройства. При этом на неинвертирующем входе первого компаратора 13 напряжение равно нулю, а на инвертирующем входе имеет место небольшое положительное напряжение, удерживающее первый компаратор 13 в состоянии отрицательного напряжения на выходе. В результате ключевой элемент 10 продолжает находиться в запертом состоянии.

Изменяя уровень напряжения на выходе блока задания уровня выходной мощности 19, регулируют интервал включенного состояния ключевого элемента 10 на периоде выходной частоты от минимального значения, определяемого интервалом задержки элемента 15, до максимального, равного полови- не периода выходного переменного напряжения устройства. При этом выходная частота устройства для индукционного нагрева остается неизменной, а выходная мощность регулируется в широких пределах.

Делитель напряжения 12 выполняется на основе резистивной схемы. Его применение позволяет использовать в блоке управления источник питания с одним уровнем напряжения. Формирователь 18 может быть выполнен на основе выпрямительной схемы. Блок задания уровня выходной мощности 19 представляет собой резистивный делитель с переменным коэффициентом передачи. Остальные элементы блока управ- ления выполняются на основе интегральных схем 119 ГГ, 553, 554, 564 серий.

По сравнению с прототипом заявляемое устройство для индукционного нагрева имеет в 1.8-1,9 раза более широкий диапазон регулирования выходной мощности. Глубокое регулирование мощности в заявляемом устройстве осуществляется без изменения выходной частоты. При этом минимальный уровень выходной мощности определяется длительностью минимального интервала включенного состояния ключевого элемента на периоде выходного переменного напряжения. Диапазон регу- лирования выходной мощности заявляемого устройства может достигать 90-95% от уровня максимальной выходной мощности. Диапазон регулирования выходной мощности устройства, выбранного за прототип, при частотном регулировании ограничивается требованиями стандарта и возможностью перехода в область звуковых частот и составляет 50-55% от уровня максимальной мощности.

Формула изобретения Устройство для индукционного нагрева, содержащее однофазный выпрямитель, подключенный входом к выходу генератора переменного напряжения, а выходом соединенный с входом индуктивно-емкостного фильтра, выход которого соединен с входом инвертора, выполненного в виде последовательной цепи из ключевого элемента и параллельного контура, образованного компенсирующим конденсатором и индуктором, и блок управления, выход которого соединен с управляющим электродом ключевого элемента,отличающееся тем. что, с целью расширения диапазона регулирования выходной мощности, блок управления выполнен в виде мультивибратора, выход которого соединен через делитель напряжения с неинвертирующим входом первого компаратора, с входом элемента фиксированной задержки и входом обнуления интегратора, второй вход которого соединен с выходом элемента фиксированной задержки, а выход - с неинвертирующим входом второго компаратора, инвертирующий вход которого соединен с выходом блока задания уровня выходной мощности, а выход через формирователь соединен с инвертирующим входом первого компаратора, соединенного выходом со входом усилителя, выход которого служит выходом блока управления.