Способ регулирования выходной мощности устройства индукционного нагрева Советский патент 1993 года по МПК H05B6/06 

последнего соединен с выходом датчика напряжения. 11 на компенсирующем конденсаторе, а выход - с управляющим электродом ключевого элемента, датчик напряжения 12 на выходе выпрямителя, выход которого подключен к первому входу компаратора 13, второй вход компаратора соединен с выходом устройства задания уровня выходной мощности 14 устройства, а выход - с вторым входом блока управления.

Способ регулирования выходной мощности устройства индукционного нагрева реализуется следующими действиями. Регулируют время проводящего состояния ключевого элемента на периоде выходной частоты инвертора. Благодаря этому изменяют интервал времени, в течение которого на периоде выходной частоты индуктор (нагрузка) подключен к источнику питания. Дополнительно измеряют напряжение на выходе выпрямителя. Задают.уровень выходной мощности путем задания уровня напряжения. Сравнивают два напряжения: измеренное на выходе выпрямителя и заданное. Формируют сигнал запрета на включение ключевого элемента инвертора, если сигнал, пропорциональный напряжению на выходе выпрямителя, если сигнал, пропорциональный напряжению на выходе выпрямителя, меньше напряжения задания (сигнала задания). Измерение (регулирование) выходной мощности устройства осуществляют изменением сигнала задания.

Устройство для реализации способа регулирования работает следующим образом. Выпрямитель преобразует переменное напряжение генератора 5 в постоянное напряжение с пульсацией, равной удвоенной частоте сети. На выходе выпрямителя с учетом работы фильтра 6 имеем напряжение по форме, представленной на фиг.2 (диаграмма первая). Ключевой элемент 7 (транзистор) включается по сигналу от блока управления 10 с частотой, равной резонансной частоте нагрузочного контура из элементов 8 и 9. Синхронизация моментов включения элемента 7 производится по сигналу датчика напряжения 11. Таким образом, инвертор работает по принципу самовозбужДающегося. Отрицательный полупериод в работе инвертора формируется, в форме свободного колебания.

Для регулирования выходной мощности изменяют интервал проводимости ключевого элемента .на периоде (положительном полупериоде) выходной частоты. Датчик напряжения 12 измеряет напряжение на выходе выпрямителя. Устройство задания уровня выходной мощности 14 формирует постоянное напряжение задания. Два напряжения: с выхода датчика 12 и устройства 1.4, сравниваются в компараторе 13. При превышении напряжением задания с выхода устройства 14 напряжения с выхода датчика 12 компаратор 13 формирует сигнал запрета включения ключевого элемента 7 для блока управления 10. Как только напряжение на выходе датчика 12 превысит напряжение на выходе устройства 14

0 компаратор 13 срабатывает и разрешается подача управляющего сигнала на включение ключевого элемента 7. Таким образом, изменением уровня сигнала задания с выхода 14 из каждого полупериода питающего

5 напряжения вырезают интервал, в течение которого нагрузка (8, 9) не подключена к источнику питания. Длительность интервала изменяется с изменением уровня сиг- мала задания. В результате осуществляется

0 регулирование выходной мощности. Сказанное иллюстрируют диаграммы фиг.2 (вторая - пятая).

На второй диаграмме показан сигнал с выхода устройства 14. На третьей диаграм5 ме огибающая напряжения на нагрузочном контуре 8, 9 (диаграммы соответствуют максимальной выходной мощности устройства индукционного нагрева). На четвертой диаграмме изображен увеличенный сигнал с вы0 хода устройства 14. Пятая диаграмма иллюстрирует снижение уровня выходной мощности устройства индукционного нагрева для увеличения сигнала с выхода устройства 14. В кривой огибающей появляются

5 интервалы, когда элемент 7 не включается. Датчики напряжения 11 и 12 выполняются по любой из известных схем. Компаратор 13 представляет собой интегральную схему. Устройство задания уровня выход0 ной мощности 14 выполняется в виде источника опорного напряжения и может быть реализовано на любой из известных схем. Блок управления 10 реализован аналогично блоку управления прототипа.

5

По сравнению с прототипом диапазон регулирования выходной мощности устройства индукционного нагрева при регулировании по заявляемому способу может быть 0 увеличен в 1.5-2,0 раза.

При регулировании в соответствии с прототипом из-за ухудшения условий фильтрации и защиты питающей сети от проникновения высокочастотных составляющих 5 тока диапазон регулирования ограничивается 45-50% от максимальной мощности.

При регулировании по заявляемому способу диапазон регулирования может быть расширен до 90% от максимальной мощности.

Формула изобретения Способ регулирования выходной мощности устройства индукционного нагрева, содержащего однофазный выпрямитель с емкостным фильтром и инвертор в виде последовательной цепи из ключевого элемента и индуктора, зашунтированного компенсирующей емкостью, с блоком управления ключевым элементом, при котором регулируют время проводящего состояния ключевого элемента на периоде выходной частоты инвертора, отличаю

щ и и с я тем, что. с целью расширения диапазона регулирования выходной мощности, измеряют напряжение на выходе выпрямителя, . формируют сигнал задания уровня выходной мощности путем задания уровня напряжения, сравнивают измеренное напряжение и сигнал задания, формируют сигнал запрета на включение ключевого элемента при напряжении на выходе выпрямителя меньшем сигнала задания, а изменение уровня выходной мощности осуществляют изменением сигнала задания.

2

as

J

Ј

.Ht

г

Фиг.-.1

Фиг.2

V

Ч