Преобразователь переменного тока для питания индуктора

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИК (я)5 Н 02 М 5/45

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОВРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ж

С.

С9

СО

О фь.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4870039/07 (22) 01.10.90 (46) 30.11,92. Бюл. 44 (75) С.В.Дзлиев, Е,M.Ñèëêèí, С.Н.Тазихин, В.А.Воронцов, В.П.Огнев, Ю.П.Качан и

В. В,Моргун (56) Япония N 58-40838, кл. Н 05 В 6/12, 1983.

Япония N 61-7715, кл. Н 05 В б/12, 1986. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА ДЛЯ ПИТАНИЯ ИНДУКТОРА (57) Использование: в качестве источника питания для электротехнологических установок, а также в качестве системы управления бытовых индукционных плит, Сущность

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

ЫЛ,„, 1778894 А1 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. инвертором, входами соединенный с выходом генератора переменного напряжения, выходом выпрямителя и анодом тиристора, а выходом суправляющим 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

1778894

25 тара переменного напря>кения„а отрица-. 30

50 шунтиру ащим последовательнуа цепь из коммутирук>щего конденсатора и индуктара, мостовой Однафазный выпрямитель на диодах, охад которого подключен к выходу генератора переменного напряжения, а выводы к фильтру инвертора, блок управления иноертором, входом соединенный с анодом тиристора, а выходам с первым входом выходного каскада, выход которого подключен к управля1ащему электроду тиристора, а второй вход к выходу детекторной схемы, . входом подкл1аченнай к точке соединения конденсатора и дросселя фильтра.

Недостаткам прототипа является узкий диапазон регулирования выходной мощности.

Цель изобретения — расширение диапазона регулираоа11ия выхаднал мащнаст1л, Указанная цель дости1ается тем. что в преобразователе переменного тока для пита.1ия индуктара, содержащем инвертор с охад1 ым Г-образным фильтром, состоящим из конденсатора и дросселя, выполненный на тиристоре с встречным диодам, подключенным к упомянутому фильтру и шунтиру

Ioщим посJ10давательную цепь из каммутируюи,его канденса.гора и индуктара, мостовой однафазный выпрямитель, вход которого подключен к выходу генерательный вывод к фильтру инвертора, блок

yepÿâëåíèÿ YiHBcpTopoM, входам соединенный с анодом тиристара, а выходом с первым входом выходного каскада, выход которага подключен к упраоля1ащему электроду тиристора, а второй вход к выходу детекторной схемы, входом подключенной к точке соединения конденсатора и дросселя фильтра, доа последовательно соединенных плеча выпрямителя выполнены на тиристарах, введены второй дроссель фильтра, подкл1аченный 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, подклк>ченная входом к выходу генератора, а выходом к первому входу блока управления выпрямителем, оыход которого подключен к управляющим электродам тиристорав, 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 регулирования выходной мощносТи.

Расширение диапазона регулирования достигается за счет фазового регулирования выходного напряжения выпрямителя с управляемым плечом. Диапазон регулирования выходной мощности заявляемого преобразователя достигает 907ь от максимальной выходной мощности, что в 1.7 — 1,8 раза больше, чем в известных преобразователях аналогичного типа. Расширение диапазона регулирования является новым качеством преобразователя переменного тока для питания индуктора, обусловленным новыми элементами, связями и реализацией управляемого выпрямителя, т.е. отличительными признаками. В силу этого, отличительные признаки заявляемого преобразователя переменного тока для питания индуктора являются существенными.

На чертеже приведена схема преобразователя переменного така для питания индуктора.

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

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 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 выходного 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 электроду тиристора инвертора, блок управления выпрямителем 16, выход которого соединен с управляющими электродами тиристоров выпрямителя, первый вход с выходом второй детекторной схемы 17, а второй вход с выходом блока задания уровня выходной мощности 18. Вход второй детекторной схемы подключен к выходу генератора переменного напряжения.

Преобразователь переменного тока для 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 выпрямителем в знакопастояннае напря>кение, имеющее пульсацию с удвоенной частотой питающей сети. Выходное напряжение выпрямителя фильтруется фильтром инвертора на дросселях 6, 7 и конденсаторе

8 и поступает на вход схемы из тиристора 9

1778894

50 с встречным диодом 10, шун тиру ющим floследовательную цепь из коммутирующего конденсатора 11 и индуктора 12. Блок управления инвергором 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 обеспечивает 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>кительного направления. При спаде тока в цепи: 11-9-12-11 до нуля тиристор 9 выключается. Конденсатор 11 после выключения тиристора 9 перезаря>кается ь обратном направлении по цепи: 11-12-10-11, Через индуктор 12 в ин гервале проводимости диода

10 протекает сумма токов,входного (ток дросселя 7) и тока перезаряда коммутирующего конденсатора 11 (ток диода 10). После спада тока диода 10 до нуля и его выключения в работе инвертора поступает пауза.

При этом ток отрицательного направления через индуктon 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 у равления на тиристор 9 в моменты дости>кения напряжением на конденсаторе фильтра 8 -аданной величины, что обеспечивает устойчивую работу преобразовател» при его включении в интервалах снижения напряжения на выходе выпрямителя.

Задание уровня выходной мощности преобразователя осуществляется блоком задания уровня 18. Регулирование выходной мощности осуществляется регулированием выходного напряжения выпрямителя фазовым способом. Моменты перехода пе-, ременного напря>кения 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. При этом при больших углах управления выпрямителем ток дросселя 6 замыкается по цепи: 6-8-4-3-6, что снижает пульсации выпрямленного напря>кения. Диоды 3, 4 в агом случае выполняют роль нулевого вентиля.

Выполнение фильтра инвертора по Тобразной схеме улучшает условия фильтра5

35 ции и обеспечивает расширение диапазона регулирования при фазовом регулировании.

Блок управления инвертором 13. выходной каскад 14 и детекторная схема выполняются аналогично соответствуюгцим 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 напряжения 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, Прл превышении напряжением на конденсаторе О заданного уровня формирователь формирует сигнал разрешения на подачу импульсов управления тиристором 9.

Блок управления выпрямителем 16 выполняется по любой из известных схем (одноканальный или двухканальный принцип).

Блок управления выпрямителем (одноканальная система) состоит из фазосмаща ощего устройства, формирователя импульсов и усилителя, Формирование импульсов управления производится в момент сравнения пилообразного напряжения фазосмещающего устройства и постоянного на;ряжения с выхода блока задания уровня выходной мощности t8. Фаза импульса управления регулируется путем изменения величины постоянного напряжения на выходе блока задания уровня выходной мощности,.

Вторая детекторная схема 17 выполняется в виде нуль-органа (лли системы двух нуль-органов для двухканального блока).

Сигнал второй детекторной схемы 17 обеспечивает "àïóñê генератора пилообразного напряжения фазосмещающего устройства блока управления выпрямителем 16.

Блок задания уровня выходной мощности 18 представляет собой источник регулиpyeMofo 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 поло>кительным, 1778894

Формула изобретения

Преобразователь переменного тока для питания индуктора, содержащий инвертор с входн ы м Г-образным фил ьтром, состоящим из конденсатора и дросселя, выполненный на тиристоре со встречным диодом, подключенным к упомянутому фильтру и шунтирующим последовательную цепь из

Составитель И.Силкин

Техред M.Mîðãåíòàë КоРРектоР T.Палий

Редактор Н.Коляда

Заказ 4201 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

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 общий диапазон регулирования в прототипе не превышает 507, от максимальной выходной мощности. В заявляемом преобразователе эа счет регулирования выходного напряжения выпрямителя диапазон регулирования может быть увеличен до

90 g) от максимал -.!QA 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, коммутирующего конденсатора и индуктора мостовой однофазный выпрямитель, вход. которого подключен к выходу генератора переменного напряжения, а отрицательный

5 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 ти10 ристора, а второй вход соединен. с выходом детекторной схемы, входом подключенной к точке соединения конденсатора и дросселя фильтра, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения

15 диапазона регулирования выходной мощности, два последовательно соединенных плеча выпрямителя выполнены на тиристорах, введены второй дроссель фильтра, подключенной одним выводом к положительному

20 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, 25 подключенной к выходу генератора, выход второй детекторной схемы соединен с первым входом блока управления выпрямителем, выход которого подключен к управляющим электродам тиристоров, вы30 ход блока задания уровня выходной мощности соединен с вторым входом блока управления выпрямителем,