Преобразователь переменного тока для питания индуктора

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 51)5 Н 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР митетТКРЫТИЯМ ОБ ПИ ИЕИ лкин, С,Н,Тазихин нев, Ю.П,Качан и-40838, кл. Н 05 7715 5 В Ь ПЕРЕМЕННОГОНДУКТОРА ачестве источника нологических уста- электронной части лит. Сущность изоАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Заявка Японии М 5б/12, 1983.Заявка Японии В б6/12, 1986,(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ ТОКА ДЛЯ ПИТАНИЯ И 57) Использование: в к питания для электротех новок, а также в качестве бытовых индукционных и бретения: устр-во содержит выпрямитель на диодах 1-4 с конденсатором 6 фильтра на выходе. Цепочка из дросселя 7 фильтра, коммутирующего конденсатора 8 и индуктора 9 подключена к выпрямителю. Конденсатор 8 с индуктором 9 зашунтированы модулем из диода 10 и асимметричного тиристора 11. Конденсатор 16 с индуктором зашунтирован ы другим аналогичным модулем 17,1 Б. Импульсы управления тиристорами 11,18 формиоуются блоками 12,19 управления в моменты достижения напряжением на конденсаторах 8,16 заданного уровня, Выходные каскады 13,20 усиливают импульСы управлейия и обеспечивают их снятие, если напряжение на выходе выпрямителя ниже заданного уровня. 1 ил, 7ФИзобретение относится к преобразова- грева / Мацусита дэнки Санге К.К, - Изобр. тельной технике и может быть использова- в СССР и за рубежом. - опубл. 08.03.86)1 но в качестве источника питания для который и рассматривается в качествепроэлектротехнологических установок, а также тотипа.в качестве электронной части бытовых ин Прототип содержит подключенный к дукционных плит. входным выводам однофазный выпрямиИзвестен преобразователь переменно- тель с Г-образным фильтром, состоящим из го тока для питания индуктора (Заявка Япо- конденсатора и дросселя и инвертор нии 58-4нии - 0838, кл. Н 05 В 6/12, Устройство ристоре с встречным диодом, соединенным для индукционного нагрева/ Мацусита дэн катодом с отрицательным выходным вывоки Санге К.К, - Изобр. в СССР и за рубежом, дом выпрямителя, а анодом- с положитель - опубл, 08.09.83), содержащий подключен- ным выходным выводом выпрямителя через ный входным выводам однофазный выпря- дроссель фильтоа, последовательную цемитель с Г-образным фильтром, состоящим почку из индуктора и коммутирующего кониз конденсатора и дросселя, и инвертор на денсатора, включенную между тиристоре с встречным диодом, соединен отрицательным выходным выводом выпряным катодом с отрицательным выходным мителя и дросселем фильтра, блок управлевыводом выпрямителя, а анодом - с дроссе- ния тиристором, вход которого подключен к лем фильтра, и шунтирующим последова- очке соединения дросселя фильтра и комтельную цепочку из индуктора и мутирующего конденсатора, а выход - к коммутирующего конденсатора, блок уп- первому входу выходного каскада, соедиравления тиристором. 20 ненного выходом с управляющим электроНедостатком преобразователя являет- дом тиристора, а вторым входом - с ся низкая надежность его работы на повы- выходомдетекторной схемы, подключенной шен ной частоте вследствие увеличения входом к положительному выводу выпрями- времени выключения тиристора из-за разо- теля.об ат ггрева структуры при перегрузках и малого 25 Недостатком прототипа является о ратногонапряжения на тиристоре в ин- кая надежность его работы на повышенной тервалах восстановления управляющих частоте вследствие увеличения времени выключения тиристора из-за разогрева струкИзвестен преобазователь переменно-, туры при перегрузках и малого обратного го тока для питания индуктора (Заявка Япо напряжения на тиристоре в интервалах воснии 59-39869, кл, Н 05 В 6/12. становления управляющих свойств.Индукционное нагревательное устройство Цель изобретения - повышение надеж./ Санье дэнки К,К. - Изобр, стран мира, - ности работы преобразователя переменноопубл. 26,09.84), содержащий подключен- го тока для питания индуктора.ныйквходнымвыводамоднофазныйвыпря Указанная цель достйгается тем, что митель с Г-образным фильтром, состоящим преобразователь переменного тока для пииз дросселя и конденсатора, и инвертор на тания индуктора, содержащий подключентиристоре с встречным диодом, соединен- ный входным выводом однофазный ным катодом с отрицательным выходным . выпрямитель с Г-образным фильтром, со.выводом выпрямителя, а анодом через ком стоящим из конденсатора и дросселя, и инмутирующий дооссель - с конденсатором вертор, тиристор которого соединен фильтра, причем последовательная цепочка катодом с отрицательным выходным вывоиз коммутирующего дросселя и тиристора дом выпрямителя, а последовательная цешунтируют последовательную цепочку из почка из индуктора и коммутирующего индуктора и коммутирующего конденсато конденсатора включена между упомянутым ра, блок управления тиристором выводом выпрямителя и дросселем фильтНедостатком преобразователя являет- ра, а также диод и блок управления тиристося низкая надежность его работы на повы- ром, вход которого подключен к точке шен ной частоте вследствие увеличения соединения дросселя. фильтра и коммутирувремени выключения тиристора из-за разо ющего конденсатора, а выход - к первому грева структуры при перегрузках и малого входу выходного каскада, соединенного выобратного напряжения на тиристоре в ин- ходом с управляющим электродом тиристотервалах восстановления управляющих ра, а вторым входом - с выходомдетекторной схемы, подключенной входом кНаиболее близок к предлагаемому пре положительному выводу выпрямителя, абразователь переменного тока для пита- снабжен последовательной цепочкой из дония индуктора (Заявка Японии 61-7715, кл. полнительных дросселя фильтра и коммути 05 В 6, 12, Устройство индукционного на- рующего конденсатора, включенной междуточками соединения конденсатора с дросселем фильтра и коммутирующего конденсатора с индуктором, дополнительными диодом и тиристором с блоком управления и выходным каскадом, соединенным выходом с управляющим электродом этого тиристора, первым входом - с выходом его блока управления, а вторым входом - с выходом детекторной схемы, причем тиристоры выполнены асимметричными и размещены, каждый на одной подложке с соответствующим диодом в виде модуля, каждый дйод подключен катодом к аноду соответствующего тиристора, а анодом - к точке соединения соответствующего дросселя фильтра с коммутирующим конденсатором, причем катод дополнительного тиристора соединеч с отрицательным выводом выпрямителя, а вход его блока управления подключен к точке соединения дополнительного дросселя фильтра с коммутирующим конденсатором.Докажем существенность отличительных признаков предлагаемого преобразователя переменного тока для питания индуктора. Существенным отличием преобраэователя переменного тока для питания индуктора является высокая надежность его работы на повышенной частоте, что обьясняется снижением времени выключения тиристоров по. причинам уменьшения температуры стр, ктуры приборов за счет деления тока нагрузки, обеспечением повышенного уровня обратного напряжения на модуле тиристор-диод в интервалах восстановления тиристорами управляющих свойств и выполнением тиристора в виде асимметричной структуры, имеющей более низкие динамические и статические потери и меньшее время выключения.Повышение надежности является новым качеством преобразователя переменного тока для питания индуктора. Новое качество преобразователя обусловлено отличительными признаками, новыми элементами и связями, которые в силу этого являются существенными.Схема преобразователя переменного тока для питания индуктора приведена на чертеже,Преобразователь переменного тока для питания индуктора содержит однофазный выпрямитель на четырех диодах 1 - 4, вход которого подключен к выходу генератора переменного напряжения питания, а выход зашунтирован конденсатором б фильтра, к обкладкам которого подключена последовательная цепочка из дросселя 7 фильтра, коммутиоующего конденсатора 8 и индуктора 9, последние зашунтированы модулем из последовательно соединенных диода 10 иасимметричного тйристора 11, блок управления тиристором 12, вход которого соединен с общей точкой дросселя фильтра и коммутирующего конденсатора, а выход - с первым входом выходного каскада 13, выход которого"Йодключей к "уйравляющему электроду тиристора; а второй вход - к выйду детеОЪрйбисхемы 14, вход которой соединен с положительным выводом выпрямителя, последовательную цепочку из второго дросселя Фйльтра 15 и второго 10-ченйую между-точка 1%йсоединениякойден- сатора и дросселя фильтра и коммутирующего конденсатора и индуктора, второй модуль из диода 17 и тиристора 18, второй блок 19 управления тиристором, вход которого соединен с точкой соединения второго дросселя фильтра и второго коммутирующего конденсатора, а выход - с первым входом второго выходного каскада 20, выход которого подключен к управляющему электроду тирйстора второго модуля, а второй вход- к выходу детекторной схемы. Второй модуль подключен между точкой соединения второго дросселя фильтра с вторым коммутирующим конденсатором и отрицательным выводом выпрямителя.Преобразователь переменного тока работает следующим образом,Выпрямитель преобразует переменное напряжение генератора 5 питания в знакопостоянное напряжение, которое фильтруется конденсатором 6.Тиристоры 11,18 модулей включаются одновременно с частотой выходного чапряжения преобразователя. При включении тиристоров 1118 происходит колебательный перезаряд коммутирующих конденсаторов 8,16 по цепям: 8-10-11-9-8 и 16-17-18-9- 16,В интервале проводимости тиристоров 11,18 через индуктор 9 протекает положительныйй ток. Ток индукторФ 9 делится между модулями из тиристоров 8,16 и диодов -10,17. После спада тока в контурах до нуля тйристоры 11,18 выключаются, и к модулям прикладывается отрицательное напряжение. Напряжения на конденсаторах 8,16 в этот момент имеют противоположную полярность по отношению к исходному напряжению. После выключения тиристоров 11,18 через" йндуктор 9 протекает отрицательный ток, обусловленный перезарядом коммутирующих конденсаторов 8,16 от выпрямителя через дроссели фильтра 7,15 по цепям: 8 - 9 - 6 - 7 - 8 и 16 - 9 - б - 15 - 16. При восстановлении исходной полярности и уровня напряжения на коммутирующих конденсаторах 8,16 производится очередное включение ти 20 30 40 50- КоайуТйруюЩегбкойденсатора 16, вклю45 50 ристоров 11,18. С момента включения тиристоров 11,18 формируется следующий период выходного напряжения. Электромагнитные процессы в преобразователе при этом повторяются.Импульсы управления тиристорами 11,18 формируются блоками 12,19 управления в моменты достижения напряжением на коммутирующих конденсаторах 8,16 заданного уровня, Выходные каскады 13,20 служат для усиления импульсов управления тиристорами 11,18 и обеспечивают снятие импульсов управления и отключение преобразователя, если напряжение на выходе выпрямителя оказывается ниже заданного уровня. При этом сигнал отключения преобразователя формируется детекторной схемой 14.Диоды 10,17 защищают тиристоры 11,18 от приложения обратного напряжения, превышающего максимально допустимый уровень.Блоки 12,19 управления могут быть реализованы на основе схем, содержащих датчики напряжения на коммутирующих конденсаторах 8,16, компараторы с источниками задания уровня напряжения и формирователи импульсов. Выходные каскады 13,20 содержат схему И, на один вход которой поступает сигнал с выхода блока 12,19 управления, а на другой - сигнал с выхода детекторной схемы 14, и усилитель импульса.Дететорная схема 14 реализуется в виде датчика напряжения и компаратора с источником задания уровня напряжения,По сравнению с прототипом описанный преобразователь переменного тока надежнее в работе на повышенной частоте. Это связано с повышением устойчивости вследствие уменьшения времени выключения тиристоров из-за снижения температуры структуры приборов за счет распределения тока нагрузки между ними, обеспечения достаточно высокого обратного напряжения на модуле тиристор-диод, использования асимметричных тиристоров, имеющих пониженные динамические и статические потери и меньшее время выключения.Время наработки на отказ описанного преобразователя ориентировочно повышается в 1,5-1,7 раза.Дополнительно надежность работы преобразователя переменного тока при вы 10 15 20 25 ЗО ЗГ 40 полнении его на заданную мощность и частоту может быть повышена за счет снижения уровня прямого напряжения на тиристорах, а также коммутационных потерь при поочередном управлении тиристорами. Формула изобретения Преобразователь переменного тока для питания индуктора, содержащий подключенный к входным выводам однофазный выпрямитель с Г-образным фильтром, состоящим из конденсатора и дросселя, и инвертор, тиристор которого соединен катодом с отрицательным выходным выводом выпрямителя, а последовательная цепочка из индуктора и коммутирующего конденсатора включена между упомянутым выводом выпрямителя и дросселем фильтра, а также диод и блок управления тиристором, вход которого подключен к точке соединения дросселя фильтра и коммутирующего конденсатора, а выход к первому входу выходного каскада, соединенного выходом с управляющим электродом тиристора, а вторым входом с выходом детекторной схемы, подключенной входом к положительному выводу выпрямителя, о,т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен последовательной цепочкой из дополнительных дросселя фильтра и коммутирующего конденсатора, включенной между точками соединения конденсатора с дросселем фильтра и коммутирующего конденсатора с индуктором, дополнительными диодом и тиристором с блоком управления и выходным каскадом, соединенным выходом с управляющим электродом этого тиристора, первым входом с выходом его блока управления, а вторым входом - с выходом детекторной схемы, причем тиристоры выполнены асимметричными и размещены каждый на одной подложке с соответствующим диодом в виде модуля, каждый диод подключен катодом к аноду соответствующего тиристора, а анодом к точке соединения соответствующих дросселя фильтра с коммутирующим конденсатором, причем катод дополнительноготиристора соединен с отрицательным выводом выпрямителя, а вход его блока управления подключен к точке соединения дополнительных дросселя фильтра с коммутирующим конденсатором.