преобразователь переменного тока для питания индуктора

Формула изобретения

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДЛЯ ПИТАНИЯ ИНДУКТОРА, содержащий выпрямитель на диодах с емкостным фильтром, мостовой однофазный транзисторный инвертор с индуктором в диагонали переменного тока, транзисторы моста инвертора, зашунтированные коммутирующими конденсаторами и встречными диодами, и блок управления, включающий триггер со счетным входом, прямой и инверсный выходы которого подключены к первым входам двух элементов И, выходы которых через выходные каскады подключены к управляющим электродам транзисторов, отличающийся тем, что в блок управления введены задающий генератор, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент НЕ, постоянный резистор, переменный резистор и конденсатор, причем выход задающего генератора подключен к входу триггера со счетным входом, вторые входы элементов И соединены с выходом элемента НЕ, вход которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом задающего генератора, между первым и вторым входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ включена последовательная цепь из постоянного и переменного резисторов, второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с корпусом блока управления через конденсатор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для электротехнологических установок.

Известен преобразователь переменного тока для питания индуктора [1], содержащий выпрямитель на диодах, мостовой однофазный транзисторный инвертор с индуктором в диагонали переменного тока, транзисторы моста инвертора зашунтированы коммутирующими конденсаторами, и блок управления, выводы которого соединены с управляющими электродами транзисторов.

Недостатком преобразователя переменного тока для питания индуктора является узкий диапазон регулирования. Регулирование выходных электрических параметров преобразователя осуществляется частотным способом. Малый диапазон регулирования обусловлен ограниченностью диапазона возможного изменения частоты преобразователя.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь переменного тока для питания индуктора [2], который и рассматривается в качестве прототипа.

Прототип содержит выпрямитель на диодах с емкостным фильтром, мостовой однофазный транзисторный инвертор с индуктором в диагонали переменного тока, транзисторы моста инвертора зашунтированы коммутирующими конденсаторами и встречными диодами, и блок управления, включающий триггер со счетным входом, прямой и инверсный выходы которого подключены к первым входам двух элементов И, выходы которых через выходные каскады подключены к управляющим электродам транзисторов.

Недостатком прототипа является узкий диапазон регулирования. Регулирование выходных электрических параметров преобразователя осуществляется частотным способом. Малый диапазон регулирования обусловлен ограниченностью диапазона возможного изменения частоты преобразователя.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования преобразователя переменного тока для питания индуктора.

Цель достигается тем, что в преобразователе переменного тока для питания индуктора, содержащем выпрямитель на диодах с емкостным фильтром, мостовой однофазный транзисторный инвертор с индуктором в диагонали переменного тока, транзисторы моста инвертора зашунтированы коммутирующими конденсаторами и встречными диодами, и блок управления, включающий триггер со счетным входом, прямой и инверсный выходы которого подключены к первым входам двух элементов И, выходы которых через выходные каскады подключены к управляющим электродам транзисторов, в блок управления введены задающий генератор, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент НЕ, постоянный резистор, переменный резистор и конденсатор, причем выход задающего генератора подключен к входу триггера со счетным входом, вторые входы элементов И соединены с выходом элемента НЕ, вход которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом задающего генератора, между первым и вторым входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ включена последовательная цепь из постоянного и переменного резисторов, второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с корпусом блока управления через конденсатор.

Существенным отличием, характеризующим изобретение, является расширение диапазона регулирования выходных электрических параметров преобразователя. Регулирование осуществляется изменением интервала паузы в работе инверторного моста в заданном диапазоне изменения. Диапазон регулирования выходных электрических параметров составляет 60-75 % от максимального уровня. Расширение диапазона регулирования преобразователя переменного тока для питания индуктора является полученным техническим результатом, обусловленным реализацией блока управления, введением новых элементов и связей, т.е. существенными признаками.

На чертеже приведена схема преобразователя переменного тока для питания индуктора.

Преобразователь содержит выпрямитель на четырех диодах 1-4, мостовой однофазный инвертор на четырех транзисторах 5-8, зашунтированных конденсаторами 9-12 и встречными диодами 13-16, с индуктором 17 в диагонали переменного тока, конденсатор 18 фильтра, шунтирующий мост инвертора, блок управления, выводы которого соединены с управляющими электродами транзисторов и который содержит последовательную цепь из задающего генератора 19, триггера 20 со счетным входом, первого элемента И 21 и первого выходного каскада 22, соединенного с первым выводом блока управления, последовательную цепь из второго элемента И 23 и второго выходного каскада 24, подключенную между вторым выходом триггера со счетным входом и вторым выводом блока управления, вторые входы элементов И соединены с выходом элемента НЕ 25, вход которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26, первый вход которого соединен с выходом задающего генератора, между первым и вторым входами подключена последовательная цепь из постоянного 27 и переменного 28 резисторов, второй вход соединен с корпусом блока управления через конденсатор 29.

Преобразователь переменного тока для питания индуктора работает следующим образом.

Входное переменное напряжение выпрямляется выпрямителем на диодах 1-4 и фильтруется фильтром 18. Транзисторы 5, 8 и 6, 7 диагоналей моста инвертора включаются поочередно с частотой задающего генератора 19. За цикл работы транзисторов 5-8 в индукторе формируется полный период выходного переменного напряжения. Импульсы управления на транзисторы поступают от блока управления.

При отпирании пары транзисторов 5, 8 напряжение на них близко к нулю за счет разряда коммутирующих конденсаторов 9, 12 на предыдущем интервале работы. Транзисторы 6, 7 и диоды 13 - 16 закрыты. Конденсаторы 10, 11 заряжены до напряжения на конденсаторе фильтра 18.

С течением времени ток через индуктор 17 увеличивается. Длительность интервала проводящего состояния транзисторов на периоде выходного напряжения составляет 0,30-0,55 . После выключения транзисторов 5, 8 в работе наступает пауза, ток через индуктор 17 продолжает протекать в том же направлении и поддерживается за счет энергии, накопленной в электромагнитном поле индуктора 17. При этом конденсаторы 10, 11 разряжаются в контуре: 17-11-18-10-17. После разряда конденсаторов 10, 11 включаются диоды 14, 15. Ток в индукторе 17 спадает до нуля.

После снижения напряжения на конденсаторах 10, 11 до нуля включаются транзисторы 6, 7. Процессы, происходящие после включения транзисторов 6, 7, протекают аналогично. При работе транзисторов 6, 7 в индукторе 17 формируется вторая полуволна выходного переменного напряжения.

Длительность интервала проводящего состояния транзисторов 5-8 устанавливается положением движка резистора 28. Постоянная времени заряда конденсатора 29 через резисторы 27, 28 определяет интервал паузы. В течение этого интервала сигнал на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26 является запирающим для элементов И 21, 23.

Сопротивление резистора 27 соответствует постоянной времени заряда конденсатора 29 в режиме минимальной паузы. Общее сопротивление резисторов 27, 28 определяет максимальную паузу в работе преобразователя частоты.

Триггер 20 обеспечивает распределение импульсов управления по каналам блока управления. Выходные каскады 22, 24 предназначены для усиления импульсов управления до необходимой амплитуды.

Изменение интервала паузы обеспечивает регулирование выходных электрических параметров за счет изменения интервала времени подключения индуктора 17 к источнику питания.

По сравнению с прототипом заявляемый преобразователь переменного тока для питания индуктора имеет в 1,5-2,0 раза больший диапазон регулирования выходных электрических параметров. Частотное регулирование обеспечивает диапазон регулирования выходных электрических параметров преобразователя около 40% из-за ограниченности диапазона возможного изменения частоты. В заявляемом преобразователе переменного тока для питания индуктора диапазон регулирования частоты при комбинированном регулировании может быть существенно уменьшен (при сохранении необходимой глубины регулирования выходных электрических параметров).