Преобразователь переменного тока для питания индуктора

 

Использование: в источниках питания для электротехнологических установок. Сущность изобретения: устройство содержит полумостовой резонансный инвертор с блоком управления и входным емкостным фильтром 1, выполненный на транзисторах 2,3 с встречными диодами 4,5 и конденсаторах 6,7, в диагонали переменного тока которого включен индуктор 8, мостовой однофазный выпрямитель на диодах 9-12, два датчика 14,15 тока в цепи диодов 4,5. Блок управления содержит два элемента ИЛИ 16 и 25, компаратор 17, формирователь 18, триггер 19, два элемента И 20 и 22, два выходных каскада 21 и 23 и элемент НЕ 24. 1 ил.

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

Известен преобразователь переменного тока для питания индуктора (заявка Японии N 62-26157, кл. H 05 B 6/12, опублик. 1988), содержащий полумостовой резонансный инвертор с блоком управления и входным емкостным фильтром, выполненный на транзисторах с встречными диодами и конденсаторах, в диагональ переменного тока которого включен индуктор, мостовой однофазный выпрямитель на диодах, вход которого подключен к выходу генератора переменного напряжения, к выходы - к фильтру инвертора, причем входы блока управления соединены с общей точкой соединения конденсаторов инвертора, общей точкой соединения транзисторов и коллекторов одного из транзисторов, а выходы - с базами транзисторов.

Недостатком преобразователя является низкая надежность его работы из-за высоких коммутационных потерь в транзисторах и диодах.

Известен преобразователь переменного тока для питания индуктора (заявка Японии N 62-58119, кл. H 05 B 6/12, опублик. 1988), содержащий полумостовой резонансный инвертор с блоком управления, выполненный на тиристорах с встречными диодами и конденсаторах, в диагонали переменного тока которого включена последовательная цепь, состоящая из индуктора и первого коммутирующего конденсатора, зашунтированная вторым коммутирующим конденсатором, мостовой однофазный выпрямитель на диодах, вход которого подключен к выходу генератора переменного напряжения, а выходы - к входным выводам инвертора, причем входы блока управления соединены с общей точкой соединения конденсаторов, общей точкой соединения тиристоров и входом выпрямителя, а выходы - с управляющими электродами тиристоров.

Недостатком преобразователя является низкая надежность его работы из-за высоких коммутационных потерь в тиристорах и диодах.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь переменного тока для питания индуктора (заявка Японии N 61-61508, кл. H 05 B 6/12, опублик. 1987), содержащий полумостовой резонансный инвертор с блоком управления и входным емкостным фильтром, выполненный на транзисторах с встречными диодами и конденсаторах, в диагонали переменного тока которого включен индуктор, мостовой однофазный выпрямитель на диодах, вход которого подключен к выходу генератора переменного напряжения, а выходы - к фильтру инвертора, причем входы блока управления соединены с положительным выводом выпрямителя и общей точкой соединения транзисторов, а выходы - с базами транзисторов.

Недостатком прототипа является низкая надежность его работы из-за высоких коммутационных потерь в транзисторах и диодах.

Цель изобретения - повышение надежности работы преобразователя переменного тока для питания индуктора.

Цель достигается тем, что преобразователь переменного тока для питания индуктора, содержащий полумостовой резонансный инвертор с блоком управления и входным емкостным фильтром, выполненный на транзисторах с встречными диодами и конденсаторах, в диагонали переменного тока которого включен индуктор, мостовой однофазный выпрямитель на диодах, вход которого подключен к выходу генератора переменного напряжения, а выходы - к фильтру инвертора, причем первый и второй выходы блока управления соединены с базами транзисторов, снабжен первым и вторым датчиками тока встречных диодов, блок управления выполнен содержащим первый элемент ИЛИ, компаратор, формирователь, триггер, первый элемент И и первый выходной каскад, соединенные последовательно, второй элемент И, первый вход которого соединен с вторым выходом триггера, второй выходной каскад, вход которого соединен с выходом второго элемента И, элемент НЕ, вход которого соединен с выходом формирователя, второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом формирователя, второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом компаратора, второй вход - с выходом элемента НЕ, а выход - с вторыми входами элементов И, при этом первый вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом первого датчика, а второй вход - с выходом второго датчика тока встречных диодов, выход первого выходного каскада соединен с первым выходом блока управления, а выход второго выходного каскада - с вторым выходом блока управления.

Существенным отличием преобразователя переменного тока для питания индуктора является высокая надежность его работы. Повышение надежности обусловлено снижением коммутационных потерь в транзисторах и диодах инвертора преобразователя за счет обеспечения режима коммутации при малом токе и напряжении. Повышение надежности работы является новым качеством преобразователя. Новое качество обусловлено новыми элементами, связями, реализацией блока управления т.е. отличительными признаками. В силу этого отличительные признаки заявляемого преобразователя для питания индуктора являются существенными.

На чертеже приведена схема преобразователя переменного тока для питания индуктора.

Преобразователь переменного тока для питания индуктора содержит полумостовой резонансный инвертор с блоком управления и входным емкостным фильтром 1, выполненный на транзисторах 2, 3 с встречными диодами 4, 5 и конденсаторах 6, 7, в диагонали переменного тока которого включен индуктор 8, мостовой однофазный выпрямитель на диодах 9-12, вход которого подключен к выходу генератора 13 переменного напряжения, а выходы - к фильтру инвертора, датчики 14, 15 тока встречных диодов. Блок управления инвертора содержит первый элемент ИЛИ 16, компаратор 17, формирователь 18, триггер 19, первый элемент И 20 и первый выходной каскад 21, соединенные последовательно, второй элемент И 22, первый вход которого соединен с вторым выходом триггера, второй выходной каскад 23, вход которого соединен с выходом второго элемента И, элемент НЕ 24, вход которого соединен с выходом формирователя, второй элемент ИЛИ 25, первый вход которого соединен с выходом компаратора, второй вход - с выходом элемента НЕ, а выход - с вторыми входами элементов И. Первый вход первого элемента ИЛИ 16 соединен с выходом первого датчика 14, а второй вход - с выходом второго датчика 15 тока встречных диодов. Выход первого выходного каскада 21 соединен с первым выходом блока управления, а выход второго выходного каскада 23 - с вторым выходом блока управления. Выходы блока управления соединены с базами транзисторов.

Преобразователь переменного тока для питания индуктора работает следующим образом.

Переменное напряжение с выхода генератора 13 преобразуется выпрямителем в знакопостоянное, имеющее пульсацию удвоенной частоты переменного напряжения. Выходное напряжение выпрямителя фильтруется емкостным фильтром 1 и поступает на вход инвертора. Транзисторы 2, 3 инвертора включаются поочередно. При включении очередного транзистора (2, 3) через индуктор 8 протекает полуволна тока разряда конденсаторов 6, 7. Запирание транзисторов 2, 3 происходит после включения диодов 4, 5. При этом в моменты включения диодов 4, 5 по сигналу с выхода элемента ИЛИ 16 на выходе компаратора 17 формируется нулевой сигнал, переводящий элементы И 20 и 22 в запертое состояние (сигнал на входы элементов И 20, 22 поступает через элемент ИЛИ 25). Транзисторы 2, 3 выключаются по сигналам выходных каскадов 21, 23. После выключения диодов (4, 5) на выходе компаратора 17 формируется единичный сигнал. Формирователь 18 по фронту сигнала с выхода компаратора 17 формирует короткий импульс, переводящий триггер 19 в новое состояние. Триггер работает в счетном режиме. На время действия импульса на выходе формирователя 18 элементы И 20 и 22 остаются в запертом состоянии (сигнал с выхода формирователя 18 на входы элементов И 20 и 22 поступает через элементы НЕ 24 и ИЛИ 25). Далее на выходах элементов И 20 и 22 формируется сигнал, обеспечивающий включение транзисторов (2, 3). В интервале действия импульса на выходе формирователя 18 в работе инвертора имеет место пауза. Выходные каскады 21, 23 усиливают импульсы управления транзисторами 2, 3 до необходимого уровня. Ток диодов 4, 5 измеряется датчиками 14, 15 тока.

Пауза в работе инвертора обеспечивает необходимые условия для восстановления вентильных свойств диодов 4, 5. В результате через транзисторы 2, 3 не протекают сквозные токи. При включении транзисторов 2, 3 ток через них нарастает с невысокой скоростью, обеспечиваемой колебательным разрядом конденсаторов 6, 7 через индуктор. Включение транзисторов 2, 3 происходит при низком напряжении, равном падению напряжения на открытых диодах (4, 5).

По сравнению с прототипом заявляемый преобразователь переменного тока для питания индуктора более надежен в работе. Повышение надежности оценивается по времени наработки на отказ. Время наработки на отказ заявляемого преобразователя ориентировочно в 1,3-1,4 раза выше времени наработки на отказ прототипа и составляет около 2000 ч. Повышение надежности обусловлено снижением коммутационных потерь в транзисторах и диодах преобразователя. Это объясняется обеспечением условий выключения транзисторов при нулевом токе и малом напряжении, отсутствием сквозных токов, включением транзисторов при нулевом токе.

Формула изобретения

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДЛЯ ПИТАНИЯ ИНДУКТОРА, содержащий полумостовой резонансный инвертор с блоком управления и входным емкостным фильтром, выполненный на транзисторах с встречными диодами и конденсаторах, в диагонали переменного тока которого включен индуктор, мостовой однофазный выпрямитель на диодах, вход которого подключен к выходу генератора переменного напряжения, а выводы к фильтру инвертора, первый и второй выходы блока управления соединены с базами транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен первым и вторым датчиками тока встречных диодов, блок управления выполнен содержащим первый элемент ИЛИ, компаратор, формирователь, триггер, первый элемент И и первый выходной каскад, соединенные последовательно, второй элемент И, первый вход которого соединен с вторым выходом триггера, второй выходной каскад, вход которого соединен с выходом второго элемента И, элемент НЕ, вход которого соединен с выходом формирователя, второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом компаратора , второй вход - с выходом элемента НЕ, а выход с вторыми входами элементов И, первый вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом первого датчика, а второй вход с выходом второго датчика тока встречных диодов, выход первого выходного каскада с первым выходом блока управления, а выход второго выходного каскада с вторым выходом блока управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1