Параллельный резонансный инвертор тока

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для электротермии. Техническим результатом изобретения является получение средневыпрямленного значения выходного напряжения, большего величины напряжения на входных зажимах. Указанный технический результат достигается тем, что параллельный резонансный инвертор тока также как прототип содержит мост из ключевых элементов, к диагонали переменного тока которого присоединен колебательный контур, состоящий из параллельно соединенных катушки индуктивности, конденсатора и резистора, а диагональ постоянного тока подключена к входным зажимам через дроссель, состоящий из последовательно согласно соединенных обмоток, причем к отводу дросселя подключен катод диода, а к обмотке подключен катод второго диода, аноды которых присоединены к входному зажиму. 2 ил.

 

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

Известен инвертор тока, содержащий транзисторный мост, к одной диагонали которого подключен колебательный контур, а к другой через сглаживающий дроссель присоединен входной источник постоянного напряжения [Высокочастотный генератор для индукционного нагрева / В.Д.Поляков, Э.Чаколья. - Электротехника, №12, 2002, с.31-35].

Недостатком известного устройства является невозможность получения средневыпрямленного значения выходного напряжения, большего величины напряжения на входных зажимах.

Известен параллельный резонансный инвертор тока [Тиристорные преобразователи повышенной частоты для электротехнологических установок / Е.И.Беркович, Г.В.Ивенский, Ю.С.Иоффе, А.Т.Матчак, В.В.Моргун. - Л.: Энергоатомиздат, 1983. - с.16, рис.2.1], выбранный в качестве прототипа, содержащий мост из ключевых элементов, к диагонали переменного тока которого присоединен колебательный контур, состоящий из параллельно соединенных катушки индуктивности, конденсатора и резистора, а диагональ постоянного тока подключена к входным зажимам через дроссель.

Недостатком прототипа является невозможность получения средневыпрямленного значения выходного напряжения, большего величины напряжения на входных зажимах.

Задачей изобретения является получение средневыпрямленного значения выходного напряжения большего величины напряжения на входных зажимах.

Указанная задача достигается тем, что параллельный резонансный инвертор тока также как прототип содержит мост из ключевых элементов к диагонали переменного тока которого присоединен колебательный контур, состоящий из параллельно соединенных катушки индуктивности, конденсатора и резистора, а диагональ постоянного тока подключена к входным зажимам через дроссель. Согласно изобретению дроссель состоит из последовательно согласно соединенных обмоток, причем к отводу дросселя подключен катод диода, а к обмотке подключен катод второго диода, аноды которых присоединены к входному зажиму.

Получение средневыпрямленного значения выходного напряжения, большего величины напряжения на входных зажимах достигается в схеме параллельного резонансного инвертора тока исполнением дросселя с отводом и использованием двух дополнительных диодов, что обеспечивает увеличение среднего значения входного тока и, как следствие, приводит к увеличению потребляемой мощности, а следовательно, и мощности нагрузки при постоянных параметрах параллельного колебательного контура.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная схема заявляемого параллельного резонансного инвертора тока; на фиг.2 приведены диаграммы, поясняющие принцип действия параллельного резонансного инвертора тока.

Параллельный резонансный инвертор тока содержит мост 1 из ключевых элементов, к диагонали переменного тока которого присоединен колебательный контур 2, состоящий из параллельно соединенных катушки индуктивности, конденсатора и резистора. Диагональ постоянного тока АВ подключена к входным зажимам 3, 4 через дроссель 5, состоящий из последовательно согласно соединенных обмоток 6 и 7. К отводу дросселя 5 подключен катод диода 8, а к обмотке 6 подключен катод второго диода 9, аноды которых присоединены к входному зажиму 3.

Инвертор работает следующим образом. Напряжение между входными зажимами 3, 4 равно Е. На первом этапе (U_AB>Е) полярность напряжения на обмотках дросселя 5 соответствует показанной на фиг.1 в скобках (дроссель 5 расходует запасенную в предыдущем цикле энергию). Диод 8 заперт обратным напряжением с обмотки 6 дросселя 5, а ток I₅ дросселя 5 (фиг.2) замыкается по цепи: входной зажим 3 - диод 9 - дроссель 5 - колебательный контур 2 - входной зажим 4.

Когда напряжение U_AB становится меньше напряжения между входными зажимами 3 и 4, напряжения на обмотках 6, 7 дросселя 5 меняют знак и дроссель 5 начинает накапливать энергию. Диод 8 открывается, а диод 9 запирается обратным напряжением с обмотки 6 дросселя 5. Ток I₇ обмотки 7, являющейся частью дросселя 5 на втором этапе (0<U_AB<E) замыкается по цепи: входной зажим 3 - диод 8 - обмотка 7- колебательный контур 2 - входной зажим 4.

Поскольку ампервитки дросселя 5 должны оставаться неизменными, в момент коммутации (U_AB=E) ток I₇ обмотки 7 скачком возрастает до величины

где w1 - число витков обмотки 7,

w2 - число витков дросселя 5,

- коэффициент трансформации между обмотками 6, 7 дросселя 5.

Второй этап продолжается до тех пор, пока напряжение U_AB, увеличиваясь, не станет больше напряжения Е между входными зажимами 3 и 4. При этом напряжения на обмотках 6, 7 дросселя 5 меняют знак, диод 8 запирается обратным напряжением с обмотки 8 дросселя 5, а диод 9 отпирается. Ток дросселя 5 скачком уменьшается (фиг.2) до прежней величины I₅=I₇/n, и схема работает так же, как на первом этапе.

Приближенно зависимость коэффициента передачи схемы по напряжению К_U от коэффициента трансформации n определяется выражением:

Как показали результаты моделирования, данное техническое решение позволяет получить при коэффициенте трансформации n=3 средневыпрямленное значение выходного напряжения, примерно в 2 раза большее по сравнению с напряжением на входных зажимах, при этом мощность нагрузки также увеличивается примерно в 2 раза при постоянных параметрах колебательного контура.

Параллельный резонансный инвертор тока, содержащий мост из ключевых элементов, к диагонали переменного тока которого присоединен колебательный контур, состоящий из параллельно соединенных катушки индуктивности, конденсатора и резистора, а диагональ постоянного тока подключена к входным зажимам через дроссель, отличающийся тем, что дроссель состоит из последовательно согласно соединенных обмоток, причем к отводу дросселя подключен катод диода, а к обмотке подключен катод второго диода, аноды которых присоединены к входному зажиму.