RU2040105C1 - A c converter for power supply of inductor - Google Patents

A c converter for power supply of inductor Download PDF

Info

Publication number
RU2040105C1
RU2040105C1 SU5031330A RU2040105C1 RU 2040105 C1 RU2040105 C1 RU 2040105C1 SU 5031330 A SU5031330 A SU 5031330A RU 2040105 C1 RU2040105 C1 RU 2040105C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
transistors
control unit
converter
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Е.М. Силкин
Г.В. Мизин
А.И. Пахалин
С.Ф. Трифонов
В.Н. Силкина
Original Assignee
Силкин Евгений Михайлович
Силкина Валентина Николаевна
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Силкин Евгений Михайлович, Силкина Валентина Николаевна filed Critical Силкин Евгений Михайлович
Priority to SU5031330 priority Critical patent/RU2040105C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2040105C1 publication Critical patent/RU2040105C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

FIELD: sources of power supply. SUBSTANCE: a.c. converter has rectifier connected through magnetocoupled chokes to transistor inverter. Due pulse of control over transistor is formed under zero voltage across it. Schmitt flip-flops disconnect output frequency dividers from inputs of output stages by blanking key circuits with presence of voltage across proper transistors. EFFECT: expanded application field, improved reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания для установок индукционного нагрева. The invention relates to a conversion technique and can be used as a power source for induction heating plants.

Известен преобразователь переменного тока для питания индуктора, содержащий однофазный мостовой выпрямитель на диодах, входные выводы которого подключены к входным выводам преобразователя, и однофазный мостовой инвертор с блоком управления на транзисторах, зашунти- рованных конденсаторами, к выходным выводам которого подключен индуктор, коммутирующие конденсаторы, включенные по схеме моста, общие точки соединения конденсаторов подключены к выходным выводам инвертора, выходные выводы блока, управления соединены с управляющими электродами транзисторов [1]
Недостатком преобразователя переменного тока для питания индуктора является низкая надежность его работы из-за повышенных уровней напряжений, токов, коммутационных потерь в транзисторах и возможного протекания через них сквозных токов от источника питания.A known AC converter for powering an inductor, comprising a single-phase bridge rectifier on diodes, the input terminals of which are connected to the input terminals of the converter, and a single-phase bridge inverter with a control unit on transistors shunted by capacitors, to the output terminals of which are connected an inductor, switching capacitors included according to the bridge circuit, the common connection points of the capacitors are connected to the output terminals of the inverter, the output terminals of the unit, the control are connected to the control elec genera of transistors [1]
The disadvantage of an AC converter for powering an inductor is its low reliability due to increased levels of voltage, currents, switching losses in transistors and possible through currents flowing through them from a power source.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь переменного тока для питания индуктора, содержащий однофазный мостовой выпрямитель на диодах, входные выводы которого подключены к входным выводам преобразователя, и однофазный мостовой инвертор с блоком управления на транзисторах, зашунтированных коммутирующими конденсаторами, к входным выводам которого подключен индуктор, выходные выводы блока управления соединены с управляющими электродами транзисторов [2]
Недостатком прототипа является низкая надежность его работы из-за повышенных уровней напряжений, токов, коммутационных потерь в транзисторах и возможного протекания через них сквозных токов от источника питания.The closest in technical essence to the invention is an AC converter for powering the inductor, comprising a single-phase bridge rectifier on diodes, the input terminals of which are connected to the input terminals of the converter, and a single-phase bridge inverter with a control unit on transistors shunted by switching capacitors, to the input terminals of which inductor, output terminals of the control unit are connected to the control electrodes of transistors [2]
The disadvantage of the prototype is the low reliability of its work due to the increased levels of voltages, currents, switching losses in transistors and the possible flow of through currents through them from the power source.

Цель изобретения повышение надежности преобразователя переменного тока для питания индуктора. The purpose of the invention is to increase the reliability of an AC converter for powering an inductor.

Это достигается тем, что в преобразователе переменного тока для питания индуктора, содержащем однофазный мостовой выпрямитель на диодах, входные выводы которого подключены к входным выводам преобразователя, и однофазный мостовой инвертор с блоком управления на транзисторах, зашунтированных коммутирующими конденсаторами, к выходным выводам которого подключен индуктор, выходные выводы блока управления соединены с управляющими электродами транзисторов, транзисторы зашунтированы дополнительными диодами, к входным выводам инвертора подключен конденсатор фильтра, введены два магнитосвязанных дросселя фильтра, входные выводы инвертора подключены к выходным выводам выпрямителя через дроссели, введены два датчика напряжения на транзисторах одноименной группы, блок управления выполнен содержащим задающий генератор, делитель частоты, первую ключевую схему и первый выходной каскад, соединенные последовательно, первый и второй триггеры Шмидта, вторую ключевую схему и второй выходной каскад, выходы первого выходного каскада соединены с первым и вторым выводами блока управления, выход первого датчика напряжения соединен с входом первого триггера Шмидта, выход которого соединен с вторым входом первой ключевой схемы, второй выход делителя частоты соединен с первым входом второй ключевой схемы, выход которой соединен с входом второго выходного каскада, выходы которого соединены с третьим и четвертым выводами блока управления, выход второго датчика напряжения соединен с входом второго триггера Шмидта, выход которого соединен с вторым входом второй ключевой схемы. This is achieved by the fact that in an AC converter for supplying an inductor containing a single-phase bridge rectifier on diodes, the input terminals of which are connected to the input terminals of the converter, and a single-phase bridge inverter with a control unit on transistors shunted by switching capacitors, to the output terminals of which an inductor is connected, the output terminals of the control unit are connected to the control electrodes of the transistors, transistors are shunted by additional diodes, to the input terminals of the inverter the filter capacitor is switched on, two magnetically connected filter chokes are introduced, the inverter input terminals are connected to the output terminals of the rectifier through the chokes, two voltage sensors on the transistors of the same group are introduced, the control unit is made up of a master oscillator, a frequency divider, a first key circuit and a first output stage connected in series , the first and second Schmidt triggers, the second key circuit and the second output stage, the outputs of the first output stage are connected to the first and second outputs of the control unit phenomena, the output of the first voltage sensor is connected to the input of the first Schmidt trigger, the output of which is connected to the second input of the first key circuit, the second output of the frequency divider is connected to the first input of the second key circuit, the output of which is connected to the input of the second output stage, the outputs of which are connected to the third and the fourth conclusions of the control unit, the output of the second voltage sensor is connected to the input of the second Schmidt trigger, the output of which is connected to the second input of the second key circuit.

На чертеже приведена схема преобразователя переменного тока для питания индуктора. The drawing shows a diagram of an AC converter for powering the inductor.

Преобразователь переменного тока содержит однофазный мостовой выпрямитель на четырех диодах 1-4, входные выводы которого подключены к входным выводам преобразователя, и однофазный мостовой инвертор с блоком управления на четырех транзисторах 5-8, зашунтированных коммутирующими конденсаторами 9-12, к выходным выводам которого подключен индуктор 13, выходные выводы блока управления соединены с управляющими электродами транзисторов, диоды 14-17, подключенные встречно-параллельно транзисторам, к входным выводам инвертора подключен конденсатор фильтра 18, два магнитосвязанных дросселя фильтра 19, 20, входные выводы инвертора подключены к выходным выводам выпрямителя через дроссели, два датчика напряжения на транзисторах одноименной группы 21, 22, задающий генератор 23, делитель частоты 24, первую ключевую схему 25 и первый выходной каскад 26, соединенные последовательно, первый и второй триггеры Шмидта 27, 28, вторую ключевую схему 29 и второй выходной каскад 30. The AC converter contains a single-phase bridge rectifier on four diodes 1-4, the input terminals of which are connected to the input terminals of the converter, and a single-phase bridge inverter with a control unit on four transistors 5-8, shunted by switching capacitors 9-12, to the output terminals of which an inductor is connected 13, the output terminals of the control unit are connected to the control electrodes of the transistors, diodes 14-17 connected counter-parallel to the transistors, condensate is connected to the input terminals of the inverter filter p 18, two magnetically coupled filter chokes 19, 20, the input terminals of the inverter are connected to the output terminals of the rectifier through the chokes, two voltage sensors on transistors of the same group 21, 22, the master oscillator 23, the frequency divider 24, the first key circuit 25 and the first output stage 26, connected in series, the first and second Schmidt triggers 27, 28, the second key circuit 29 and the second output stage 30.

Выходы первого выходного каскада соединены с первым и вторым выводами блока управления, выход первого датчика напряжения соединен с входом первого триггера Шмидта, выход которого соединен с вторым входом первой ключевой схемы, второй выход делителя частоты соединен с первым входом второй ключевой схемы, выход которой соединен с входом второго выходного каскада, выходы которого соединены с третьим и четвертым выводами блока управления, выход второго датчика напряжения соединен с входом второго триггера Шмидта, выход которого соединен с вторым входом второй ключевой схемы. The outputs of the first output stage are connected to the first and second outputs of the control unit, the output of the first voltage sensor is connected to the input of the first Schmidt trigger, the output of which is connected to the second input of the first key circuit, the second output of the frequency divider is connected to the first input of the second key circuit, the output of which is connected to the input of the second output stage, the outputs of which are connected to the third and fourth terminals of the control unit, the output of the second voltage sensor is connected to the input of the second Schmidt trigger, the output of which is connected to the second input of the second key circuit.

Преобразователь переменного тока для питания индуктора работает следующим образом. Транзисторы диагоналей моста инвертора 5, 8 и 6, 7 включаются поочередно. The AC Converter for powering the inductor operates as follows. The transistors of the diagonals of the inverter bridge 5, 8 and 6, 7 are turned on alternately.

За цикл работы транзисторов 5-8 и диодов 14-17 в индукторе 13 формируется полный период выходного переменного напряжения. For the cycle of operation of transistors 5-8 and diodes 14-17 in the inductor 13, a complete period of the output alternating voltage is formed.

При отпирании транзисторов 5, 8 напряжение на коммутирующих конденсаторах 9, 12 равно нулю, транзисторы 6, 7 закрыты, ток протекает через диоды 14, 17 по цепям: 13-14-18-17-13; 13-14-11-13; 13-10-17-13. Ток в контурах поддерживается за счет энергии, накопленной в электромагнитном поле индуктора 13 на предыдущем интервале работы. Конденсаторы 10, 11 заряжены до напряжения на конденсаторе фильтра 18. По окончании заданного интервала времени ток через индуктор 13 изменяет направление на противоположное. Указанный ток поддерживается энергией разряда конденсатора фильтра 18 по цепи: 18-5-13-8-18. На указанном интервале времени диоды 14-17 закрыты. После запирания транзисторов 5, 8 транзисторы 6, 7 также остаются закрытыми. При этом ток начинает протекать по цепям: 13-11-9-13; 13-12-10-13. Конденсаторы 10, 11 разряжаются, а конденсаторы 9, 12 заряжаются до напряжения на конденсаторе фильтра 18. При равенстве напряжения на конденсаторах 10, 11 нулю включаются диоды 15, 16. После включения диодов 15, 16 включаются транзисторы 6, 7. Далее электромагнитные процессы в преобразователе повторяются. When unlocking the transistors 5, 8, the voltage at the switching capacitors 9, 12 is zero, the transistors 6, 7 are closed, the current flows through the diodes 14, 17 through the circuits: 13-14-18-17-13; 13-14-11-13; 13-10-17-13. The current in the circuits is supported by the energy stored in the electromagnetic field of the inductor 13 in the previous operation interval. Capacitors 10, 11 are charged to the voltage on the filter capacitor 18. At the end of a predetermined time interval, the current through the inductor 13 reverses direction. The specified current is supported by the discharge energy of the filter capacitor 18 along the circuit: 18-5-13-8-18. At the indicated time interval, the diodes 14-17 are closed. After locking transistors 5, 8, transistors 6, 7 also remain closed. In this case, the current begins to flow along the circuits: 13-11-9-13; 13-12-10-13. The capacitors 10, 11 are discharged, and the capacitors 9, 12 are charged to the voltage on the filter capacitor 18. When the voltage across the capacitors 10, 11 is equal to zero, the diodes 15, 16 are turned on. After the diodes 15, 16 are turned on, the transistors 6, 7 are turned on. Next, the electromagnetic processes in converter are repeated.

Заряд конденсатора 18 осуществляется от источника питания через дроссели фильтра 19, 20 и диоды выпрямителя 1-4. The capacitor 18 is charged from the power source through the filter chokes 19, 20 and rectifier diodes 1-4.

Импульсы управления транзисторами формируются задающим генератором 23. Делитель частоты 24 обеспечивает распределение импульсов управления по каналам блока управления. Очередной импульс управления транзистором формируется при нулевом напряжении на нем. Напряжения измеряются датчиками 21, 22. Триггеры Шмидта 27, 28 отключают выходы делителя частоты 24 от входов выходных каскадов 26, 30 путем запирания ключевых схем 25, 29 при наличии напряжения на соответствующих транзисторах. The transistor control pulses are generated by the master oscillator 23. The frequency divider 24 provides a distribution of control pulses along the channels of the control unit. The next control pulse of the transistor is formed at zero voltage on it. Voltages are measured by sensors 21, 22. Schmidt triggers 27, 28 disconnect the outputs of the frequency divider 24 from the inputs of the output stages 26, 30 by locking the key circuits 25, 29 in the presence of voltage on the corresponding transistors.

Реализация узлов блока управления является стандартной. По сравнению с прототипом предлагаемый преобразователь переменного тока для питания индуктора имеет более высокую надежность работы. Снижены загрузка транзисторов по току, коммутационные потери (коммутации полупроводниковых приборов происходят при нулевом напряжении), уровни напряжений на транзисторах и уменьшена вероятность возникновения сквозных токов через полупроводниковые приборы. Пауза в работе транзисторов инвертора является регулируемой, что обеспечивает адаптацию к изменяющейся нагрузке и дополнительно снижает вероятность возникновения сквозных токов. Дроссели фильтра ограничивают токи через транзисторы инвертора и обеспечивают совместно с конденсатором фильтра более равномерную загрузку транзисторов на периоде питания напряжения. Implementation of control unit nodes is standard. Compared with the prototype, the proposed AC converter for powering the inductor has a higher reliability. The load of current transistors, switching losses (switching of semiconductor devices occurs at zero voltage), voltage levels on transistors are reduced, and the likelihood of through currents through semiconductor devices is reduced. The pause in the operation of the inverter transistors is adjustable, which ensures adaptation to the changing load and further reduces the likelihood of through-currents. The inductors of the filter limit the currents through the transistors of the inverter and together with the filter capacitor provide a more uniform loading of the transistors during the voltage supply period.

Повышение надежности оценивается по увеличению времени наработки на отказ. По экспертным оценкам, результатом экспериментальных исследований и опытной эксплуатации время наработки на отказ преобразователя переменного тока на основе предложенной схемы может быть увеличено в 1,3-1,5 раза (с 1000 до 1300-1500 ч). The increase in reliability is estimated by increasing the time between failures. According to expert estimates, the result of experimental research and trial operation, the time between failures of an AC converter based on the proposed scheme can be increased by 1.3-1.5 times (from 1000 to 1300-1500 hours).

Claims (1)

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДЛЯ ПИТАНИЯ ИНДУКТОРА, содержащий однофазный мостовой выпрямитель на диодах, входные выводы которого подключены к входным выводам преобразователя, и однофазный мостовой инвертор с блоком управления на транзисторах, зашунтированных коммутирующими конденсаторами, к выходным выводам которого подключен индуктор, выходные выводы блока управления соединены с управляющими электродами транзисторов, отличающийся тем, что транзисторы зашунтированы дополнительными диодами, к входным выводам инвертора подключен конденсатор фильтра, введены два магнитосвязанных дросселя фильтра, входные выводы инвертора подключены к выходным выводам выпрямителя через дроссели, введены два датчика напряжения на транзисторах одноименной группы, блок управления выполнен содержащим задающий генератор, делитель частоты, первую ключевую схему и первый выходной каскад, соединенные последовательно, первый и второй триггеры Шмитта, вторую ключевую схему и второй выходной каскад, выходы первого выходного каскада соединены с первым и вторым выводами блока управления, выход первого датчика напряжения соединен с входом первого триггера Шмитта, выход которого соединен с вторым входом первой ключевой схемы, второй выход делителя частоты соединен с первым входом второй ключевой схемы, вывод которой соединен с входом второго выходного каскада, выходы которого соединены с третьим и четвертым выводами блока управления, выход второго датчика напряжения соединен с входом второго триггера Шмитта, выход которого соединен с вторым входом второй ключевой схемы. An AC converter for powering an inductor, comprising a single-phase bridge rectifier on diodes, the input terminals of which are connected to the input terminals of the converter, and a single-phase bridge inverter with a control unit on transistors shunted by switching capacitors, to the output terminals of which an inductor is connected, the output terminals of the control unit are connected to control transistor electrodes, characterized in that the transistors are shunted by additional diodes to the input terminals of the inverter The filter capacitor is introduced, two magnetically coupled filter chokes are introduced, the input terminals of the inverter are connected to the output terminals of the rectifier through the chokes, two voltage sensors for the transistors of the same group are introduced, the control unit is made up of a master oscillator, a frequency divider, a first key circuit and a first output stage connected in series , the first and second Schmitt triggers, the second key circuit and the second output stage, the outputs of the first output stage are connected to the first and second outputs of the control unit ia, the output of the first voltage sensor is connected to the input of the first Schmitt trigger, the output of which is connected to the second input of the first key circuit, the second output of the frequency divider is connected to the first input of the second key circuit, the output of which is connected to the input of the second output stage, the outputs of which are connected to the third and the fourth conclusions of the control unit, the output of the second voltage sensor is connected to the input of the second Schmitt trigger, the output of which is connected to the second input of the second key circuit.
SU5031330 1992-01-23 1992-01-23 A c converter for power supply of inductor RU2040105C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5031330 RU2040105C1 (en) 1992-01-23 1992-01-23 A c converter for power supply of inductor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5031330 RU2040105C1 (en) 1992-01-23 1992-01-23 A c converter for power supply of inductor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2040105C1 true RU2040105C1 (en) 1995-07-20

Family

ID=21598852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5031330 RU2040105C1 (en) 1992-01-23 1992-01-23 A c converter for power supply of inductor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2040105C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444111C1 (en) * 2010-07-08 2012-02-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством" Single-phase voltage inverter (versions)
RU2480889C1 (en) * 2009-06-10 2013-04-27 Хонда Мотор Ко., Лтд. Converter control device

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент Франция N 2576476, кл. H 05B 6/12, 1986. *
2. Патент Великобритании N 2171567, кл. H 05B 6/04, 1986. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2480889C1 (en) * 2009-06-10 2013-04-27 Хонда Мотор Ко., Лтд. Converter control device
RU2444111C1 (en) * 2010-07-08 2012-02-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством" Single-phase voltage inverter (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2217121C (en) Resonant switching power supply circuit
US4862342A (en) DC to AC inverter with neutral having a resonant circuit
US3242415A (en) Inverters
US20050180176A1 (en) Welding set with quasi-resonant soft-switching inverter
US4811185A (en) DC to DC power converter
RU2040105C1 (en) A c converter for power supply of inductor
Cheriti et al. A rugged soft commutated PWM inverter for AC drives
ATE132412T1 (en) ELECTRICAL POWER CIRCUIT FOR GENERATING INDIVIDUALLY CONTROLLED CURRENT PULSES
RU2601437C1 (en) Charging device of capacitive energy storage
Aparna et al. Series parallel resonant converter for Electrical Dischage Machining power supply
Frohleke et al. Resonant transition switching welding power supply
RU175512U1 (en) Switching frequency converter with DC link
RU2711312C1 (en) Resonance key control method
RU151667U1 (en) RECTIFIER WITH POWER FACTOR CORRECTOR FOR AIRCRAFT POWER SUPPLIES
RU2024177C1 (en) Ac converter to supply inductor
RU2189689C1 (en) Inverter
RU2779631C1 (en) Method for controlling a charger of a capacitive energy storage device with a series bridge resonant inverter
RU2031534C1 (en) A c converter for power supply of inductor
RU2061292C1 (en) Frequency changer control method
RU2398346C1 (en) Autonomous matched inverter with quasi-resonant commutation and method for control of autonomous matched inverter with quasi-resonant commutation
RU68813U1 (en) AUTONOMOUS AGREED INVERTER WITH RESONANT COMMUTATION
RU2079164C1 (en) Resonant power supply
SU744874A1 (en) Self-sustained inverter
Rathi A Novel Step UP Cascaded Dual T-Type Multilevel Inverter with High Voltage Boosting Gain
SU836740A1 (en) Self-sustained series inverter