RU2322309C1 - Ультразвуковой генератор - Google Patents
Ультразвуковой генератор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2322309C1 RU2322309C1 RU2006124266/28A RU2006124266A RU2322309C1 RU 2322309 C1 RU2322309 C1 RU 2322309C1 RU 2006124266/28 A RU2006124266/28 A RU 2006124266/28A RU 2006124266 A RU2006124266 A RU 2006124266A RU 2322309 C1 RU2322309 C1 RU 2322309C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- regulator
- generator
- inverter
- pwm controller
- carrier frequency
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам для получения колебаний ультразвукового спектра. Техническим результатом изобретения является увеличение выходной мощности при плавном ее регулировании и обеспечение возможности работы генератора в режимах импульсного излучения с регулируемым значением периода и коэффициента заполнения (скважности) импульсов, модулирующих несущую частоту, равную резонансной частоте магнитострикционного излучателя; а также обеспечение возможности использования его в импульсном режиме, при подводе ультразвуковой энергии к механической системе, имеющей резонансную частоту, отличающуюся от резонансной частоты магнитострикционного излучателя. Ультразвуковой генератор содержит магнитострикционный излучатель 1, обмотка возбуждения 2 которого последовательно соединена с конденсатором 3, и схему управления 4. В генератор введены последовательно включенные первый выпрямитель 5, первый инвертор 6, управляемый от первого ШИМ-котроллера 7, импульсный повышающий трансформатор 8, второй выпрямитель 9, второй инвертор 10, управляемый от второго ШИМ-контроллера 11. Схема управления содержит обмотку акустической обратной связи 12, расположенную на отдельном сердечнике магнитострикционного излучателя 1, переключатель режимов 13, регулятор несущей частоты 14, регулятор частоты модулирующих импульсов 15, регулятор скважности 16 и фазорегулятор 17. 1 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к устройствам для получения колебаний ультразвукового спектра и предназначено для обеспечения функционирования мощных магнитострикционных преобразователей, которые найдут широкое применение в различных технологических процессах, например при сушке пиломатериалов или других гигроскопичных материалов.
Уровень техники
Известен импульсный ультразвуковой генератор (см. патент РФ №2046550, МПК Н04К 15/00, опубл. 20.10.1995 г.), содержащий магнитострикционный преобразователь, обмотка которого последовательно соединена с корректирующей RC-цепью, тиристорный ключ, состоящий из двух встречно-параллельно включенных тиристоров, соединенных последовательно с магнитострикционным преобразователем, систему импульсно-фазового управления, состоящую из симметричных взаимодополняющих друг друга плеч, формирующих импульсы в разные по полярности полупериоды сетевого напряжения.
Недостатком известного ультразвукового генератора является то, что частота импульсов связана с частотой сети и при частоте 20-30 кГц возникают большие потери в тиристорах.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является импульсный ультразвуковой генератор (патент RU №2145467 С1, МПК H04R 15/00, В06В 1/08, опубл. 10.02.2000), содержащий магнитострикционный преобразователь, обмотка возбуждения которого последовательно соединена с конденсатором и датчиком тока, квазирезонансный преобразователь частоты с сумматором на входе и двумя силовыми транзисторами на выходе, которые соединены последовательно между собой и конденсатором, а базами - с формирователем импульсов и задающим генератором импульсов.
Недостатками устройства-прототипа являются невысокая выходная мощность, ограниченная сверху использованием полумостового преобразователя на биполярных транзисторах, отсутствие схемы регулирования выходной мощности, а также отсутствие возможности использования магнитострикционного преобразователя в других режимах, кроме режима непрерывного излучения.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание устройства, которое обеспечивало бы технический результат в виде увеличения выходной мощности при плавном ее регулировании и возможности работы генератора в режимах импульсного излучения с регулируемым значением периода и коэффициента заполнения (скважности) импульсов, модулирующих несущую частоту, равную резонансной частоте магнитострикционного излучателя; а также возможности использования его в импульсном режиме, когда необходимо подводить энергию ультразвука к механической системе, имеющей резонансную частоту, отличающуюся от резонансной частоты магнитострикционного излучателя, например, при ультразвуковой сушке пиломатериала или других гигроскопичных материалов.
Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом, таких как ультразвуковой генератор, содержащий магнитострикционный излучатель, обмотка возбуждения которого последовательно соединена с конденсатором, и схему управления, - и отличительных, существенных признаков, таких как: в устройство введены последовательно включенные первый выпрямитель, первый инвертор, управляемый от первого ШИМ-котроллера, импульсный повышающий трансформатор, второй выпрямитель, второй инвертор, управляемый от второго ШИМ-контроллера, а схема управления содержит обмотку акустической обратной связи, расположенную на отдельном сердечнике магнитострикционного излучателя, переключатель режимов, регулятор несущей частоты, регулятор частоты модулирующих импульсов, регулятор скважности и фазорегулятор, при этом один конец обмотки акустической обратной связи подключен к общему проводу, а другой - через переключатель режимов соединен со вторым ШИМ-контроллером, причем регулятор частоты модулирующих импульсов, регулятор скважности и фазорегулятор подключены к управляющим входам второго ШИМ-контрорллера, а регулятор несущей частоты подключен к управляющему входу первого ШИМ-контроллера.
По данным научно-технической и патентной литературы, авторам неизвестна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения уровню изобретения.
Краткое описание чертежей
На чертеже показана блок-схема устройства по настоящему изобретению.
Ультразвуковой генератор содержит магнитострикционный излучатель 1, обмотка возбуждения 2 которого последовательно соединена с конденсатором 3, и схему управления 4. В генератор введены последовательно включенные первый выпрямитель 5, первый инвертор 6, управляемый от первого ШИМ-котроллера 7, импульсный повышающий трансформатор 8, второй выпрямитель 9, второй инвертор 10, управляемый от второго ШИМ-контроллера 11.
Схема управления содержит обмотку акустической обратной связи 12, расположенную на отдельном сердечнике магнитострикционного излучателя, переключатель режимов 13, регулятор несущей частоты 14, регулятор частоты модулирующих импульсов 15, регулятор скважности 16 и фазорегулятор 17, при этом один конец обмотки акустической обратной связи 12 подключен к общему проводу, а другой - через переключатель режимов 13, соединен со вторым ШИМ-контроллером 11. Регулятор частоты модулирующих импульсов 15, регулятор скважности 16 и фазорегулятор 17 подключены к управляющим входам второго ШИМ-контрорллера 11, а регулятор несущей частоты 14 подключен к управляющему входу первого ШИМ-контроллера 7.
Первый выпрямитель 5 выполнен по схеме шестифазного моста Ларионова. Первый инвертор 6 и второй инвертор 10 собраны по мостовой схеме на IGBT-модулях и работают в квазирезонансном режиме. Данный режим обеспечивает минимальные динамические потери в силовых ключах. Импульсный трансформатор 8 служит для повышения напряжения питания второго инвертора и одновременно является устройством гальванической развязки магнитострикционного преобразователя от питающей сети с целью обеспечения электробезопасности устройства. Второй выпрямитель 9 выполнен по схеме моста Греца. Переключатель режимов работы 13 в правом по схеме положении замыкает цепь обратной связи, при этом включается фазовая автоподстройка несущей частоты и автоматически устанавливается ее значение, равное резонансной частоте механической колебательной системы, состоящей из магнитострикционного излучателя 1 и устройств (не показаны), на которые он нагружен. В левом по схеме положении переключателя осуществляется ручная регулировка несущей частоты. Регуляторы 14...17 выполнены на резисторах переменного сопротивления и служат для изменения режимов работы генератора.
Ультразвуковой генератор работает следующим образом.
При подаче питающего напряжения первый инвертор 6 начинает работать на частоте, определяемой значением сопротивления регулятора 15, управляющим первым ШИМ-контроллером 7. Центральной является частота, равная половине резонансной частоты магнитострикционного излучателя. Напряжение, повышенное с помощью импульсного трансформатора 8 в несколько раз, через второй выпрямитель 9 поступает на клеммы питания второго инвертора 10, а с его выходных зажимов - на последовательную цепь, составленную из конденсатора 3 и обмотки возбуждения 2 магнитострикционного излучателя 1, который начинает излучать ультразвуковые колебания, модулированные по амплитуде импульсами, вырабатываемыми вторым ШИМ-контроллером 11. Частота и скважность импульсов, а соответственно и выходная мощность генератора определяются положением регуляторов 15 и 16. Если переключатель режимов работы 13 находится в правом по схеме положении, работает фазовая автоподстройка частоты, которая настраивается фазорегулятором 17 по максимуму выходной мощности. В этом случае возникают автоколебания в контуре: обмотка акустической обратной связи 12 - переключатель 13 - ШИМ-контроллер 11 - инвертор 10 - конденсатор 3 - обмотка возбуждения 2. Автоколебания инициируются импульсами, генерируемыми ШИМ-контроллером 11 и имеют частоту, равную половине резонансной частоты механической системы магнитострикционный преобразователь - нагрузка. В левом по схеме положении переключателя 13 осуществляется ручная регулировка несущей частоты. Коэффициент заполнения модулирующих импульсов может изменяться с помощью регулятора 16 от 0 до 1, при этом среднее значение выходной мощности генератора может составлять величину от нескольких ватт до десятков киловатт, мощность в импульсе - несколько сотен киловатт.
Таким образом, создано устройство, позволяющее плавно регулировать выходную мощность при многократном повышении ее верхнего предела вплоть до 30-50 кВт.
Хотя настоящее изобретение описано посредством примера его выполнения, объем данного изобретения не ограничивается этим примером, но определяется лишь формулой изобретения с учетом возможных эквивалентов.
Claims (1)
- Ультразвуковой генератор, содержащий магнитострикционный излучатель, обмотка возбуждения которого последовательно соединена с конденсатором, и схему управления, отличающийся тем, что в него введены последовательно включенные первый выпрямитель, первый инвертор, управляемый от первого ШИМ-контроллера, импульсный повышающий трансформатор, второй выпрямитель, управляемый от второго ШИМ-контроллера, второй инвертор, напряжение с которого поступает на последовательную цепь, состоящую из конденсатора и обмотки возбуждения магнитострикционного излучателя, а схема управления содержит обмотку акустической обратной связи, расположенную на отдельном сердечнике магнитострикционного излучателя, переключатель режимов, регулятор несущей частоты, регулятор частоты модулирующих импульсов, регулятор скважности и фазорегулятор, при этом один конец обмотки акустической обратной связи подключен к общему проводу, а другой через переключатель режимов, соединен со вторым ШИМ-контроллером, причем регулятор частоты модулирующих импульсов, регулятор скважности и фазорегулятор подключены к управляющим входам второго ШИМ-контроллера, регулятор несущей частоты подключен к управляющему входу первого ШИМ-контроллера, а переключатель режимов выполнен с возможностью изменения положения для осуществления ручной регулировки несущей частоты.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006124266/28A RU2322309C1 (ru) | 2006-07-07 | 2006-07-07 | Ультразвуковой генератор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006124266/28A RU2322309C1 (ru) | 2006-07-07 | 2006-07-07 | Ультразвуковой генератор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2322309C1 true RU2322309C1 (ru) | 2008-04-20 |
Family
ID=39453971
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006124266/28A RU2322309C1 (ru) | 2006-07-07 | 2006-07-07 | Ультразвуковой генератор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2322309C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546891C1 (ru) * | 2014-04-02 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная сельскохозяйственная академия" | Ультразвуковой смеситель растительного масла и минерального топлива |
-
2006
- 2006-07-07 RU RU2006124266/28A patent/RU2322309C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
(56)SU 956049 А1, 07.09.1982. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546891C1 (ru) * | 2014-04-02 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная сельскохозяйственная академия" | Ультразвуковой смеситель растительного масла и минерального топлива |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Park et al. | A power-control scheme with constant switching frequency in class-D inverter for induction-heating jar application | |
US9168083B2 (en) | HR surgical generator | |
US6906503B2 (en) | Power supply controller for exercise equipment drive motor | |
CN100588102C (zh) | 用于产生输出dc电压的方法和等离子处理dc电压供电电源 | |
US9979321B2 (en) | N-sine wave inverter | |
EP0554443A1 (en) | INDUCTION HEATER. | |
Jain et al. | SRM power converter for operation with high demagnetization voltage | |
US20150263641A1 (en) | Inverter device | |
RU2322309C1 (ru) | Ультразвуковой генератор | |
CN1336514A (zh) | 微波炉 | |
JP2004014218A (ja) | 電磁誘導加熱装置 | |
US20240172335A1 (en) | Active rectifier with current source inverter and voltage source inverter power systems for induction heating and melting applications | |
JP2001128462A (ja) | インバータ装置の制御方法 | |
JP4210840B2 (ja) | インバータ装置 | |
JP2003264056A (ja) | 誘導加熱装置の制御方法 | |
EP0287676B1 (en) | Rf power source apparatus | |
JPH0549110A (ja) | 電気自動車用バツテリ充電装置 | |
US6816394B2 (en) | Approximated sinusoidal waveform inverter | |
Khmelev et al. | Development of Power Circuit of the Ultrasonic Generator with Low-Voltage Power Supply | |
JPH056427B2 (ru) | ||
CA3161681A1 (en) | Active rectifier with current source inverter and voltage source inverter power systems for induction heating and melting applications | |
JPH09247947A (ja) | 電力変換装置 | |
JPH0541291A (ja) | インバータ式x線高電圧装置 | |
RU2565588C1 (ru) | Способ регулирования выходного тока резонансного источника питания сварочной дуги | |
CN118161768A (zh) | 球面超声换能单管驱动装置、方法、控制系统及治疗设备 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150708 |