RU2474949C1 - Unipolar low-frequency resonant converter with higher frequency link and method to generate low-frequency output current - Google Patents

Unipolar low-frequency resonant converter with higher frequency link and method to generate low-frequency output current Download PDF

Info

Publication number
RU2474949C1
RU2474949C1 RU2011144527/07A RU2011144527A RU2474949C1 RU 2474949 C1 RU2474949 C1 RU 2474949C1 RU 2011144527/07 A RU2011144527/07 A RU 2011144527/07A RU 2011144527 A RU2011144527 A RU 2011144527A RU 2474949 C1 RU2474949 C1 RU 2474949C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
current
inverter
interval
inductor
Prior art date
Application number
RU2011144527/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Святослав Константинович Земан
Юрий Михайлович Казанцев
Александр Владимирович Осипов
Алексей Васильевич Юшков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Магнит"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Магнит" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Магнит"
Priority to RU2011144527/07A priority Critical patent/RU2474949C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2474949C1 publication Critical patent/RU2474949C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: converter with a higher frequency link comprises a single-phase inverter bridge with back-to-back diodes, a transformer, a rectifier, two control systems, one of which controls operation of inverter transistors. The rectifier is arranged as diode with a zero point and is loaded to the resonant circuit. In parallel to the resonant circuit, a thyristor is connected, which is joined to the second control system. When controlling the converter, an interval t1 of transistor control pulses, where a positive half-wave of current is generated in a load, is alternated with an interval t2 of a zero pause, in process of which with the help of the first control system all transistors of the inverter are closed, with the help of the second control system the thyristor connected in parallel to the resonant circuit, is unlocked, providing for the mode of double conductivity of inductor current and generation of the negative half-wave of load current. The interval of inverter control pulses supply is always lower than the interval of zero pause, in which the thyristor is closed (t1<t).
EFFECT: reduced number of thyristors and lower voltages at thyristors and diodes to double output voltage of a transformer due to provision of inductor current continuity.
4 cl, 2 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.

Широко известны источники питания инверторного типа, содержащие в силовой части сетевой диодный выпрямитель со сглаживающим конденсатором на выходе и подключенный к этому выпрямителю транзисторный инвертор с обратными диодами, нагруженный на силовой трансформатор (см. (см. "Transpocket-1400" - производство Австрии, каталог 1995-96 гг., "Castolin GmbH" - Германия, Krafzwerq, 1994-96 гг., "ДС 200 A1" - Технотрон, Россия; InvertecV 130-S" - Lincoln, США). Высокая частота на выходе инвертора позволяет резко уменьшить габариты силового согласующего трансформатора.Inverter-type power supplies are widely known, containing a power diode rectifier in the power section with a smoothing capacitor at the output and a transistor inverter with reverse diodes connected to this rectifier loaded on a power transformer (see (see. "Transpocket-1400" - Austrian production, catalog 1995-96, "Castolin GmbH" - Germany, Krafzwerq, 1994-96, "ДС 200 A1" - Technotron, Russia; InvertecV 130-S "- Lincoln, USA). High frequency at the inverter output can dramatically reduce dimensions of the power matching transformer.

Однако в ряде систем индукционного нагрева требуется воздействие электромагнитных полей низкой частоты, например для перемешивания металла в тигельной плавке или для сквозного нагрева деталей. Включение трансформатора существенно ухудшает энергетические характеристики преобразователя, например при частоте 50 Гц удельная масса трансформатора колеблется в пределах 7-20 кг/кВт. Поэтому для улучшения энергетических характеристик представляется целесообразным применение промежуточного звена повышенной частоты. Принцип работы звена повышенной частоты состоит в промежуточном высокочастотном преобразовании напряжения, за счет чего удается существенно уменьшить массогабаритные параметры согласующего трансформатора (А.В.Кобзев и др. Стабилизаторы переменного напряжения с высокочастотным широтно-импульсным регулированием. - М.: Энергоатомиздат, 1986, стр.125).However, a number of induction heating systems require exposure to low frequency electromagnetic fields, for example, for mixing metal in crucible melting or for through heating of parts. Turning on the transformer significantly degrades the energy characteristics of the converter, for example, at a frequency of 50 Hz, the specific gravity of the transformer ranges from 7-20 kg / kW. Therefore, to improve the energy characteristics, it seems appropriate to use an intermediate link of increased frequency. The principle of operation of the increased frequency link is an intermediate high-frequency voltage conversion, due to which it is possible to significantly reduce the weight and size parameters of the matching transformer (A.V. Kobzev et al. AC voltage stabilizers with high-frequency pulse-width regulation. - M .: Energoatomizdat, 1986, p. .125).

Известен полупроводниковый преобразователь со звеном повышенной частоты, содержащий последовательно соединенные инвертор, трансформатор, выпрямитель, инвертор и фильтр, выход которого является выходом преобразователя со звеном повышенной частоты (см. книгу Розанов Ю.К. Полупроводниковые преобразователи со звеном повышенной частоты. - М.: Энергоиздат, 1987, стр.7, структура В2).Known semiconductor converter with a high frequency link, containing a series-connected inverter, transformer, rectifier, inverter and filter, the output of which is the output of the converter with a high frequency link (see the book Rozanov Yu.K. Semiconductor converters with a high frequency link. - M .: Energy Publishing House, 1987, p. 7, structure B2).

Известное устройство может быть использовано в качестве генератора в индукционных нагревательных установках, обеспечивающего питание индуктора.The known device can be used as a generator in induction heating installations, providing power to the inductor.

Недостатком известного устройства является необходимость двойного преобразования из постоянного в переменное напряжение, что уменьшает КПД.A disadvantage of the known device is the need for double conversion from direct to alternating voltage, which reduces the efficiency.

Для устранения этого недостатка может быть применен преобразователь со звеном повышенной частоты, состоящий из однофазного инвертора, трансформатора и реверсивного выпрямителя с нулевой точкой (патент РФ №2414802). Это изобретение является наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению, т.е. прототипом. Реверсивный выпрямитель (циклоконвертер) осуществляет непосредственное преобразование высокочастотного напряжения в напряжение более низкой частоты без промежуточного звена постоянного тока. Циклоконвертер снабжен четырьмя попарно включенными встречно-параллельно тиристорами, которые обеспечивают выпрямление напряжения в обеих полярностях в зависимости от открытой пары тиристоров. В составе преобразователя применяются две системы управления, первая формирует через инверторный мост высокочастотный сигнал переменного тока, а вторая через реверсивный выпрямитель, питание которого осуществляется от вторичной обмотки трансформатора, содержащего среднюю точку, обеспечивает стабилизированное выходное напряжение пониженной частоты.To eliminate this drawback, a converter with an increased frequency link, consisting of a single-phase inverter, a transformer, and a reversing rectifier with a zero point (RF patent No. 2414802), can be used. This invention is the closest in technical essence to the claimed invention, i.e. prototype. A reversible rectifier (cyclo-converter) directly converts a high-frequency voltage to a voltage of a lower frequency without an intermediate DC link. The cycloconverter is equipped with four pairwise connected counter-parallel thyristors, which provide voltage rectification in both polarities depending on the open pair of thyristors. Two control systems are used as part of the converter, the first generates a high-frequency AC signal through an inverter bridge, and the second through a reversible rectifier, which is powered from the secondary winding of a transformer containing a mid-point, provides a stabilized output voltage of a reduced frequency.

В прототипе используется способ управления преобразователем, по которому формируют и поочередно подают импульсы управления на транзисторы, формирующие высокочастотный ток с помощью первой системы управления. Вторая система управления реверсивным выпрямителем при положительной полярности низкочастотного выходного напряжения отпирает положительную пару тиристоров реверсивного выпрямителя, и на выходе преобразователя формируется положительная полуволна, при отрицательной полярности схема управления отпирает другую пару тиристоров реверсивного выпрямителя, и на выходе преобразователя формируется отрицательная полуволна.In the prototype, a converter control method is used, according to which control pulses are formed and alternately supplied to transistors forming a high-frequency current using the first control system. The second reverse rectifier control system with a positive polarity of the low-frequency output voltage unlocks a positive pair of thyristors of the reverse rectifier, and a positive half-wave is formed at the output of the converter, with a negative polarity, the control circuit unlocks another pair of thyristors of the reverse rectifier, and a negative half-wave is formed at the output of the converter.

Главным недостатком прототипа является существенное завышение габаритной мощности тиристоров реверсивного выпрямителя при работе на последовательный резонансный контур. В момент межкоммутационной паузы к тиристорам прикладывается большое напряжение, равное сумме напряжения на компенсирующем конденсаторе резонансного контура и напряжения питания. Учитывая, что индукторные системы имеют большие поля рассеяния, добротность колебательного контура и напряжение на тиристорах достигает больших значений.The main disadvantage of the prototype is a significant overestimation of the overall power of the thyristors of the reversing rectifier when working on a serial resonant circuit. At the time of the interconnect pause, a large voltage is applied to the thyristors, equal to the sum of the voltage across the compensating capacitor of the resonant circuit and the supply voltage. Given that inductor systems have large scattering fields, the quality factor of the oscillatory circuit and the voltage across the thyristors reaches large values.

Целью изобретения является обеспечение работы трансформатора на высокой частоте при включении на низкочастотный резонансный контур и минимизация габаритных мощностей полупроводниковых элементов, находящихся во вторичной обмотке трансформатора.The aim of the invention is to ensure the operation of the transformer at high frequency when turned on to a low-frequency resonant circuit and to minimize the overall power of the semiconductor elements located in the secondary winding of the transformer.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователе со звеном повышенной частоты, содержащем однофазный инверторный мост со встречно-параллельными диодами, подключенный к трансформатору, вторичные обмотки которого подключены к выпрямителю, и содержащем две системы управления, одна из которых управляет работой транзисторов инвертора, в отличие от прототипа выпрямитель выполнен диодным с нулевой точкой и нагружен на резонансный контур, состоящий из индуктора и последовательно соединенного с ним конденсатора, параллельно резонансному контуру включен тиристор, обеспечивающий протекание обратной полуволны тока индуктора и связанный со второй системой управления.This goal is achieved by the fact that in the converter with an increased frequency link containing a single-phase inverter bridge with on-parallel diodes, connected to a transformer, the secondary windings of which are connected to the rectifier, and containing two control systems, one of which controls the operation of the inverter transistors, in contrast from the prototype, the rectifier is made diode with zero point and is loaded on the resonant circuit, consisting of an inductor and a capacitor connected in series with it, parallel to the resonant a thyristor is included in the circuit, which ensures the flow of the reverse half-wave of the inductor current and is connected with the second control system.

Кроме того, указанная цель достигается тем, что в способе формирования низкочастотного тока индуктора, заключающемся в поочередной подаче импульсов управления на транзисторы инвертора, в отличие от прототипа на такте управления инвертора, интервал t1 подачи импульсов управления транзисторами, на котором формируется положительная полуволна тока в нагрузке, чередуют с интервалом t2 нулевой паузы, во время которого с помощью первой системы управления закрывают все транзисторы инвертора, а с помощью второй системы управления отпирают тиристор, включенный параллельно резонансному контуру, обеспечивая режим двойной проводимости тока индуктора и формирование отрицательной полуволны тока нагрузки, при этом интервал подачи управляющих импульсов инвертора всегда меньше интервала нулевой паузы, на котором замыкается тиристор (t1<t2).In addition, this goal is achieved by the fact that in the method of generating a low-frequency current of the inductor, which consists in alternately supplying control pulses to the inverter transistors, in contrast to the prototype on the inverter control cycle, the interval t 1 of supplying transistor control pulses, on which a positive half-wave of current is generated in load, alternate with an interval t 2 of zero pause, during which with the first control system all the transistors of the inverter are closed, and with the help of the second control system, the dashes are unlocked a side connected in parallel to the resonant circuit, providing a double conduction mode of the inductor current and the formation of a negative half-wave of the load current, while the interval for supplying the control pulses of the inverter is always less than the zero-pause interval at which the thyristor closes (t 1 <t 2 ).

Амплитуду тока индуктора регулируют изменением количества импульсов, формируемых инвертором на интервале возбуждения t1, при этом верхняя граница диапазона регулирования ограничена условием t1<t2.The amplitude of the inductor current is controlled by changing the number of pulses generated by the inverter in the excitation interval t 1 , while the upper limit of the control range is limited by the condition t 1 <t 2 .

В другом варианте осуществления изобретения амплитуду тока индуктора регулируют изменением соотношения количества периодов резонансной частоты, содержащих интервал возбуждения t1 и количества периодов, содержащих только интервал нулевой паузы t2.In another embodiment of the invention, the amplitude of the inductor current is controlled by changing the ratio of the number of periods of the resonant frequency containing the excitation interval t 1 and the number of periods containing only the interval of zero pause t 2 .

В предложенном однополярном резонансном преобразователе инвертор работает в режиме формирования пачек высокочастотных двухполярных импульсов, которые после выпрямления возбуждают в контуре низкочастотные колебания. На оставшейся части периода формируется интервал двойной проводимости: в положительном направлении ток контура замыкается через диоды выпрямителя VD5,VD6, а в отрицательном - через включенный параллельно контуру тиристор VS1.In the proposed unipolar resonant converter, the inverter operates in the mode of forming packs of high-frequency bipolar pulses, which, after rectification, excite low-frequency oscillations in the circuit. On the remainder of the period, a double-conduction interval is formed: in the positive direction, the loop current is closed through the rectifier diodes VD5, VD6, and in the negative direction, through the thyristor VS1 connected in parallel.

Техническим результатом изобретений является уменьшение количества тиристоров и уменьшение напряжений на тиристорах и диодах до двойного выходного напряжения трансформатора за счет обеспечения непрерывности тока индуктора.The technical result of the invention is to reduce the number of thyristors and reduce the voltage on the thyristors and diodes to double the output voltage of the transformer by ensuring the continuity of the inductor current.

Далее сущность заявляемых изобретений поясняется рисунками, на которых представлено: на фиг.1 - функциональная схема низкочастотного резонансного преобразователя со звеном повышенной частоты; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие реализацию предлагаемого способа формирования низкочастотного тока индуктора.Further, the essence of the claimed invention is illustrated by drawings, which show: in Fig. 1 is a functional diagram of a low-frequency resonant converter with a high frequency link; figure 2 is a diagram illustrating the implementation of the proposed method of forming a low-frequency current inductor.

Функциональная схема низкочастотного резонансного преобразователя частоты (фиг.1) включает инвертор 1, образованный транзисторами VT1, VT2, VT3 и VT4 и встречно параллельными диодами VD1, VD2, VD3 и VD4, выход которого нагружен на трансформатор TV1 с нулевой точкой. Вторичные обмотки трансформатора TV1 подключены к диодному выпрямителю с нулевой точкой 2, образованному диодами VD5, VD6, и питающему нагрузку в виде резонансного контура 3, состоящего из индуктора 4 и последовательно соединенного с ним конденсатора СР, ток индуктора измеряется датчиком 5. Параллельно резонансному контуру включен тиристор VS1. Импульсы управления транзисторами инвертора 1 формируются схемой управления 6, которая формирует сигналы, задающие управление поочередного включения транзисторов инвертора. Вторая схема управления 7 формирует сигналы управления тиристором VS1 в зависимости от состояния инвертора 1.Functional diagram of a low-frequency resonant frequency converter (Fig. 1) includes an inverter 1 formed by transistors VT1, VT2, VT3 and VT4 and counter-parallel diodes VD1, VD2, VD3 and VD4, the output of which is loaded on the transformer TV1 with zero point. The secondary windings of transformer TV1 are connected to a diode rectifier with a zero point 2, formed by diodes VD5, VD6, and supplying a load in the form of a resonant circuit 3, consisting of an inductor 4 and a capacitor C P connected in series with it, the inductor current is measured by a sensor 5. Parallel to the resonant circuit thyristor VS1 is on. The control pulses of the transistors of the inverter 1 are formed by the control circuit 6, which generates signals specifying the control of the alternate switching of the inverter transistors. The second control circuit 7 generates control signals of the thyristor VS1 depending on the state of the inverter 1.

Диаграммы работы заявляемого однополярного резонансного низкочастотного преобразователя представлены на Фиг.2, показаны выходное напряжение инвертора с током контура (а), выходное напряжение выпрямителя с током контура (б), выходной ток инвертора с током контура (в), ток тиристора с током контура (г), ток диода VD5 с током контура (д).The operation diagrams of the inventive unipolar resonant low-frequency converter are presented in FIG. 2, the output voltage of the inverter with the loop current (a), the output voltage of the rectifier with the loop current (b), the output current of the inverter with the loop current (c), the thyristor current with the loop current ( g), the current of the diode VD5 with the loop current (d).

Устройство работает следующим образом: Постоянное напряжение поступает на инвертор 1, работающий в режиме генерации пачек двухполярных импульсов (фиг.2а), поступающих на высокочастотный трансформатор TV1. Вторичные обмотки трансформатора TV1 по схеме с нулевой точкой подключены к выпрямителю 2, который формирует пачку однополярных импульсов (фиг.2б), возбуждающую резонансный контур. Такт управления инвертором 1 состоит из интервала возбуждения контура пачкой высокочастотных импульсов t1 и интервала нулевой паузы t2, в котором для тока резонансного контура IK обеспечивается двухсторонняя проводимость, с одной стороны, через диоды выпрямителя VD5, VD6 и с другой стороны, через открытый тиристор VS1.The device operates as follows: A constant voltage is supplied to the inverter 1, operating in the mode of generating packs of bipolar pulses (Fig. 2a), supplied to the high-frequency transformer TV1. The secondary windings of the transformer TV1 according to the scheme with a zero point are connected to the rectifier 2, which forms a pack of unipolar pulses (figb), exciting the resonant circuit. The control cycle of inverter 1 consists of the interval of circuit excitation by a packet of high-frequency pulses t 1 and the interval of zero pause t 2 , in which two-sided conductivity is provided for the resonant circuit current I K , on the one hand, through rectifier diodes VD5, VD6, and, on the other hand, through open thyristor VS1.

В режиме возбуждения (интервал t1) отпирание транзисторов происходит по алгоритму VT1, VT4-VT2, VT3, обеспечивающему генерацию прямоугольного двухполярного напряжения U1 (фиг.2а), после выпрямления принимающего форму пачки однополярных импульсов U2 (фиг.2б), выходной высокочастотный ток инвертора I1 имеет синусную огибающую тока индуктора (фиг.2в). По окончании интервала t1 схема управления 6 закрывает все транзисторы инвертора VT1-VT4, а схема управления 7 отпирает тиристор VS1, и преобразователь переходит в режим двусторонней проводимости тока индуктора (интервал t1). В этом режиме пока ток индуктора положительный, он протекает через диоды выпрямителя VD5, VD6 (фиг.2д), при смене полярности тока индуктора на отрицательную, ток индуктора протекает через тиристор VS1 (фиг.2г).In the excitation mode (interval t 1 ), the transistors are unlocked according to the algorithm VT1, VT4-VT2, VT3, which generates a rectangular bipolar voltage U 1 (Fig. 2a), after rectification of the shape of a packet of unipolar pulses U 2 (Fig. 2b), the output the high-frequency current of the inverter I 1 has a sine envelope of the current of the inductor (pigv). At the end of the interval t 1 , the control circuit 6 closes all the transistors of the inverter VT1-VT4, and the control circuit 7 unlocks the thyristor VS1, and the converter switches to the mode of two-sided current conduction of the inductor current (interval t 1 ). In this mode, while the inductor current is positive, it flows through the rectifier diodes VD5, VD6 (Fig.2d), when the polarity of the inductor current changes to negative, the inductor current flows through the thyristor VS1 (Fig.2d).

После смены полярности тока индуктора ток через тиристор VS1 прекращается, тиристор запирается, ток индуктора снова переходит в цепь диодов выпрямителя VD5, VD6 (фиг.2д). По истечении интервала t2 включается режим возбуждения контура путем работы инвертора по алгоритму VT1, VT4-VT2, VT3. Далее процессы повторяются. Таким образом, интервал нулевой паузы t2 обеспечивает непрерывность тока индуктора в моменты смены полярности, и естественно должен превышать длительность интервала возбуждения t1 на время, обеспечивающее гарантированную смену полярности тока индуктора при возможной нестабильности его фазы в переходных режимах.After changing the polarity of the inductor current, the current through the thyristor VS1 stops, the thyristor is locked, the inductor current again goes into the circuit of the rectifier diodes VD5, VD6 (fig.2d). After the interval t2, the mode of excitation of the circuit is activated by the inverter according to the algorithm VT1, VT4-VT2, VT3. Further, the processes are repeated. Thus, the interval of zero pause t 2 ensures the continuity of the inductor current at the moments of polarity reversal, and naturally should exceed the duration of the excitation interval t 1 for a time providing a guaranteed change in the polarity of the current of the inductor with possible instability of its phase in transient conditions.

Таким образом, на интервале возбуждения ток контура всегда положительный, что позволяет не обеспечивать на нем двустороннюю проводимость, т.е. экономить полупроводниковые элементы.Thus, in the excitation interval, the loop current is always positive, which makes it possible not to provide bilateral conductivity on it, i.e. save semiconductor elements.

Определение длительностей интервалов t1, t2, определяющих режимы работы преобразователя может выполняться путем автоматической подстройки частоты следующим образом: на интервале двухсторонней проводимости с помощью датчика тока 5 определяются точки перехода тока индуктора через ноль t0, и с помощью схемы управления 6 сравниваются два временных интервала: интервал запаздывания возбуждения tзап и интервал упреждения нуля тока tупр (фиг.2б).The determination of the durations of the intervals t 1 , t 2 , which determine the operating modes of the converter, can be performed by automatically adjusting the frequency as follows: on the two-sided conductivity interval, using the current sensor 5, the points of transition of the inductor current through zero t 0 are determined, and using the control circuit 6 two time interval: excitation lag interval t zap and feedforward current zero interval t Ctrl (2b).

t1+tзaп+tупр=t2-tзап-tупр t 1 + t + t zap Ex = t 2 -t zap -t simp

На основании результата сравнения интервалов схема управления 6 регулирует частоту работы инвертора при условии t1<t2. Если tзап>tупр - частота работы инвертора уменьшается, если tзап<tупр - частота работы инвертора увеличивается. Процесс происходит до выполнения условия tзап=tупр, что является признаком резонансного режима работы преобразователя и гарантией положительного значения тока индуктора на всем интервале возбуждения, а соответственно непрерывности тока индуктора.Based on the result of the comparison of the intervals, the control circuit 6 regulates the frequency of the inverter under the condition t 1 <t 2 . If t zap > t yrn - the inverter frequency decreases, if t zn <t yrn - the frequency of the inverter increases. The process occurs until the condition t zap = t ctr is fulfilled, which is a sign of the resonant mode of operation of the converter and a guarantee of a positive value of the inductor current over the entire excitation interval, and, accordingly, the continuity of the inductor current.

Амплитуда тока индуктора в заявляемом устройстве может регулироваться дискретным изменением длительности интервала возбуждения t1 путем изменения количества импульсов формируемых инвертором на этом интервале. При этом верхняя граница диапазона регулирования ограничена условием t1<t2. В этом случае точность регулирования будет определяться соотношением частот звена повышенной частоты и выходной частоты преобразователя.The amplitude of the inductor current in the inventive device can be controlled by a discrete change in the duration of the excitation interval t 1 by changing the number of pulses generated by the inverter in this interval. Moreover, the upper limit of the control range is limited by the condition t 1 <t 2 . In this case, the control accuracy will be determined by the ratio of the frequencies of the high frequency link and the output frequency of the converter.

Другой способ регулирования основан на возможности однополярного преобразователя находиться весь период низкой резонансной частоты в режиме свободных колебаний, не возбуждая контур, в этом случае период колебаний целиком состоит из интервала нулевой паузы t2, характеризующейся двусторонней проводимостью тока контура. Таким образом, путем произвольного сочетания периодов резонансной частоты, содержащих интервал возбуждения контура с периодами, состоящими только из интервала нулевой паузы, можно добиться регулирования тока индуктора. Учитывая большие значения добротности резонансных контуров в индукционном нагреве, регулировочная характеристика будет иметь практически линейный характер, значение тока контура по отношению к его максимальному значению будет определяться выражениемAnother regulation method is based on the possibility of a unipolar converter to be in the free oscillation mode for the entire period of low resonance frequency without exciting the circuit, in this case the oscillation period consists entirely of a zero-pause interval t 2 characterized by two-sided conductivity of the loop current. Thus, by arbitrary combination of the periods of the resonant frequency containing the interval of excitation of the circuit with periods consisting only of the interval of zero pause, it is possible to achieve regulation of the inductor current. Given the large values of the quality factor of the resonant circuits in induction heating, the adjustment characteristic will be almost linear in nature, the value of the circuit current with respect to its maximum value will be determined by the expression

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где NB - количество периодов, содержащих интервал возбуждения, Nn - количество периодов, содержащих только интервал нулевой паузы.where N B is the number of periods containing the excitation interval, N n is the number of periods containing only the interval of zero pause.

В заявляемом изобретении тиристор имеет благоприятные условия переключения, т.е. включается при нулевом напряжении (при открытых диодах выпрямителя). Непрерывность тока индуктора позволяет исключить падение напряжения конденсатора на тиристоре и диодах и соответственно ограничить это напряжение двойным выходным напряжением трансформатора.In the claimed invention, the thyristor has favorable switching conditions, i.e. turns on at zero voltage (with open rectifier diodes). The continuity of the inductor current eliminates the voltage drop of the capacitor on the thyristor and diodes and, accordingly, limits this voltage to the double output voltage of the transformer.

Следует отметить, что заявляемое устройство содержит меньше управляемых полупроводниковых элементов на вторичной стороне трансформатора, уменьшает их габаритную мощность, обеспечивает благоприятную коммутацию и, соответственно улучшает экономическую эффективность преобразователя.It should be noted that the claimed device contains less controllable semiconductor elements on the secondary side of the transformer, reduces their overall power, provides favorable switching and, accordingly, improves the economic efficiency of the converter.

Claims (4)

1. Однополярный низкочастотный резонансный преобразователь со звеном повышенной частоты, содержащий однофазный инверторный мост со встречно-параллельными диодами, подключенный к трансформатору, вторичные обмотки которого подключены к выпрямителю, и содержащий две взаимосвязанные схемы управления, одна из которых управляет работой ключей инвертора, отличающийся тем, что выпрямитель выполнен в виде диодного выпрямителя с нулевой точкой, нагруженного на резонансный контур, состоящий из индуктора и последовательно соединенного с ним конденсатора, параллельно указанному резонансному контуру включен тиристор, управляемый второй схемой управления и обеспечивающий протекание обратной полуволны тока индуктора.1. A unipolar low-frequency resonant converter with an increased frequency link, comprising a single-phase inverter bridge with counter-parallel diodes, connected to a transformer, the secondary windings of which are connected to the rectifier, and containing two interconnected control circuits, one of which controls the operation of the inverter keys, characterized in that the rectifier is made in the form of a diode rectifier with a zero point, loaded on a resonant circuit, consisting of an inductor and connected in series with it to sensor, parallel to the specified resonant circuit, a thyristor is connected, controlled by a second control circuit and ensuring the flow of the reverse half-wave current of the inductor. 2. Способ формирования низкочастотного тока индуктора однополярным низкочастотным резонансным преобразователем со звеном повышенной частоты, заключающийся в формировании и поочередной подаче импульсов управления на транзисторы инвертора, отличающийся тем, что на такте управления инвертора интервал t1 подачи импульсов управления транзисторами, на котором формируется положительная полуволна тока в нагрузке, чередуют с интервалом t2 нулевой паузы, во время которого с помощью первой системы управления закрывают все транзисторы инвертора, а с помощью второй системы управления отпирают тиристор, включенный параллельно резонансному контуру, обеспечивая режим двойной проводимости тока индуктора и формирование отрицательной полуволны тока нагрузки, при этом интервал подачи управляющих импульсов инвертора всегда меньше интервала нулевой паузы, на котором замыкается тиристор (t1<t2).2. A method of generating a low-frequency current of an inductor by a unipolar low-frequency resonant converter with an increased frequency link, which consists in generating and alternately supplying control pulses to the inverter transistors, characterized in that on the inverter control cycle, the interval t 1 of supplying transistor control pulses, on which a positive current half-wave is generated a load is alternated with intervals t 2 zero pause during which via the first control system closes all the transistors INV and while using the second control system is unlocked thyristor connected in parallel to the resonant circuit, providing a dual mode of conduction current of the inductor and the formation of a negative half-wave of the load current, wherein the feed interval control inverter pulses are always less than zero pause interval during which closes the thyristor (t 1 < t 2 ). 3. Способ формирования низкочастотного тока индуктора однополярным низкочастотным резонансным преобразователем со звеном повышенной частоты по п.2, отличающийся тем, что амплитуду тока индуктора регулируют изменением количества высокочастотных импульсов, формируемых инвертором на интервале возбуждения t1, при этом верхняя граница диапазона регулирования ограничена условием t1<t2.3. The method of generating a low-frequency current of an inductor by a unipolar low-frequency resonant converter with an increased frequency link according to claim 2, characterized in that the amplitude of the current of the inductor is controlled by changing the number of high-frequency pulses generated by the inverter in the excitation interval t 1 , while the upper limit of the control range is limited by the condition t 1 <t 2 . 4. Способ формирования низкочастотного тока индуктора однополярным низкочастотным резонансным преобразователем со звеном повышенной частоты по п.2, отличающийся тем, что амплитуду тока индуктора регулируют изменением соотношения количества периодов резонансной частоты, содержащих интервал возбуждения t1 и количества периодов, содержащих только интервал нулевой паузы t2. 4. The method of generating a low-frequency current of an inductor by a unipolar low-frequency resonant converter with an increased frequency link according to claim 2, characterized in that the amplitude of the inductor current is controlled by changing the ratio of the number of periods of the resonant frequency containing the excitation interval t 1 and the number of periods containing only the zero-pause interval t 2 .
RU2011144527/07A 2011-11-02 2011-11-02 Unipolar low-frequency resonant converter with higher frequency link and method to generate low-frequency output current RU2474949C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011144527/07A RU2474949C1 (en) 2011-11-02 2011-11-02 Unipolar low-frequency resonant converter with higher frequency link and method to generate low-frequency output current

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011144527/07A RU2474949C1 (en) 2011-11-02 2011-11-02 Unipolar low-frequency resonant converter with higher frequency link and method to generate low-frequency output current

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2474949C1 true RU2474949C1 (en) 2013-02-10

Family

ID=49120600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011144527/07A RU2474949C1 (en) 2011-11-02 2011-11-02 Unipolar low-frequency resonant converter with higher frequency link and method to generate low-frequency output current

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2474949C1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1791941C (en) * 1989-05-24 1993-01-30 Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина Method of control over series resonance voltage inverter with diodes of counter current
EP0765238A1 (en) * 1995-04-12 1997-04-02 Eastman Kodak Company Power supply connection for monolithic print heads
US6700105B2 (en) * 2001-08-10 2004-03-02 Tocco, Inc. Induction heating system and method for internal combustion engine
RU2231905C2 (en) * 2002-09-26 2004-06-27 Закрытое акционерное общество "РЭЛТЕК" Inductive heating device and its control process
US20060124630A1 (en) * 2004-12-14 2006-06-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Image forming apparatus having improved flicker characteristics and method thereof
RU57063U1 (en) * 2006-04-24 2006-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Завод Энергомаш" FREQUENCY CONVERTER FOR INDUCTION HEATING
RU2309557C1 (en) * 2006-04-03 2007-10-27 Закрытое акционерное общество научно-производственное предприятие "УПИ-Резонанс" Device for inductive heating
EP2148421A1 (en) * 2008-07-21 2010-01-27 GH Electrotermia, S.A. Pulse density modulated high efficiency converter for induction heating

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1791941C (en) * 1989-05-24 1993-01-30 Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина Method of control over series resonance voltage inverter with diodes of counter current
EP0765238A1 (en) * 1995-04-12 1997-04-02 Eastman Kodak Company Power supply connection for monolithic print heads
US6700105B2 (en) * 2001-08-10 2004-03-02 Tocco, Inc. Induction heating system and method for internal combustion engine
RU2231905C2 (en) * 2002-09-26 2004-06-27 Закрытое акционерное общество "РЭЛТЕК" Inductive heating device and its control process
US20060124630A1 (en) * 2004-12-14 2006-06-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Image forming apparatus having improved flicker characteristics and method thereof
RU2309557C1 (en) * 2006-04-03 2007-10-27 Закрытое акционерное общество научно-производственное предприятие "УПИ-Резонанс" Device for inductive heating
RU57063U1 (en) * 2006-04-24 2006-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Завод Энергомаш" FREQUENCY CONVERTER FOR INDUCTION HEATING
EP2148421A1 (en) * 2008-07-21 2010-01-27 GH Electrotermia, S.A. Pulse density modulated high efficiency converter for induction heating

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102801341B (en) There is the AC/DC transducer of PFC and DC/DC transducer
US9444367B2 (en) Method and apparatus for generating single-phase power from a three-phase resonant power converter
JP6289618B2 (en) Power converter
US8503204B2 (en) Power converter circuit
JP2017533692A (en) Inductive power receiver
JP2018520634A (en) Battery charger
JP4735188B2 (en) Power converter
JPWO2015045485A1 (en) Power converter
US20130301307A1 (en) Resonant power converter
Veeramallu et al. A nonisolated wide input series resonant converter for automotive LED lighting system
WO2014093278A1 (en) Method and apparatus for modulating lower powers in resonant converters
JP2015070724A (en) Power conversion device
JP2018520632A (en) Battery charger
RU2474949C1 (en) Unipolar low-frequency resonant converter with higher frequency link and method to generate low-frequency output current
RU2460246C1 (en) Conversion device for induction heating based on parallel bridge resonant inverter and method to control conversion device for induction heating based on parallel bridge resonant inverter
RU2341002C1 (en) Method of inverter control
Khajehoddin et al. A robust power decoupler and maximum power point tracker topology for a grid-connected photovoltaic system
Khlebnikov et al. Modeling of dual Z-source inverter for aircraft power generation
JP6286380B2 (en) Power converter
US20100213768A1 (en) Apparatus for photovoltaic power generation
RU113104U1 (en) CONVERSION DEVICE FOR INDUCTION HEATING BASED ON THE PARALLEL BRIDGE BRIDGE RESONANCE INVERTER
JP6157399B2 (en) DC power supply device and motor drive device
RU2669382C1 (en) Method of generation of electrical quasi-harmonic vibrations in inductive-resistive load
RU2540110C2 (en) Reversible frequency converter
RU2534749C1 (en) Reversible frequency converter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171103