параллельный резонансный инвертор тока

Формула изобретения

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 цепь, содержащую дроссель и два диода, отличающийся тем, что диагональ постоянного тока подключена к входным зажимам через последовательно соединенные дроссель, диод и второй дроссель с такой же индуктивностью, причем к катоду диода присоединен катод второго диода, анод которого подключен к входному зажиму, а к аноду диода присоединен анод третьего диода, катодом подключенного к диагонали постоянного тока моста.

Описание изобретения к патенту

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 [Патент RU 2298277, МПК Н02М 7/523. Параллельный резонансный инвертор тока / О.А.Кожемяк, Е.В.Ярославцев, М.Н.Муркин, С.К.Земан, Д.Н.Огородников. - №2005139120/09; заявлено 14.12.05; опубл. 24.04.2007, Бюл. №12 - 5 с.], 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, который 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.

Недостатком прототипа являются повышенные габаритные размеры дросселя, так как одна из его обмоток используется не эффективно, поскольку ток по ней протекает не весь период работы инвертора.

Задачей изобретения является уменьшение суммарных габаритных размеров дросселя.

Указанная задача достигается тем, что параллельный резонансный инвертор тока, так же, как в прототипе, 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 цепь, содержащую дроссель и два диода. Согласно изобретению диагональ постоянного тока подключена к входным зажимам через последовательно соединенные дроссель, диод и второй дроссель, причем индуктивности дросселей одинаковы. К катоду диода присоединен катод второго диода, анод которого подключен к входному зажиму, а к аноду первого диода присоединен анод третьего диода, катодом подключенного к диагонали постоянного тока моста.

Уменьшение габаритных размеров дросселя достигается в схеме параллельного резонансного инвертора тока использованием двух несвязанных дросселей и включением дополнительных диодов, что обеспечивает обтекание обмоток током на всех этапах работы схемы и, как следствие, приводит к уменьшению суммарных габаритов дросселей по сравнению с габаритами дросселя прототипа. Кроме того, процесс изготовления дросселя становится более технологичным, так как используются дроссели без отвода.

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 (фиг.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 последовательно соединенные дроссель 5, диод 6 и дроссель 7, причем дроссели с одинаковой индуктивностью. К катоду диода 6 присоединен катод диода 8, анод которого подключен к входному зажиму 3, а к аноду диода 6 присоединен анод диода 9, катодом подключенного к диагонали постоянного тока АВ моста 1.

Инвертор работает следующим образом. Напряжение между входными зажимами 3, 4 равно Е. После очередной коммутации ключевых элементов моста 1 напряжение на диагонали моста АВ меньше напряжения Е (фиг.2). На этом этапе (U_AB<Е) полярность напряжения на дросселях 5 и 7 такова, что диод 8 и диод 9 открыты, а диод 6 - закрыт. Дроссель 5 и дроссель 7 включены параллельно, они начинают накапливать энергию, их токи равны. Ток инвертора замыкается по цепи: входной зажим 3 - дроссель 5, диод 9 параллельно диод 8, дроссель 7 - колебательный контур 2 - входной зажим 4. Напряжение U_AB растет.

Когда напряжение U_AB становится больше напряжения между входными зажимами 3 и 4, напряжения на дросселях 5 и 7 меняют знак, диод 6 открывается, а диоды 8, 9 запираются. Дроссели 5 и 7 включены последовательно, они расходуют запасенную энергию. Диод 8 заперт обратным напряжением дросселя 5, а диод 9 - напряжением дросселя 7. Так как токи дросселей равны, ток моста в момент коммутации (U_AB=E) скачком уменьшается в 2 раза. При этом ток инвертора замыкается по цепи: входной зажим 3 - дроссель 5 - диод 6 - дроссель 7 - колебательный контур 2 - входной зажим 4.

Наличие колебательного контура в схеме вызывает синусоидальный характер изменения напряжения на диагонали АВ. Когда напряжение U_AB вновь становится меньше напряжения между входными зажимами 3 и 4, напряжения на дросселях 5 и 7 меняют знак. Диоды 8 и 9 открываются, а диод 6 запирается. Дроссели 5 и 7 вновь оказываются включенными параллельно. Ток инвертора замыкается по цепи: входной зажим 3 - дроссель 5, диод 9 параллельно диод 8, дроссель 7 - колебательный контур 2 - входной зажим 4. Напряжение U_AB продолжает уменьшаться.

Когда напряжение U_AB станет равно нулю, производится коммутация ключевых элементов моста 1, и процессы в схеме будут повторяться как на первом этапе.

Результаты расчета и моделирования показали, что данное техническое решение при одинаковой величине индуктивностей дросселей позволяет уменьшить суммарные габариты дросселей примерно в 1,7 раза по сравнению с прототипом, получив при этом средневыпрямленное значение выходного напряжения примерно в 1,85 раза большее по сравнению с напряжением на входных зажимах.