用于晶闸管半桥串联谐振逆变器的保护电路及加热电源的制作方法

本技术涉及感应加热电源领域，提供了一种特别是用于晶闸管半桥串联谐振型感应加热电源的逆变超频保护电路，是电子技术在半桥串联谐振电源中的应用。

背景技术：

1、如图1-1所示为现有具有晶闸管半桥串联谐振逆变器的感应加热电源，其中，所述晶闸管半桥串联谐振逆变器包括第一电容c1、第二电容c2、第一晶闸管vt1、第二晶闸管vt2，所述第一电容c1、第二电容c2构成的串联电路的两端、所述第一晶闸管vt1、第二晶闸管vt2构成的串联电路的两端分别对应电连接；所述第一电容c1与第二电容c2之间的电连接点a1、所述第一晶闸管vt1与第二晶闸管vt2之间的电连接点a2通过所述谐振槽路（即a1和a2之间的电连接线路）电连接。在谐振槽路上，l2为感应加热线圈，req为等效电阻。当对工件加热时，req为负载电阻和感应加热线圈的等效电阻之和；当空载（未放置工件）时，req为感应加热线圈的等效电阻。流过的感应加热线圈l2交变电流产生磁场，从而对工件进行加热。

2、图1-1所示的感应加热电源中，采用第一晶闸管vt1、第二晶闸管vt2作为逆变器件。由于晶闸管属于半控型器件，如果电源在调频调功时，逆变驱动脉冲频率（也称逆变频率，即两个晶闸管的开关频率）超过谐振频率（即谐振槽路上电流信号的频率）则会导致逆变失败，造成桥臂短路。目前，晶闸管半桥串联谐振型感应加热电源中，大多采用压控振荡器模拟电路来控制晶闸管逆变驱动脉冲频率，通过调节压控振荡器外部由电阻和电容构成的rc电路的参数值，来设定晶闸管逆变驱动脉冲频率的最大限制值，使得逆变驱动脉冲频率不超过谐振频率。但是，如果运行过程中出现负载突变的情况，其允许的最大频率可能会低于rc电路参数值设置的最大频率，即控制器输出的晶闸管逆变驱动脉冲频率（pwm波形的频率）可能超过最大频率限制值，使得两个晶闸管出现同时导通，造成对电源的损坏。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的问题是针对现有技术中当晶闸管逆变驱动脉冲频率超过最大频率限制值时使得晶闸管半桥串联谐振逆变器中的两个晶闸管同时导通造成电源损坏的问题，提供一种用于晶闸管半桥串联谐振逆变器保护电路及感应加热电源。

2、为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种用于晶闸管半桥串联谐振逆变器的保护电路，所述晶闸管半桥串联谐振逆变器具有谐振槽路，所述保护电路包括控制器、电流互感器、第一电压比较电路、第二电压比较电路；

3、所述电流互感器的初级绕组电连接在谐振槽路上；所述电流互感器的次级绕组一端、第一电阻一端、第一电压比较电路的同相输入端相互电连接；所述电流互感器的次级绕组另一端、第二电阻一端、第二电压比较电路的同相输入端相互电连接；

4、所述第一电阻另一端、第二电阻另一端、第一电压比较电路的反相输入端、第二电压比较电路的反相输入端均接地；

5、所述控制器具有第一信号输出端、第二信号输出端、第三信号输出端、第四信号输出端；

6、所述第一电压比较电路输出端、第二信号输出端分别与第一与非门电路两个输入端对应电连接；

7、所述第二电压比较电路输出端、第一信号输出端分别与第二与非门电路两个输入端对应电连接；

8、所述第一与非门电路输出端、第二与非门电路输出端、第一信号输出端分别与第一与门电路三个输入端对应电连接；

9、所述第一与非门电路输出端、第二与非门电路输出端、第二信号输出端分别与第二与门电路三个输入端对应电连接；

10、所述第一与门电路输出端、第二与门电路输出端分别与晶闸管半桥串联谐振逆变器中两个晶闸管的控制端对应电连接。

11、通过采用上述技术方案，利用电流互感器检测谐振槽路上的负载电流信号。在晶闸管半桥串联谐振电源在调频调功或恒功率运行时，如果负载电流处于脉冲的正/负半周（即上桥臂导通）、第二/第一信号输出端输出高电平时，则说明晶闸管逆变驱动脉冲频率（pwm波形的频率）已超过最大频率限制值，即如果此时利用第二信号输出端输出对下桥臂的驱动脉冲信号，则会使得上桥臂、下桥臂同时导通，造成桥臂短路。通过上述方案，当负载电流处于脉冲的正/下半周（即上/下桥臂处于导通状态）且第二/第一信号输出端输出高电平时，则第一/第二与非门电路可输出对晶闸管的封锁信号到第一与门电路和第二与门电路，即不输出对两个晶闸管的脉冲驱动信号，从而避免损坏电源，保证电源安全工作。

12、上述技术方案中：

13、所述第一与非门电路输出端通过第一rs触发器与第一与门电路的对应输入端电连接；

14、所述第二与非门电路输出端通过第二rs触发器与第二与门电路的对应输入端电连接；

15、所述第一与非门电路输出端、第三信号输出端分别与第一rs触发器的s输入端、r输入端对应电连接；

16、所述第二与非门电路输出端、第四信号输出端分别与第二rs触发器的s输入端、r输入端对应电连接；

17、所述第一rs触发器的q*输出端、第二rs触发器的q*输出端、第一信号输出端分别与第一与门电路三个输入端对应电连接；

18、所述第一rs触发器的q*输出端、第二rs触发器的q*输出端、第二信号输出端分别与第二与门电路三个输入端对应电连接。

19、通过采用上述技术方案，利用两个rs触发器可在发生超频情况时锁存对晶闸管的封锁信号（即第一rs触发器的q*输出端的信号、第二rs触发器的q*输出端的信号）。而且，可以利用第三信号输出端对第一rs触发器进行复位，且可利用第四信号输出端对第二rs触发器进行复位。

20、上述技术方案中：

21、所述第一rs触发器由第三与非门电路、第四与非门电路构成；

22、所述第二rs触发器由第五与非门电路、第六与非门电路构成；

23、所述第三与非门电路一个输入端、第四与非门电路一个输入端分别对应为第一rs触发器的s输入端、r输入端；所述第三与非门电路另一个输入端与第四与非门电路输出端电连接，从而构成第一rs触发器的q*输出端；所述第三与非门电路输出端与第四与非门电路另一个输入端电连接；

24、所述第五与非门电路一个输入端、第六与非门电路一个输入端分别对应为第二rs触发器的s输入端、r输入端；所述第五与非门电路另一个输入端与第六与非门电路输出端电连接，从而构成第二rs触发器的q*输出端；所述第五与非门电路输出端与第六与非门电路另一个输入端电连接。

25、上述技术方案中：

26、所述第一信号输出端通过第三与门电路与第一与门电路的对应输入端电连接；

27、所述第二信号输出端通过第四与门电路与第二与门电路的对应输入端电连接；

28、所述第一信号输出端、第一延时电路的输入端、第三与门电路一个输入端相互电连接，所述第一延时电路输出端与第三与门电路另一个输入端电连接，所述第三与门电路输出端与第一与门电路的对应输入端电连接；

29、所述第二信号输出端、第二延时电路的输入端、第四与门电路一个输入端相互电连接，所述第二延时电路输出端与第四与门电路另一个输入端电连接，所述第四与门电路输出端与第二与门电路的对应输入端电连接。

30、通过采用上述技术方案，可以对第一信号输出端输出的第一晶闸管的开关信号、第二信号输出端输出的第二晶闸管的开关信号进行延时，从而使得第一晶闸管的高电平驱动信号、第二晶闸管的高电平驱动信号之间存在一定延时，不仅可以避免因误差等因素导致的两个晶闸管同时接收到高电平驱动信号而同时导通的问题，还可以考虑各个逻辑门电路在逻辑运算时可能导致的延时，即使对晶闸管的封锁信号（即第一rs触发器的q*输出端的信号、第二rs触发器的q*输出端的信号）延时一定时间（主要由逻辑门电路延时决定）到达第一与门电路、第二与门电路的输入端，在这个延时的时间内，与第一信号输出端对应的第一与门的输入端仍会保持低电平，从而避免在超频问题发生时因逻辑门电路延时无法及时将封锁信号及时传递到第一、第二与门电路而仍产生晶闸管驱动信号而导致电源损坏的问题。

31、上述技术方案中，所述第一延时电路、第二延时电路均为rc延时电路。

32、上述技术方案中，所述晶闸管半桥串联谐振逆变器包括第一电容、第二电容、第一晶闸管、第二晶闸管，所述第一电容、第二电容构成的串联电路的两端、所述第一晶闸管、第二晶闸管构成的串联电路的两端分别对应电连接；所述第一电容与第二电容之间的电连接点、所述第一晶闸管与第二晶闸管之间的电连接点通过所述谐振槽路电连接。

33、上述技术方案中：

34、所述第一电压比较电路输出端依次通过第一施密特触发器、第二施密特触发器与第一与非门电路的对应输入端电连接；

35、所述第二电压比较电路输出端依次通过第三施密特触发器、第四施密特触发器与第二与非门电路的对应输入端电连接。

36、通过采用上述技术方案，利用施密特触发器可对信号进行整形，从而降低信号中的噪声。

37、上述技术方案中：

38、所述第二信号输出端通过第五与门电路与第一与非门电路的对应输入端电连接；

39、所述第一信号输出端通过第六与门电路与第二与非门电路的对应输入端电连接。

40、所述第五与门电路两个输入端均与第二信号输出端电连接；

41、所述第六与门电路两个输入端均与第一信号输出端电连接。

42、本发明还提供一种感应加热电源，包括整流电路，还包括如上述任一项所述的用于晶闸管半桥串联谐振逆变器的保护电路；所述整流电路与所述晶闸管半桥串联谐振逆变器电连接。

43、上述技术方案中，所述整流电路与所述晶闸管半桥串联谐振逆变器之间电连接有储能电容。