Способ управления тиристорным преобразователем частоты и устройство для управления тиристорным преобразователем частоты

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(50 Н 02 Р 13 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3353619/24-07 (22) 11.11.81 (46) 07.-10 ° 83.Бюл. 9 37 (72) A.В.Иванов, П.С.Ройзман, A.Х.Узянбаев и В.С.Шашкин (71) Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (53) 621. 314. 27 (088; 8) (56) 1. Патент США 9 3717807, кл. 321-27. 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 647815, кл. H 02 P 13/18, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

9 657572, кл. Н 02 Р 13/16, 1977. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ

ПРЕОБРАЭОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩ СТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ управления тиристор,ным преобразователем частоты с резонансными элементами нагрузки, при котором поочередно подстраивают частоту выходного тока преобразователя под собственные частоты резонансных элементов нагрузки, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью применения преобразователя частоты для питания через резонансные элементы и пар электродов ванны стекловаренной лечи, при очередной подстройке частоты преобразователя под собственную частоту резонансного элемента измеряют отношение электрического параметра резонансного элемента к току соответствующего электрода, сравнивают полученное значение. этого отношения с заданным и при превышении последним заданного процесс подстройки частоты преобразователя прекращают и начинают подстройку под собственную частоту следующего резонансного элемента, при этом величины указанных значений выбирают по требуемым температурам стекломассы в межэлектродиых зонах.

2. Способ по и. 1, о т л ичающийся тем, чтовка„,SU„„1 4 99 А честве электрического параметра резонансного элемента используют его выходное напряжение.

3. Устройство для управления тиристорным преобразователем частоты с И количеством резонансных элементов нагрузки, содержащее датчики контроля собственных частот резонансных элементов, выходы которых через соответствующие ключевые элементы подключены к соответствующим управляющим входам задающего генератора, а управляющие входы соответствующих ключевых элементов подключены к соответствующим выходам пересчетной схемы, о т л и ч а юФ щ е е с я тем, что, с целью применения преобразователя частоты для питания через резонансные элементы и пар электродов ванны стекло- варенной печи, оно снабжено датчиками электрического параметра ре- Я зонансных элементов, датчиками тока электродов, измерителями отношения, элементами сравнения, а пере- . счетная схема — дополнительными входами по числу нагрузки, причем выходы датчика электрического параметра и датчика тока электродов каждого иэ-резонансных элементов подключены к соответствующим входам измерителя отношения, выход которог через первый вход элемента сравнения подключен к соответствующему входу пересчетной схемы, а второй вход каждого элемента сравненйя предназначен для подключения напряжения задания.

4. Устройство по и. 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что измеритель отношения выполнен на управляемом аттенюаторе и дифференциаль- . ном усилителе, причем выход аттенюа" тора подключен к первому входу дифференциального усилителя, вход ат1046899 тенюатора и второй вход дифференциального усилителя являются входами измерителя отношения, а выход дифИзобретение относится к электротехнике и может найти широкое применение в электротермических установках с несколькими зонами управляемого подогрева при питании 5 от тиристорного преобразователя частоты, в частности установках ванной варки стекла.

Известен способ Управления тиристорными преобразователями частоты Щ с несколькими нагрузками, при котором управление осуществляют путем поочередной подачи мощности в нагрузки при использовании различных законов коммутации ключевых элементов, подключенных между инвертором и нагрузками (1).

Недостатком известного способа является высокая сложность реализации и низкая надежность регулирования, что связано с необходимостью иметь большое количество единиц силового оборудования и регулирующих устройств. Кроме того, для реализации способа необходимо наличие отдельной системы управления всеми коммутационными элементами, что ведет к дополнительному усложнению реализации способа регулирования.

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления тиристор- ЗО ным преобразователем частоты с количеством резонансных нагрузок, при котором поочередно подстраивают частоту выходного тока преобразователя под собственные частоты резонансных элементов нагрузки, и реализующее вышеуказанный способ устройство для управления тиристорным преобразователем частоты с Yl количеством резонансных элементов нагрузки, содержащее датчики контроля собственных частот резонансных элементов,, выходы которых через соответствующие ключевые схемы подключены к соответствующим управляющим входам задающего генератора, а управляю- 4> щие входы соответствующих ключевых схем подключены к соответствующим выходам пересчетной схемы j 2 и Г 3 ).

Недостатком укаэанного известного способа является невозможность его 59 использования для управления мощностями нескольких нагрузок в том случае, когда нагрузки. имеют слабо выраженные резонансные свойства, в частности, для питания ванной 5с ференциального усйлителя, подключенный к управляющему входу аттенюа- тора, является его выходом. стекловаренной печи с несколькими парами электродов. Пояснить данное положение можно следующим. Для функционирования известного способа необходимо, чтобы мощность в каждой нагрузке существенно зависела от частоты — имелся максимум выделения мощности в каждой нагрузке в функции частоты. В этом случае, располагая максимумом выделения мощности в каждой нагрузке с достаточной Пасстройкой друг относительно друга, возможна раздельная подача мощности в каждую нагрузку.

В случае, если максимумы выделения мощности слабо выражены или отсутствуют,- т.е. нагрузки имеют слабо выраженные резонансные свойства, использование известного способа невозможно по описанным выше причинам. Указанное свойство является существенным недостатком известного способа и реализуемого по данному способу устройства.

Цель изобретения — использование преобразователя частоты для питания через резонансные элементы и пар электродов ванны стекловаренной печи.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления тиристорным преобразователем частоты при очередной подстройке частоты преобразователя под собственную частоту резонансного элемента измеряют отношение электрического параметра резонансного элемента к току соответствующего электрода, ñðàâHHвают полученное значение этого отношения с заданным, и при превышении последним заданного процесс подстройки частоты преобразователя прекращают и. начинают подстройку под следующую собствениую частоту следующего резонансного элемента, при этом величины указанных значений вйбирают по требуемым температурам стекломассы в межэлектродных зонах.

Кроме того, в качестве электрического параметра резонансного элемента используют его выходное напряжение.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для:управления тиристорным преобразователем частоты с и количеством резонансных элементов нагрузки снабжено датчиками

"1046099 электрйческого параметра резонансных элементов, датчиками тока электродов, измерителями отношения, элементами сравнения, а пересчетная схема — дополнительными входами по ,числу нагрузки, причем выходы дат-

5 чика электрического параметра и датчика тока электродов каждого из резонансных элементов подключены. к соответствующим входам измерителя отношения, выход которого через первый вход элемента сравнения подключен к соответствующему входу пересчетной схемы, а второй вход каждого элемента cpasнения предназначен для подключения напряжения задания. !5

Кроме того, измеритель отношения выполнен на управляемом аттенюаторе и дифференциальном усилителе . причем выход аттенюатора подключен к первому входу дифференциального 20 усилителя, вход аттенюатора и второй вход дифференциального усилителя являются входами измерителя отношения, а выход дифференциального усилителя, подключенный к управляющему 25 входу аттенюатора является его выходом.

На фиг.. 1 и фиг. 2 приведены временные диаграммы, поясняющие способ регулирования, на фиг. 3 — структур- 30 ная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 4предлагаемое построение измерителя отношения для устройства, реализую. щего способ управления тиристорным 35 преобразователем частоты.

На чертеж обозначения:

1 ()PP>0Р2>МРз—

Э1> 92>3ЭЪ—

С1> C2>0С >> )» ()И "И2 Ï>ах приняты следующие частота выходного тока тиристорного преобразователя; собственные резонансные частоты, соответственно 1, 2 и 3 резонансных элементов; измеряемый электрический параметр соответственно 1, 2 и 3 резонансных элементов", выходной ток (ток пары электродов) соответственно 1, 2 и 3 резонансных элементов, сигнал, пропорциональный отношению электрического параметра в резонансном элементе к току электродов соответственно 1, 2 и 3 резонансных элементов; сигналы ускорения переключения для пересчетной схемы, соответственно, 1, 2 и 3 резонансных элементов;

II 65 (),,„0, ()„- сигналы управления ключевыми схемами, соответственно 1, 2 и 3 резонансных элементов, Р,,Р2,p> — мощность отдаваемая тиристорным преобразователем в 1-й, 2-й и 3-й резонансный элемент.

В соответствии с сигналами управления Оу частота выходного тока преобразователя % периодически подстраивается под резонансные частоты 1„ резонансных элементов (фиг.1)

В резонансные элементы и с их выхода в пары электродов периодически поступают импульсы мощности P . При появлении сигнала 0» преобразователь подстраивается в резонанс с >>-й нагрузкой (фиг. 2), при этом определяется отношение величины сигналов выходного тока (ток ары электродов) Эз и электрического параметра и -го резонансного элемента Ори, полученное значение отношения Ори сравнивается с заданным значением для данного резонансного элемента и при превышении его сигнал 0 „ отключается и появляется() „+<,т.e. преобразователь подстраивается на собственную частоту и+ 1, резонансного элемента. Стрелками показан принцип перехода к подстройке на собственную. частоту следующего резонансного элемента. .Указанная последовательность действий является существенно необходимой при использовании тиристорного преобразователя для питания ванны стекловаренной-печи с несколькими парами электродов по следующим причинам: подключение пар электродов через резонансные элементы обеспечивает использование частотного способа распределения мощности преобразователя, контроль отношения указанных величин (тока электродов и электрического параметра резонансного элемента) обеспечивает постоянство электрической проводимости стекломассы в межэлектродном зазоре, а следовательно, и постоянство температуры стекломассы, так как электропроводимость стекломассы однозначно определяется ее температурой, изменение заданного значения обеспечивает регулирование стафи- лизируемой величины температуры стекломассы, использование в качестве контролируемого параметра резонансного элемента его выходного напряжения обеспечивает получение стабилизации отношения величин тока электродов и напряжению на них, т.е. точно отражает проводимость стекломассы

1046899 э случае, если используется ток в реактивном элементе, а это в ряде случаев наиболее, удобно, то следует учитывать тот факт, что этот ток определяется выходным напряжением резонансного элемента и частотой тока. По Фтой причине необходимо в данном случае корректировать величину отношения по частоте,что осуществляют корректировкой заданного значения по частоте выходного тока 10 тиристорного преобразователя.

Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ управления, приведена на фиг. 3, для конкретности рассмотрен случай с 15 тремя резонансными элементами. Тиристорный преобразователь 1 частоты подключен по выходу к резонансным элементам 2-4, на выходе которых включены пары электродов 5-7. К выходам резонансных элементов подсоединены датчики контроля собственных частот резонансных элементов 8-10 выходы которых через ключевые схемы

11-13 подключены к управляющему входУ 25 задающего генератора 14, соединенно-. го с входом управления преобразователя 1. К резонансным элементам 2-4 подключены также датчики электрического параметра резонансных элементов 15-17 и датчики выходного тока резоначсных элементов 18-20.

Выходы датчиков для каждого резонансного элемента попарно подсоединены к измерителям 21-23 отношения соответственно. Измерители .21-23 от- 35 ношения через устройства 24-26 сравнения подключены к входам ускорения переключения пересчетной схемы 27, выходы которой соединены. с соответствующими ключевыми элементами, 4р

11-13.

Рассмотрим функционирование устройства с момента открывания. сигналом (j, от пересчетной схемы" 27 ключевого элемента 11. Датчик 8 45 контроля собственной частоты резонансного элемента 2 через открытую ключевую схему 11 воздействуют на частоту импульсов управляемого задающего генератора 14, при этом соот — 5p ветственно изменяется частота выход ного тока преобразователя 1 частоты.

В результате описанного процесса частота выходного тока преобразова" теля частоты подстраивается в резо- 55 нанс с собственной частотой резонансного элемента 2. Мощность преоб- ° разователя 1 при этом начинает поступать через резонансный элемент 2 в пару электродов 5. Одновременно с указанным процессом с выхода датчика 15 эле(метрического параметра и датчика выходного тока резонансного элемента 18 сигналы поступают на вход измерителя 21 отношения, на выходе которого появляется сигнал 0, про- 65 порциональный отношению входных сйгналов, т.е. 331

С1

Р

Далее в случае если Q«qK (т.е. проводимость стекломассы меньше заданной — температура стекломассы ниже необходимой) сигнал Ощ отсутствует и не влияет на работу пересчетной схемы 27, переключение его будет происходить обычным путеМ, т.e, c периодом определяемым частотой генератора тактовых импульсов, входящим в состав пересчетной схемы 27 (не показан). В случае если 0,р К (т.е . проводимость стекломассы больше заданной — температура стекломассы выше необходимой и подача мощности в межэлектродную зону не требуется) сигнал инициирует переключение пересчетной схемы на следующий канал, т.е. открывания следующей ключевой схемы (12 ), не ожидая импульса от внутреннего генератора (см. временные диаграммы на фиг. 2). Аналогично происходит стабилизация режима для любой Из межэлектродных зон, а именно, как только проводимость зон достигает заданной, мощности в зоны перестают подаваться, и так как период импульсов подачи мощности выбирается много ниже тепловой постоянной межэлектродных зон происходит стабилизация температурного режима каждой из межэлектродных зон.

Измеритель отношения содержит управляемый аттенюатор 28, подключенный к одному из входов дифференциального усилителя 29, при этом вход управляемого аттенюатора и второй вход дифференциального усилителя 29 являются входами измерителя отношения, а выход дифференциального усилителя 29 подключен к входу управления управляемого аттенюатора

28 и является выходом измерителя отношения. Работа измерителя отношения основана на свойстве дифференциального усилителя усиливать разность входных сигналов. Обозначив, коэффициент передачи аттенюатора 28 через и, а коэффициент усиления усилителя через К> получим

uc= (up-3,„)" принимая коэффициент передачи аттенюатора 28 пропорциональным выходному напряжению усилителя 29 с коэффициентом пропорциональности и считая коэффициент усиления „получим „-э<л

Км "р т.е. выходной сигнал устройства пропорционален отношению входных сигналов и устройство выполняет требуемую функцию.

1046899 Гаким образом, использование предлагаемого способа управления тиристорным преобразователем частоты и реализация его в конкретном устройстве расширяет возможность использования преобразователя для более точного поддержания заданного температурного режима в ванной стекловар иной печи

1046 899

Составитель Г. Ефимов

Редактор Ю.Середа Техред Л. Пилипенко Корректор A.ильин

Закаэ 7749/55 Тираж 687 Подписное

ВНННТ!Н Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4