Способ управления преобразователем частоты и устройство для его реализации

 

1. Способ управления преобразователем частоты путем формирования переменного напряжения постоянной частоты, измерения выходного параметра преобразователя, формирования сигнала поиска экстремума выходного, параметра, для чего умножают переменное напряжение и выходной параметр, суммирования полученного сигнала с сигналом задания частоты инвертора и преобразования результирующего сигнала в частоту управляющих импульсов инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости и точности регулирования выходного параметра, формируют дополнительный переменный сигнал, синхронный с частотой выпрямленного напряжения , сигнал переменного напряжения постоянной частоты формируют путем деления частоты дополнительного .сигнала, а сигнал поиска экстремума выходного параметра формируют путем интегрирования произведения выходного параметра и переменного напряжения на каждом периоде переменного напряжения и запоминанием значения интеграла в конце периода. 2. Устройство для управления преобразователем частоты,содержащееуправляемый задающий генератор, распределитель импульсов управления вентилями инвертора, датчик выходного параметра преобразователя, блок умножения, один из в.ходов котоS рого соединен с выходом датчика вы (Л ходного параметра преобразователя, сумматор, фильтр, блок управления выпрямителя преобразователя, содержащим синхронизатор с питанвдей сетью -переменного напряжения, о т л и ч аю щ е е с я тем, что оно дополнительно снабжено счетчиком, дешифратором , интегратором с входом обнуления и входом запоминания, блоком выборки и хранения с инфо{3мационным и тактирующим входами, причем выход синхронизатора соединен с входом счетчика, выход счетчика соединен с входом дешифратора, первый выход которого соединен с вторы входом блока умножения и первым входом су 4матора , второй выход соединен с входом обнуления интегратора, третий выход дешифратора соединен с входом запоминания интегратора и тактирующим входом блока выборки и хранения, информационный вход которого соедииен с выходом интегратора, а выход через фильтр соединен с входом управляемого задающего генератора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) . 3(51) H 02 Р 13 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 34 76026/24-07 (22) 30.07.82 (46) 23.01,84. Бюл. Р 3 (72) В.В. Шипицын, A.A. Новиков, В.A. Чижевский, В.И. Лузгин, A.Â. Абрамов и Д.В. Чуркин (71) Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С.М. Кирова (53) 621.316.727(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 564707, кл. Н 02 P 13/16, 1971.

2. Беркович E.È. Тиристорные преобразователи высокой частоты, Л., Энергия, 1973, с. 155.

3. Дискретные и самонастраиваю- . щиеся системы. Труды 2-ro международного конгресса ИФАК. Базель, Швейцария, 1963, М., Наука, 1965, с. 329-330.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2929240/07, 23.05.80. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ Е1 О

РЕАЛИЗАЦИИ. (5,) 1 ° Способ управления преобразователем частоты путем формирования переменного напряжения постоянной частоты, измерения выходного параметра преобразователя, формирования сигнала поиска экстремума выходного. параметра, для чего умножают переменное напряжение и выходной параметр, суммирования полученного сигнала с сигналом задания частоты инвертора и преобразования результирующего сигнала в частоту управляющих импульсов инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости и точности регулирования выходного параметра, формируют дополнительный переменный сигнал, синхронный с частотой выпрямленного напряжения, сигнал переменного напряжения постоянной частоты формируют путем деления частоты дополнительного,сигнала, а сигнал поиска экстремума выходного параметра формируют путем интегрирования произведения выходного параметра и переменного . напряжения на каждом периоде переменного напряжения и запоминанием значения интеграла в кснце периода.

2. Устройство для управления преобразователем частоты, содержащее управляемый задающий генератор, распределитель импульсов управления вентилями инвертора, датчик выходного параметра преобразователя, блок умножения, один иэ входов которого соединен с выходом датчика выходного параметра преобразователя, сумматор, фильтр, блок управления выпрямителя преобразователя, содержащим синхронизатор с питающей сетью .переменного напряжения, о т л и ч аю щ е е с я тем, что оно дополнительно снабжено счетчиком, дешифратором, интегратором с входом обнуления и входом запоминания, блоком выборки и хранения с информационным и тактирующим входами, причем выход синхронизатора соединен с входом счетчика, выход счетчика соединен с входом дешифратора, первый выход которого соединен с вторым входом блока умножения и первым входом сумматора, второй выход соединен с входом обнуления интегратора, третий выход дешифратора соединен с входом запоминания интегратора и тактирующим входом блока выборки и хранения, информационный вход которого соеди- нен с выходом интегратора, а выход через фильтр соединен с входом управляемого задающего генератора.

1069123

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для интенсификации технологических процессов с использованием индукционного нагрева, ультразвука и др.

Известны способы управления преобразователями частоты, обеспечивающие работу силовых элементов и регулирование выходных параметров преобразователя за счет слежения за током нагрузки к регулирования его путем широтно-импульсной модуляции Г11.

Недостатками этих способов, ограничивающих их широкое применение, 15 является сложность их реализации и связанное с этим снижение надежности работы- преобразователей частоты.

Наиболее простым и надежным способом управления является изменение частоты подачи импульсов управления на силовые тиристоры инвертора преобразователя частоты l21.

Однако при работе на нагрузку, имеющую сложную фазовую характеристику, этот способ не обеспечивает эффективной работы тиристорного преобразователя частоты.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности являo òñÿ способ, заключающийся в том, что осу ществляют измерение выходного параметра преобразователя, формируют пе.ременное напряжение постоянной частоты, формируют сигнал поиска экстремума выходного параметра преобразователя путем умножения переменного . напряжения и выходного параметра, суммирования произведения с сигналом заданной частоты инвертора.

При этом достигается экстремаль- 40 ный характер регулирования всей системы, что обеспечивает достижение режима передачи в нагрузку, имеющую резонансный характер, максимума мощности„ что необходимо для опти- 45 мизации многих технологических про.,цессов С31, Недосжатком способа управления является малая устойчивость к дестабилизирующим воздействиям, таким как паразитная амплитудная модуляция в любом сигнале тиристорного преобразователя частоты, используемом в качестве информационного, что обусловлеиО использованием силОВОГО выпрями" теля сетевого напряжения для питания инвертора.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее датчик выходного параметра преобразователя, управляемый задающий генератор, распределитель импульсов. Устройство обеспечивает работу преобразователя частоты s режиме максимальной .ртдаваемой в нагрузку мощности P4). 65

Недостатком устройства является то, что поскольку система регулирования является экстремальной по амплитуцному параметру входного (информационного) сигнала, любое систематическое амплитудное возмущение отрицательно сказывается на работе системы, снижая ее устойчивость.

Цель изобретения — повышение устойчивости и точности работы системы управления тиристорным преобразователем частоты при резонансном характере нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу формируют дополнительный переменный сигнал, синхронный с частотой выпрямленного напряжения, сигнал переменного напряя рния постоянной частоты формируют путем деления частоты дополнительного ""èãíàëà, а сигнал поиска экстремума выходного параметра преобразователя формируют путем ицтегрирования произведения выходного параметра и переменного напряжения на каждом периоде переменного напряжения и запоминанием значения интеграла в конце периода.

Устройство управления преобразователем частоты, содержащее управляемый задающий генератор, распределитель импульсов управления вентилями инвертора, датчик выходного параметра преобразователя, блок Умножения, один нз входов которого соединен с выходом датчика выходного параметра преобразователя, сумматор, фильтр, олок управления выпрямителем преобразователя, содержащим синхронизатор с питающей сетью переменного на" пряжения,,цополнительно снабжено счетчиком, дешифратором,. интегратором с входом обнуления и входом запоминания„ блоком выборки и хранения с информационным -и тактирующим входами, причем выход синхронизатора соединен с входом счетчика, выход счетчика соединен с входом дешифратора, первый выход которого соединен d вторым входом блока умножения и первым входом сумматора, второй выход соединен с входом обнуления интегратора, третий выход дешифратора соединен с входом запоминания интегратора и тактирующим входом блока выборки и хранения, информационный вход которого соединен с выходом интегратора, а выход через фильтр соединен с входом управляемого задающего генератора.

На фиг. 1. прнведена блок-схема предлагаемого устройства управления преобразователем частоты, реализующая предлагаемый способ управления; на фиг. 2 = диаграммы работы отдеЛьных узлов.

Устройство содержи управляемый задающий генератор 1 с командным

1069123 устройством 2, распределитель 3 иммульсов с выходными усилителями-фор мирователями 4, связанными с управляющими переходами силовых тиристоров автономного.последовательного инвертора 5, питаемого от сети через управляемый силовой выпрямитель

6, на управление тиристорами которого поступают импульсы с выходов усилителей 7, управляющих фазосдвигающим блоком 8, на вход коэофого поступают импульсы от синхронизатора 9. Выход инвертора 5 подсоединен ,к нагрузке 10, имеющей резонансный характер. Датчик 11 тока, который может стоять как в цепи постоянного тока, так и в цепи переменного тока (показан пунктиром) через блок 12 умножения., на вход которого поступают импульсы с одного иэ выходов дешифратора 13, связан с входом интегратора 14 управляемого импульсами с двух других выходов дешифратора 13. Выход интегратора 14 связан с входом блока 15 выборки хранения, выходной сигнал которого через сглаживающий фильтр 16 поступает на один из входов сумматора 17„ управляющего частотой задающего генератора 1. Дешифратор 13 управляется импульсами с выходов счетчика.18, который считает синхроимпульсы.

Устройство работает следующим образом.

При использовании датчика 11 в цепи постоянного потребляемого тока и необходимости подстройки преобразователя частоты в режим максимума входного тока, что соответствует максимуму выходной мощности в мощных индукционных нагревательных ус- 1 тановках, выходной сигнал имеет. вид, изображенный на диаграмме (фиг. 2а,).

При подаче питающего. напряжения с выхода синхронизатора 9 на вход счетчика )8 поступают синхроимпульсы соответствующие частоте .пульсаций постоянного напряжения, питающего автономный последовательный инвертор 5 (фиг. 21). В зависимости от . типа используемого счетчика 18 и дешифратора 13 на выходах дешифратора формируются импульсные сигналы с первого выхода (диаграмма й, .фиг. 2}, с второго выхода (диаграмма д, фиг. 2) и с третьего выхода (диаграмма г, фиг, 2), При этом один и тот же сигнал с первого выхода дешифратора 13 поступает одновременно на качание частоты задающего генератора 1 через сумматор 17 и на вход блока 12 умножения,-обеспечивая синхронно с качанием частоты смену знака входного информационного сигнала

1() (фиг. 2 е) . Сформированный таким образом информационный сигнал поступает на вход интегратора 14, кото- рый сигналом с третьего выхода дешифратора 13 переводится в режим

35 Запоминание . Этим же сигналом устройство 15 выборки-хранения переводится в режим выборки. Сигналом с второго выхода дешифратора 13 в интеграторе 14 осуществляется объО нуление выходного сигнала и, таким образом, интегратор подготавливается к очередной операции последовательного интегрирования — вычитания информационного сигнала (фиг. 2Ж). д С выхода интегратора сигнал поступает на вход устройства 15 выборкихранения, которое в течение сигнала, -поступающего с выхода 3 дешифратора

13, осуществляет выборку информации, находясь все остальное время в режиме хранения (фиг. 2 ).

С выхода устройства 15 выборкихранения сформированнМй результирующий сигнал через сглаживающий динамические толчки интервалов выборки фильтр 16 поступает на второй вход сумматора 17 и вызывает движение рабочей точки по резонансной характеристике нагрузки в сторону имею-щегося экстремума. При этом, пос40 кольку сравнение энергетических характеристик происходит на интервалах .кратных сетевой пульсации выпрямленного напряжения, она не .оказывает влияния на точность и устойчивость

45 системы упРавления.

Использование предлагаембго способа и устройства позволяет устра.нить влияние помех в канале обратной связи по выходному параметру, что повышает устойчивость и точность регулирования выходного параметра преобразователя.

1069123

BH

Тк сное

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