Устройство для управления инвертором с @ резонансными нагрузками

 

Изобретение относится к преоЬразовательной технике и может использоваться в системах управления тиристорными преобразователями для многозонного индукционного нагрева. Устройство содержит инвертор 1, резонансные нагрузки 2, 3, 4, задающий генератор 5, каналы синхронизации 6, 7, 8, состоящие из датчика напряжения 9 и фазосдвигающего устройства 10, аналоговьш коммутатор 11, усилитель-ограничитель 12, дифференцирующзчо цепь 13. Цель изобретения - расширение области использования и повьшение устройства в работе. За счет введения элемента НЕ 14, элемента Ш11Л 15, IK- триггера 16, дифференцирующей цепи 17 и одновибратора 18 исключаются потери синфазности при скачках фазы выходного тока инвертора в моменты переключения каналов. 2 ил. «5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (511 4 Н 02 М 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4052969/24-07 (22) 09.04.86 (46) 15.07.88. Бюл. № 26 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) А.B. Иванов и М.M. Мульменко (53) 621.316.727(088,8) (56) Заявка Японии ¹ 51-28134, кл. 56 62, 67 51, опублик. 17.08.76.

Авторское свидетельство СССР № 1066030, кл. Н 02 Р 13/30, 1984.

Иванов А.В., Мульменко M.M. Система автоматического управления технологическими параметрами многозонного индукционного нагрева. — В кн. Тиристорные источники питания современных электротехнологических установок повышенной частоты. Межвуз. научи. сб.

¹ 10, Уфа, 1983, с. 36-42, рис. 2. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ С и РЕЗОНАНСНЫМИ НАГРУЗКАМИ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в системах управления -.èðèñòoðными преобразователями для многозонного индукционного нагрева. Устройство содержит инвертор 1, резонансные нагрузки 2, 3, 4, задающий генератор 5, каналы синхронизации 6, 7, 8, состоящие из датчика напряжения 9 и фазосдвигающего устройства 10, аналоговыйкоммутатор 11, усилитель-ограничитель 1?, дифференцирующу о цепь 13, Цель изобретения — расширение области использования и повышение устройства в работе. За счет введения элемента HE 14, элемента ИЛИ 15, IKтриггера 16, дифференцирующей цепи

17 и одновибратора 18 исключаются потери синфазности при скачках фазы выходного тока инвертора в моменты переключения каналов. 2 ил.

1410242

Изобретение относится к электро-. технике и может быть использовано в с стемах питания группы индукционных нагревателей,.обеспечивающих единый технологический процесс.

Цель изобретения — повышение устойчивости работы устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная с ема устройства;j на фиг. 2 — вре- . )0 нные диаграммы напряжений и токов в с еме на выходе соответствующих э ементов.

Устройство для управления инвертором 1 (фиг. 1) с тремя резонансными 15 н грузками 2,3,4 (в данном случае и 3) содержит задающий генератор 5 и т и канала 6,7,8 для синхронизации з дающего генератора 5. Каждый из калов 6,7,8 состоит из датчика 9 нап-20 р жения, подключенного к соответствуей нагрузке (2, 3 или 4), и фазос вигающего устройства 10, связываю—

его выход датчика 9 напряжения с сответствующим входом аналогового ком- 25 утатора 11, выход которого через илитель-ограничитель 12 и дифференрующую цепь 13 связан с входом синониэации задающего генератора 5. оме того, в устройстве имеются ло- 30 ческий элемент HE 14, логический э емент ИЛИ 15, IK-триггер 16, долнителъная дифференцирующая

em 17 и элемент 18 задержи. Вход логического элемента HF u од I IK-триггера соединены с выходном усилителя-ограничителя 12, выход л огического элемента HE 14 соединен

ci входом К IK-триггера 16 и входом дополнительной дифференцирующей цег и 17, выходы IK-триггера 16 предназн ачены для подключения к выходным кас. кадам формирования управляющих имп ульсов для тиристоров инвертора 1 (на схеме эти каскады не показаны), zixop синхронизации задающего генератора 5 соединен с выходом логического элемента ИЛИ 15, входы которого

Подключены к выходам дифференцирующих н(епей 13 и 17 а выход задающего reУ

50 нумератора 5 через реле времени 18 связ ан со счетным входом IK-триггера 16.

Счетный вход аналогового коммутатора

11 соединен с одним из выходов IKт риггера 16 через счетчик 19.

Устройство работа.ет следующим об55 разом.

Инвертор 1 нагружен на три последовательно соединенные резонансные нагрузки 2, 3, 4, сосгоящие из индук торов и батарей компенсирующих конденсаторов.

Через резонансные нагрузки 2, 3, 4 протекает один и тот же выходной ток инвертора i,„„„, (фиг. 2). Поскольку резонансные нагрузки 2, 3, 4 настроены на различные частоты, подача мощности в индукторы происходит поочередно за счет .поочередной синхронизации импульсов задающего генератора 5 и вместе с ними полуволн выходкого тока с напряжениями нагрузок

2, 3, 4. При синхронизации импульсов задающего генератора 5 с напряжением какой-либо нагрузки данная нагрузка построена в резонанс с выходным током инвертора и на ней падает максимальное напряжение, на остальных. нагрузках присутствует небольшое напряжение, которое при добротностях

5...10, характерных для высокотемпературных индукционных нагревателей, не превышает 10...20X. от напряжения настроенной в резонанс нагрузки.

Поочередная настройка инвертора 1 на различные нагрузки происходит благодаря переключению каналов синхронизации импульсов зацающего генератора 6, 7, 8 с напряжениями нагрузок 2, 3, 4 при переключении каналов аналоговото коммутатора 11. Переключение каналов происхоцит в моменты вступления на счетный вход коммутатора 11 выходных импульсов счетчика 19 (моменты t) и t на фиг. 2).

Длигельность работы очередного канала синхронизации управляется путем предварительной записи в счетчик 19 числа в двоичном коде, соответствующего необходимому копичеству периодов выходного тока инвертора 1. Запись этого числа в счетчик 19 производится от внешней системы управления, например, от микроЗВИ.

Регулирование мощности, выделяемой в нагрузках, осуществляется за счет управления фазовым сдвигом, вносимым фазосдвигающими устройствами 10 в сигналы напряжений нагрузок, поступающие с выходов датчиков 9. Благодаря сдвигу фаз, между выходным током иннертора 1 ц и напряжением соответььв < ствующей нагрузки мощность, выделяемая в индукторе, уменьшается в соответствии с частотной характеристикой параллельного резонансного контура.

Управление фазовым сдвигом устройств

1410242

20 25

40

10 производится по.сигналам внешней системы регулирования, которая, например, состоит из датчика температуры нагреваемого объекта, задатчика сравнивающего устройства и регулятора, выход которого соединен с управляющим входом фазосдвигающего устройства 10 °

Таким образом, на интервале работы одного из каналов коммутатора 11 на вход усилителя-ограничителя (релейного усилителя) 12 поступает сдвинутый по фазе сигнал напряжения соответствующей резонансной нагрузки (на фиг. 2 сдвиг фаз для нагрузок 3 и 4 взят равным нулю). На выходе усилите ля-ограничителя 12 формируется сигнал прямоугольной формы, фронты которого совпадают с моментами перехода через ноль сигнала с коммутатора 11 °, Дифференцирующие цепи 13 и 17 формируют короткие импульсы, синхронные с фронтами выходного сигнала усилителя-ограничителя 12, причем импульсы на выходе дифференцирующей цепи

13 соответствуют положительным, а импульсы на выходе дифференцирующей цепи 17 — отрицательным фронтом выходного сигнала усилителя-ограничителя

12. Две последовательности коротких импульсов, синхронных с фронтами импульсного сигнала усилителя-ограничителя 12, суммируются элементом

ИЛИ 15 и поступают на вход синхронизации задающего генератора 5, в результате чего последний формирует короткие импульсы в моменты перехода через ноль выходного сигнала включенного канала синхронизации (на интервале -t<,включен канал б). Элемент 18 задержки (одновибратор) формирует импульсы нулевого уровня длительностью Т, в течение которых импульсы задающего генератора 5 не оказывают воздействия на счетный вход

IK-триггера 16 и не приводят к формированию импульсов управления тиристорами инвертора 1.

Величина Т, выбирается не меньшей, чем время, необходимое для коммутации инвертора и не больше, чем

0,5 Е, где Е„„ц„ — максимальная макс резонансная частота нагрузок. Для параллельного инвертора Т, 7 3...5t<, где t — время восстановления тириЬ сторов, для резонансного инвертора по схеме фиг. 1 Т, ) 1,5 LC, где

? и С вЂ” индуктивность и емкость ком-. мутирующего контура. Таким образом элемент 18 задержки осуществляет функцию запрета формирования управляющих импульсов в течение интервала . времени после каждой коммутации, которое может привести к срыву инвертирования, либо к формированию полупериода выходного тока инвертора 1 в противофазе с напряжением нагрузки, в которую должна отдаваться мощность. В частности, следующий после момента t импульс задающего генера" тора не проходит на счетный вход

IK-триггера 16 что предотвращает срыв инвертирования. Импульс, следующий после момента t также попадает в интервал Т-, и игнорируется IK-триггером 16, в противном случае переключение триггера не привело бы к коммутации инвертора (так KcLK в момент подачи импульса все плечи моста включены), что означает сбой в работе системы, а именно, подачу последующего импульса на уже включенную диагональ моста.

Также необходимым для формирования полупериодов выходного тока, синфазных с напряжением на нагрузке, являются связи входов I и К IK-триггера с элементами 12 и 14, благодаря которым определенной полярности напряжения нагрузки, с напряжениями которой синхронизируется инвертор, всегда соответствует подача управляющих импульсов на диагональ инвертора, обеспечивающую формирование тока данной полярности.

В частности, второй импульс, следующий с задающего генератора 5 после момента t,, проходит через элемент 18 задержки, однако не может переключить триггер 16, так как при его поступлении (отрицательный фронт выходного сигнала U«,) на ?-входе единичный, а на К-входе — нулевой уровни и триггер остается в единичном состоянии, IK-триггер 16 переключается по следующему импульсу, и становится возможным формирование синфазной полуволны тока вв,» вр» <

Таким образом, изобретение исключает нри скачках фазы выходного тока инвертора в моменты переключения каналов потерю синфазности (скачек

0 фазы тока на 180 по отношению к напряжению нагрузки), что повышает устойчивость работы инвертора.

1410242

Формула изобретения

Фие. Р

Составитель А. Придатков

Ie>ÐeÀ Л.Сердюкова Корректор М. Пожо

Редактор И. Товтин

Заказ 3494/5á

Тираж бб5

Подписное

ВНИИ1П1 Государственного комитета СССР до делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство для управления инверт< ром с и резонансными нагрузками содержащее синхронизирующий задаюй генератор, аналоговый коммутат р, выход которого через усилительо раничитель и дифференцирующую цепь с язан с входом синхронизации задающ го генератора, а каждый из и входов а алогового коммутатора предназначен я подключения к соответствующей наг узке через последовательно соедин нные датчик напряжения нагрузки и ф зосдвигающий блок, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повыш ния устойчивости работы устройства, о о снабжено логическим элементом НЕ, л гическим элементом ИЛИ, IK-триггером, дополнительной дифференцирующей цепью и элементом задержки, причем вход логического элемента НЕ и вход Х IK-триггера соединены с выходом усилителя-ограничителя, выход логического элемента HE соединен с входом К IK-триггера и входом дополнительной дифференцирующей цепи, выходы IK-триггера предназначены для подключения к выходным каскадам формирования управляющих импульсов для тиристоров инвертора, вход синхронизации задающего генератора соединен с выходом логического элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам дифференцирующих цепей, а выход задающего генератора через элемент задержки соединен со счетным входом IK-триггера.