Устройство для управления тиристорным преобразователем частоты

 

Изобретение предназначено для интенсификации технологических процессов с использованием индукционного нагрева, ультразвука и т.д. Цель изобретения - повышение точности и устойчивости работы. Устройство содержит управляемый задающий генератор 1, командный блок 2, распределитель 3 импульсов управления вентилями инвертора, датчик 11 выходного параметра преобразователя, блок управления выпрямителем преобразователя, содержащий синхронизатор с питающей сетью переменного напряжения, а также счетчик 18 с дешифратором 13, сумматор 17, электронный коммутатор 12, электронный ключ 15, дифференциальный 14 и управляемый 16 интеграторы. Устройство обеспечивает высокую устойчивость работы тиристорного преобразователя к различного рода возмущающим воздействиям, а также снижает потери на поиск экстремума и повышает точность работы всей системы автоматического регулирования, что приводит к повышению производительности технологического оборудования и экономии электроэнергии. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (gy)g Н 02 M 5/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4152983/24-07 (22) 26.11.86

,46) 23.06,90. Бюл. У 23 (71) Уральский политехнический институт им, С.M.Êèðîâà (72) В.В,Шипицын, В.И.Лузгин, A.À.11îâèêîâ, А.Ю.Петров, В,А,Чижевский, А.В.Абрамов и Д.В,Чуркин (53) 621.316.727(088.8) (56) Дискретные и самонастраивающиеся системы, Труды 2-ro международного конгресса ИФАК. — M,: Наука, 1965, с. 329-330.

Авторское свидетельство СССР

)) 1069123, кл, Н 02 M 5/22, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение предназначено для интенсификации технологических процессов с использованием индукционного нагрева, ультразвука и т,д. Цель изобретения — повьш ение точности и устойчивости работы, Устройство со— держит управляемый задающий генератор 1, командный блок 2, распредели— тель 3 импульсов управления вентилями инвертора, датчик 11 выходного параметра преобразователя, блок управления выпрямителем преобразова— теля, содержащий синхронизатор с питающей сетью переменного напряжения, а также счетчик 18 с дешифратором 13, сумматор 17, электронный ком— мутатор 12, электронный ключ 15, дифференциальный 14 и управляемый

16 интеграторы. Устройство обеспе— чивает высокую устойчивость работы тиристорного преобразователя к различного рода возмущающим воэдействи— ям, а также снижает потери на поиск экстремума и повышает точность работы всей системы автоматического регулирования, что приводит к повышению производительности технологичес— кого оборудования и экономии элек— троэнергии ° 3 ил °

1573513

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для интенсификации тех5 нологических процессов с испольэоваIнием индукционного нагрева, ультразвука и т.д, Цель изобретения — повышение устойчивости и точности работы системы управления тиристорным преобразователем частоты.

На фиг.l приведена блок-схема

:предлагаемого устройства управления преобразователем частоты; на фиг.2 диаграммы работы отдельных узлов; l5 на фиг,3 — резонансная кривая выходно го тока, Устройство содержит управляемый задающий генератор 1 с блоком 2 команд Пуск-Стоп, распределитель 3

tt 1!

: импульсов с выходными усилителями. фо рмиров ателями 4, св я з анными с, управляющими переходами силовых ти,,рис то ро в. автономного последователь- ного инве рто ра 5, питаемого о т сети через управляемый силовой выпрямитель 6, блок управления тирис т орами которого содержит блок 7 усилит елей, управля емый фаэ о сдвиг ающим блоком 8, на выход которого поступают импульсы

Yl = ХО Хl. Х2.ХЗ + ХО-Xl X2 ХЗ + ХО.

У2 = ХО Xl Х2 .X3 + ХО.Х1 Х2 ХЗ + ХО.

УЗ = ХО.Х1 Х2 ХЗ;

У4 = ХО.Х1- Х2 ХЗ!

1 где ХО,Х1,Х2,ХЗ вЂ” входной двоично-десятичный код;

Уl,У2,УЗ,Y4 — выходной код дешифратора. 40

Устройство работает следующим образом, При использовании датчика 11 в цепи постоянного тока и необходимости подстройки преобразователя частоты 5 в режиме максимума входного тока, что соответствует максимуму выходной мощности в установках работающих на резонансную нагрузку, входной сигнал имеет вид, изображенный на диаграмме фиг.2а, При подаче питающего напряжеS0 ния с выхода синхронизатора 9 на вход счетчика 18 поступают синхроимпульсы, соответствующие частоте пульсации постоянного напряжения, питающего автономный последовательный инвертор

5 (фиг,2б). В зависимости от типа используемого счетчика 18 и дешифратора 13, например двоично-десятичот синхронизатора 9. Выход инвертора

5 подсоединен к нагрузке IO имеющей резонансный характер. Датчик !1 выходного параметра преобразователя, который может быть установлен как в цепи постоянного, так и в цепи переменного тока (показан пунктиром), через управляющий коммутатор 12, на управляющие входы которого поступают импульсы с первого и второго выходов дешифратора 13, свяэан с входами дифференциального интегратора 14, Выход последнего через электронный ключ !5, управляющий вход которого подключен к третьему выходу дешифратора 13, подключен к входу управляемого интегратора 16, выходной сигнал которого поступает на первый вход сумматора 17, управляющего частотой задающего генератора 1.

Дешифратор 13 управляется импульсами с выхода счетчика 18, который считает синхроимпульсы, поступающие от синхронизатора 9, Четвертый выход дешифратора 13 предназначен для сброса дифференциального интегратора 14 и связан с его входом сброса, Выходы дешифратора связаны с его входами логическими функциями

Xl Х2 ХЗ + ХО.Х1 Х2 ХЗ;

Xl Х2 ХЗ + ХО- Х! Х2 ХЗ;

I ный счетчик-дешифратор, на выходах дешифратора формируются импульсные сигналы с первого выхода (диаграмма на фиг.2в), с второго выхода (фиг.2г), с третьего выхода (фиг.2д), и с четвертого выхода (фиг.2е).

При нажатии кнопки "Пуск" срабатывает командное устройство 2, запускается задающий генератор. 1, начинает работу распределитель 3 импульсов и включается усилитель-формирователь 4, подавая импульсы управления на тирнсторы инвертора

5, Фазосдвигающий блок 8 и блок 7 выходных усилителей обеспечивают управление силовым выпрямителем 6, питающего инвертара 5 при необходимости регулировки выходной мощности преобразователя широких пределов.

При этом один и тот же сигнал с первого выхода дешифратора 13 поступает одновременно через сумматор 17 на "качание" частоты

5 15 задающего генератора 1 и на первый управляющий вход коммутатора 12, на второй управляющий вход которого па," даются управляющие импульсы с второго выхода дешифратора 13, обеспечивая поочередное подключение выхода датчика 11 тока к инвертирующему и неинвертирующему входам дифференциального интегратора 14 (фиг.2ж,з).

Дифференциальный интегратор 14 интегрирует эти сигналы с разделением во времени, и находит их разность (фиг.2и).

Если в момент пуска инвертора 5 частота соответствует точке а резонансной кривой нагрузки (по потребляемому инвертором выходному току) (фиг.3), то "качание" частоты задающего генератора определяет постоянную пульсацию информационного сигнала с частотой "качания", т.е, синхронно с сетевым питающим напряжением, Энергетические характеристики информационного сигнала на данных интервалах (в пределах перепада "качания") отличаются на величину заштрихованных площадей. Поэтому вы.ходной сигнал интегратора 16 находится в интервале времени работы электронного ключа 15, как это видно из

Э диаграмм на фиг.3 по заштрихованным площадям: для точки а и„,„= К(З1-(-.Я2)) =.K(S1+S2), для точки б

Ц вых для точки в

Пвых= K((-Sl )-S2J= -K(SI+S2)» где К вЂ” коэффициент пропорциональности определяется параметрами инвертора;

S — энергетическая характеристика изменения информационного сигнала под воздействием сигнала поиска.

Энергетическая характеристика определяется в виде нанси в = — "-" - 1 (ta(e) — za, ) ас, Тинт где Т н„ вЂ” постоянная интегрирования;

Т вЂ” период действия синхроимси пульса, открывающего электронный ключ 15;

n — число синхроимпульсов;

Id(t) — мгновенное значение потребляемого инвертором тока

Id — среднее значение потребляеср мого инвертором тока, 73513

50 т ° е. при равных длительностях интегрирования (как это и заложено в предлагаемом устройстве) режим б характерен нулевым выходным сигналом, и режимы а и в, соответствующие разным склонам резонансной кривой, определяют уровень и знак выходного сигнала.

Резонансный сигнал выделяется электронным ключом 15, управляемым третьим выходом дешифратора 13, и поступает на вход управляемого интегратора 16, который осуществляет интегрирование сигнала рассогласования, находясь все остальное время в режиме хранения информации (фиг.2к), С выхода интегратора 16 сформированный результирующий сигнал рассогласования поступает на первый вход сумматора 17 и вызывает движение рабочей точки по резонансной характеристике нагрузки в сторону имеющегося экстремума (фиг,2л). Поскольку сигнал на выходе интегратора 16 не может изменяться скачкообразно, то исключены динамические толчки задащего генератора, кроме того, сигнал рассогласования, снимаемый с интегратора 16, появляется сразу же после появления сигнала рассогласования и чем больше этот сигнал, тем быстрее нарастает напряжение на выходе интегратора.

Так как слежение осуществляется не только за изменением входного сигнала, но и за скоростью его изменения (первой производной по времени), то со л гласно теории авторегулирования, такая система обладает повышенной точностью регулирования, Повышение точности регулирования позволяет снизить амплитуду сигнала поиска, а следовательно, и потери полезной мощности на поиск экстремума °

Исключение динамических толчков задающего генератора и всей системы авторегулирования по сравнению с известной повышает ее устойчивость в динамических режимах работы, кроме того, облегчает выход тиристорного преобразователя частоты на режим.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для управления тиристорным преобразователем частоты, включающим последовательно соединенные выпрямитель и инвертор, содержа1573513

Yl

У2

У3

74 щее управляемый задающий генератор, блок команд "Пуск-Стоп, выход которого подключен к разрешающему входу управляющего задающего генератора, расп- ределитель импульсов управления венти— лями инвертора,датчик выходного параметра преобразователя, блок управления выпрямителем преобразователя, входы синхронизатора которого предназначеHbI для подключения к питаюшей сети

Переменного напряжения, а выходы

Подключены к двоичнодесятичному

Счетчику, дешифратор, входы которого

Подключены к выходам счетчика, сум- )5 оратор, выход которого подключен к правляющему входу управляемого эаающего генератора, о т л и ч а ю—

1ц е е с я тем, что, с целью повышеT0RH0CTH H УСтОйЧИВОСтн PHGOTbl

Системы управления тиристорным преЬбраэователем частоты, оно дополнительно снабжено электронным коммуХО Хl Х2 ХЗ + ХО Хl Х2 ХЗ +

ХО Хl Х2 ХЗ + ХО Хl.Х2 ХЗ +

ХО. Хl. Х2 ХЗ;

ХО Xl XZ- X3, где XO Хl,Х2,ХЗ вЂ” входной двоично- 30 десятичный код; татором, электронным ключом, дифференциальным .и управляемым интегратором, причем информационный вход электронного коммутатора подключен к выходу датчика выходного парамет- ра преобразователя, два его управляющих входа подключены к первому и BTO рому выходам дешифратора, а выходы соединены с информационными входами дифференциального интегратора, выход которого через электронный ключ подсоединен к вх цу управляемого интег— ратора, выход ..и связанного с первым входом сумматора, вход сброса дифференциального интегратора подключен к четвертому выходу дешифратора, а управляющий вход электронного ключа подсоединен к третьему выходу дешифратора, при этом выходы дешифратора связаны с его входами логическими функциями

ХО.Х1 Х2 X3 + ХО Xl Х2 Х3;

ХО Хl Х2 X3 + ХО Хl Х2.ХЗ;

Yl Y2 У3 Y4 — выходной код дешифратора, 1573513

Составитель В,Бунаков

Техред Л.Сердюкова Корректор О,Кравцова

Редактор Н,Рогулич

Заказ 1646

Тираж 501

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 1