Способ регулирования тока нагрузки инвертора

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях частоты для индукционного нагрева ферромагнитных материалов . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет стабилизации заданного соотношения гармоник тока на выходе инвертора в широком диапазоне регулирования. В способе управления формируют сигнал задания, пропорциональный отношению действующих значений двух гармонических составляющих тока нагрузки, измеряют действующие значения этих составляющих , определяют отношение измеренного значения тока с более высокой частотой к току с более низкой частотой , полученный сигнал сопоставляют с сигналом задания и при превышении первым второго изменяют длительность паузы тока нагрузки в сторону уменьшения , в противном случае в сторону увеличения. Л ил. i (Л

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТЖЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (11) (51)5 Н 02 И 7/48

2 А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4624620/07 (22) 26.; 2. 88 (46) 07.06.91. Бкл. № 21 (71) Днепропетровский горный институт им. Ар т ема (72) С.И.Выпанасенко и Г.Г.Пивняк (53) 621.3 16.727 (088.8) (56) Чаплыгин E.E., Долбилкин Е.В, Источники питания установок двухчастотного нагрева. — Техническая электродинамика, 1987, Р 1.

Авторское свидетельство СССР

Р 928607, кл. Н 02 М 7/48, 1982. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА НАГРУЗКИ ИНВЕРТОРА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях частоты для индукционного нагрева ферромагнитных маИзобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в преобразователях частоты для индукционного нагрева ферромагнитных материалов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей инвертора.

На фиг.1 приведена схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на фиг.2 — зависимости отношения гармонических составляющих тока прямоугольной формы от длительности паузы.

Устройство состоит из инвертора 1, имеющего вход для регулирования длительности паузы тока нагрузки и нагруженного на индуктор 2 датчиков 3 и 4 тока, фильтров 5 и 6, блока 7 де2 териалов. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет стабилизации заданного соотношения гармоник тока на выходе инвертора в широком диапазоне регулирования.

В способе управления формируют сигнал задания, пропорциональный отношению действующих значений двух гармоничес ких составляющих тока нагрузки, измеряют действующие значения этих сос1 тавляющих, определяют отношение измеренного значения тока с более высокой частотой к току с более низкой часто" той, полученный сигнал сопоставляют с сигналом задания и при превышении первым второго изменяют длительность паузы тока нагрузки в сторону уменьшения, в противном случае в сторону увеличения. 2 ил. ления, устройства 8 сравнения токов, задатчика 9 отношения токов. Датчики

3 и 4 тока включены в цепь нагрузки р и через фильтры 5 и 6 соединены с блоком 7 деления. Выходы блока 7 де.ения и задатчика 9 соединены с входами устройства 8 сравнения, а его выход соединен с входом для регулирования паузы тока нагрузки инвертора 1.

Индуктор 2 подключен к инвертору 1 через компенсирующий конденсатор 10.

В режиме прерывистого тока нагрузки работают резонансные автономные йь инверторы. Ток нагрузки содержит основную и высшие гармонические составляющие, причем в зависимости от места включения нагрузки в силовую цепь инвертора ток содержит четные или не-.

1654952 четные гармоники. При изменении длительности паузы тока нагрузки, а так- же формы его кривой, уровень высших гармонических составляющих тока по

5 отношению к току основной гармоники изменяется. Изменение указанных параметров обеспечивается, например, в резонансных инверторах с широтным реГулированием напряжения. Для этого в схему резонансного инвертора вводят специальные ключевые устройства. Аналогичные устройства вводят в силовые цепи автономных инверторов тока. Изменением угла регулирования при отпиракии тиристора обеспечивают широтноимпульсное регулирование тока нагрузКи. Указанные схемы автономных инверТоров, а также схемы, действующие по аналогичному принципу, могут выполнять функции инвертора 1 предлагаемоI o устройства.

Компенсирующий конденсатор 30 в цепи нагрузки может быть включен последовательно с индуктором» Это Нс 25 ключает резкое ограничение уровня высших гармонических составляющих тока индуктора, имеющее место при параллельном включении. Возможны варианты с,последовательно-параллельным или параллельно-последовательным включе30 нием конденсаторов. Соответствующим подбором их параметров обеспечивают заданный уровень гармонических сос" тавляющих тока индуктора.

На фиг.2 в качестве примера приве- З5 дена зависимость отношения действующих значений третьей Х и основной Х ! гармонических составляющих тока нагрузки прямоугольной формы от значеЙия тока, соответствующего паузе этого тока. При синусоидальной форме импульсов, характерной для инверторов резонансного типа, кривая спектрального состава тока мало отличается от приведенной на фиг.2. Видно, что су- 45 ществует интервал изменения угла Я, на котором с увеличением длительности паузы тока отношение уровня высшей гармонической составляюцей к основной возрастает. Аналогичные интервалы мож-50 но выделить и для отношения более вы< .оких гармонических составляющих, например пятой I /T,, седьмой I /I< и г.д. Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает на указанном интервале характеристики.

Активные мощности, отдаваемые в нагрузку первой Р, и и-й Р гармонически составляющими тока (и — номер гармоники), равны

Р„= IIR,;

R„

И П где R <, Rz — активные сопротивления, вносимые нагреваемым материалом в цепь индуктора на частотах основной и и-Й гармоник тока.

Рп

P. где f <, f < " частоты основной и и-й гармонических составляющих тока индуктора.

Таким образом„

Ря и — — (— — ) n, Pt I т.е. отношение мощностей однозначно связано с отношением токов гармонических составляющих и, следовательно, изменением отношения токов I /I» можР6 но регулировать отношение — — .

Исходя из особенностей процесса термообработки, предполагающего наличие в индукторе двух гармонических составляющих тока, предварительно задают отношение Р /P1. При этом P>/Р1 может быть неизменным или изменяться во времени в зависимости от текущих параметров нагреваемого материала (удельной электрической проводимости, относительной магнитной проницаемости, температуры и т.п.). Так, например, при нагреве ферромагнитных материалов выше .температуры точки Кюри целесообразно повьппение отношения

Рп/Р пропорционально глубине слоя с температурой, превышающей укаэанное значение. Относительное увеличение моцности, отдаваемой в нагрузку на более высокой частоте, с меньшей глубиной проникновения тока, позволит повысить интенсивность нагрева поверхностного слоя, КЦЦ процесса, его производительность, снизить потери металла.

По заданному Ря/Рй определяют значение I /I< и с помощью задатчика 9 отношения токов формируют сигнал, пропорциональный отношению действующих значений двух гармонических составляющих тока нагрузки. С помощью датчиков 3 и 4 тока и филУгров 5 и 6 íeåeïnðeðûâíe нзмернют Нейстауюпне зна5 1654952 6 чения этих составляющих, затем в бло- ническими составляющими, заключающийке 7 деления определяют отношение из- ся в том, что изменяют длительность меренного значения тока с более высо- паузы тока нагрузки, о т л и ч а ив кой частотой к току с более низкой шийся тем, что, с целью расширечастотой. В устройстве 8 сравнения ния функциональных возможностей инсопоставляют полученный сигнал с сиг- вертора, формируют сигнал задания, налом задания и при превышении первым пропорциональный отношению действуювторого, воздействуя на вход для ре- щих значений двух гармонических сосгулирования длительности паузы тока . тавляющих тока нагрузки, измеряют

10 нагрузки инвертора 1, изменяют ука- действующие значения этих составляюзанную длительность в сторону умень- щих, определяют отношение измеренного шения, а в противном случае — в сто- значения тока с более высокой часторону увеличения. Регулирование дли- той к току с более низкой частотой, тельности приводит к изменению отно- полученный сигнал сравнивают с сигна15 шенин Т„/Т1. Значение отношения мощ- лом задания и при превышении первым ностей стабилизируется на заданном второго изменяют длительность паузы уровне. тока нагрузки в сторону уменьшения, 5 о р м у л а и з о б р е т е н и я в противном случае — в сторону увелиСпособ регулирования тока нагрузки чения инвертора с основной и высшими гармо1654952

Составитель Ф.Степе

Редактор Л.Гратилло Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Обручар

Заказ 1958 Тираж 393 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101