Способ управления автономным инвертором, нагруженным на резонансную нагрузку

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в составе тиристорных преобразователей частоты . Цель изобретения - повышение точности настройки на резонансную частоту. Способ управления автономным инвертором , нагруженным на резонансную нагрузку , заключается в том, что измеряют выходной ток инвертора, определяют длительность протекания тока тиристоров и диодов , сравнивают эту величину с периодом собственной частоты коммутирующего контура , а результат рассогласования используют для подстройки выходной частоты инвертора. Устройство для реализации этого способа содержит управляемый задающий генератор, распределитель выходной усилитель-формирователь и высокочастотный трансформатор тока, установленный в нагрузочном резонансном контуре, детектор нуля, D-триггер, одновибратор, сумматор и фильтр низкой частоты. Высокочастотный трансформатор тока, первичной обмоткой включен в выходную цепь инвертора, вторичной обмоткой подключен к тактовому входу D-триггера, выход которого совместно с инвертирующим выходом одновибратора соединен с входами сумматора, выходом связанного через фильтр низкой частоты. Устройство содержит также управляемый задающий генератор с распределителем, один из выходов которого подключен к S-входу D-триггера и входу одновибратора, а второй выход соединен с R-входом D-триггера. 2 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 М 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4632873/24-07 (22) 06.01,89 (46) 23.03.92. Бюл, hL 11 (71) Уральский политехнический институт им. С.М. Кирова (72) B.Â. Шипицин, В,И. Лузгин, А.Ю. Петров, Н.Н.Четверня и И.В.Новопашин (53) 621.314.27 (088.8) (56) Шапиро С.B., Казанцев В.Г., Карташев

В.В., Киямов P.Н. Тиристорные генераторы ультразвуковой частоты, M., Энергоатомиздат, 1986, с.88.

Тиристорные преобразователи частоты для индукционного нагрева металлов. Межвузовский сборник. Уфа, 1977, с, 34-38. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АВТОН0МНЫМ ИНВЕРТОРОМ, НАГРУЖЕННЫМ НА

РЕЗОНАНСНУЮ НАГРУЗКУ (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в составе тиристорных преобразователей частоты. Цель изобретения — повышение точности настройки на резонансную частоту.

Способ управления автономным инвертором, нагруженным на резонансную нагрузку, заключается в том, что измеряют

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для интенсификации технологических процессов с использованием высокочастотных преобразователей, Известен частотный способ управления инверторами, который заключается в том, что нагрузочный контур вначале совершает вынужденные колебания, а затем отключаЯЛ,» 1721758 А1 выходной ток инвертора, определяют длительность протекания тока тиристоров и диодов, сравнивают эту величину с периодом собственной частоты коммутирующего контура, а результат рассогласования используют для подстройки выходной частоты инвертора. Устройство для реализации этого способа содержит управляемый задающий генератор, распределитель выходной усилитель-формирователь и высокочастотный трансформатор тока, установленный в нагрузочном резонансном контуре, детектор нуля, D-триггер, одновибратор, сумматор и фильтр низкой частоты.

Высокочастотный трансформатор тока, первичной обмоткой включен в выходную цепь инвертора, вторичной обмоткой подключен к тактовому входу D-триггера, выход которого совместно с инвертирующим выходом одновибратора соединен с входами сумматора, выходом связанного через фильтр низкой частоты. Устройство содержит также управляемый задающий генератор с распределителем, один из выходов которого подключен к S-входу D-триггера и входу одновибратора, а второй выходсоединен с R-входом 0-триггера. 2 ил. ют источник питания и измеряют частоту собственных колебаний нагрузки, подстраивая выходную частоту источника питания (автономного инвертора) под частоту свободных колебаний нагрузки. Основной недостаток этого способа в том, что требуется отключать источник питания, поэтому снижается КПД, а многократные процессы пуска-останова отрицательно сказываются на надежности работы преобразователя часто1721758

50 ты (так как появляются перенапряжения на силовых элементах схемы).

Наиболее близким к изобретению является способ регулирования, при котором определяют фазовый сдвиг, измеряемый в нагрузочном резонансном контуре трансформаторами тока, выпрямляют эти сигналы и находят их разность. Разностный сигнал используют в качестве управляющего. Основным недостатком такого способа является сложность его реализации, особенно в случае высокой добротности резонансного нагрузочного контура, что определяется необходимостью изготовления токовых трансформаторов с высокой степенью идентичности на значительные первичные токи (единицы и десятки килоампер).

Цель изобретения — повышение точности настройки частоты управления.

Поставленная цель. достигается тем, что измеряют выходной ток инвертора и определяют длительность протекания тока тиристоров и диодов, сравнивают эту величину с периодом собственной частоты коммутирующего контура, а результат рассогласования используют для регулирования выходной частоты инвертора.

На фиг.1 приведена схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 — диаграммы, иллюстрирущие предлагаемый способ управления.

Устройство содержит высокочастотный трансформатор 1 тока, первичной обмоткой включенный в выходную цепь инвертора, вторичной обмоткой нагруженный на ограничивающий резистор 2 и подключенный к детектору 3 нуля, выходом связанного с тактовым входом D-триггера 4, выход которого совместно с инвертирующим выходом одновибратора 5 соединен с входами сумматора

6, выходом связанного через фильтр 7 низкой частоты и управляемый задающий генератор 8 с распределителем 9, один из выходов которого подключен к S âxoäóтригrepa 4 и входу одновибратора 5, а другой выход соединен с R-входом триггера

4, Распределитель 9 также связан с блоком выходных усилителей — формирователей 10, подключенным к инвертору 11 нагруженному на резонансный контур 12.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал тока с трансформатора 1 (см.фиг.2а) поступает на вход детектора 3.

При паузе в выходном токе инвертора на выходе детектора 3 формируется высокий уровень сигнала (см,фиг.2,б) импульсы управления автономным инвертором, распределенные по двум каналам, генерируемые

35 распределителем 9, поступают на вход S(см фиг.2,в) и R-(см.фиг.2,г) триггеры 4, Причем фронт импульса, поступающего на тактовый вход (см. фиг,2,б) обнуляет 0-триггер

4 (см фиг.2,д), а появление на входе S импульса управления переключает этот триггер в состояние логической единицы (см фиг.2,д). С приходом импульса на тактовый вход триггер 4 снова обнуляется и процесс повторяется. B случае работы инвертора в режиме непрерывного выходного тока выход триггера 4 переключается из одного состояния в другое только за счет импульсов, поступающих на его R u S-входы, так как импульсы на тактовом входе отсутствуют, Таким образом, на время включения тиристоров и диодов на выходе триггера 4 формируется высокий уровень сигнала, что позволяет зафиксировать суммарную длительность протекания тока тиристоров и диодов в течение периода работы инвертора

11. Одновибратор 5 с приходом íà его вход импульсоз управления (см фиг.2,в) формирует сигнал низкого уровня с длительностью

То (см фиг.2,е), совпадающий с периодом собственной частоты коммутирующего контура инвертора 11. Сумматор сигналов 6 имеет два режима работы, определенных соотношением величины Т и Тр (см фиг.2, д.е).

При Т < To (см, фиг.2, д,е), что соответствует нахождению рабочей точки инвертора на правом склоне резонансной характеристики, на выходе сумматора 6 появляется сигнал отрицательного уровня (см фиг.2,е), длительность которого равна величине разности Т вЂ” Т. Это позволяет в данном режиме работы на выходе фильтра 7 получить отрицательный уровень сигнала. При To < Т, что соответствует нахождению рабочей точки инвертора на левом склоне резонансной характеристики, на выходе сумматора сигналов 6 появляется сигнал положительной полярности длительностью, равной величине Т вЂ” Т . Это позволяет на выходе фильтра

7, в данном случае, получить положительный уровень сигнала, Таким образом, постоянная составляющая сигнала с выхода сумматора 6 принимает положительное или отрицательное значение, которое и используется в качестве сигнала рассогласования.

Сигнал рассогласования поступает на вход управляемого задающего генератора 8, подстраивая его частоту таким образом, чтобы рабочая точка инвертора перемещалась в сторону максимума резонансной нагрузочной характеристики. Как видно принцип формирования управляющего воздействия позволяет осуществить подстройку частоты управления инвертором в область максиму1721758 ма мощности, отдаваемой в нагрузку даже тогда,. когда .режим экстремума мощности не совпадает с режимом полной компенсации нагрузочного контура(как, например, в случае сложной нескомпенсированной нагрузки), Формула изобретения

Способ управления автономным инвертором, нагруженным на резонансную нагрузку, содержащим встречные диоды и коммутирующий контур, заключающийся в том, что измеряют выходной ток инвертора и формируют управляющие импульсы с заданной частотой, отличающийся тем, что, с целью . повышения точности настройки на резонансную частоту, фиксируют четные и нечетные полупериоды выходного тока инвертора и тока встречных диодов, в каждом четном полупериоде в момент включения соответствующего вентиля фор5 мируют сигнал тока, продолжающийся до . окончания тока встречного диода, и сигнал задания, длительность которого равна периоду собственной частоты коммутирующего контура, сравнивают длительности

10 сигналов тока и задания, если длительность сигнала тока больше, то повышают частоту формирования импульсов управления в следующих полупериодах, а если длительность сигнала тока меньше длительности сигнала

15 задания снижают частоту формирования импульсов управления.

1721758 и

Сигнал на ЙиаВ

mp-ра 1

Ж

Сиеми лв

@ хоев

gPlfCFI7Oраб

45

Редактор Т. Шагова

Заказ 961 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Сиенал на с- дхоти

3-трцггераО

Сигал на

S-дхй

Д-нюиггерай г

Сигнал не

0-Ваде

Д-крюгера д

Сигнал на 6ыхеде

Я-щаиегера 4 йиодедюЫраJFOPg

Составитель В. Миронов

Техред М.Моргентал Корректор И, Муска