Способ распределения выходной мощности инвертора

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Со1оз Советскик

Социапистическнк

Республик

< 928608 (61) Дополнительное к авт. свиа-ву (22)Заявлено 13.06.80 (21) 2939277/24-07 с присоединениетн заявки М (23) Приоритет (53 ) М. Кл.

Н 02 P 13/18

Гооударствсниый квинтет (ÁÇ) УДК 621. 314. .26(088.8) Опубликовано 5. 05 . 82 . Бюллетень ¹ 18 оо аелаи изобретений и открытий

Дата опубликования описания 1 5 . 05 . 82 (72) Авторы изобретения.

А.В. Иванов, М.М. Мульменко, П.С. Ройзман и P.Ã. Юнусов

Специальное конструкторско-технологическое бюро полупроводниковых преобразователей частоты при Уфимском авиационном институте им. Орджоникидзе (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ

ИНВЕРТОРА

20 где с - время;

Изобретение относится к преобра- 1 зовательной технике и может быть использовано в электротехнологических процессах, требующих одновременного и независимого регулирования мощности в каждой из нагрузок.

Известны способы распределения выходной мощности инвертора, питающего тт резонансных нагрузок, настроенных на частоты мн а) ...м«,сос10 тоящий в том, что измеряют собственную частоту каждого контура нагрузки и в соответствии с полученным результатом периодически изменяют параметры выходного напряжения, при этом энергию подают в каждую из нагрузок поочередно за счет периодического изменения частоты выходного напряжения инвертора Llj.

Недостатком известных способов является невысокая точность, обусловленная тем, что подачу энергии в каждую нагрузку. осуществл-,ют,пискретными порциями с частотой много меньшей выходной частоты инвертора.

Наиболее близким техническим решением к изобретению по средствам и достигаемому результату является спо . соб управления инвертором, состоящий в том, что изменяют частоту выходного напряжения разностным сигналом, полученным при сравнении электрического параметра нагрузки с опорным сигналом (21.

Недостатком известного устройства является невысокая точность.

Целью изобретения является повышение точности распределения выходной мощности инвертора, Поставленная цель достигается тем, что частоту (или фазу, амплитуду) выходного напряжения модулируют сложногармоническим колебанием выходного напряжения

X(t)=P тп„.cosQ,-

1=1 286 О8

-, !1 — 4 часToTbf Гармс1ни«ес с авляющих модулированного

НИ>1 ь !

1- 1 ..!!1 ...ГГ1 — — соответст . () им коЭффициенты модуляции ают резонансные н;)грузки

1, (., 1(КИХ Со ко)1»()а

П! 1 1 01. в ующйе и ч а с т р а и в н а частоты и3, =О>;()! =((>.> -Я ); 03 =(().>„4g ) .

jI„3 jIy 1 4 Hg 1 л °Где и3., — частота выходного напряжения, при этом разностным сигналом од IQBp» менно с из>ленением частоты выходного напряжения изменяют частоты гармонических составляющих модулирующего колебания (I>Ä Я ... Я вЂ” и соответстВУЮЩИЕ ИМ КОЭффИЦИЕHTbl МОДУЛЯЦИИ

m I1mt

n-!

11

Ча фиг. 1 показана форма кривой выходного напряжения инвертора в случае амплитудной модуляции при

33 = 3; на фиг. 2а — спектральная диаграмма выходного напряжения; на фиг. 2 б — частотные характеристики мощности, выделяемой в трех нагрузках, на фиг. 3 — блок-схема системы входы которых поданы опорHblå си(-наль, задания.()ыходы элементов сравнения cBF заны со входами. регуляторов параметров выходного напряжения инвертора: регулятором выходной частоты (() il, регулятором частоты модуляции Я 12 и регулятором коэффициента модуляции m „ 13.

Способ распределения выходной мощности инвертора, питающего резонансные нагрузки 2, 3 и 4, настроенные на частоты 00>>3,.(3»,1 и (()>!, Заклю1 чается в том, «то измеряют собственную частОту каждОГО кОнтура наГрузки и в соответствии с полученным р»зультатом периодически изменяют па()аметры выходнОГ и >4с)Г1ря>31»>4>!Я U (t) в кà«естве изм- няемого ппралГк-.т!)а

И(П()ЛЬЗУЮ1»ГО (3МПГ!14ТVДУ, КО f ОРУЮ МО автоматического управления, с помощью которой может быть реализован способ для случая трех нагрузок (n = 3).

Регулируемый инвертор 1 (фиг.3) нагруже>4 на резонансные нагрузки 2->>, электрические параметры: на1-рузок, например собственная частота и мощность, измеряются датчиками контролируемого параметра 5-7, выходные сигналы датчиков поступают на входы элементов сравнения 8-10, на другие дулиру>от по закону Г! =- U (1 +

С.P 1

+ iTI совЯ, ), при этом одновре>ленно производят настройку резонансных нагрузок 2, 3 и 4 на частотыв>4„=((),, Ц) = ((U -Я ) I4 СГ) = „+;) ) где (IJ, — частота выходного напряжения, при этом с помощью датчиков 5-7 контролируемого параметра ко>!трог>ируаэлектрический параметр каждой на Грузки, например выделяемую в ней мощность, сравнива>от ее с заданны>л значением и с полученным сигналом дополнительно изменяют частоту выходного напряжения (с1„, частоту модуг!я!Гии ((„ и коэффициент модуляции Г>1„ .

I 1Одуляция БыхОднс Гo напpI4жения

U(t) по закону

)= Ijp I + II).,сО„-, (>с,Оз((!,(1 !,(0 может быть осуществлена за счет из>ленения напряжения исто«ник" п,итан(4я инвертора либо за счст соотв»1ствующего изменения фазового сдвига в ра)г боте отдельных ячеек или групп вентилей инвертора.

Выражение (I), опись,вающее закон изменения !4апряжения во вре>л»:ни, может быть записано в следую(цем вил():

Г) ) (з чегo следует, пряжении присутст ких составляющих: ниж>4»Й боково

)оковой (Ijj >Я,!) ся о, несущей на

КаЖДс)Я ГОСТаВ!1ЯЮЩ что B Bbi)((. äHo)4 навуют т ри гармони -IB c = несущсй час,o-ь и ((() -Q,) И 31 P)(;!3», ч а - т о т, o T л и (1 а ю(Г! и х частоту моду-IB 11.и. ая выход ого напряссс ра—

:) якой дога контура нагрузки в проц» боты системь(. На фиГ. 2 шт!)их показана область возможных из ний положения спектральнь!х с() щих U(c) на оси часто в 1pol!

Л1» |- »вЂ”

С T -.! Р fl >3 IO

:-: ;:CB ти (лежл! >гоуз распределения мощнос ками.

Система управлени ется многомерной, в трехмерной, системой мя выходными парамет ми трех нагрузок Рл, ние которых определя

Я (фиг, 3> Г!3 )Яданно14 и у ()(-.

У П Г с 1 (3 / (,! 1

1! 1:!. >1

j)!3 l —;.1, 1 р 1

Р10>l жения выделяет мощнос гь по.>кти«ески толь:<о в одной нагрузке, что ()беспеИВа»ТСЯ НаСтРОйКОй НаГРУЗО«НЬ Х KOH

)уров на несущую и боковые «а(",оты лг и контролем собственной «гстс>тbl каж08 где

Щ ах

Я-1

5 9286 ностью трех управляющих воздействий и>1Я и m. Дополнительное изменение несущей частоты и31 в пределах, укаэанных на фиг. 2, приводит к одновременному изменению Р„, Р и Р>, дополнительное изменение частоты модуляции изменяет соотношение мощностей

Р1 и Р>, а дополнительное изменение коэффициента модуляции ведет к одновременному изменению амплитуд боко- 10 вых частот и, следовательно, мощностей Р и Р . Влияние управляющих воздействий на выходные величины показано перекрестными связями в объекте управления — инверторе (фиг. 3) 15

В общем случае и нагрузок система управления является п-мерной, причем выходное напряжение модулируи-1 ют суммой ----- гармонических сос2 20 и-1 тавляющих:

0

СР

Ц(Ц=О С0в 03,,6 )

+M Соя(ж -Q )1;

Спектр напряжения содержит и составляющих: несущую с частотой Ш1, и-1 и-1 нижних боковых и ----- eepx2 2 них боковых частот. Регулирование мощности ведут соответствующим дополО нительным изменениям и входных воздействий, частоты щ„, частотЯ,Я ...

Я и коэффициентов модуляции

П-1

Ill I ) ITI q... И

Получение спектра выходного напряжения, содержащего и гармонических составляющих, может быть достигнуто путем модуляции его частоты или фазы сложным гармоническим колебани ем, представляющим собой сумму и-1 колебаний, Частотная и фазовая 5

При и = 3, т.е. в случае гармонического закона модуляции, оба колебания можно представить в виде:

U(4)=icos(ù„ лщ51п(Я 4:+ф) (,)

Преобразуя выражение (6) по формуле косинуса суммы двух аргументов, получим:, ()(<)= Ucos (e„t) cos (m si (Я„ ))- (z) -U sill (м1+ ) sin (m в1п(Я + + q ))

Если отклонение выходной частоты инвертора от номинального значения меньше частоты модуляции Я т.е.

1т

m (1, то учитывая, что косинус малого аргумента приблизительно равен

1, а синус малого аргумента приблизительно равен аргументу, получим:

0(+) = U cos Од + "0 cos ((щ g ) t+ p)

1 1 1 о

0 < С05((Ш1-Я ) 4-Ц)

Выражение 8) отличается от выра-. жения для амплитудно-модулированного напряжения лишь знаком нижнего бокового колебания и имеет спектр, аналогичный показанному на фиг. 2ц поэтому при частотной или фазовой модуляциях осуществление способа аналогично примеру с амплитудной модуляцией.

Данный способ позволяет распределить мощность инвертора между несколькими резонансными нагрузками непрерывно, что, помимо повышения качества регулирования, его точности, расширяет функциональные возможности. системы управления, т.е. обеспечивает возможность применения ее в электротехнологических процессах, требующих непрерывного поддержания электрических параметров индукторов (например, при плавке металла во взвешенном состоянии и т.д.). модуляции легко реализуются соответствующим воздействием на частоту и фазу импульсов задающего генератора инвертора.

Частотно-модулированное напряже/ ние описывается выражением 4), фазо-модулированное — (5): A-1

0()1ц=ОсО (а11+Г m. в1пЯ Ц, (4)

1=1

П-1

4 ) =icos(> 1 Г m,cîsÿ.-1),(5)

1=1

Формула изобретения

Способ распределения выходной мощности инвертора, питающего и резонансных нагрузок, настроенных на частотыак Юн ..щ„,состоящий в том, 55 что изменяют частоту выходного напряжения разностным сигналом, полученным при сравнении электрического параметра нагрузки с опорным сигна928608 ср лом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, частоту (или фазу, амплитуду) выходного напряжения модулируют сложногармоническим колебанием

X(t) =P m. со Я. =, 1=1 где 1 — время, и-1

Й, <2 . ° Я вЂ” — частоты гармони1 ческих составляющих модулированного колебания, 0-1 п1, тт ... щ.... гп — с о о т в е т с т1 вующие им коэффициенты модуляции, и настраивают резонансные нагрузки на частоты юн = а„01 =(Ш1-Я1) i™í 4м1 Я1), H(q ) =(- -6 л1)1 H = Се п- ), A где <0 — частота выходного напряже5 ния, при этом разностным сигналом одновременно с изменением час †о выходного напряжения изменяют частоты гармонических составляющих модулирующего колебания Я, Я...Я" — "- и соответствующие им коэ фициенты м дуляции m, щ, m "—

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

hà 647815, кл. H 02 P 13/18, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

736357, кл. Н 02 Р 3/18, 1977.

928608

G)H1 ЯНЗ

Составитель B. Костюхин

Редактор T. Кинь Техред Л. Пекарь Корректор C. щекмар

Заказ 3280/74 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

4» «

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