Устройство для распределения мощности преобразователя частоты

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (iii966840 (22) Заявлено 08, 10. 80 (21) 2990469/24-07 (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву{5! )М. Кл.

Н 02 P 13/16

: с присоединением заявки №

Вкударственный комнтет

СССР по делает нза4ретеннй н открытий

{53) УДК 621. З14. .54(088.8) (23) П риоритет

Опубликовано 15.10. 82. бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 15 . 10 .82

А.В.Иванов, М.M.Móëüìåíêo, П.С.Ройзман и А.Х.Узянбаев

1,.

1,;:

Уфимский авиационный институт им.Орджон кидзе,, (72) Авторы изобретения (71) Заявитель!

i l

1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к области электротехники и может. быть применено в устройствах управления вентильными преобразователями.

Известно устройство для распределения мощности преобразователя частоты между несколькими нагрузками, содержащее систему управления с задающим генератором и каналы управления по числу нагрузок, каждый из которых содержит датчик контроля па" раметров нагрузки и силовые управляемые вентили t 1).

Недостатком этого устройства являются низкие надежность и точность регулирования, а также сложность., Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для распределения мощности преобразователячастоты между двумя нагрузками, имеющими разную частоту резонанса, содержащее задающий генератор, выход которого предназначен для подключе2 ния .к одному входу преобразователя частоты, и первый и второй каналы управления, состоящие каждый из датчика контроля технологического параметра и датчика частоты резонанса, 5 входы которых предназначены для подключения к нагрузке (2).

Недостатком известного устройства являются низкая надежность и точность регулирования, обусловленные наличием электродинамичес-. ких ударов в нагрузке и пауз между моментами подачи энергии.

Цель изобретения - повышение надежности и точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено регу" лятором выходного напряжения, а каждый канал снабжен первым и вторым

20 компараторами усилителем-ограничи1 телем, первым и вторым элементами совпадения, инвертором, задатчиком фазового угла, задатчиком технологического параметра, пороговым элемен3 96684 том и интегратором с зарядным и разрядным ключами, входы которых служат первым и вторым входами интегратора соответственно, причем в каждом канале одни входы первого и второго компараторов подключены к выходам датчиков контроля технологического параметра и частоты резонанса, а другие входы - к задатчикам технологического параметра и фазового угла 1О соответственно, выходы первого и второго компараторов подключены к входу усилителя-ограничителя и че1 рез пороговый элемент к входу задающего генератора соответственно, кроме этого, выход усилителя-ограничителя первого канала подключен к входу инвертора, одному входу первого элемента совпадения .соответствующего канала и к одному входу второго элемента совпадения второго канала, выход усилителя-ограничителя второ i .го канала подключен к входу инвер" тора,.другому входу второго элемента совпадения соответствующего канала и одному входу второго элемента совпадения первого канала, выход инвертора первого канала через другой вход второго элемента совпадения первого канала подключен к второму

Зе входу интегратора первого канала и через один вход первого элемента совпадения второго канала к первому входу интегратора второго канала, выход инвертора второго канала подключен к другому входу первого элемента совпадения второго канала и через другой вход первого элемента совпадения первого канала к первому входу интегратора первого канала, выход второго элемента совпадения второго канала подключен к второму входу интегратора "второго канала, выход интегратора первого канала подключен к входу задающего генератора, выхад интегратора второго канала подключен

Я. к входу регулятора выходного напряжения, выход которого предназначен для i подключения к другому входу преобразователя частоты. 50

Ва фиг.1 приведена функциональнальная схема устройства; на фиг.2 - статические характеристики объекта управления

u„=F„(%), 02= F (k) 0 4 где 0, 0 - регулируемые параметры первой и второй нагрузок;

- фазовые углы нагрузок; на фиг.3 в виде поверхностей

0,1 = Fq(f, 0 „) и 0 = Г (1,0Вы„) изображены статические зависимостй регулируемых параметров 0„, 0 от управляющих воздействий f и 0@,,. на фиг.4 - эти зависимости в, виде линий равного уровня на плоскости т ЪЬ!К»

Ус т ройст во содержит задающий генератор 1, подключенный выходом к одному входу преобразователя частоты 2, первый 3,и второй 4 каналы управления, содержащие каждый датчик контроля технологического параметра

5, подключенный входом к нагрузке

6, а выходом к первому входу первого компаратора 7 соответствующего. канала, второй вход которого подключен к задатчику технологического параметра 8 .соответствующего канала, датчик частоты резонанса 9, подключенный входом к нагрузке 6, а выходом к первому входу второго компаратора 10 соответствующего канала,. второй вход которого подключен к выходу задатчика фазового угла 11 соответствующего канала. Кроме этого, канал содержит усилитель-ограничитель 12, первый элемент совпадения 13, инвертор 14 и интегратор 15 с зарядным 16 и разрядным l7 ключами, Выход второго компаратора в каж- . дом канале через пороговый элемент

18 подключен к входу задающего генератора 1. В каждом канале содержится второй элемент совпадения 19, выходом подключенный к входу разрядного ключа 17, служащего вторым входом интегратора, выход первого элемента совпадения 13 подключен к входу зарядного ключа 16, служащего первым входом интегратора 15. Выход интегратора 15 первого канала 3 подключен к входу задающего генератора, а выход интегратора 15 второго канала 4 подключен через регулятор выходногонапряжения 20 к другому входу преобразователя частоты 2.

Выход усилителя-ограничителя 12 первого канала 3 подключен к второму входу второго элемента совпадения

19 второго канала 4, а выход усилителя-ограничителя 12 второго канала 4 подключен к первому входу второго элемента совпадения 19 первого канала 3.

66840 6 При 0 >) = const этим характеристикам соответствуют кривые, полученные сечением поверхностей U< и 0< плоскостями Upped = const (на фиг.3).

5 9

Выход инвертора 14 первого канала

3 подключен к второму входу второго элемента совпадения 19 первого канала

3 и первому входу первого элемента совпадения 13 второго канала 4.. Выход инвертора 14 второго канала 4 подключен к вторым входам первых элементов совпадения 13 первого 3 и второго 4 каналов.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Объектом управления системы является комплекс преобразователь частоты — двухрезонансная нагрузка.

Как звено системы автоматического управления объект управления является двухмерным, так как имеет две входных (f,0 ) ) и две выходных координаты (О), О ), причем 0 и О взаимосвязаны между собой в объекте управления..Поэтому для независимого управления технологическими параметрами нагрузок необходимо по определенному закону изменять оба входные воздействия - как частоту f, так и выходное напряжение преобразователя

57RV

Взаимосвязь выходных координат объекта управления U„и U хорошо иллюстрируется их зависимостью от частоты, показанной в виде графиков на фиг.2, а также от частоты и напряжения (фиг.3) . Поверхности U< и

U на фиг.3 являются геометрическим местом точек, отображающих все воз. можные состояния объекта управления в статике при любых возможных сочетаниях f- u U >>z. Очевидно, что, соответствующим образом изменяя величину f в диапазоне от fù„„до

f „t5 и величину 0 в диапазоне от

0 до 0,,„„„,„),,можно устанавливать самые различные сочетания выходных величин 0 и U, т.е. управлять ими неза висимо.

В диапазоне f ... f .нелинейные статические: характеристики ьых )1 со"

0 "1Н <0) 00 1ьых 0 т соиМ

0 ь) „, a о)+ "о го алых и Ох (,(ьык) и " = а. (<,Ues z) могут быть заменены приближенными линейными зависимостями

U,=(-Ktf-f,)+Uo) -„— — ьых. gx, 0 -0

Ьых bbtx USb)K 1Вы)

"ьык "еых 10 Учитывая (21) и (22), линии равного уровня поверхностей 0„ и U z, удовлетворяющие условиям U„ = const и 02 = const можно приближенно описать гиперболическими функциями

15 (23, 24) Линии равного уровня на фиг.4 показаны сплошными для поверхности

О„,и штрихованными для 0>. Точка А, находящаяся на пересеченйи двух линий, отображает состояние системы, в котором 0„ и О соответствуют ве" личине данных уровней.

Задача управления объектом сос.тоит в том, чтобы поддерживать заданное сочетание величин U è U, т.е. "удержать" объект в некоторой точке А (см.фиг.4 ).

35 При этом первоначально система мо ,жет находиться в произвольном состоя нии, например в точке В. Ha фиг.4 на njlocKocTM состояний выделены четыре области, отделенные друг от друга линиями равного уровня, пересекающимися в точке А, соответствующей заданным значениям U è 0< . В каждой из четырех областей сочетание

:логических сигналов Х и Х на

45 выходах усилителей-ограничителей

12 первого 3 и второго 4 каналов разли чно.

В результате выполнения своих функций первыми 13 и вторыми 19 эле50 ментами совпадения обоих каналов и инверторами 14 обоих каналов на выходах первых 13 и вторых 19 элемен тов совпадения обоих каналов в каждой области появляется определенное сочетание значений логических сигна55 лов «,>, У2, У и У, .

Состояние системы управления в четырех областях плоскости на Фиг. 4 отражены в таблице.

966840

14 о

44 о

Р

:э о

"Р

V ф и и

C)

4.) и

М

"Ъ ср

Cl

I+I -

° Р

«+ о

4) О

1!

4 44,Р

1

I

1

I.

I

I

1

1

1

О I

I

I

I

I

1 1

I

О I

1

I

I о

1 1

1

1 о

I

I а»

1

I

1

1

l

1

1

1

I

I

I

1

1 I

I

1 !!

4) ф)

Я о

О (4 х л

4" CO

CI4 «,) 966840 10 плавности регулирования и повышения точности °

8 частности, последний столбец таблицы показывает, что реакция регуляторов на сигналы обратных связей соответствует области, в которой оказывается система, и представляет собой движение рабочей точки по направлению к заданной точке на плоскости фиг.4 в областях С и E за счет изменения частоты, а в областях Е и F - за счет изменения выходного напряжения.

Формула изобретения

Устройство для распределения мощности преобразователя частоты между двумя нагрузками, имеющими разную частоту резонанса, содержащее задающий генератор, выход которого пред15

35

Так, например, если устройство находится в состоянии, определяемом точкой В; а заданной является точка

А (область F) то на входах заряд- ных 16 и разрядных 17 ключей возникают электрические напряжения, соответствующие логическим сигналам

y„=o у2. =0 ye= 1 У4= в результате увеличивается напряжение на входе регулятора частоты 4, частота f растет вплоть до перехода системы в другую область.

В то же время зарядный ключ второго канала 16 открыт, а, разрядный ключ 17 второго канала

&ЬК, закрыт, поэтому напряжение О прак тически не изменяется. После достижения линии Ц = U< система начинает работать в режиме переключений, переходя периодически из области С в область F и совершая движение к точке А вдоль линии U+ = Ор (пунктирные стрелки на фиг.4).

Изменение частоты задающего генератора ограничивается как сверху, так и снизу сигналами, поступающими через пороговые элементы 18 с выходов вторых компараторов 1 О, один из входов которых соединен с датчиком частоты резонанса - фазометром. 9, а другой - с задатчиком фазового угла;

11, сигнал которого при настройке устройства устанавливается равным значению фазового угла, соответствующего максимальной величине контролируемого параметра U данного канала на крайней частоте диапазона ...f „,(см.графики фиг.2). >лагодаря наличию в каналах системы управления интеграторов 15 вы- ходная частота и напряжение преобразователя изменяются плавно,6 з скачков, присущих известным устройствам.

Применение изобретения позволяет повысить надежность регулирования и управления преобразователем за счет назначен для подключения к одному входу преобразователя частоты, первый и второй каналы управления, состсящие каждый из датчика контроля технологического параметра и датчика частоты резонанса, входы которого предназначены для подключения к нагрузке, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и точности регулирования, оно снабжено регулятором выходного напряжения, а каждый канал снабжен пер-. вым и вторым компараторами, усилителем-ограничителем, первым и вторым элементами совпадения, инвертором, задатчиком фазового угла, задатчиком технологического параметра, пороговым элементом и интегратором с зарядным и разрядным ключами, входы которых служат первым и вторым входами интегратора соответственно, при-. чем a каждом канале одни входы первого и второго компараторов подклю" чены к выходам датчиков контроля технологического параметра и частоты резонанса, а другие входы - к задатчикам технологического параметра и фазового угла соответственно, выходы первого и второго компараторов подключены к входу усилителя-ограничителя и 1врез пороговый элемент - к входу задающего генератора соответственно, кроме этого, выход усилителя-ограничителя первого канала подключен к входу инвертора, одному входу первого элемента совпадения .соответствующего канала и к одному входу второго элемента совпадения . второго канала, выход усилителя-ограничителя второго канала подключен к входу инвертора, другому входу второго элемента совпадения соответствующего канала и к одному входу второго элемента совпадения первого канала, выход инвертора первого канала через другой вход второго элемента совпадения первого канала подключен к второму входу интегратора

966840 12 первого канала и через один вход к входу задающего генератора, вы,первого элемента совпадения второго ход интегратора второго канала подканала - к первому входу интегра- ключен к входу регулятора выходного тора второго .канала, выход инверто- напряжения, выход которого преднара второго канала подключен к друго" значен для подключения к другому му входу первого элемента совпаде- входу преобразователя частоты. ния второго канала и через другой вход первого элемента совпадения Источники информации, первого канала - к первому входу . принятые во внимание при экспертизе интегратора первого канала, выход 10 1. Патент Японии Г 5 1-28133, второго элемента совпадения второго кл. H 02 M 7/48, 1976, канала подключен к второму входу ин- 2. Авторское свидетельство СССР тегратора второго канала, выход ин- 675571, кл. Н 02 М 7/515, тегратора первого канала подключей Н 02 Р 13/16, 1977.

966840 иу

fе f z

Фаад б

tlute

А@в

Составитель Ю.Бояринов

Редактор О. Колесникова Техред Т.фанта Корректор Л. Бокшан

Заказ 7897/7" Тираж 72 I Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4