Устройство для распределения мощности инвертора между n- нагрузками

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Совет скин

Социалистическин

Республик («978299 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено18. 06. 81 (21) 3301829/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

Опубликовано 30. 11. 82. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 30. 11. 82 (5l)M. Кл;

Н 02 М 7/515 ркударственнай комитет

СССР ню делам нзабретеннй н атнрытнй (5Ç) УДК621. 316. .728(088.8) (72) Авторы изобретения

A. B. Иванов, М. М. Мульменко и П. С. Ройэма

I :..;„:;:; >

Уфимский авиационный институт им. ОрджониКйДзе (71) Заявитель (5Ч) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МО1ЦНОСТИ

ИНBEPTOPA МЕЖДУ N-MAГРУЗКАМИ

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к устройствам автоматического распреде ления и регулирования мощности инвертора, работающего на несколько элект5 ротехнологических нагрузок, и может быть использовано в индукционных нагревательных установках с несколькими зонами нагрева.

Известны устройства распределения to мощности инвертора между несколькими нагрузками, содер>нащее узлы контроля технологических параметров и силовые полупроводниковые ключи по числу нагрузок, с помощью которых нагрузки 15 поочередно подключаются к инвертору (13 и (2).

Недостатком этих устройств является невысокая точность и недостаточно широкий диапазон регулирования среднего значения параметра каждой нагрузки, что связано с тем, что частота .переключения нагрузок невысока (не превышает .1 Гц) и фиксирована.

Наиболее близким техническим решением к предлагаеиому является устрой- ство распределения мощности инвертора между И-нагрузками, содержащее систему управления с управляемым задающим генератором, пересчетной схемой и й-каналами, каждый из которых содер жит. ключевую схему, датчик определения частоты резонанса и релейнь«й регулятор технологического параметра, входы которых связаны с соответствующей нагрузкой, а выходы - с входом ключевой схемы, причем вход ключевой схемы связан также с пересчетной схемой, а выход - с управляющим входом задающего генератора 333.

В известном устройстве инвертор на заданные пересчетной схемой интервалы времени настраивается на резонанс соответствующей нагрузки, а при достижении заданной величины технологического параметра (температуры) сигнал релейного регулятора закрывает ключе- вую схему и оставшийся период интер3 97 9 вала времени, отведенного работе на данную нагрузку, инвертор работает на частоте, отличной от резонансной и не выделяет в нагрузке значительной мощности. В случае, если включение како-

ro-либо канала происходит в момент, когда мощность соответствующей нагрузке не требуется, инвертор все равно заданный интервал времени работает на этом канале в режиме малой мощнос- о ти, что неоправдано снижает быстродействие, точность, сужает диапазон регулирования мощности в других нагрузках, ухудшает использование мощ" ности инвертора и его КПД. 15

Цель изобретения - расширение диапазона и повышение точности регулирования, Для достижения указанной цели в устройство распределения мощности ин" >о вертора между й-нагрузками, содержащее систему управления с управляемым задающим генератором, пересчетной схемой и N-каналами, каждый из которых содержит ключевую схему, датчик опре- >> деления частоты резонанса и релейный регулятор технологического параметра, входы которых связаны с соответствующей нагрузкой, а выходы " с входом ключевой схемы, причем вход ключевой схемы связан также с пересчетной схемой, а выход - с управляющим входом задающего генератора, введены И-вхо" довая схема совпадения, схема цифро. eoA задержки, а также генератор временных интервалов и,.генератор импульсов сдвига со схемой переключения их выходов, в каждый канал введена трехвходовая схема совпадения, первый вход которой соединен с соответствую40 щим входом пересчетной схемы, второйс выходом релейного регулятора технолОгического параметра, третий - с шиной "Пуск", а выход соединен с соответствующим входом Й-входовой схемы совпадения и с входом ключевой схемы ,данного канала, причем выход N-ехоро; вой схемы совпадения соединен с раз решающим входом схемы цифровой задержки и с управляющим входом схемы переключения выходов генератора временных интервалов и генератора импульсов сдвига, выход которой подключен к вхо" ду пересчетной схемы, причем счетный вход схемы цифровой задержки подключен к выходу задающего генератора, а выход ее соединен со схемой запрета прохождения импульсов задающего генератора к инвертору.

9 4

Кроме того, генератор временных

;интервалов снабжен N-задатчиками вре" менных интервалов, связанными с ним через ключевые схемы, управляющие входы которых подключены к соответствующим входам пересчетной схемы.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства для N=3; на фиг. 2временные диаграммы, поясняющие принцип его действия {номер слева указывает, на выходе какого элемента присутствует данный сигнал).

Устройство содержит нагрузки 1-3, подключенные к инвертору 4, релейные регуляторы 5-7 технологических параметров, датчики 8-10 определения частоты резонанса, ключевые схемы 11-13, пересчетную схему 14, управляемый задающий генератор 15, схему 16 совпадения, схему 17 цифровой задержки, генератор 18 временных интервалов, генератор 19 импульсов сдвига, схему переключения выхода генераторов 18 и

19 на логических элементах 20-23, схемы 24"26 совпадения, схему 27 запрета прохождения импульсов задающего генератора к инвертору, задатчики 2830 временных интервалов с ключевыми схемами 31-33.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы задающего генератора 15 через схему запрета прохождения импульсов поступает на тиристоры инвертора 4. В зависимости от частоты f выходная мощность инвертора выделяется .поочередно в нагрузках 1-3.

В том случае, когда технологичес" кие параметры всех нагрузок еще не достигли заданной величины, схема работает в режиме, показанном на диаграммах фиг. 2 как нРежим 1". В этом режиме на выходах релейных регуляторов 5-7 технологического параметра присутствуют сигналы логической единицы, и схемы 24-26 совпадения сигналом логического нуля на своих выходах разрешают работу ключевых схем 11- t3.

Временные интервалы и порядок включения ключевых схем заданы генератором 18 временных интервалов и пересчетной схемой 14.. Поскольку на выходе схемы

16 совпадения в этом режиме всегда сигнал логической единицы, через схему переключения на элементы 20-23 на вход пересчетной схемы проходят импульсы генератора 18 временных интервалов (моменты t<, t>, t,>, t<). Частота этих импульсов по крайней мере

978299 ниже частоты задающего генератора инвертора. "Режим 2" возникает, когда появляется сигнал запрета логического нуля на одном или нескольких выходных релейных регуляторов, в данном случае на выходе регулятора 5. В этом случае при установке пересчетной схемы 14 в состояние,.при котором должна включаться схема 24 совпадения, она не включается, а если уже была вклю- Ю чена, то выключается, и на всех входах схемы 16 совпадения устанавливаются сигналы логической единицы, схема 16 включается, в результате чего выход генератора t9 импульсов .сдвига 15 через элементы 22 и 20 связывается с входом пересчетной схемы 14. Период следования импульсов генератора 19

:выбирается не большим периода следования импульсов задающего генератора, 20 поэтому уже в момент t, т. е. с минимальной задержкой, пересчетная схе ма 14 переводится в состояние, соот- ветствующее включению следующего ка нала - схемы 25 совпадения и ключевой 25 схемы 12, Схема 16 совпадения выключается и схема переключения на.элементах 20-23 вновь подключается к входу пересчетной схемы 14 и выходу генератора 18 временных интервалов, 30

Включение в момент tt третьего канала производится по сигналу генератора 18.

В момент t снова включается схе ( ма 16 совпадения и в момент сВ проис- З ходит сдвиг пересчетной схемы на второй канал. Таким образом, при появлении сигнала запрета по технологическому параметру какой-либо нагрузки схема практически мгновенно перево- щ дится на работу следующего канала, что устраняет неоправданные паузы в распределении мощности по нагрузкам.

"Режим 3" на фиг. 2 характеризуется наличием запрета по технологическому параметру всех каналов (нагрузок). На выходах схем 24-26 совпадения устанавливаются сигналы логической единицы, включается схема 16 совпадения и к входу пересчетной схемы

14 подключается выход генератора им" пульсов сдвига (момент tä) Начиная с этого момента происходит счет импульсов задающего генератора схемой

17 цифровой задержки. Ключевые схемы t1- t3 заперты, управляющие сигналы на входе задающего генератора 15 отсутствуют, и он работает на минимальной частоте, соответствующей миниму-, му мощности инвертора (см. график P„, P>, P>, фиг. 2).

В реальной схеме сброс мощности происходит плавно, что достигается введением инерционных элементов на входах задающего генератора. В противном случае энергия, запасенная во. входном дросселе инвертора, вызовет перенапряжения на тиристорах и других элементах схемы. Поэтому снятие уп.равляющих импульсов с тиристоров инверторов безопасно лишь после окончания переходного процесса сброса мощности, который длится определенное число периодов выходного тока (импульсов задающего генератора). Коэффици".н ент пересчета схемы цифровой задержки

17 выбран.не меньшим этого числа периодов. После окончания счета импульсов в момент и она выходе схемы 17 цифровой задержки появляется сигнал логического нуля, запрещающий прохождение задающего генератора 15 через схему 27 к инвертору 4. Инвертор отключается вплоть до снятия запрета

Я по технологическому параметру хотя бы в одном канале.

Задатчики 28-30 временных интерва лов, подключаемые к генератору 18 через ключевые схемы 31-33 сигналами пересчетной схемы 14, служат для ручной или автоматической установки соотношения интервалов работы инвертора на различные нагрузки, причем интервал работы на данную нагрузку определяется исходя из необходимой сред" ней мощности этой нагрузки из выраже- ния

N о к; ., оот.к1

Р ср к где Р Р к - средняя мощность К-й нагрузки;

Py, - мгновенная мощность К-й нагрузки;

Р ст к„- остаточная мощность К-й нагрузки во время работы на частотах других нагрузок; ск - время работы на К-ю нагрузку.

При высокой добротности нагрузочных контуров величиной можно пренебречь.

Использование предлагаемой схемы позволяет существенно повысить точ978299 ность регулирования технологических параметров нагрузок, расширяет диапазон регулирования мощности в каждой иэ нагрузок. Это достигается за счет устранения длительных пауз внутри вре- З менных интервалов работы на каждую нагрузку и эа счет более полного использования мощности интервала. Мощность может либо полностью подаваться в одну из нагрузок, либо распреде- О ляться между нагрузками в заданном соотношении.

Формула изобретения

1. Устройство для распределения мощности инвертора между N-нагрузками, содержащее систему управления с управляемым задающим генератором, пе" 20 ресчетной схемой и N-каналами, каж" дый из которых содержит ключевую cxe" му, датчик определения частоты резонанса и релейный регулятор технологического параметра, входы которых свя- >> заны с соответствующей нагрузкой, а выходы - с входом ключевой схемы, причем вход ключевой схемы связан также с пересчетной схемой, а выход - c управляющим входом задающего генера- Щ тора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности регулирования, в него введены N-входовая схема совпадения, схема цифровой задержки, а так- З же генератор временных интервалов и генератор импульсов сдвига со схемой переключения их выходов, в каждый канал введена трехвходовая схема совпадения, первый вход которой соединен с соответствующим выходом пересчетной схемы, второй - с выходом релейного регулятора технологического параметра, третий - с шиной "Пуск", а выход соединен с соответствующим входом N-вхо- довой схемы совпадения и с входом ключевой схемы данного канала, причем выход N-входовой схемы совпадения соединен с разрешающим входом схемы цифровой задержки и с управляющим входом схемы переключения выходов генератора временных интервалов и генератора импульсов сдвига, выход которой подключен к входу пересчетной схемы, причем счетный вход схемы цифровой задержки подключен к выходу задающего генератора, а выход ее соединен со схемой запрета прохождения импульсов задающего генератора к инвертору.

2.. Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что генератор временных интервалов снабжен N-эадатчиками временных интервалов, связанными с ним через ключевые схемы, управляющие входы которых .подключены к соответствующим выходам пересчетной схемы.

Источники информации, принятые во .внимание при экспертизе

1. Патент Японии N 51-28133, кл. Н 02 И 7/48, 1976.

2.Патент США И 3717807, кл.321-27, 1973.

Авторское свидетельство СССР

У 657571, кл. Н 02 Р 13/16, 1979.

378299

Рр

Рд f 2 3

74 9 f0

Филиал ППП "Пате IT г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ВНИИПИ Заказ 9236/72 Тираж 721 Подписное