СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ ТОКА Российский патент 2003 года по МПК H02M7/515 H02M7/521 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах управления для установок индукционного нагрева.

Известен способ управления инвертором тока, работающим на нагрузку в виде параллельного колебательного контура, заключающийся в формировании и поочередной подаче импульсов управления на вентили, формирующие прямую и обратную полуволны напряжения на нагрузке (А.с. 1624638 СССР, МКИ Н 02 М 7/523. Инвертор тока / Далиев С.В., Силкин Е.М., Качан Ю.П. и др. // Б.И. 4, 1991).

Недостатком способа управления является низкая надежность работы инвертора тока при изменении параметров нагрузки в широких пределах, что обусловлено возможностью превышения допустимых значений напряжений на вентилях при изменении сопротивления нагрузки в сторону х.х.

Известен способ управления инвертором тока, работающим на нагрузку в виде параллельного колебательного контура, заключающийся в формировании и поочередной подаче импульсов управления на вентили, формирующие прямую и обратную полуволны напряжения на нагрузке (А.с. 1758812 СССР, МКИ Н 02 М 7/523. Параллельный инвертор тока/ Силкин Е.М., Далиев С.В., Качан Ю.П. и др. // Б. И. 32, 1992).

Недостатком способа управления является низкая надежность работы инвертора тока при изменении параметров нагрузки в широких пределах, что обусловлено возможностью превышения допустимых значений напряжений на вентилях при изменении сопротивления нагрузки в сторону х.х.

Известен способ управления инвертором тока, работающим на нагрузку в виде параллельного колебательного контура, заключающийся в формировании и поочередной подаче импульсов управления на вентили, формирующие прямую и обратную полуволны напряжения на нагрузке (А.с. 1624637 СССР, МКИ Н 02 М 7/523. Инвертор тока/ Далиев С.В., Силкин Е.М., Качан Ю.П. и др. // Б.И. 4, 1991).

Данный способ управления инвертором тока выбирается в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является низкая надежность работы инвертора тока при изменении параметров нагрузки в широких пределах, что обусловлено возможностью превышения допустимых значений напряжений на вентилях при изменении сопротивления нагрузки в сторону х.х.

Изобретение направлено на решение задачи повышения надежности работы инвертора тока на нагрузку в виде параллельного колебательного контура с изменяющимися в широких пределах параметрами, что является целью изобретения.

Указанная цель достигается тем, что в способе управления инвертором тока, работающим на нагрузку в виде параллельного колебательного контура, заключающемся в формировании и поочередной подаче импульсов управления на вентили, формирующие прямую и обратную полуволны напряжения на нагрузке, измеряют мгновенное значение напряжения на нагрузке, формируют короткий импульс синхронизации в моменты перехода мгновенного значения напряжения на нагрузке через нулевое значение, задают число, измеряют интервал времени между моментами перехода мгновенного значения напряжения на нагрузке через нулевое значение, вычисляют второй интервал времени в интервале действия короткого импульса синхронизации путем умножения измеренного интервала времени на заданное число, подают очередные импульсы управления на вентили по истечении второго интервала времени, причем отсчет второго интервала времени начинают в интервале действия короткого импульса синхронизации.

Существенным отличием, характеризующим изобретение, является повышение надежности работы инвертора тока на изменяющуюся в широких пределах нагрузку за счет стабилизации напряжений на вентилях при стабилизации угла опережения.

Повышение надежности работы инвертора тока на изменяющуюся нагрузку является полученным техническим результатом, обусловленным новыми действиями и порядком их осуществления в способе управления, т.е. отличительными признаками. Таким образом, отличительные признаки заявляемого способа управления инвертором тока являются существенными.

На фиг. 1 приведена схема устройства для реализации способа управления, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие способ.

Способ управления инвертором тока, работающим на нагрузку в виде параллельного колебательного контура, реализуется следующими действиями.

Формируют и поочередно подают импульсы управления на вентили, формирующие прямую и обратную полуволны тока в нагрузке. Причем измеряют мгновенное значение напряжения на нагрузке, формируют короткий импульс синхронизации в моменты перехода мгновенного значения напряжения на нагрузке через нулевое значение, задают число, измеряют интервал времени между моментами перехода мгновенного значения напряжения на нагрузке через нулевое значение, вычисляют второй интервал времени в интервале действия короткого импульса синхронизации путем умножения измеренного интервала времени на заданное число, подают очередные импульсы управления на вентили по истечении второго интервала времени, причем отсчет второго интервала времени начинают в интервале действия короткого импульса синхронизации.

Устройство для реализации способа управления инвертором тока содержит подключенный к входным выводам через дроссель фильтра 1 однофазный мост на четырех вентилях 2-5 с нагрузкой в виде параллельного колебательного контура, образованного индуктором 6 и коммутирующим конденсатором 7, последовательную цепь из задающего генератора 8, счетчика 9, регистра 10, арифметическо-логического устройства 11, таймера 12, распределителя импульсов управления 13 и выходного каскада 14, подключенного к управляющим электродам вентилей, формирующих прямую полуволну тока в нагрузке, второй выходной каскад 15, вход которого подключен к второму выходу распределителя импульсов управления, а выходы соединены с управляющими электродами вентилей, формирующих обратную полуволну напряжения в нагрузке, датчик мгновенного значения напряжения на нагрузке 16, нуль-орган 17, вход которого соединен с выходом датчика мгновенного значения напряжения на нагрузке, а выход подключен к входам синхронизации счетчика, регистра и таймера, второй регистр, выход которого соединен с вторым входом арифметическо-логического устройства.

При управлении инвертором тока по заявляемому способу управления максимальное напряжение на вентилях и нагрузке равно
U=aE/cos (b),
где а - постоянный коэффициент, Е - напряжение питания инвертора тока, b - угол опережения.

Для угла опережения можно записать следующие выражения:
b/π=(Т-kT)/Т;
b=π(1-k)
где π - число "пи", Т - период повторяемости, k - заданное число.

Таким образом, при управлении инвертором тока по заявляемому способу управления угол опережения b не зависит от периода повторяемости Т (от собственной частоты колебательного контура), т.е. от параметров нагрузки. Угол опережения b при изменении параметров нагрузки остается постоянным, и стабилизируется максимальное напряжение на вентилях инвертора тока.

Устройство для реализации способа управления работает следующим образом.

В моменты перехода мгновенного значения напряжения на нагрузке через нулевое значение нуль-орган 17 по сигналу датчика мгновенного значения напряжения 16 формируется короткий импульс синхронизации. В интервале действия короткого импульса синхронизации последовательно производится запись кода с выхода счетчика 9 в регистр 10, обнуление счетчика 9, умножение кода на выходе регистра 10 на код заданного числа на выходе второго регистра 18 в арифметическо-логическом устройстве 11, выдача кода результата на выход арифметическо-логического устройства 11, запись результата в таймер 12. Результат на выходе арифметическо-логического устройства соответствует второму интервалу времени. Таймер 12 работает на вычитание и запускается в интервале действия короткого импульса синхронизации. По истечении второго интервала времени на выходе таймера 12 формируется сигнал подачи очередного импульса управления на вентили 2-5. Импульс управления через распределитель импульсов управления 13 поступает на соответствующий выходной каскад 14 или 15. Выходные каскады 14, 15 служат для усиления импульсов управления вентилями 2-5 и гальванической развязки силовых и управляющих цепей. Интервал времени между моментами перехода мгновенного значения напряжения на нагрузке через нулевое значение измеряется по методу подсчета импульсов высокой частоты задающего генератора 8. Число подсчитанных счетчиком 9 импульсов задающего генератора 8 соответствует измеренному интервалу времени (периоду повторяемости).

На временных диаграммах 1 - импульсы синхронизации на выходе нуль-органа 17; 2 - импульсы на выходах распределителя импульсов 13; 3 - условный сигнал на выходе счетчика 9; 4 - условный сигнал таймера 12.

По сравнению с прототипом повышается надежность работы инвертора тока. Повышение надежности обеспечивается стабилизацией максимального напряжения на вентилях инвертора тока на заданном уровне при изменении параметров нагрузки в широких пределах. Повышение надежности работы инвертора тока при управлении по заявляемому способу оценивается по увеличению времени наработки на отказ. Согласно экспертным оценкам время наработки на отказ инвертора тока может увеличиваться в 1,5-2 раза по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах управления установок индукционного нагрева. Техническим результатом является повышение надежности работы инвертора тока. Способ управления инвертором тока, работающим на нагрузку в виде параллельного колебательного контура, заключается в формировании и поочередной подаче импульсов управления на вентили, формирующие прямую и обратную полуволны напряжения на нагрузке. Измеряют мгновенное значение напряжения на нагрузке, формируют короткий импульс синхронизации в моменты перехода мгновенного значения напряжения на нагрузке через нулевое значение, задают число, измеряют интервал времени между моментами перехода мгновенного значения напряжения на нагрузке через нулевое значение, вычисляют второй интервал времени в интервале действия импульса синхронизации путем умножения измеренного интервала времени на заданное число, подают очередные управляющие импульсы на вентили по истечении второго интервала времени. Отсчет второго интервала времени начинают в интервале действия импульса синхронизации. 2 ил.

Способ управления инвертором тока, работающим на нагрузку в виде параллельного колебательного контура, заключающийся в формировании и поочередной подаче импульсов управления на вентили, формирующие прямую и обратную полуволны напряжения на нагрузке, отличающийся тем, что измеряют мгновенное значение напряжения на нагрузке, формируют короткий импульс синхронизации в моменты перехода мгновенного значения напряжения на нагрузке через нулевое значение, задают число k, удовлетворяющее выражению b=π(1-k), где b - угол опережения, π - число "пи", измеряют интервал времени между моментами перехода мгновенного значения напряжения на нагрузке через нулевое значение, вычисляют второй интервал времени в интервале действия короткого импульса синхронизации путем умножения измеренного интервала времени на заданное число k, подают очередные импульсы управления на вентили по истечении второго интервала времени, причем отсчет второго интервала времени начинают в интервале действия короткого импульса синхронизации.