Способ управления тиристорным преобразователем частоты и устройство для управления тиристорным преобразователем частоты Советский патент 1983 года по МПК H02P13/30 

тенюатора и второй вход дифференциального усилителя являются входами измерителя отношения, а выход диф фёренциального усилителя, подключенный к управляющему входу аттенюатора, является его выходом.

Изобретение относится к электротехнике и может найти широкое применение в электротермических установках с несколькими зонами управляемого подогрева при питании от тиристорного преобразователя час тоты, в частности установках ванной варки стекла. Известен способ управления тирис торными преобразователями частоты с несколькими нагрузками, при котором управление осуществляют путем поочередной подачи мощности в нйгрузки при использовании различных законов коммутации ключевых элементов, подключенных между инвертором и нагрузками l. Недостатком известного способа является высокая сложность (еализации и низкая надежность регулирования, что связано с необходимостью иметь большое количество единиц силового оборудования и регулирующих устройств. Кроме того, для реал зации способа необходимо наличие от дельной системыуправлениявсеми коммутационными элементами, что ведет к дополнительному усложнению ре ализации способа регулирования. Наиболее близким к предлагаемому является способ управления тиристор ным преобразователем частоты с коли честйом резонансных нагрузок, при котором поочередно подстраивают час тоту выходного тока преобразователя под собственные частоты резонансных элементов нагрузки, и реализукедее вышеуказанный способ устройство для управления тиристорным преобразователем частоты с Y количество резонансных элементов нагрузки, содержащее датчики контроля собственных частот резонансных элементов выходы которых через соответствующие ключевые схемы подключены к соответствующим управляющим входам задающего генератора, а управляющие входы соответствующих ключевых схем подключены к соответствуюЕ1им выходам пересчетной схемы t 2j иСз. Недостатком указанного известног способа является невозможность его использования для управления мощностями нескольких нагрузок в том случае, когда нагрузки, имеют слабо вырешенные резонансные свойства, в частности, для питания ванной стекловаренной печи с несколькими парами электродов. Пояснить данное положение можно следующим. Для функционирования известного способа необходимо, чтобы мощность в каждой нагрузке существенно зависела от частоты - имелся максимум выделения мощности в Ксокдой нагрузке в функции частоты, В этом случае, располагая максимумом выделения мощности в каждой нагрузке с достаточной {г асстройкой друг относительно друга, возможна раздельная подача мощности в каждую нагрузку. В случае, если максимумы выделения мощности слабо выражены или отсутствуют,- т,е, нагрузки имеют слабо выраженные резонансные свойства, использование известного способа невозможно по описанным выше причинам. Указанное свойство является существенным недостатком известного способа и реализуемого по данному способу устройства. Цель изобретения - использование преобразователя частоты для питания через резонансные элементы и пар электродов ванны стекловаренной печи. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления тиристорным преобразователем частоты при очередной подстройке частоты преобразователя под собственную частоту резонансного элемента измеряют отношение электрического пираметра резонансного элемента к току соответствующего электрода, сравнивают полученное значение этого отношения с заданным, и при превышении последним Зсщанного процесс подстройки частоты преобразователя прекращают и. начинают подстройку под следуннцую собственную частоту следующего резонансного элемента, при этом величины указанных значений выбирают по требуемым температурам стекломасси в межэлектродных зонах. Кроме того, в качестве электрического параметра резонансного элемента используют его выходное напряжение. Пост.авленная цель достигается тем, что устройство для-управления тиристорным преобразователем частоты с h количеством резонансных элементов нагрузки снабжено датчиками электрического параметра резонансны элементов, датчиками тока электродов, измерителями отношения, элементами сравнения, а пересчетная схема - дополнительными входами по . числу нагрузки, причем выходы датчика электрического параметра и дат чика тока электродов каждого из резонансных элементов подключены.к со ответствующим входам измерителя отношения, выход которого через первы вход элемента сравнения подключен к соответствующему входу пересчетной схемы, а второй вход каждого элемен та сравнения предназначен для подключения напряжения задания. Кроме того, измеритель отношения выполнен на управляемом аттенюа торе и дифференциальном усилителе причем выход аттенюатора подключен к первому входу дифференциального усилителя, вход аттенюатора и второ вход дифференциального усилителя являютсявходами измерителя отношения, а выход дифференциального усилителя, подключенный к управляющему входу аттенюатора является его выходом. На фиг.. 1 и фиг. 2 приведены вр менные диаграммы, поясняющие спосо регулирования; на фиг. 3 - структу ная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на фиг. 4 предлагаемое построение измерителя отношения для устройства, реализую щего способ управления тиристорным преобразователем частоты. На чертежах приняты следующие обозначения: 5 - частота выходного тока тиристорного преобразователя;рнДргДрг - собственные резонансные частоты, соответственно 1, 2 и 3 резоу нансных элементов; JpitJpuUpi - измеряемый электрический параметр соответственно 1, 2 и 3 резонансных элементов, Э1р91.9г - выходной ток { ток пары электродов) соответственно 1, 2 и 3 резонансных элементов; cK c lJci,- сигнал, пропорциональный отношению электрического параметра в резонансном элементе к току электродов соответственно 1, 2 и 3 ре. зонансных элементовi сигналы ускорения переключения для пересчетной схемы, соответственно, 1, 2 и 3 резо нансных элементовJ }1) управления ключевыми схемами, соответственно 1,2 и 3 резонансных элементовJ 1)Р1,Рг мощность отдаваемая тиристорным преобразовате- лем в 1-й, 2-й и 3-й резонансный элемент. В соответствии с сигналами управления и частота выходного тока преобразователя i периодически подстраивается под резонансные частоты ip резонансных элементов (фиг.1) В резонансные элементы и с их вьлхода в пары электродов периодически поступают импульсы мощности Р . При появлении сигнала U,y, преобразователь подстраивается в резонанс с и-и нагрузкой 1ФИГ. 2), при этом определяется отношение величины сигналов выходного тока (ток пары электродов ) Эду, и электрического параметра vv-го резонансного элемента Ори) полученное значение отношения сравнивается с заданным значением для данного резонансного элемента и при превышении его сигнал Uv отключается и появляетсяUr}.,T.e. преобразователь подстраивается на собственную частоту и+ 1, резонансного элемента. Стрелками показан принцип перехода к подстройке на собственную- частоту следующего резонансного элемента. .Указанная последовательность действий является существенно необходимой при использовании тиристорного преобразователя для питания ванны стекловаренной-печи с несколькими парами электродов по следующим причинам: подключение пар электродов через резонансные элементы обеспечивает использование частотного способа распределения мощности преобразователя контроль отношения указанных величин (тока электродов и электрического параметра резонансного элемента) обеспечивает постоянство электрической проводимости стекломассы в межэлектродном зазоре, а следовательно, и постоянство температуры стекломассы, так как электропроводимость стекломассы однозначно определяется ее температурой} изменение заданного значения обеспечивает регулирование стабилизируемой величины температуры стекломассы; использование в качестве контролируемого параметра резонансного элемента его выходного напряжения обеспечивает получение стабилизации отношения величин тока электЕюдов и напряжению на них,, т.е. точно отражает проводимость стекломассы случае, если используется ток в реактивном элементе, а это в раде случаев наиболее удобно, то следует учитывать тот факт, что этот ток определяется вькодным напряжением резонансного элемента и частотой тока. По той причине необходимо в данном случае корректировать величину отношения по частоте,что осуществляют корректировкой заданного значения по частоте выходного тока Ю тиристорного преобразователя.

Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ управления, приведена на фиг. 3, для конкретности рассмотрен случай с 15 тремя резонансными элементами. Тиристорный преобразователь 1 частоты подключен по выходу к резонансным элементам 2-4, на выходе которых включены пары электродов 5-7. К вы- 20 ходам резонансных элементов подсоединень датчики контроля собственных частот резонансных элементов 8-10 выходы которых через ключевые схему 11-13 подключены к управляющему входу: 25 задающего генератора 14, соединенного с входом управления преобразователя 1. К резонансным элементам 2-4 подключены также датчики электрического параметра резонансных эле- о« ментов 15-17 и датчики выходного тока резонансных элементов 18-20. Выходы датчиков для каждого резонансного элемента попарно подсоединены к измерителям 21-23 отношения соответственно.Измерители-21-23 от- 35 ношения через устройства 24-26 сравнения подключены к входам ускорения переключения пересчетной схемы 27, выходы которой соединены с соответствующими ключевыми элементами 40 11-13.

Рассмотрим функционирование устройства с момента открывания сигналом , от пересчетной схемы27 ключевого элемента 11. Датчик 8 45 контроля собственной частоты резонансного элемента 2 через открытую ключевую схему 11 воздействуют на частоту импульсов управляемого задающего генератора 14, при этом соот- 50 ветственно изменяется частота выходного тока преобразователя 1 частоты. В результате описанного процесса частота выходного тока преобразователя частоты подстраивается в резо- 55 нанс с собственной частотой резонансного элемента 2, Мощность преоб- разователя 1.при этом начинает поступать через резонансный элемент 2 в пару электродов 5. Одновременно с указанным процессомс выхода датчи- ка 15 элekтpичecкoгo параметра и датчика выходного тока резонансного . элемента 18 сигналы поступают на вход измерителя 21 отношения, на выходе которого появляется сигнал Uci про- 65

порциональныВ отношению входных сигналов, т.е

Далее в случае если U((T.e. проводимость стекломассы меньше заданной - температурастекломассы ниже необходимой)сигнал отсутствует и не влияет на работу пересчетной схемы 27, переключение его будет происходить обычным путем, т.е. с периодом определяемым частотой генератора тактовых импульсов, входящим в состав пересчетной схемы 27 (не показан). В случае еслиОс К (т.е. проводимость стекломассы больше заданной - температура стекломассы выше необходимой и подача мощности в межэлектродную зону не требуется) сигнал инициирует переключение пересчетной схемы на следующий калал, т.е. открывания слдующей ключевой схемы (12 ), не ожидая импульса от внутреннего генератора (см. временные диаграммы на фиг. 2). Аналогично происходит стабилизация режима для любой из межэлектродных З.ОН, а именно, как только проводимость зон достигает заданной, мощности в зоны перестают подаваться, и так как период импульсов подачи мОидаости выбирается много ниже тепловой постоянной межэлектродных зон происходит стабилизация температурного режима каждой из межэлектродных зон.

Измеритель отношения содержит управляемый аттенюатор 28, подключенный к одному из входов дифференциального усилителя 29, при этом вход управляемого аттенюатора и второй вход дифференциального усилителя 29 являются входами измерителя отношения, а выход дифференциального усилителя 29 подключен к входу управления управляемого аттенюатора 28 и является выходом измерителя отношения. Работа измерителя отношения основана на свойстве дифференциального усилителя усиливать разность входных сигналов. Обозначив, коэффициент передачи аттенюатора 28 через Ji , а коэффициент усиления усилителя через Ку получим

1сПОр-Э,)К

принимая коэффициент передачи аттенюатора 28 пропорциональным выходному напряжению усилителя 29 с коэффициентом пропорциональности и считая коэффициент усиления К и получим

т.е. выходной сигнал устройства пропорционален отношению входных сигналов и устройство выполняет требуемую функцию.

Таким образом, использование предлагаемого способа управления тиристорным преобразователем частоты и реализация его в конкретном устройстве расширяет возможность использования преобразователя для более точного поддержания заданного TeNmepaTypного режима в ванной стекловаренной печи

.Фиг. 5