Способ управления преобразователем частоты и устройство для его реализации Советский патент 1984 года по МПК H02P13/30 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для интенсификации технологических процессов с использованием индукционного нагрева, ультразвука и др.

Известны способы управления преобразователями частоты, обеспечивающие работу силовых элементов и регулирование выходных параметров преобразователя за счет слежения за током нагрузки и регулирований его путем широтно-импульсной модуляции 111.

Недостатками этих способов, огранич11ваквдих их широкое применение, является сложность их реализации и связанное с этим снижение надежности работы- преобразователей частоты.

Наиболее простым и надежным способом управления является изменение частоты подачи импульсов управления на силовые тиристоры инвертора преобразователя частоты 21

Однако при работе на нагрузку, имеющую сложную фазовую характеристику, этот способ не обеспечивает эффективной работы тиристорного преобразователя частоты,

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ, заключающийся в том, что осуществляют измерение выходного пара;метра преобразователя, формируют пегременное напряжение постоянной ча.стоты, формируют сигнал поиска экст:рёмума выходного параметра преобразователя путем умножения переменного напряжения и ВЕЛХОДНОГО параметра, суммирования произведения с сигналом заданной частоты инвертора,

При этом достигается экстремальный характер регулирования всей системы, что обеспечивает достижение режима передачи в нагрузку, имекяцую резонансный характер, макс1-1мума мощности, что необходимо для оптимизации многих технологических про.цессов С31.

Недосаатком способа управления является устойчивость к дестабилизирующим воздействиям, таким как паразитная а тлитудная модуляция в любом сигнале тиристорного преобразователя частоты, используемом в качестве информационного, что обусловлено использованием силового вьтрямителя сетевого напряжения для питания инвертора.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее датчик выходного параметра преобразователя, управляемый задающий генератор, распределитель импульсов. Устройство обеспечивает работу преобразователя частоты в режиме максимальной JDTдаваемой в нагрузку мощности 4j.

Недостатком устройства является то, что поскольку система регулиров.ания является экстремальной по амплитудному параметру входного (информационного) сигнала, любое систеатическое амплитудное возмущение отрицательно сказывается на работе cHCTeivibi, снижая ее устойчивость.

Цель изобретения - повышение устойчивости и точности работы системы управления тиристорным преобразователем частоты при резонансном характере нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу формируют дополнительный переменный сигнал, синхронный с частотой выпрямленного напряжения, сигнал-переменного напряяфння постоянной частоты формируют путем деления частоты дополнительного сигнала, а сигнал поиска экстремума выходного параметра преобразователя формируют путем ицтегрирования произведения выходного параметра и переменного напряжения на каждом периоде переменного напряже- . НИН и запоминанием значения инте рала в конце периода.

Устройство управления преобразователем частоты, содержащее управляемой задающий генератор, распределитель ш пульсов управления вентилями инвертора, датчик выходного параметра преобразователя, блок тлножения, один из входов которого соединен с выходом датчика вглходного параметра преобразователя, сумматор, фильтр, блок управления вшгрямителем преобразователя, содержащ-им синхронизатор с питающей сетью переменного напряжения дополнительно снабжено счетчиком, дешифратором., интегратором с входом обнуления и входом запоминания, блоком выборки и хранения с информационным-и тактирующим входами, причем выход синхронизатора соединен с входом счетч-ика,. выход счетчика соединен с входом дешифратора, первый выход которого соединен С вторым входом блока умножения к первым входом сумматора, второй вы ход соединен с входом обнуления интегратора, третий выход дешифратора соединен с входом запоминания интегратора и тактирукжщм входом блока выборки и хранения, информационный вход которого соединен с выходом интегратора, а выход через фильтр соединен с входом управляемого задающего генератора.

На фиг, 1 приведена блок-схема . предлагаемого устройства управления преобразователем частоты, реализующая предлагаеьвай способ управлёь ия; на фиг, 2 - диаграммы работы отдельных узлов.

Устройство содержит управляемый задающий генератор 1 с командным

устройством 2, распределитель 3 иммульсрв с вЕзкодными усилителями-формирователями 4, связанными с управляющими переходами силовых тиристоров автономного последовательного инвертора 5, питаемого от сети че рез управл5 емый силовой выпрямитель 6, на управление тиристорами которого поступают импульсы с выходов усилителей 7, управляющих фазосдвйгающим блоком 8, на вход которого поступают импульсы от синхронизатора 9. Выход инвертора 5 подсоединен .к нагрузке 10, имеющей резонансный характер. Датчик 11 тока, который стоять как в цепи постоянного тока, так и в цепи переменного тока (показан пунктиром) через блок 12 умножения-, на вход которого поступают импульсы с одного из выходов дешифратора 13, связан с входом интегратора 14 управляемого импульсами с двух других выходов дешифратора 13. Выход интегратора 14 связан с входом блока 15 выборки хранения, выходной сигнал которого через сглаживающий фильтр 16 поступае на один из входов сумматора 17, управляющего частотой задающего генератора 1. Дешифратор 13 управляется импульсами с выходов счетчика. 18, который считает синхроимпульсы.

Устройство работает следующим образом.

При использовании датчика 11 в цепи постоянного потребляемого тока и необходимости подстройки преобразователя частоты в режим максимума входного тока, что соответствует максимуму выходной мсяцности в. мощных индукционных нагревательных ус- тановках, выходной сигнал имеет, вид изображенный на диаграмме (фиг. 2л) При подаче питающего-напряжения с выхода синхронизатора 9 на вход счетчика 18 поступают Синхроимпульсы, соответствующие частоте .пульсаций постоянного напряжения, питающего автономный последовательный инвертор 5 (фиг. 2) . В зависимости от типа используемого счетчика 18 и дешифратора 13 на выходах дешифратора формируются импульсные сигналы с первого выхода (диагргиима и, .фиг, 2) , свторого выхода (диаграмма д, фиг. 2)

и с третьего выхода (диагргиима г, фиг. 2).

При зтом один и тот же сигнал с первого выхода дешифратора 13 поступает одновременно на качание частоты задающего генератора 1 через сумматор 17 и на вход блока 12 умножения,-обеспечивая синхро.нно с качанием частоты смену знака входного информационного сигнала (фиг. 2е). сформированный таким образсм информационный сигнал поступает на вход интегратора 14, который сигналом с третьего выхода дешифратора 13 переводится в режим Запоминание. Этим же сигналом устройство 15 выборки-хранения переводится в режим выборки. Сигналом с второго выхода дешифратора 13 в интеграторе 14 осуществляется обнуление. выходного сигнала и, таки образом, интегратор подготавливается к очередной операции последовательного интегрирования - вычитания информационного сигнала (фиг. 2Л). С выхода интегратора сигнал поступает на вход устройства 15 выборкихранения, которое в течение сигнала поступающего с выхода 3 дешифратора 13, осуществляет выборку информации находясь все остальное время в режи хранения (фиг, 2).

С выхода устройства 15 выборкихранения сформированной результирующий сигнал через сглаживающий динамические толчки интервалов выборк фильтр 16 поступает на второй вход сумматора 17 и вызывает движение рабочей точки по резонансной характеристике нагрузки в Сторону имею- щегося экстремума. При этом, по кольку сравнение энергетических характеристик происходит на интервала краткЕлх сетевой пульсации выпрямленного напряжения,, она не .оказывает влияния на точность и устойчивость системы управления.

Использование предлагаемого способа и устройства позволяет устранить влияние помех в канале обратной связи по выходному параметру, что повышает устойчивость и точност регулирования выходного параметра преобразователя.

1. Способ управления преобразователем частоты путем формирования переменного напряжения постоянной частоты, измерения выходного параметра преобразователя, формирования сигнала поиска экстремума выходного, параметра, для чего умножают переменное напряжение и выходной параметр, суммирования полученного сигнала с сигналом задания частоты инвертора и преобразования результирующего сигнала в частоту управляющих импульсов инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости и точности регулирования выходного параметра, формируют дополнительный переменный сигнал, синхронный с частотой выпрямленного напряжения, сигнал переменного напряжения постоянной частоты формируют путем деления частоты дополнительного .сигнала, а сигнал поиска экстремума выходного параметра формируют путем интегрирования произведения выходного параметра и переменного напряжения на каждом периоде переменного напряжения и запоминанием значения интеграла в конце периода. 2. Устройство для управления преобразователем частоты,содержащееуправляемый задающий генератор, распределитель импульсов управления вентилями инвертора, датчик выходного параметра преобразователя, блок умножения, один из в.ходов котоS рого соединен с выходом датчика вы(Л ходного параметра преобразователя, сумматор, фильтр, блок управления выпрямителя преобразователя, содержащим синхронизатор с питанвдей сетью -переменного напряжения, о т л и ч аю щ е е с я тем, что оно дополнительно снабжено счетчиком, дешифратором, интегратором с входом обнуления и входом запоминания, блоком выборки и хранения с инфо{3мационным и тактирующим входами, причем выход синхронизатора соединен с входом счетчика, выход счетчика соединен с входом дешифратора, первый выход которого соединен с вторы входом блока умножения и первым входом су 4матора, второй выход соединен с входом обнуления интегратора, третий выход дешифратора соединен с входом запоминания интегратора и тактирующим входом блока выборки и хранения, информационный вход которого соеди- иен с выходом интегратора, а выход через фильтр соединен с входом управляемого задающего генератора.