Способ регулирования тока нагрузки инвертора Советский патент 1991 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в преобразователях частоты для индукционного нагрева ферромагнитных материалов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей инвертора.

На фиг.1 приведена схема устройства, реализующего предлагаемый способ; ,на фиг.2 - зависимости отношения гармонических составляющих тока прямоугольной формы от длительности паузы.

Устройство состоит из инвертора 1, имеющего вход для регулирования длительности паузы тока нагрузки и нагруженного на индуктор 2 датчиков 3 и 4 тока, фильтров 5 и 6, блока 7 деления, устройства 8 сравнения токов, задатчика 9 отношения токов. Датчики 3 и 4 тока включены в цепь нагрузки и через фильтры 5 и 6 соединены с блоком 7 деления. Выходы блока 7 .ения и задатчика 9 соединены с входами устройства 8 сравнения, а его выход соединен с входом для регулирования паузы тока нагрузки инвертора 1 . Индуктор 2 подключен к инвертору 1 через компенсирующий конденсатор 10.

В режиме прерывистого тока нагрузки работают резонансные автономные инверторы. Ток нагрузки содержит основную и высшие гармонические составляющие, причем в зависимости от места включения нагрузки в силовую цепь инвертора ток содержит четные или неО

сл

Јь

четные гармоники. При изменении длительности паузы тока нагрузки, а так-| Же формы его-кривой, уровень высших гармонических составляющих тока по Отношению к току основной гармоники изменяется. Изменение указанных параметров обеспечивается, например, в резонансных инверторах с широтным регулированием напряжения. Для этого в Схему резонансного инвертора вводят специальные ключевые устройства. Аналогичные устройства вводят в силовые цепи автономных инверторов тока. Изменением угла регулирования при отпи- раьии тиристора обеспечивают широтно- импульсное регулирование тока нагрузки. Указанные схемы автономных инверторов, а также схемы, действующие по аналогичному принципу, могут выполнять Функции инвертора 1 предлагаемо- tо устройства.

Компенсирующий конденсатор 10 в цепи нагрузки может быть включен последовательно с индуктором. Это исключает резкое ограничение уровня высших гармонических составляющих тока индуктора, имеющее место при параллельном включении. Возможны варианты С лоследовательно-параллельным или параллельно-последовательным включением конденсаторов. Соответствующим Подбором их параметров обеспечивают Заданный уровень гармонических составляющих тока индуктора.

На фиг.2 в качестве примера приве- дена зависимость отношения действующих значений третьей 1 и основной If гармонических составляющих тока нагрузки прямоугольной формы от значе- Йия тока , соответствующего паузе этого тока. При синусоидальной форме импульсов, характерной для инверторов резонансного типа, кривая спектрального состава тока мало отличается от приведенной на фиг.2. Видно, что существует интервал изменения угла fl , на котором с увеличением длительности паузы тока отношение уровня высшей гармонической составляющей к основной возрастает. Аналогичные интервалы мож но выделить и для отношения более высоких гармонических составляющих, например пятой I$/t , седьмой и т.д. Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает на указанном интервале характеристики.

Активные мощности, отдаваемые в нагрузку первой Р4 и n-й Рп гармони

чески составляющими тока (п - гармоники), равны

номер

I.2R.

ЧИ «

где R,, R

- активные сопротивления, вносимые нагреваемым материалом в цепь индуктора на частотах основной и n-й гармоник тока.

Rn

R

где f,, f

- частоты основной и п-й гармонических составляющих тока индуктора. Таким образом,

Рп

(

t

,

5

0

0

5

0

5

5

т.е. отношение мощностей однозначно связано с отношением токов гармонических составляющих и, следовательно, изменением отношения токов можР«

но регулировать

отношение - --. Р1

Исходя из особенностей процесса термообработки, предполагающего наличие в индукторе двух гармонических составляющих тока, предварительно задают отношение . При этом РП/Р может быть неизменным или изменяться во времени в зависимости от текущих параметров нагреваемого материала (удельной электрической проводимости, относительной магнитной проницаемости, температуры и т.п.). Так, например, при нагреве ферромагнитных материалов выше температуры точки Кюри целесообразно повышение отношения PH/PI пропорционально глубине слоя с температурой, превышающей указанное значение. Относительное увеличение мощности, отдаваемой в нагрузку на более высокой частоте, с меньшей глубиной проникновения тока, позволит повысить интенсивность нагрева поверхностного слоя, КПД процесса, его производительность, снизить потери металла.

По заданному РЙ/Р определяют значение и с помощью задатчика 9 отношения токов формируют сигнал, пропорциональный отношению действующих значений двух гармонических составляющих тока нагрузки. С помощью датчиков 3 и 4 тока и филеров 5 и 6 недрерьшно измеряют действующие значения этих составляющих, затем в блоке 7 деления определяют отношение измеренного значения тока с более высокой частотой к току с более низкой частотой. В устройстве В сравнения сопоставляют полученный сигнал с сигналом задания и при превышении первым второго, воздействуя на вход для регулирования длительности паузы тока нагрузки инвертора 1, изменяют указанную длительность в сторону уменьшения, а в противном случае - в сторону увеличения. Регулирование длительности приводит к изменению отношения In/I. Значение отношения мощностей стабилизируется на заданном уровне.

Формула изобретения Способ регулирования тока нагрузки инвертора с основной и высшими гармо

5

0

ническими составляющими, заключающийся в том, что изменяют длительность паузы тока нагрузки, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей инвертора, формируют сигнал задания, пропорциональный отношению действующих значений двух гармонических составляющих тока нагрузки, измеряют действующие значения этих составляющих, определяют отЕЮшение измеренного значения тока с более высокой частотой к току с более низкой частотой, полученный сигнал сравнивают с сигналом задания и при превышении первым второго изменяют длительность паузы тока нагрузки в сторону уменьшения, в противном случае - в сторону увеличения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях частоты для индукционного нагрева ферромагнитных материалов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет стабилизации заданного соотношения гармоник тока на выходе инвертора в широком диапазоне регулирования. В способе управления формируют сигнал задания, пропорциональный отношению действующих значений двух гармонических составляющих тока нагрузки, измеряют действующие значения этих составляющих, определяют отношение измеренного значения тока с более высокой частотой к току с более низкой частотой, полученный сигнал сопоставляют с сигналом задания и при превышении первым второго изменяют длительность паузы тока нагрузки в сторону уменьшения, в противном случае в сторону увеличения. Л ил. i (Л

+ 0-

10

Я

34

irvvv

фиг.1

Щи г. 2

J Л,рад