Устройство для автоподстройки частоты работы автономного инвертора Советский патент 1991 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к частотнорегул ируемым преобразователям частоты для индукционного нагрева.

Целью изобретения является расши- рение области применения устройства, повышение точности и снижение себестоимости автоподстройки, увеличение КПД инвертора.

На чертеже представлена схема устрой- ства.

Устройство содержит инвертор 1, блок 2 управления инвертором, индуктор 3, подключенный к выходу инвертора 1, компенсирующий конденсатор 4, индуктивный датчик 5 тока, выпрямитель 6, блок 7 определения знака производной напряжения, переключатель 8 и элементы И 9 и 10, элемент ИЛИ 11, RS-триггер 12, ключи 13 и 14, триггер 15, включенные последовательно, управляющую шину Пуск 16. Блок 7 содержит элемент 17 памяти, ключи 18 и 19, элемент 20 памяти, ключи 21 и 22, элемент 23 сравнения, генератор 24 переключающих импульсов, однополупериодные выпрями- тели 25 и 26, преобразователь 27 уровня.

Устройство работает следующим образом,

При прохождении переменного тока по контролируемой токоведущей шине вокруг этой шины создается переменное магнитное поле, силовые магнитные линии которого пересекают плоскости витков индуктивного датчика 5 тока. В обмотке датчика 5 индуцируется ЭДС взаимоиндукции, величина которой прямо пропорциональна протекающему по контролируемой шине току. После выпрямления и сглаживания пульсаций двухполупериодным еыпрямителем 6 напряжение положительной полярности подается на вход блока 7. Входное напряжение поступает на неинвертирующий вход элемента 23 сравнения непосредственно, а через ключи 18 и 21 на элементы 17 и 20 памяти, которые через ключи 19 и 22 подключаются к инвертирующему входу элемента 23 сравнения. Ключи 18 и 22 замыкаются во время действия импульса с прямого выхода генератора 24 переключа-

ющих импульсов, вследствие чего элемент 17 памяти во время действия импульса с прямого выхода генератора 24 следит за изменением входного напряжения, а во время действия импульса с инверсного выхода генератора 24 оказывается подключенным к инвертирующему входу элемента 23 сравнения. Элемент 20 памяти, наоборот, во время действия импульса с прямого выхода генератора 24 оказывается подключенным к инвертирующему входу элемента 23 сравнения, а во время действия импульса с инверсного выхода генератора 24 следит за изменением входного напряжения. Таким образом, на элементе сравнения 23 в 1-й момент времени происходит сравнение входного сигнала положительной полярности с напряжением, запомненным на элементах памяти 17 млм 20. Если входное напряжение растет, то в любой момент времени выполняется условие UH ии и выходное напряжение элемента 23 сравнения имеет положительный знак, где UH - напряжение неинвертирующего; UH - напряжение инвертирующего входов элемента 23 сравнения. Если прирост (спад) входного напряжения отсутствует, то выходной сигнал элемента 23 сравнения равен нулю. В случае спада входного напряжения, т.е. UH UH, этот сигнал имеет отрицательный знак. Выходной сигнал элемента 23 сравнения положительного знака через однополупериодный выпрямитель 26 поступает на размыкающий контакт переключателя 8, а выходной сигнал элемента 23 сравнения отрицательного знака через однополупериодный выпрямитель 25 подается на преобразователь уровня 27, с выхода которого сигнал положительной полярности поступает на и.о. контакт переключателя 8. Так как общий контакт переключателя 8 соединен с первыми входами элементов И 9 и 10, то выходной сигнал блока 7 определения знака производной напряжения поступает на первые входы элементов И 9 и 10. Для рассмотрения работы остальной части устройства и устройства в целом примем, что инвертор 1 нагружен на параллельный колебательный контур/

При включении инвертора 1 в работу по шине 16 Пуск поступает сигнал логической 1, который через элемент ИЛИ 11 устанавливает RS-триггер 12 в единичное состояние. Сигнал логической 1 с прямого выхода RS-триггера поступает на управляющий вход ключа 13, который срабатывает, и на вход интегратора 15 подается сигнал отрицательного знака. Напряжение на выходе интегратора 15 начинает плавно расти с постоянной интегрирования Ти - . Так

к с

как выходной сигнал интегратора 15 поступает на вход управляемого напряжением задающего генератора блока управления инвертором, то его частота начинает расти от начальной f0. Если с ростом частоты задающего генератора ток в общей цепи параллельного контура начинает уменьшаться, то, во-первых, это свидетельствует о том, что частота задающего генератора приближается к резонансной частоте колебательного контура, а, во-вторых, сигнал отрицательного знака с выхода элемента 23 сравнения не проходит через однополупе- риодный выпрямитель 26 и не изменяет состояния RS-триггера 12. Если же после включения инвертора в работу и с ростом частоты задающего генератора токов общей цепи колебательного контура увеличивается, то, во-первых, это свидетельствует о том, что частота задающего генератора уходит от резонансной, а, во-вторых, сигнал положительного знака с выхода блока 7 определения направления изменения тока через элемент И 10, на втором входе которого сигнал логической 1 с прямого выхода RS-триггера 12, перебрасывает триггер в нулевое состояние. Сигнал логической 1 с инверсного выхода RS-триггера поступает на управляющий вход ключа 14. Ключ 14 срабатывает и опорное напряжение Е0п2 положительного знака поступает на вход интегратора 15. Интегратор начинает плавно уменьшать свое выходное напряжение, в результате чего частота задающего генератора начинает уменьшаться и приближаться к резонансной. После прохождения задающим генератором резонансной частоты ток в общей цепи колебательного контура увеличивается, выходной сигнал на выходе элемента 23 сравнения меняет знак с отрицательного на положительный, что вызывает перебрасывание RS-триггера 12 в другое положение, вследствие чего входной сигнал интегратора меняет знак на противоположный. Частота задающего генератора вновь приближается к резонансной, проходит ее и возвращается назад. Из сказанного следует, что предлагаемое устройство обеспемивает работу задающего генератора блока 2 управления инвертором на резонансной частоте колебательного контура за счет поддержания минимального значения тока в общей цепи контура. Колебания напряжения треугольной формы на выходе интегратора 15 проводят к колебаниям частоты задающего генератора блока 2 управления инвертором ± Af от начального

уровня f0. Величина колебаний частоты закладывается при проектировании устройства. Величина колебаний ±Af определяется чувствительностью индуктивного датчика 5 тока, чувствительностью элемента 23 сравнения и частотой генератора 24 переключающих импульсов. Чем выше чувствительность элементов 5 и 23 и выше частота генератора 24, тем меньше величина At.

При замыкании размыкающего контакта переключателя 8 устройство поддерживает максимальное значение тока в контролируемой цепи, что необходимо при работе инвертора на последовательный колебательный контур. Работает устройство аналогично, только в этом случае используется сигнал отрицательного знака с выхода элемента 23 сравнения, который через однополупериодный выпрямитель 25

.феобразовывается в преобразователе 27 уровня в сигнал положительного знака и через размыкающий н.о, контакт переключателя 8 поступает на первые входы элементов И 9 и 10.

Устройство позволяет повысить .точность автоподстройки частоты, исключить паразитные влияния элементов устройства на колебательный контур, повысить КПД инвертора.

Формула изобретения

Устройство для автоподстройки частоты работы автономного инвертора, содержащего блок управления с входом задания частоты работы инвертора и нагруженного на колебательный контур, содержащее последовательно включенные датчик тока и выпрямитель, вход датчика тока предназначен для включения в цепь колебательного контура, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено блоком определения знака производной напряжения с противофазными выходами,

первым и вторым элементами И, переключателем, элементом ИЛИ, RS-триггером, двумя ключами и интегратором, причем вход блока определения знака производной подключен к выходу выпрямителя, его противофазные выходы через переключатель соединены с первыми объединенными входами первого и второго элементов И, вторые вход первого и второго элементов И соединены с инверсным и прямым выходом RS-триггера соответственно, выход второго элемента И соединен с R-входом RS-триггера, выход первого элемента И через первый вход элемента ИЛИ соединен с S-входом RS-триггера, выходы RS-триггера подключены к

управляющим входам соответствующим ключей, входы которых предназначены для подключения к разнополярным источникам опорного напряжения, а выходы объединены, соединены с входом интегратора, выход интегратора предназначен для подключения к входу задания частоты работы инвертора блока управления, второй вход элемента ИЛИ предназначен для подключения к источнику сигнала Пуск.

Изобретение относится к электротехнике и позволяет осуществить автоподстройку частоты автономного инвертора 1, нагруженного как на параллельный так и на последовательный колебательные контуры. Цель изобретения - повышение точности. При включении инвертора 1 в работу задают приращение частоты задающего гене