Способ регулирования электрических параметров преобразователя частоты с резонансной нагрузкой Советский патент 1980 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использ вано для автоматизации индукционных установок, питающихся от статических преобразователей частоты. Известны способы регулирования элек трических п аметров преобразователей частоты с резонансной нагрузкой путем изменения выходной частоты в функции фазового угла нагрузки i. Этот способ обеспечивает получение . максимальной мощности в нагрузке, однако не позволяет стабилизировать ее электрические параметры при колебаниях напряже1шя сети и изменениях параметро нагрузки. Известны также способы регулирования электрических параметров преобразователя частоты с резонансной нагрузкой с помощью отрицательной обратной связи по заданному параметру путем изменения частоты в области емкостной настройки колебательного контура нагруз ки t2j и 3J. Недостатком этих способов является низкая устойчивость регулирования при работе на частотах, близких к резонансной частоте нагрузочного контура. Наиболее близ11им по технической сущности к заявляемому является способ регулирования электрических параметров преобразователя частоты с резонансной нагрузкой путем изменения выходной частоты в функции заданного параметра j4j. Однако этому способу присуща недостаточная устойчивость регулирования элекTpn jecKHx параметров. Это объясняется тем, что регулирование lio данному способу устойчиво лишь при определенной (емкостной или индуктивной) настройке колебательного контура по отношению к частоте выходного тока преобразователя частоты, что вызвано наличием на резонансной частоте экстремума регулировочной характеристики электрического параметра. При переходе через резонансную частоту знак коэффициента усиления преобразователя (отношения приращения регулируемого параметра и вызвешшему . этчэ приращение изменению частоты) изменяется и происходит срыв регулирования, так как отрицательная обратная связь превращается в положительную. Такой переход выходной частоты преобразоватепя через резонансную частоту нагрузки наблюдается в процессе регулирования при возмущающих воздействиях, которыми могут быть колебания нащзяжения сети или изменения резонансной частоты и добротности колебательного контура нагрузки. Цель изобретения - повышение устойч вости регулирования электрических параметров преобразователя частоты с резонансной нагрузкой. Поставленная цель достигается тем, что в способе регулирования электрических параметров преобразователя частоты с резонансной нагрузкой путем изменени выходной частоты в функции заданного параметра, для изменения выходной частоты контролируют фазовый угол нагрузк определяют предельное значение фазового угла, соответствующее максимальной величине заданного параметра, и в периоды, когда фазовый угол достигает предельного значения, поддерживают его на уровне этого значения. На чертеже приведена схема устройства, с помощью которого может быть реализован предложенный способ. Устройство состоит из преобразовател 1 ч астоты, резонансной нагрузки. 2, устройства 3 измерения напряжения Harp ки, устройства 4 измерения фазового уг нагрузки, сравнивающих устройств 5, 6, 7; элемента 8 с ошюсторонней проводимостью.. Выходная частота преобразователя 1 изменяется в функции регулируемого параметра, что обеспечивается работой элементов 3, 5, 6. Срав1швающее устройство 7 производит срйвнение текущего и резонансного значения фазового угла нагрузки. При отрицательном значении их разности эле мент 8 не пропускает его. В тех случа51Х, когда фазовый угол достигает значения резонансного или переходит чер него, упомянутая разностьстановитсй положительной и сигнал разности через элементы 8 и 6 воздействует на преобразователь 1, изменяя его частоту в ст рону ее уменьшения от резонансной, при этом сигнал, проходящий через элемент 8; оказывает преобладающее воздействи ПО сравнение с сигналом, препятствующим переходу (|)азового угла через данное значение. Предположим, в процессе регулирования необходимо поддерживать определенное значение нащэяжения нагрузки. В случае изменения параметров нагрузки может меняться собственная резонансная частота нагрузочного колебательного контура и его добротность, так что выходная частота преобразователя в процессе регулирования может перейти через резонансную, что сопровождается достижением фаЗовым углом значения, соответствующего максимальной величине напряжения нагрузки и переходом через него. Поскольку в данном случае воздействуют на выходную частоту сигналом, препятствующим переходу фазового угла через дайное значение, чатота удерживается около резонансной, не переходя через нее. При этом устанавливается равновесие между воздействием указанного сигнала и сигнала, воздействующего на частоту и функции выходного напряжения. При сетевых, помехах, выражающихся резким кратковременным снижением нщряж,ения реальной сети, например при пускб мощных электродвигателей, включении силовых трансформаторов и других переходных процессах, выходная частота, регулирующая напряжение нагрузки, стре-. мится измениться так, чтобы удержать его на заданном уровне. За дчет изменения выходная частота приближается к резонансной и стремится перейти через нее. В этом случае воздействие на частоту сигналом, препятствующим переходу фазового угла нагрузки через значение, соответствующее резонансу, также удерживает частоту на резонансной вплоть до момента восстановления нормального напряжения в сети, сохраняя устойчивость регулирования. Использование описываемого способа регулирования электрических параметров преобразователя частоты с резонансной нагрузкой обеспечит по сравнению с существующими способами более высо-г кую устойчивость регулирования, которая выражается в ликвидации срывов регулирования в условиях реальных возмущающих воздействий со стороны сети и нагрузки. В условиях производства это повысит надежность электротехнологических уста новок и уменьшит процент брака. Так, например, при литье алюминия в электро магнитный кристаллизатор срыв регулирования электрических параметров индук тора гфиводит к выходу всей отливки в брак. Поэтому устранение срывов повы сит выход годной продукции, снизит ее себестоимость. Формула изобретения Способ регулирования электрических параметров преобразователя частоты с резонансной нагрузкой путем измененщ выходной частоты в функции заданного п раметра, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчиBOOTH регулирования, для изменения выходной частоты контролируют фазовый угол нагрузки, определяют предельное значение фазового угла, соответствующе максимальной величине заданного параUH cm метра, и в периоды, когда фазовый угол достигает предельного значения поддерживают его на уровне этого значения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Новичков В, Е, и др. Бесконтактная стабилизация коэффициента мощности нагрузки тиристорного преобразователя частоты при плавке металлов. Труды УАИ, вып. 48, Уфа. 1973, с. 171. 2.Годин Г. Ф, Частотный способ регулирования последовательного инвертора, Электрическая промьш1ленность, серия Электротермия, 1974, вып. 8, с, 17, 144. 3.Гитгарц Д, А, Автоматизация индукционных плавильных и нагревател ных установок, Электротехническая промьпиленность, серия Электротермия 1972, вып, 4-5 (118-119), с, 102, 4.Гитгарц Д, А., Иоффе Ю. С. Новые источники питания и автоматика индукционных установок для нагрева и плавки, М,, Энергия, 1972, с, 82-88,