Способ управления преобразователем частоты и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК H02P13/16 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для интенсификации технологических процессов с применением ультразвука или других механических колебаннй.

Известен способ управления, основанный на фазовой подстройке частоты генератора, причем в качестве критерня расстройки выбрана расстройка угла сдвига фаз между скоростью главного колебательного движения ультразвуковой колебательной системы; И возмущающей силой излучателя {.

Однако, обеспечивая согласование режимов работы излучателя и нагрузки (акустической колебательной системьиТ; таенный способ не позволяет в равной степени согласовать генератор н нзлучатель, в результате чего в процессе работы под влиянием ряда факторов изменяются параметры нагрузки н излучателя, нарушается согласование генератора и излучателя и падает эффективность работы всего устройства в целом, снижается КПД, мощность, отда ваемая генератором в излучатель, и нарушается технологический режим.

Наиболее близким к изобретению явля ется способ управлеиия, осНованицй на фа

зовой подстройке частоты генератора к ре зонансной частоте его нагрузочного контура 121.

Недостатком указанного способа является то, что обеспечивая согласование геиес ратора и излучателя по отдаваемой мощности, он не обеспечивает согласования излучателя и нагрузки (акустической колеба.тельной системы), что при влиянии на нагрузку различных факторов приводит к сниженню эффективности работы всего

10 устройства за счет ухода колебательной системы от резонанса и снижения акустической мощности, отдаваемой в обрабатываемую среду в течение технологнческого процесса.

Известно устройство для управления

15 преобразователем частоты, которое содержит автономный последовательный инвертор с блоком управления, работающий иа комп.лексную нагрузку, имеющую явно выраженный резонансный характер, датчнкн тока

20 и напряжения, связанные с нагрузкой, выходы которых подключены к датчику фазы, собранному по схеме фазочувствнтельного выпрямителя, выход которого подсоединен к блоку управления инвертором (З). Это

устройство обеспечивает совпадение резонансных частот инвертора и нагрузочного контура, т. е. позволяет постоянно поддерживать согласование генератора и излучателя. Это определяет оптимальное исполь зованне генератора, но при этом не учитываются возможные отююнения и расстройки акустической колебательной системы от согласования с излучателем что приводит к суШёстйенйому снижению эффективности работы всего преобразовательного устройства в целом, поскольку из-за высокой надежности акустических систем резко снижается величина акустической мощности, отдаваемой в технологическую среду колебательной системой.

Цель изобретения - улучшение энергетических показателей.

Для этого по предлагаемому способу управления преобразователем частоты выделяют дополнительный сигнал, пропорциональный разности фаз между напряжением электрической колебательной системы и основной гармоникой колебательного Движения акустической (механической) колебательной системы и суммируют его сосновным сигналом.

Устройство для осуществления предлагаемого способа, содержащее блок управления, датчик производной первой гармоники тока и датчик напряжения, входные зажимЫ которых связаны с электрической колебательной системой, а выходы подключены к фазочувствйтельному выпрямителю, снабжено датчиком производной основной гармоники колебательного движения акустической системы, дополнительным фазочувствительным выпрямителем и сумматоpoMi причем выходы фазочувствительных выпрямителей подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен с входом блока управления инвертором, а йход подключен к выходу датчика напряжения и к выходу датчика производ ой основной гармоники колебательного движения акустической системы.

На чертеже дана блок-схема устройства для осуществления способа управления преобразователем.Автономный последовательный инвертор нагружен на электрическую колебательную систему 2, которая через преобразователь связана с акустической колебательной системой 3. Датчик 4 скорости изменения первой гармоники тока и датчик 5 напряжения несут информацию о состоянии электрической системы и связаны со входами основного 6 и дополнительного 7 фазочувствительных выпрямителей. Датчик 8 производной основной гармоннки колебательного движения акустической (механической) колебательной системы пбДйлЮЧён ко второму входу дополнительного фазочувствительного выпрямителя 7. Выходы фазочувствительных выпрямителей подключены к сумматору 9, с выхода которого

результирующий сигнал поступает на блок управлення 10 инвертором I.

Устройство работает следующим образом.

При настройке автономного последовательного инвертора 1 в резонанс с колебательной системой 2 сигналы с выходов датчиков 4 и 5 оказываются равными по частоте и сдвинутыми на 90 эл. град, относительно друг друга. В результате на выходе фазочувствительного выпрямителя 6 сигнал рассогласования равен нулю. Соверщекно аналогично при настройке в резонанс электрической и акустической 3 колебательных систем сигналы с выходов датчиков 5 и 8 оказываются равными по частоте и сдвинутыми относительно друг друга на 90 эл. град. На выходе фазочувствительного выпрямителя 7 сигнал рассогласования равен нулю. При расстройке инвертора 1 относительно системы 2 либо системы 2 относительно акустической колебательной системы изменяются сдвиги фаз сигналов с выходов датчиков 4и5или5и8 соответственно, что приводит к появлению сигналов рассогласования на выходах фазочувствительных выпрямителей 6 и 7. Поступая на сумматор, они складываются и результирующий сигнал изменяет частоту управления вентилями инвертора I так, чтобы путем перестройки режима работ инвертора скомпенсировать возникший сигнал рассогласования. Фазочувствительные выпрямители 6 и 7 обладают идентичными характеристиками, поэтому даже при карущении согласования инвертора 1 с системой 2 либо системы 2 с акустической (механической) колебательной системой 3 частота управления вентилем инвертора соответствует наиболее оптимальному режиму согласования системы инвертор-электрическая система акустическая (механическая) колебательная система..

Таким образом, данный способ управления преобразовательным устройством позволяет за счет наиболее оптимального согласования системы генератор-преобразователь (излучатель)-акустическая колебательная система повысить эффективность работы всего устройства, а именно: увеличить мощность, отдаваемую инвертором в нагрузку, увеличить мощность, передаваемую излучателем акустической колебательной системе увеличить мощность, отдаваемую иивертором в нагрузку, увеличить акустическую мощность, отдаваемую в технологическую среду.

Формула изобретения

1. Способ управления преобразователем частоты, работающим на нагрузку, состоящую из электрической и акустической колебательных систем, заключающийся в том, что осуществляют фазовую подстройку частоты инвертора к резонансной частоте электрической колебательной системы путем выделения основного сигнала пропорциональной разности фаз между основной гармоникой тока и напряженней электрической колебательной системы, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, выделяют дополнительный сигнал, пропорциональный разности фаз между напряжением электрической колебательной системы и основной гармоникой колебательного движения акустической (механической) колебательной системы, и суммируют его с основным сигналом.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее блок управления, датчик скорости изменения первой гармоники joKa и датчик напряжения, входы которых соединены с выводами для подключения к электрической колебательной системе, а выходы подключены к фазочувствительному выпрямителю, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком производной основной гармоники колебательного движения акустической (механической) колебательной системы, дополнительным фазочувствительным выпрямителем и сумматором, причем выходы фазочувствительных выпрямителей подключены к соответствующим входам сумматора. выход которого соединен с входом блока управления инвертора, а вхЪд дополнйтель-ного фазочувствительного выпрямителя подсоединен с вь1ходу датчика напряжения электрической колебательной системы и к выходу датчика производной основной гармоники колебательного движения акустической (механической) системы.

Источники информации, принятые во внимаиие при экспертизе

1.Бутурович И. X. и др. фазовая система поддержания резоиаиса.-Сб. «Тезисы докладов Всесоюзного научно-техиического семинара по созданию и применению аппаратуры для ультразвуковых технологических процессов в машииостроенин, Вологда, 1978.

2.Акодис М. М. и др. Тирнсторный преобразователь частоты ТП-4-80-8 для питания электротермической нагрузки. Электротехннческая нагрузка. Электротехническая промышленность. Сер. «Преобразовательная техника, 1976, Вып. 12, с. 15.

3.Акодис М. М. и др. Системы управления регулирования, пуска и защиты мощного тиристорного преобразователя повышенной частоты. -Межвузовский сборник «Техника высоких напряжений и преобразователи, Свердловск, 1977.