Способ распределения выходной мощности инвертора Советский патент 1982 года по МПК H02P13/18 

(5) СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ ИНВЕРТОРА

1

Изобретение относится к преобра- 1 зовательной технике и может быть использовано в электротехнологических процессах, требующих одновременного и независимого регулирования мощности в каждой из нагрузок.

Известны способы распределения выходной мощности инвертора, питающего я резонансных нагрузок, настроенных на частоты uj ш . . .ш ,состоящий в том, что измеряют собственную частоту каждого контура нагрузки и в соответствии с полученным результатом периодически изменяют параметры выходного напряжения, при этом энергию подают в каждую из нагрузок поочередно за счет периодического изменения частоты выходного напряжения инвертора 1.

Недостатк ом известных способов является невысокая точность, обусловленная тем, что подачу энергии в каждую нагрузку, осуществляют дискретными порциями с частотой много меньшей выходной частоты инвертора.

Наиболее близким техническим решением к изобретению по средствам и достигаемому результату является способ управления инвертором, состоящий в том, что изменяют частоту выходного напряжения разностным сигналом, полученным при сравнении электрического Параметра .нагрузки с опорным сигналом 2 Недостатком известного устройства является невысокая точность.

Целью изобретения является повышение точности распределения выходной мощности инвертораПоставленная цель достигается тем, что частоту (или фазу, амплитуду) выходного напряжения модулируют сложногармоническим колебанием выходного напряжения „

X(t)i: m-cosQ.-t ,

где t - время; Q - -Q частоты гармоничес ких ccic I авлпющих модулированного к(Я1ебанил, П),П1 ...m . . лп -у- - соответствующие им коэффициенты модуляции и t-iacтраивают резонансные нагрузки на частоты (,,}.-. %(пн).(а)-Я частота выходного напряжения, при этом разностным сигналом одновр менно с изменением частоты выходного напряжения изменяют частоты гармо нических составляющих модулирующего колебания (,7, Q Q/ll-l и соответствующие им коэффициенты модуляции in ,,тг7 -т . На фиг. 1 показана форма кривой выходного напряжения инвертора в слу чае амплитудной модуляции при П 3, на фиг. 2а - спектральная диаграмма выходного напряжения; на фиг. 26 - частотные характеристики мощности, выделяемой в трех нагрузках; на фиг. 3 блок-схема системы автоматического управления, с помощ которой может быть реализован способ для случая трех нагрузок (п З Регулируемый инвертор 1 (фиг.З) нагружен на резонансные нагрузки 2электрические параметры нагрузок, например собственная частота и мощность, измеряются датчиками контролируемого параметра , выходные сигналы датчиков поступают на входы элементов сравнения 8-10, на другие входы которых поданы onqpHbie сигналы з дания . Выходы элементов сравнения свя заны со входами- регуляторов парамет ров выходного напряжения инвертора; регулятором выходной частоты (jj 1 1 , регулятором частоты модуляции Д12 и регулятором коэффициента модуляции m 13Способ распределения выходной мощности инвертора, питающего резонансные нагрузки 2 , 3 и 4, настроен ные на частоты ш , ijO, и и.)ц, заключается е том, что измеряют собствен ную частоту каждого контура нагрузк и в соответствии с полученным результатом периодически изменяют пар;-1метры выходного напряжения U(t),, в качестве изменяемого ппраметоа и.,пользуют его амплитуду, которую м 84 дулируют по закону U U.p{l -(+ m.cosJ ,t) , при этом одновременно производят настройку резонансных наг рузок 2, 3 и на частоты tUf о,, шн (ш,,-дг -г +5) , и Ш i частота выходного напряжепри этом с помощью датчиков З контролируемого параметра контролирую электрический параметр каждой нагрузки, например выделяемую в ней мощность, сравнивают ее с заданным значением и с полученным сигналом допс)лнительно изменяют частоту выходного напряжения (о, частоту модуляции Q и коэффициент модуляции т. . Модуляция выходного напряжения U(t) ло закону IJit) Up,p(l + n;,,COSSlt,) GOS((.L, может быть осуществлена за счет изменения напряжения источника питания инвертора либо за счет соответствующего изменения фазового сдвига в работе отдельных ячеек или групп вентилей инвертора. Выражение (I), описывающее закон изменения напряжения во времени , может быть записано в следующем виде: т, , о (lo,-9t,K U(t)-U,.pC05vi -t4-.f и,рС05 ;LD,,.a,)t ИЗ чего следует, что в вь1ходнозм напряжении присутствуют три гармоничес ких составляющих: несущей частоть а,ц , нижней боковой (,) и верхней боковой (uj(,|) частот, отличающихся от несущей на частоту модуляции. Каждая составляющая выходного напряжения выделяет мощность п)актически только в одной нагрузке, что обеспечивается настройкой нагрузочных контуров на несущую и боковые частс ты и контролем собственной частоты каждого контура нагрузки в процессе работы системы. На фиг. 2 штриховкой показана область возможных изменений положения спектральнь х составляющих и(с) на оси частот в процессе распределения мощности между и чгоузк а м и . Система управления {фиг-, ется многомерной, в даньктм :. трехмерной, системой упра1зле мя выходными параметрами - л. ми трех нагрузок Р , Р ,j и Г .т ние которых определяется ссту 5 ностью трех управляющих воздействий и),. и т. Дополнительное изменение несущей частоты о) в пределах, указанных на фиг. 2, приводит к одновр менному изменению Р, Рп и Рл , допо нительное изменение частоты модуляции изменяет соотношение мощностей РП и Ра, а дополнительное изменение коэффициента модуляции ведет к одно временному изменению амплитуд боковых частот и, следовательно, мощностей Р о и P-J . Влияние управляющих воздействий на выходные величины по казано перекрестными связями в объе те управления - инверторе (фиг. З) В общем случае п нагрузок система управления является п-мерной, причем выходное напряжение модулиру п-1 гармонических сос ЮТ суммой тавляющих V vn.U-p . cos n cos() - , n-i 1 m.U, 1 cos(u)-ajt. izi 1 Спектр напряжения содержит n состав ляющих; несущую с частотой ио, п-1 п-1 ,--- нижних боковых ----- верх2/сних боковых частот. Регулирование мощности ведут соответствующим допо нительным изменениям п входных виздействий, частоты ,uj,, частот ,п. Q 2 и коэффициентов модуляции m,m. . .m Itl . Получение спектра выходного напряжения, содержащего п гармонических составляющих,может быть достигн то путем модуляции его частоты или фазы сложным гармоническим колебани ем, представляющим собой сумму колебаний. Частотная и фазовая модуляции легко реализуются соответ ствующим воздействием на частоту и фазу Импульсов задающего генератора инвертора. Частотно-модулированное напряжение описывается выражением (А), фазо-модулированное - (5) : гм а U(t)(a) m ),(4) j(t)rUcos( vn.cos«--fc},(5} 8 При n 3, т.е. в случае гармониеского закона модуляции, оба колебаия можно представить в виде; U( u)Umsin{ 5г i- f. (Ь) Преобразуя выра)хение (6) по форуле косинуса суммы двух аргументов, получим: } )0cos (u)t)()-U5iniW -t)()J. Если отклонение выходной частоты инвертора от номинального значения меньше частоты модуляции , т.е. m 1, то учитывая, что косинус малого аргумента приблизительно равен 1, а синус малого аргумента приблизительно равен аргументу, получим: UW-Utos ( Ц+2 ) о,,/gj -Ujc05(u)-Q)t4. Выражение (.8) отличается отвыра-. жения для амплитудно-модулированного напряжения лишь знаком нижнего бокового колебания и имеет спектр, аналогичный показанному на фиг. 2о поэтому при частотной или фазовой модуляциях осуществление способа аналогично примеру с амплитудной модуляцией. Данный способ позволяет распределить мощность инвертора между несколькими резонансными нагрузками непрерывно, что, помимо повышения качества регулирования, его точности, расширяет функциональные возможности системы управления, т.е. обеспечивает возможность применения ее в электротехнологических процессах, требующих непрерывного поддержания электрических параметров индукторов (например, при плавке металла во взвешенном состоянии и т.д.). Формула изобретения Способ распределения выходной мощости инвертора, питающего п реонансных нагрузок, настроенных на астоты ии. (х)ц..щ.,состоящий в том, то изменяют частоту выходного напряения разностным сигналом, полученным при сравнении электрического параметра нагрузки с опорным сигна7лом, отличающийся тем, MTfj, с целью повышения точности, частоту (или фазу, амплитуду) выхо ного напряжения модулируют сложногармоническим колебанием X(-t) Sm. cos.-Ь, 1 1 t - время; Я. - частоты гармон ческих составляющих модулирова ного колебания; - соответст вующие им коэффициенты модуляции, и настраивают резонансные нагрузки на частоты Н,1 -() и,),. 8j %(ПИ)).), 1Q/ где частота выходного напря кепри этом разностным сигналом одновременно с изменением частоты выход ного напряжения изменяют частоты гармонических составляющих модулирующего колебания , Q , . х соответствующие им коэффициенты JMOлдуляции т ц, т. . . ТТ1 ИсточТиики информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Авторское свидетельство СССР W 6 17015, кл, Н 02 Р 13/18, 1979. 2. Авторское свидетельство СССР N 736357, кл. Н 02 Р 13/18, 1877.

pui.l