Способ регулирования мощности инвертора,питающего несколько резонансных нагрузок Советский патент 1982 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для независимого управления мощностью трех резонансных нагрузок, которые подключены к одному статистическому преобразователю частоты тока. Известны способы регулирования мощности инвертора, которые обеспечивают независимое регулирование мощности в трех нагрузках, подключенных к преобразователю частоты. Эти способы используют резонансные свойства контуров нагрузки, которые настраиваются таким образом, что частоты собственных колебаний контуров отличаются друг от друга. Регулирование мощности, поступающей в каждую нагрузку, производится за счет изменения частоты основной гарМОНИКИ тока инвертора скачком с одной резонансной для одного контура на другую, совпадающую с частотой собственных колебаний другого контура. Причем, когда в одной нагрузке резонанс - в ней мощность максимальна, в это время в другой мощность практически отсутствует. Для каждой нагрузки мощность регулируется по двухпозиционному способу. Количество эиергии в нагрузке поддерживается за счет времени работы инвертора на резонансной частоте данного контура и 2. Недостатком указанных способов регулирования инвертора является низкая точность поддержания мощности в нагрузках. Наиболее близким к предлагаемому техническим рещением является способ управления мощности инвертора, питающего несколько нагрузок, состоящий в том, что изменяют частоту основной гармоники выходного тока инвертора в функции резонансных частот нагрузок и мощности, поступающей в одну из них, а также регулируют величину выходного тока инвертора в функции мощности, поступающей в другую нагрузку. За счет использования данного способа распределения мощности инвертора удается получить непрерывное управление мощности, поступающей в каждую из двух нагрузок одного статистического преобразователя, и, таким образом, повысить точность поддержания мощности в нагрузках 3. Недостатком данного способа является низкая функциональная возможность инвертора, работающего по этому способу управления, из-за малого количества управляемых нагрузок.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей инвертора за счет увеличения количества независимо управляемых нагрузок.

Поставленная цель достигается тем, что регулируют амплитуду одной из высших гармоник выходного тока инвертора путем сравнения сигнала, пропорционального мощности, выделяющейся в нагрузке, настроенной на частоту этой гармоники с опорным сигналом и воздействия результирующим сигналом и сигналом, пропорциональным частоте собственных колебаний этой нагрузки, на амплитуду соответствующей гармоники.

На фиг. 1 показана функциональная блоксхема, поясняющая способ регулирования мощности инвертора; на фиг. 2 даны резонансные кривые нагрузочных контуров.

Способ реализуется следующими действиями-.

Сравнивают сигналы, пропорциональные мощностям PI , Р2, РЗ в нагрузках 1-3 с опорными напряжениями Ej, 3, Ej, задающими уровень мощностей в указанных нагрузках, и разностными сигналами, полученными как результат алгебраического сложения соответствующих перечисленных сигналов Uj, Uejj, И(Jn воздействуют на блок 4 управления инвертора. Далее блок 4 своими сигналами управления изменяет одним из известных способов величину выходного тока инвертора 5 (например, за счет изменения напряжения питания инвертора), частоту основной гармоники выходного тока (за счет изменения частоты следования управляющих импульсов инвертора), и амплитуду высщей гармоники выходного тока, на которую настроен третий нагрузочный кон-riip.

Два контура регулирования мощности в нагрузках 1 и 2 работают в-соответствии со способом, описанным в прототипе-изобретения. Третий, отличительный, контур управления инвертором использует сигнал, пропорциональный мощности в третьей нагрузке инвертора, и воздействует на амплитуду высщей гармоники выходного тока инвертора (например, третьей, пятой или седьмой в параллельном инверторе тока), изменяя, таким образом, мощность, поступающую в эту нагрузку. Так как нагрузочный контур обладает резонансными свойствами, то мощность, поступающая в него, зависит от частоты питающего тока, которая изменяется при регулировании мощности во втором контуре. Поскольку настройку третьего контура производят так, что с изменением частоты основной гармоники тока инвертора во всем диапазоне регулирования мощность, поступающая в третий контур, не изменялась бы значительно из-за изменения частоты высшей гармоники тока. На фиг. 2 показаны резонансные кривые нагрузочных контуров, характеризующие выделение мощности Р,, Р2, РЗ в нагрузках 1-3 при изменении частоты выходного тока инвертора f, f, - резонансные частоты первого и второго контуров нагрузки. Контур 3 настраивается на частоту nfp, где . Такая настройка контуров обеспечивает достаточную мощность в нагрузке 3 при изменении f в диапазоне bi -fo2Резонансные частоты всех трех нагрузочных контуров в ходе технологического процесса (например, с повыщением температуры нагрузки при индукционном нагреве), как правило, изменяются, поэтому по данному способу управления мощности инвертора предусматривается корректировка частоты выходного тока основной гармоники в функции fo, и fo2, и изменение амплитуды высшей гармоники тока в функции частоты собственных колебаний третьей нагрузки t,, (фиг. 1).

, Кроме того, к особенностям работы инвертора по предлагаемому способу регулирования мощности относится необходимость повышенном, по сравнению с первой и второй нагрузками, эквивалентном сопротивлении третьего контура нагрузки, так как амплитуды высших гармоник тока, содержащихся в выходном токе инвертора, как правило, малы по величине (например, в параллельном инверторе тока амплитуда третьей гармоники составляет третью часть от основной гармоники). Поэтому для получения достаточной мощности в нагрузке увеличивают эквивалентное сопротивление нагрузки (фиг. 2, где кривая мощности Pj при резонансе проходит выще чем P и PZ)Используя предлагаемое, изобретение возможно увеличить функциональные возможности инвертора за счет увеличения независимо управляемых нагрузок, подключенных к инвертору. Это достигается за счет использования одной из высщих гармоник выходного тока, амплитуду которой можно регулировать, и на которую настроен дополнительно подключаемый контур нагрузки.

Реализация предлагаемого способа на многозонных установках повышенной частоты позволяет увеличить надежность работы установки, уменьщить эксплуатационные расходы, повысить КПД системы управления примерно, на 10% за счет уменьшения количества источников питания. Способ управления может быть использован в установках многозонной варки оптического стекла в платиновых сосудах, в установках выращивания монокристаллов, в многозонных кузнечных индукционных установках и др.

Формула изобретения

Способ регулирования мощности инвертора, питающего несколько резонансных нагрузок, частоты собственных колебаний которых отличаются друг от друга, включающий изменение частоты основной гармоники

выходного тока инвертора в функции резонансных частот двух нагрузок и мощности, поступающей в одну из них, и изменение величины в.ыходного тока инвертора в функции мощности, поступающей в другую нагрузку, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей инвертора за счет увеличения количества независимо управляемых нагрузок, регулируют амплитуду одной из высших гармоник выходного тока инвертора путем сравнения сигнала, пропорционального мощности, выделяющейся в нагрузке, настроенной на частоту этой гармоники с опорным сигналом и воздействуя результирующим сигналом и сигналом, пропорциональным частоте собственных колебаний этой нагрузки, на амплитуду соответствующей гармоники.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 657571, кл. Н 02 Р 13/16, 1979.

2.Авторское свидетельство СССР № 647815, кл. Н 02 М 7/515, 1979.

3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2892798/24-07, кл. Н 02 М 7/515, 1980.

ЧХ)

ч Г Г

/ /i fb

foi fo foz

nfo