Устройство для распределения мощности инвертора между N-нагрузками Советский патент 1982 года по МПК H02M7/515 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике в частности к устройствам автоматического распреде ления и регулирования мощности инвертора, работающего на несколько элект-д ротехнологических нагрузок, и может быть использовано в индукционных нагревательных установках с несколькими зонами нагрева.

Известны устройства распределения ю мощности инвертора между несколькими нагрузками, содержащее узлы контроля технологических параметров и силовые полупроводниковые ключи по числу нагрузок, с помощью которых нагрузки 15 поочередно подключаются к инвертору П и 2.

Недостатком этих устройств является невысокая точность и недостаточно широкий диапазон регулирования среднего значения параметра каждой нагрузки, что связано с тем. что частота .переключения нагрузок невысока (не превышает -1 Гц) и фиксирована.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство распределения мощности инвертора между N-нагрузками, содержащее систему управления с управляемым задающим генератором, пересчетной схемой и N-каналами, каждый из которых содер жит. ключевую схему, датчик определения частоты резонанса и релейнуй регулятор технологического параметра, входы которых связаны с соответствующей нагрузкой, а выходы - с входом ключевой схемы, причем вход ключевой схемы связан также с пересчетной схе.мой, а выход - с управляющим входом задающего генератора 33.

В известном устройстве инвертор на заданные пересчетной схемой интервалы времени настраивается на резонанс соответствующей нагрузки, а при достижении заданной величины технологического параметра (температуры) сигнал релейного регулятора закрывает ключевую схему и оставшийся период интер3978вала времени, отведенного работе на данную нагрузку, инвертор работает на частоте, отличной от резонансной и не выделяет в нагрузке значительной мощности. В случае, если включение какого-либо канала происходит в момент, когда мощность соответствующей нагруз ке не требуется, инвертор все равно заданный интервал времени работает на этом канале в режиме малой мощноети, что неоправданоСнижает быстродействие, точность, сужает диапазон регулирования мощности в других нагрузках, ухудшает использование мощности инвертора и его КПД. Цель изобретения - расширение диапазона и повышение точности регулирования. . Для достижения указанной цели в . устроиство распределения мощности инвертора между N-нагрузками, содержащее систему управления с управляемым задающим генератором, пересчетнои схемой и N-каналами, каждый из которых содержит ключевую схему, датчик., определения частоты резонанса и релейный регулятор технологического параметра, входы которых связаны с соответствующей нагрузкой, а выходы - с входом ключевой схемы, причем вход ключевой схемы связан также с пересчетнои схемой, а выход - с управляющим входом задающего генератора, введены N-BXOдовая схема совпадения, схема цифровой задержки, а также генератор временных интервалов и генератор импульсов сдвига со схемой переключения их выходов, в каждый канал введена трехвходовая схема совпадения, первый вход которой соединен с соответствующим входом пересчетной схемы, второйс выходом релейного регулятора технологического параметра, третий - с шиной Пуск, а выход соединен с соответствующим входом N-входовой схемы :совпадения и с входом ключевой схемы Сданного канала,.причем выход N-входо; вой схемы совпадения соединен с разрешающим входом схемы цифровой задерж ки и с управляющим входом схемы переключения выходов генератора временных интервалов и генератора импульсов сдвига, выход которой подключен к входу .пересчетной схемы, причем счетный вход схемы цифровой задержки подключен к выходу задающего генератора, а выход ее соединен со схемой запрета прохождения импульсов задающего генератора к инвертору. 4 Кроме того, генератор временных интервалов снабжен N-задатчиками временных интервалов, связанными с ним через ключевые схемы, управляющие входы которых подключены к соответствующим входам пересчетной схемы. На фиг. 1 показана функциональная схема устройства для на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие принцип его действия (номер слева указывает, на выходе какого элемента присутствует данный сигнал). Устройство содержит нагрузки 1-3, подключенные к инвертору , релейные регуляторы 5-7 технологических параметров, датчики 8-10 определения частоты резонанса, ключевые схемы 11-13, пересчетную схему 14, управляемый задающий генератор 15, схему 16 совпаjo Дения, схему 17 цифровой задержки, генератор 18временных интервалов, ;генератор 19 импульсов сдвига, схему переключения выхода генераторов 18 и 19 на логических элементах 20-23 схемы совпадения, схему 27 запрета прохождения импульсов задающего генератора к инвертору, задатчики 2830 временных интервалов с ключевыми схемами 31-33. Устройство работает следующим образом. Импульсы задающего генератора 15 через схему запрета прохождения импульсов поступает на тиристоры инвертора i, В зависимости от частоты f выходная мощность инвертора выделяется .поочередно в нагрузках 1-3В том случае, когда технологические параметры всех нагрузок еще не достигли заданной величины, схема работает в режиме, показанном на диаграммах фиг. 2 как Режим 1. В этом режиме на выходах релейных регуляторов технологического параметра присутствуют сигналы логической единицы, и схемы совпадения сигналом логического нуля на своих выходах разрешают работу ключевых схем 11-13Временные интервалы и порядок включения ключевых схем заданы генератором .18 временных интервалов и пересчетной схемой И.. Поскольку на выходе схемы ;1б совпадения в этом режиме всегда сигнал логической единицы, через схему переключения на элементы 20-23 на вход пересчетнои схемы проходят импулвсы генератора 18 временных интервалов (моменты t , t, t.., ) . Частота этих импульсов по крайней мере

ниже частоты задающего генератора инвертора, Режим 2 возникает, когда появляется сигнал запрета логическо го нуля на одном или нескольких выходных релейных регуляторов, в данном случае на выходе регулятора 5. В этом случае при установке пересчетной схемы 14 в состояние,.при котором должна включаться схема 24 совпадения, она не включается, а если уже была включена, то выключается, и на всех входах схемы 16 совпадения устанавливаются сигналы логической единицы, схема 16 включается, в результате чего выход генератора 19 импульсов сдвига. 15 через элементы 22 и 20 связывается с входом пересчетной схемы 14. Период следования импульсов генератора 19 :выбирается не большим периода следо|вания импульсов задающего генератора, поэтому уже в момент t, т. е. с минимальной заде1зжкой, пересЧетная схема 14 переводится в состояние, соответствующее включению следующего канала - схемы 25 совпадения и ключевой 25 схемы 12, Схема 16 совпадения выключается и схема переключения на.элементах 20-23 вновь подключается к вхо ду пересчетной схемы 14 и выходу генератора 18 временных интервалов, Включение в момент i третьего канала производится по-сигналу генератора 18, . В момент 1 снова включается схе ма 16 совпадения и в момент tg проис ходит сдвиг пересчетной схемы на вто рой канал. Таким образом, при появле нии сигнала запрета по технологическому параметру какой-либо нагрузки схема практически мгновенно переводится на работу следующего канала, что устраняет неоправданные паузы в распределении мощности по нагрузкам. Режим 3 на фиг, 2 характеризует ся наличием запрета по технологическому параметру всех каналов (нагрузок) . На выходах схем 24-2б совпадения устанавливаются сигналы логической единицы, включается схема 1б сов падения и к входу пересчетной схемы 14 подключается выход генератора импульсов сдвига (момент tj). Начиная с этого момента происходит счет импульсов задающего генератора схемой 17 цифровой задержки. Ключевые схемы 11-13 заперты, управляющие сигналы на входе задающего генератора 15Отсутствуют, и он работает на минималь ной частоте, соответствующей минимуму мощности инвертора (см. график Р, Pg, РЗ, фиг. 2).

В реальной схеме сброс мощности происходит плавно, что достигается введением инерционных элементов на входах задающего генератора. В противном случае энергия, запасенная вовходном дросселе инвертора, вызовет перенапряжения на тиристорах и других элементах схемы. Поэтому снятие управляющих импульсов с тиристоров инверторов безопасно лишь после окончания переходного процесса сброса мощности, который длится определенное 20 число периодов выходного тока (импульсов задающего генератора). Коэффициг, ент пересчета схемы цифровой задержки 17 выбран.не меньшим этого числа периодов. После окончания счета импульсов в момент Цд на выходе схемы 17 цифровой задержки появляется сигнал логического нуля, запрещающий прохождение задающего генератора 15 через схему 27 к инвертору 4. Инвертор отключается вплоть до снятия запрета по технологическому параметру хотя бы в одном канале, Задатчики 28-30 временных интервалов, подключаемые к генератору 18 через ключевые схемы сигналами перёсчетной схемы 14, служат ручной или автоматической установки соотношения интервалов работы инвертора на различные нагрузки, причем интервал работы на данную нагрузку определяется исходя из необходимой средней мощности этой нагрузки из выраженияг I средняя мощность К-й нагрузки;мгновенная мощность К-й нагрузки; СТ. Ki остаточная мощность К-й нагрузки во время работы на частотах других нагрузок;время работы на К-ю нагрузку. При высокой добротности нагрузочных контуров величиной можно пренебречь. ; . Использование предлагаемой схемы позволяет существенно повысить точ797ность регулирования технологических параметров нагрузок, расширяет диапазон регулирования мощности в каждой из нагрузок. Это достигается за счет устранения длительных пауз внутри временных интервалов работы на каждую нагрузку и Sa счет более полного использования мощностиинтервала. Мощность может либо полностью подаваться в одну из нагрузок, либо распределяться между нагрузками в заданном соотношении. Формула изобретения 1. Устройство для распределения мощности инвертора Между М-нагрузками, содержащее систему управления с управляемым задающим генератором, пе расчетной схемой и N-каналами, каждый из которых содержит ключевую схе му, датчик определения частоты резонанса и релейный регулятор технологи ческого параметра, входы которых свя заны с соответствующей нагрузкой, а выходы - с входом ключевой схемы, причем вход ключевой схемы связан так же с пересчетной схемой, а выход - с управляющим входом задающего генератора, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности регулирования, в него введены N-входовая схема совпадения, схема цифровой задержки, а так же генератор временных интервалое и генератор импул.ьсов сдвига со схемой 9 переключения их выходов, в каждый канал введена трехвходовая схема совпадения, первый вход которой соединен с соответствующим выходом пересчетной схемы, второй - с выходом релейного регулятора технологического параметра, третий - с шиной Пуск, а выход соединен с соответствующим входом N-BXOдовой схемы совпадения и с входом ключевой схемы данного канала, причем выход N-входовой схемы совпадения соединен с разрешающим входом схемы цифровой задержки и с управляющим входом схемы переключения выходов генератора временных интервалов и генератора импульсов сдвига, выход которой подключен к входу пересчетной схемы, причем счетный, вход схемы цифровой задержки подключен к выходу задающего генератора, а выход ее соединен со схемой запрета прохождения импульсов задающего reHepaiTopa к инвертору. 2.. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что генератор временных интервалов снабжен N-задатчиками временных интервалов, связанными с ним через ключевые схемы, управляющие входы которых подключены к соответствующим выходампересчетной схемы. Источники информации, принятые во -внимание при экспертизе .1. Патент Японии W 51-28133, кл. Н 02 М 7А8, 1976. 2.Патент США№ 3717807, кл.321-27, 1973. 3. Авторское свидетельство СССР М° 657571, кл. Н 02 Р 13/16, 1979.

фаг. /