Способ регулирования выходного напряжения двухмостового автономного инвертора с резонансной нагрузкой

Способ регулирования выходного напряжения двухмостового автономного инвертора с резонансной нагрузкой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к тиристорньЫ преобразователям частоты для питания установок индукционного нагрева, ультразвуковой технологии и других видов электротехнологии. Целью изобретения является повышение быстродействия. В данном способе при регулировании напряжения на резонансной нагрузке автономного инвертора путем суммирования в нагрузке токов при изменении угла фазового сдвига в работе двух управляемых общим задающим генератором инвертирующих блоков за счет сдвига по фазе моментов включения тиристоров мостов обоих блоков в противоположных направлениях , формируют аналоговый сигнал , пропорциональный величине угла фазового сдвига между выходными током и напряжением инвертора, цифровой сигнал, отражающий относительное положение точек их перехода через нуль. Дополнительно производят одновременный сдвиг по фазе моментов включения тиристоров обоих инверторных мостов путем фазового сдвига импульсов задающего генератора на угол, величину которого устанавливают пропорционально значению аналогового сигнала, а знак формируют цифровым сигналом. 2 ил. (Л с q: С с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

11900 А1 (19) (1И

SD4 Н 02 M 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4015250/24-07 (22) 22.01.86 (46) 23.07.88. Бкл, Ф 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт токов высокой частоты им. В.П.Вологдина (72) Ю.П.Любовицкий, В,В.Моргун и В.B,Íàäîò (53) 621.316,722(088,8) (56) Гуревич С,Г., Моргун В.В. Источники питания средней частоты установок индукционного нагрева. Библ. высокочастотника — термиста. — Л.:

Машиностроение, 1980, вып. 5, с. 35, рис. 17 °

Авторское свидетельство СССР

9 905977, кл. Н 02 М 7/48, 1982. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ ДВУХМОСТОВОГО АВТОНОМНОГО

ИНВЕРТОРА С РЕЗОНАНСНОЙ НАГРУЗКОЙ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к тиристорным преобразователям частоты для питания установок индукционного нагрева, ультразвуковой технологии и других видов электротехнологии. Це" лью изобретения является повышение быстродействия. В данном способе при регулировании напряжения на резонансной нагрузке автономного инвертора путем суммирования в нагрузке токов при изменении угла фазового сдвига в работе двух управляемых общим задающим генератором инвертирующих блоков за счет сдвига по фазе моментов включения тиристоров мостов обоих блоков в противоположных направлениях, формируют аиалоговый сигнал, пропорциональный величине угла фазового сдвига между выходными током и напряжением инвертора, цифровой ф сигнал, отражающий относительное положение точек их перехода через нуль.

Дополнительно производят одновременный сдвиг по фазе моментов включения % тиристоров обоих инверторных мостов путем фазового сдвига импульсов sapaющего генератора на угол, величину которого устанавливают пропорционально значению аналогового сигнала, а знак формируют цифровым сигналом.

2 ил.

141 19ÎÎ

Изобретение относится к электро,технике и может быть использовано в ! регулируемых автономных инверторах,,работающих как на индивидуальную нагрузку, так и в системе централизованного питания индукционных нагревателей, т.е. на нагрузку, Обладающую резонансными свойствами.

Цель изобретения — повышение быст-10 родействия регулирования.

На фиг. 1 приведена функциональная схема двухмостового инвертора и устройства управления этим инвертором для осуществления способа, на фиг.2- 15 осциллограммы токов инвертирующих мОстОв 3 > l. > тОкя нагрузки 1. и на пряжения на нагрузке U < для нулевого фазового сдвига (а, б, в) и соответствующие диаграммы при наличии угла 20 регулирования р между управляющими импульсами инвертирующих блоков и одновременного фазового сдвига импульсов управления обоих мостов в сторону отставания .на угол 8 (г, д, е).

Устройство для реализации способа

1 содержит инвертирующие блоки 1 и 2, выходные зажимы которых подключены параллельно к общей резонансной нагрузке 3 (колебательному контуру}, систему управления, состоящую из адающего генератора 4, выход которого через фазосдвигающие блоки 5-7 связан с формирователями 8 и 9 имульсов управления, подаваемых на уп- 35 равляемые вентили (тиристоры) мостов инвертирующих блоков 1 и 2, цепи 10 управления углом фазового сдвига, подключенную к управляющему входу фа зосдвигаищего блока 6 и входу усилителя ll непосредственно, а к управляющему входу фазосдвигающего блока

7 через аналоговый инвертор 12, и .фазового детектора 13 входы которого ер з компараторы 14 и 15 соеди- 45. иены соответственно с выходами датчиКа 16 суммарного выходного тока инВертирующих блоков 1 и 2 и датчика 17

Выходного напряжения. Фазовый детек" тор 13 включает в себя блок 18 индикации опережения-отставания, компаратор 19 и источник 20 опорного напряжения, представляющие собой элеМенты формирования логического сигнала, причем выход блока 18 индикации опережения-отставания присоединен к одному из входов компаратора 19, к другому входу которого .,Одключен источник 20 опорного напряжения, и элементы 21 формирования аналогового сигнала. Усилитель ll содержит. блок

22 изменения знака коэффициента усиления, выход которого соединен с входом блока 23 регулирования коэффициента усиления, причем к выводам управления знаком 24 и коэффициента 25 усиления подключены соответственно выходы компаратора 19 и элемента 21 формирования аналогового сигнала фазового детектора 13 а выход усилителя 11 соединен с.управляющим входом фазосдвигающего блока 5.

Способ осуществляют следующим образом.

Пусть фазосдвигающие блоки 6 и 7 первоначально работают с нулевым фазовым сдвигом по отношению друг к дру- гу. Выходные импульсы этих блоков усиливаются соответственно формирова- телями 8 и 9 и подаются на тиристоры инвертирующих блоков 1 и 2, При такой расстановке импульсов управления инверторные мосты 1 и 2 работают синфазно и формируемые ими в нагрузке 3 токи не имеют фазового сдвига (этот режим работы иллюстрируется осциллограммами, приведенными на фиг. 2а,б, в). Ток и напряжение в нагрузке в общем случае в установившемся режиме имеют фазовый сдвиг 1 „, который зависит от настройки резонансного нагрузочного контура, Дпя случая, изображенного на фиг. 2в, имеет место отставание по фазе тока относительно напряжения, т,е. реакция нагрузочного контура — индуктивная.

При введении и изменении угла фазового сдвига (угла регулирования p) в работе инвертирующих блоков внеш ний управляющий сигнал 10 подается на управляющий вход фазосдвигающего устройства 6 и через аналоговый инвертор 12 с противоположной полярностью — на управляющий вход фазосдвигающего устройства 7, что обеспечивает сдвиг по фазе моментов включения тиристоров инвертирующих блоков 1 и

2 в противоположных направлениях.Одновременно сигнал 10, усиленный уси-. лителем 11, изменяет фазу импульсов от задающего генератора 4 на угол 8 в фазосдвигающем блоке 5. Направление и скорость этого изменения устанавливаются соответственно знака и величиной коэффициента усиления усилителя 11, задаваемыми выходными сигналами 24 и 25 фазового детектора

1411900

20 цы

35

50

13, на входах которого действуют преобразованные компараторами 14 и 15 в логические сигналы, поступающие с датчика 16 выходного тока инвертора и датчика 17 напряжения на контуре нагрузки 3 °

В качестве фазового детектора используется комбинация двух типов детекторов. Блок 21 формирования аналогового сигнала вырабатывает аналоговый сигнал 25 напряжения, пропорциональный величине угла фазового сдвига между током и напряжением на контуре нагрузки. Детектор 13 чувствите-15 лен только к относительному положению фронтов входных сигналов. В зависимости от того, до или после возникновения фронта токового сигнала появляется фронт напряжения, уровень напряжения на выходе блока 18 будет соответственно ниже или выше опорноro напряжения, вырабатываемого блоком

20 и, следовательно, на выходе 24 компараторе 19 возникает сигнал логического нуля или логической единиУсилитель 11 включает в себя два блока, один из которых — блок 22, является усилителем с изменяемым знаком коэффициента усиления, а другой; блок 23, — с регулируемой величиной коэффициента усиления.

При наличии на выходе 24 фазового детектора 13 логического нуля, что имеет место в случае отставания по фазе выходного тока инвертора относительно его выходного напряжения, т,е. при индуктивной расстройке нагрузочного контура 3, сигнал цепи

10 управления углом фазового сдвига передается на выход усилителя 11 без инвертирования знака. Следовательно, при увеличении сигнала цепи 10 управления (введении угла p) с целью снижения выходного напряжения инвертора возрастающее напряжение на управляющем входе фазосдвигающего устройства 5 вызывает фазовый сдвиг 8 импульсов задающего генератора 4 и, следовательно, импульсов управления инверторных мостов 1 и 2 в сторону отставания по фазе со скоростью, пропорциональной величине расстройки нагрузочного контура 3. Это приводит к динамическому снижению частоты тока и уменьшению напряжения инвертора, а также к еще большей расстройке контура в индуктивную сторону, благодаря чему ускоряется переход к достижению требуемого более низкого выходного напряжения.

При указанном способе регулирования ток i инвертирующего блока 1 сдвинут по фазе на угол О + g в сторо1 ну отставания, а ток i инвертирующего блока 2 — на угол 8 — g в сторону. опережения, причем Iv 1= Ig 1 (фиг. 2г, д). В результате суммарный угол регулирования p = + g и ток в нагрузке

i, равный геометрической сумме токов и, оказываются сдвинутыми относительно напряжения U< на угол „+9, т.е. в сторону большего отставания (фиг. 2е).

Если угол р уменьшается с целью повышения выходного напряжения инвертора (снижается управляющий сигнал

10,, то сдвиг импульсов задающего ге1 нератора 4 производится в сторону опережения по фазе за счет уменьшения напряжения на выходе усилителя 11 и на управляющем входе фазосдвигающего устройства 5. В результате повышается частота и ускоряется достижение требуемого более высокого напряжения.

При емкостной реакции нагрузочного контура фронт тока опережает фронт напряжения. Следовательно, на выходе

24 фазового детектора 13 формируется сигнал логической единицы. Усилитель !

1 становится инвертирующим, поэтому направление фазового сдвига 6 и изменение частоты противоположны описанным.

Таким образом, полярность и уровень выходного напряжения усилителя

11 (знак и величина угла 8) и, следовательно, направление и скорость одновременного сдвига по фазе моментов включения тиристоров обоих инверторных мостов зависят от характера и глубины расстройки нагрузочного контура 3, что позволяет повысить быстродействие систем автоматического регулирования напряжения электротехнологических установок с питанием от вентильных преобразователей частоты.

Формула из о бр етейия

Способ регулирования выходного напряжения двухмостового автономного инвертора с резонансной нагрузкой, состоящий в том, что формируют две синхронные последовательности импуль1411900 сов управления мостами инвертора и изменяют относительный фазовый сдвиг между ними пропорционально сигналу регулирования, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия регулирования, формируют корректирующий сигнал, пропорциональный величине угла фазового сдвига между выходными током и напряжением инвертора и одновременно изменяют фазу формирования обеих синхронных последовательностей импульсов управления мостами инвертора пропорционально величине корректирующего сигнала, умноженного на величину сигнала регулирования.

1411 900 г

Составитель А.Придатков

Редактор Н.Тупица Техред M.Äèäûê Корректор В.Гирняк

Заказ 3667/52 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 с

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4