Способ управления инвертором с несколькими резонансными нагрузками

Способ управления инвертором с несколькими резонансными нагрузками

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления инверторами. Цель изобретения - упрощение и повышение надежности. В способе управления инвертором частоту выходного тока инвертора изменяют в течение каждого цикла со скоростью, ограниченной нижним и верхним пределами. В момент достижения противоположного предела диапазона частот знак скорости меняют на противоположный. При отрицательных отклонениях электрических параметров нагрузок от своих заданий скорость изменения частоты устанавливают на верхний предел, а при положительных указанную скорость изменяют в функции отклонения технологического параметра от своего задания . 2 з.п. ф-лы, 2 ил. с Ф сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ц1) 4 Н 02 M 7/525

ВСЕСРи)". :>,,;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И JINA 1 ç (f A

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4194305/24-07 (22) 13.02.87 (46) 07.08.88. Бюл. У 29 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) А.В. Иванов, M.M. Мульменко и А.Х. Узянбаев (53) 621.316.728(088.8) (5e) Авторское свидетельство СССР

Ф 647815, кл. Н 02 М 7/515, 1978.

Авторское свидетельство СССР

М - 1034143, кл. Н 02 M 7/515, 1980.

Авторское свидетельство СССР й- 978299, кл. Н 02 М 7/525, 1981. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ

С НЕСКОЛЬКИМИ РЕЗОНАНСНЫМИ НАГРУЗКАМН (57) Изобретение относится к электроЯ0 1415385 А1 технике и может быть использовано в системах управления инверторами.

Цель изобретения — упрощение и повышение надежности. В способе управления инвертором частоту выходного тока инвертора изменяют в течение каждого цикла со скоростью, ограниченной нижним и верхним пределами.

В момент достижения противоположного предела диапазона частот знак скорости меняют на противоположный. При отрицательных отклонениях электрических параметров нагрузок от своих заданий скорость изменения частоты устанавливают на верхний предел, а при положительных указанную скорость изменяют в функции отклонения технологического параметра от своего задания. 2 э.п. ф-лы, 2 ил.

1 »15385

Из,обретение относится к IlðpI>áðàз .>нательной технике и можс т бы гь использовано при создании «нтомати »иронанньГх систpм vпран»lpнl! я ИHдук ционными установками, питающимися током повышенной частоты с одновременным и независимым регулированием режимов нескольких ре »онансных нагрузок H соотнетствук»щих им технологических зон, Цель изобретения — упрощение и поньппение надежнос ти.

На фиг. 1 показана структурная схема системы управления, с помощью которой может быть реализован способ для случая распределения мощности между тремя нагрузками, на фиг. 2 диаграммы, иллюстрирующие осуществление способа. 20

Система управления (фиг. 1) инвертором 1 с резонансными нагрузками

2-4 состоит из задающего генератора

5, датчиков 6-8 и задатчиков 9-!1 электрических параметров нагрузок, датчиков 12-14 и задатчиков 15- 17 технологических параметров, элементов 18-23 сравнения, релейных элементов 24-29, элементэв И 30-32, элементов ИЛИ-НЕ 33 и ИПИ 34, задатчика 35 3О нижнего предела скорости изменения частоты, сумматора 36, блока 37 умножения, интегратора 38, триггерного элемента 39, датчика 40 и задатчика

41 напряжения Uf на силовом элементе инвертора (1иристоре или дросселе), датчика 42 и задатчика 43 времени восстановления t.>, элементов

44 и 45 сравнения, нелинейных элементов 46 и 47 и "умматора 48.

Электрическим 11араметром У нагрузок может быть напряжение или ток индуктора, а технологическим Т вЂ” температура нагренаемс>1о объекта.

Способ упрл вления инвертором 1 с резонансными нагрузками 2-4, настроенными на различные частоты fq) (диаграммы, фиг. 2), заключается в циклическом изменении частоты выходно»о тока инвертора н диапазоне,, -f,„ îõâàòblâàþùåì минимальную (1р ) и максимальную fp<) резонансные частоты нагрузок, при этом с помощью датчиков 6-8 и 12 — 14 контролируют электрический (U>, У ) и технологическии (Т, T3, Т )

) 55

1 параметры нагрузок 2-4, сравнивают их с зад;IIIIII,I IH»качениями (сигналы задат п»кон "-11 с 01, UP >, 1 03 и сигt

09 0З9 К ЗЬ зь с1с

0 выходной .III IIIIz триггеров элемента, 11рнннмающий значения +1 и:III — 1 в моменты

39 достижс 1»н» 11иине го и верхнего и; "il».1»» диапазона частс т;

К вЂ” коэфф;111;1 II I передачи ин313 тегp;I.»л р,.; налы задатчикон 15-17 Т, Т0, Т

01 > 03>»>4 и н функции сигналов отклонений, получаемых на выходе элементов 18-23 сравнения, изменяют частоту выходного тока с, равную или кратную частоте задающего генератора 5, изменение частоты f в течение каждого цикла произнодят начиная с нижнего или верхнего 1„ „, предела диапазона частот непрерывно и монотонно со скоростью, ограниченной нижним и верхним пределами, а и мо14 t Ь t 19 t>< t Ç достижения противоположных пределов диапазона частот знак скорости меняют на противоположный, причем при отрицательных отклонениях электрических параметров всех нагрузок

2-4 от своих заданий (UZ < U 0 > (1з "оз Н4 "по ) ния частоты устанавливают на верхний предел (интервалы

t4 t5> tg t13> t 9 1о

1 15 16 1» ffl lo 1 1 а при наличии положительного отклонения электрического параметра скорость изменения частоты изменяют в функции отклонения соответствующего технологического параметра от своего задания Т0, .

Закон регулирования скорости изменения частоты н функции отклонения технологического параметра может быть как непрерывным (например, пропорциональным), так и релейным. В частности, н системе (фиг. 1) реализуется релейный закон регулирования скорости изменения частоты f задающего генератора 5, обеспечивающейся релейными элементами 25, 27 и 29, управляющими скоростью изменения частоты.

Цикл изменения частоты (фиг. 2) начинается в момент 0, и;»чиная с

НИЖНЕГО ПРЕДЕДа ДИала.»о1»11 ЧаСтОт сHINH Выходной сигнал ив гегратора

38 з 1415385 4

U < — выходной сигнал сумматора 36.

На интервале -t электрические параметры U, U, U всех нагрузок меньше заданных пороговых уровней

U 0z 1 U4 з U 0,1 выходные cHI валы эле ментов 24, 26 и 28 сравнения отрицательны, выходные сигналы элементов

И 30-32 имеют низкий уровень, а выходной сигнал элемента ИЛИ-НБ 33 имеет высокий уровень, который через элемент ИЛИ 34 и сумматор 36 поступает на вход блока 37 умножения, на втором входе которого присутствует сигнал + 1. Благодаря этому на интервале t< -t< скорость изменения частоты положительна и соответствует своему верхнему пределу.

На интервале t1 t (вблизи резонанса нагрузки 2) становится положительный сигнал элемента 18 сравнения и на выходе релейного элемента

29 появляется сигнал высокого уровня.

При этом выходной сигнал элемента

ИЛИ-НЕ 33 принимает низкий уровень логического нуля, а на выходе элемента ИЛИ 34 появляется сигнал низкого уровня, поскольку на выходе релейного элемента 25 нулевой сигнал (Т ( (To1) и на выходе элемента И 25 сигнал низкого уровня. Таким образом, на интервале t 1-t скорость изменения частоты определяется выходным нулевые сигналы, и на его выходе сигнал высокого уровня, который че-, рез элементы 34, 36 и 37 воздействует на интегратор 38, устанавливая

5 верхний предел скорости изменения частоты задающего генератора 5.

При подходе к резонансной частоте нагрузки 3 Г р в течение интервала

tg t 4 Harb T H H eTC11 НН3КННА предел скорости изменения частоты, при этом мощность инвертора выделяется преимущественно в нагрузке 3.

На интервале t„-t+, когда уРовень

15 параметра 0Ъ становится ниже порогового значения U, происходит изменение частоты с максимальной скосигналом эадатчика 35 нижнего предела скорости изменения частоты ° В течение этого интервала инвертор работает на частоте, близкой к резонансной частоте нагрузки 2,и в ней вьщеляется большая часть выходной мощВ ности Инвертора (небольшая часть мощности вьщеляется в других нагрузках, включенных последовательно между собой и с нагрузкой 2). Длительность интервала t,-t < зависит от величины задания U<1 В случае непрерывного закона регулирования технологических параметров длительность интервала t -t Вьщеления ИОщнОсти в

1 нагрузке 2 зависит от величины отклонения технологического параметра и при отрицательных отклонениях увеличивается, а при положительных— сокращается.

В интервале t -t отклонения электрических параметров всех нагрузок вновь отрицательны (уровень мощности в нагрузках ниже порогового), на всех входах элемента ИЛИ-НЕ 33 ростью.

На интервале t -t вновь устанавь ь ливается нижний предел скорости роста частоты, мощность выделяется преимущественно в нагрузке 4.

После„ С11ижения параметра U4 ниже порогового уровня U < в момент t

25 частота с максимальной скоростью доходит до верхнего предела диапазона частот д„„ и в момент t> происходит переключение триггерного элемента 39, благодаря чему знак измене30 ния скорости меняется на отрицательный — частота начинает снижаться.

Вторая половина цикла изменения частоты f /t <-t 4 (фиг. 2) симметрична первой половине Г -t и отличается от нее лишь знаком скорости изменения частоты.

Возможен вариант способа, при котором в момент достижения одного из пределов диапазона частот, например в момент t одновременно со сменой

40 знака скорости изменения частоты изменением знака выходного сигнала триггерного элемента 39 устанавливают величину этой скорости на верхний

45 предел вплоть до момента достижения противоположного предела диапазона частота 4,д„. В этом варианте спосо-. ба в системе при отрицательном выход" ном сигнале триггерного элемента 39

50 на другой вход блока 37 умножения независимо от сигнала сумматора 36 подают сигнал высокого уровня, соответствующий верхнему пределу скорости изменения частоты и происходит быстрый возврат частоты на уровень

55 (штриховая линия на диаграмме мин частоты f, фиг. 2) . Если в первом варианте способа подача импульсов мощности в разные нагрузки происходит

1415385

35

50

55 через разли 11111» инт р»»з)п» времени и для нагрузок, настроенных на верхнюю

111»ж»»ю»») ре.» О)»знс»11.»е частоты, период этих импульсаи практически совпадает с BpBII»=tti t1 IIIIK;lt;l та во втором варианте пер»гад с:ц)дованпя импульсов мощности для каждой нагрузки пастоянttt,ttI и б шзок к длительности полуцик;»а для 1»ерваго варианта. Благодаря более высокой и ади)»акавой для всех нагрузок частоте следования импульсов мощности P амплитуда пульсаций технологических параметров во втором варианте мень.»»е почти в 2 раза.

Недост. тком этога варианта являтся неска:»ько пониженная по сравнению с первым вариан гам мощность, отдаваемая в нагрузки, чта обусловлено потерями времени на возврат частоты на нижний предел диапазона частот, во время которого амплитуда колебаний токаи и напряжений нагрузок мала, чта обусловлено инерционностью последней.

После того, как технологический параметр (температура нагреваемого

Об)ьекта) одной или нескольких нагрузок превысит задание, режим работы сис.темы (фиг. 1) становится иным.

В частности, при Т.) 7 Т p g Т g 7 Тр

Т ., (фиг. 2) снижение скоростй изменения частоты имеет место только

»ЛНтвриа)»ах t 117 t 1 lt t 2p саатветс,твующих прохождению области частот, прилегающей к f».л. При этом мощность преимущественно выделяется в нагрузке 4, а и остальных нагрузках из-за большой скорости изменения частоты вблизи их рЕзонансных частот нарастание калебан;»й или кратковременна, или незначительно по амплитуде.

После достижения всеми технологическими параметрами своих заданий на Одной из резонансных частот не производится замедления изменения частоты, пр»1 этом мощность, выделяелЛаЯ ВО ИСЕХ It<31 РУЗКаХ, МИНИМаЛЬНа, В этом реж»п»е и. ме» ение частоты может быть также пр кращено в одной из крайн»»х гач к диапазона частот. МО— же быть Ij.е;»усы»)тре»» запрет подачи импульс )и упl)зв.» ения на инвРртОр 1 (Оста»1. в зп 11) р го генератора 5), при кэта1)(!л» I«»в р i i)j) !Ii) Ittoi тьк 111)екраща

Ет I! )трi Р i«»:; Мэ))ЦНОГ 11 О 1 H(ТОЧН»»ка

IIt) j)I, l 1 I i 11:l I p : »к»1.

111)11 .1: 1»»i;I!!: .! .:1»»1»i». И)111 тг хназогH

1Iii»" P,) I о ) 1, ° 1, j);l i »Л,)11 — Ili»)i) It.» Hcl— грузок ниже задания при подходе частоты задающего генератора к резонансной частоте данной нагрузки на выходе соответствующего элемента И появляется сигнал низкого уровня, при этом с выходов остальных элементов И и выхода элемента HJIH-HE 33 на входы элемента ИЛИ 34 поступают сигналы низкого уровня. Поэтому на выходе элемента 34 появляется сигнал низкого уровня и скорость изменения частоты устанавливается на свой нижний предел, определяемый задатчиком 35. Благодаря этому в соответствующую нагрузку поступает импульс мощности.

Таким образом, температура во всех нагрузках поддерживается с определенной точностью, которая обусловлена зоной гистерезиса релейных элементов 25, 27 и 29 и длительностью цикла изменения частоты.

Следует отметить, что верхний предел скорости изменения частоты или инверторав с входным дросселем ограничен по условиям допустимых перенапряжений на тиристорах и допустимого снижения времени восстановления.

При быстром изменении частоты происходят резкие изменения мощности, отдаваемой в нагрузку. При уменьшении мощности электромагнитная энергия, запасенная входным дросселем, переходит в коммутирующий конденсатор инвертара, что вызывает. подъем напряжения на тиристорах. Одновременно увеличивается амплитуда напряжения на самом дросселе. При увеличении потребляемой мощности медленно изменяющийся ток входного дросселя не успевает выполнять увеличивающийся расход энергии, запасаемой коммутирующим конденсатором, происходит снижение напряжения на последнем, а вместе с ним снижение энергии коммутации тиристоров и уменьшение времени восстановления. Поэтому целесообразно вариант способа, при котором с помощью датчиков 40 и 42 контролируют амплитуду напряжения на тиристоре или входном лрасселе инвертора

U> и время, представляемое тиристорам на восстановление . сравнивают эти параме Tptl < c)II tl ëÿìè задатчиков

41 и 43, и в слу 1; е постижения преде, »ьHОГО зна)It 1»i»м . Iюб»>»л» из этих 11» раметр» и поппер)».i! I I»i) i это препе tt»t<>e э»»;»чен)1 путем < )»»" It)I)» верхнего препе.l,l i t i)j), г)1 11» . »111.1 1»,зстот»1. Hl 1

1415385 деление отклонений недопустимого знака и формирование управляющих воздействий обеспечивают нелинейные элементы 46 и 47, выходные сигналы которых через сумматоры 48 и 36 воздействуют на скорость изменения частоты в сторону снижения.

Предлагаемый способ не требует использования систем автоподстройки частоты инвертора под резонансные частоты нагрузок, критичных к параметрам элементов с точки зрения устойчивости. Это значительно упрощает и повышает надежность применяемого оборудования и самого способа. Кроме того, способ позволяет повысить точность регулирования технологических параметров за счет повышения частоты подачи импульсов мощности в резонансные нагрузки. Способ позволяет использовать как релейные регуляторы температуры, так и высокоточные регуляторы непрерывного действия.

Формула изобретения

1. Способ управления инвертором с несколькими резонансными нагрузками, настроенными иа различные частоты, состоящий в том, что циклически изменяют частоты выходного тока инвертора в диапазоне, охватывающем минимальную и максимальную резонансные частоты нагрузок, контролируют электрический и технологический параметры каждой из нагрузок, сравнивают их с заданными значениями и в функции сигналов отклонений изменяют частоту выходного тока, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения и повьппения надекности, изменение частоты в течение каждого цикла производят, начиная с нижнего или верхнего предела диапазона частот, непрерывно и монотонно со скоростью, ограниченной нижним и верх5 ним пределами, а в момент достижения противоположного предела диапазона частот знак скорости меняют на противоположный, причем при отрицательных отклонениях электрических параметров всех нагрузок от своих заданий скорость изменения частоты устанавливают на верхний предел, а .при наличии положительного отклоне15 ния электрического параметра скорость изменения частоты изменяют в функции отклонения соответствующего технологического параметра от своего зада20

40 ния.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности регулирования технологических параметров, в момент достижения частотой инвертора одного из пределов диапазона частот одновременно со сменой знака скорости изменения частоты устанавливают величину этой скорости на верхний предел вплоть до момента достижения противоположного предела диапазона частот.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что дополнительно контролируют амплитуду напряжения на силовых элементах инвертора и время, представляемое тиристорам на восстановление запирающих свойств, сравнивают эти параметры с заданными предельными значениями и в случае достижения предельного значения любым из этих параметров поддерживают это предельное значение путем снижения верхнего предела скорости изменения частоты.

1415385

tpgz.1

1415385 И Е17 f13 г1 яг

Pda. z