Способ регулирования выходного напряжения преобразователя частоты со звеном постоянного тока

Патент 764064

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

пктеи иц т „"ф,,,-",в ая б,;»;ж .М М А

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и764064

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-вувЂ” (22) Заявлено 10.07.78 (21) 2641869/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15,0980, Бюллетень ¹34

Дата опубликования описания 180980 (51)М. Кл.з

Н 02 М 5/27//

Н 02 P 13/18

Государственный комитет

СССР но делам изобретений

-и открытий (53) УДК 621.314. .27 (088.8) В.П.Шипилло, В.В.Ерисова, С.И.Дрейслер, A.П.Мотыль и В.В.Новик (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ СО ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО

ТОКА

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для регулирования выходного напряжения преобразователей частоты со звеном постоянного тока, применяемых в качестве регулируемых источников питания в установках широкого класса, в частности в электротермических установках для высокочастотной закалки и плавки металлов.

Известен способ стабилизации выходного напряжения преобразователя частоты со звеном постоянного тока в виде управляемого выпрямителя и инвертора путем фазового управления, выпрямителем f1) .

Однако при глубоком регулировании выходного напряжения преобразователя по известному способу уменьшается коэффициент мощности установки за счет увеличения угла управления выпрямителя сК .. Вследствие этого также снижается КПД преобразователя, так как при одной и той же потребляемой мощности увеличивается ток выпрямителя и соответственно возрастают потери.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является спо2 соб регулирования выходного напряжения преобразователя частоты со звеном постоянного тока, выполненного в виде последовательно соеди5 ненных управляемого выпрямителя и инвертора с самовозбуждением, путем фазового управления выпрямителем и инвертором. В известном способе производится разделение режимов ре30 гулирования выпрямителя и инвертора, что позволяет в зоне регулирования инвертора задать режим работы выпрямителя с минимальным углом регулирования. Здесь сигнал управления выпрямителем определяют как разность первого сигнала задания и сигнала обратной связи по току на выходе преобразователя частоты, а сигнал управления инвертором опре2п деляют разностью второго сигнала задания и сигнала обратной связи по выходному напряжению преобразователя частоты. При регулировании преобразователя частоты не только со

25 стороны выпрямителя, но и со стороны инвертора улучшаются энергетические показатели установки $2(.

Однако точность и быстродействие такой системы во всем диапазоне работы преобразователя оказываются не764064

d0 достаточно высокими. Низкая"точность объясняетс; . тем, что в зоне регулирования выпрямителем отсутствует обратная связь по регулируемому параметру вЂ” выходному напряжению преоб разователя. Кроме того, величина сигнала задания, подаваемого на выпрямитель, выбирается большей, чем величина сигнала задания, подаваемо го на инвертор. Это приводит к тому, " " "чтб пока сигйал уйравления на инвертор не достигает величины, определяющей граничные значения угла опережения инвертора, любое изменение выходного напряжения преобразователя частоты происходит при постоянстве выходного напряжения выпрямителя..Лишь после того, как рабочий диапазон регулирования инвертора исчерпан, начинают изменять сигнал управления выпрямителем. Как известно, инвертор с самовозбуждением обладает специфическими динамическими особенностями.

Они заключаются в том, что на скачкообразное изменение сигнала поданУ ное íà его входы со стороны питающего HàïðÿæåíHÿ Ug и со стороны сигнала управления ф, он реагирует поразному. Скачок питающего напряжения передается через инвертор с самовозбуждением практически беэ искажений.

При воздействиии -на его управляющий вход скачкообразного сигнала, направленного, например, в сторону увеличения выходного напряжения, выходное напряжение инвертора с самовозбуждением в первый момент скачком снижает ся,а затем плавно или с перерегулированием выходит на заданный входным сигналом уровень. В силу таких динамических особенностей невозможно реализовать высокое быстродействие в контуре регулирования выходного напряжения преобразователя частоты, формируя сигнал управления выпрямителем или только на инвертор.

Цель изобретения вЂ” увеличение точности и быстродействия во всем диапазоне работы преобразователя частоты.

Указанная цель достигается тем, что в способе регулирования выходного напряжения преобразователя частоты со звеном постоянного тока, состоящего -из последовательно соединенных управляемого выпрямителя и инвертора

;с самовозбуждением, путем фазового управления выпрямителем в функции разности первого сигнала задания й- сигнала, пропорцйонального контролируемому параметру на выходе инвертора, и фазового управления инвертором в функции разности второго сиг нала задания и сигнала обратной связи, для- получения указанного пропор ционального сигнала изменяют выходное напряжение инвертора, а для помучения Упомянутого сигнала обратной

5 t0

50 связи измеряют выходное напряжение выпрямителя.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего предложенный способ регулирования.

Устройство из выпрямителя 1 с системой 2 импульсно-фазового управления, нагруженного на инвертор 3 с системой 4 управления, в совокупности представляет собой преобразователь 5 частоты со звеном постоянного тока. Выходной сигнал преобразователя 5 частоты поступает на один из входов первого регулятора б напряжения, на другой вход которого подан основной сигнал задания 0<< .

Выходной сигнал регулятора б напряжения подается на вход системы 2 импульсно-фазового управления выпрямителем 1. В свою очередь выходной сигнал выпрямителя 1 подан на один из входов второго регулятора 2 напряжения, на другой вход которого поступает вспомогательный сигнал задания U . Выходной сигнал регулятбра 7 напряжения подается на вход

cHcTBMbI 4 управления инвертором 3.

В установившемся режиме при постоянстве основного сигнала задания

0ь1 величина выходного напряжения

9 Ы„ преобразователя 5 частоты постоянна. Сигнал рассогласования на входе астатического регулятора б между сигналом задания Uq и сигналом обратной связи по выходному напряжению преобразователя частоты

Ug 1, равен нулю. При этом соотношейие величин выходных напряжений выпрямителя 1 0д и инвертора 3

0 зависит от того, в какой рабочей зоне (зоне регулирования выпрямителя или инйертора) находится преобразователь 5 частоты. В зоне регулирования инвертора 3 величина выходного напряжения выпрямителя 1 постоянна и сигнал рассогласования на выходе астатического регулятора

7 между вспомогательным сигналом задания 0 и сигналом обратной связи по выходному напряжению выпрямителя 0д равен нулю. Выходной сигнал регулятора 7 определяет величину сигнала управления на систему 4 управления инвертором 3 таким образом, что выходное напряжение инвертора, являющееся выходным напряжением преобразователя 5 частоты, с нулевой ошибкой соответствует основному сигналу задания 0 . Таким образом, в зоне руглирования инвертора выходное напряжение преобразователя частоты поддерживается на заданном уровне по первому контуру: регулятор б напряжения, система 2 импульсно-фазового управления, управляемый выпрямитель 1, инвертор 3, а выходное напряжение управляемого выпрямителя - по второму контуру: регулятор 6 напряже764064 ния, система 2 импульсно-фазового управления, выпрямитель 1, регулятор 7 напряжения, система 4 управления, инвертор 3, В зоне регулирования выпрямителя величина выходного напряжения инвертора постоянна и равна предельному значению, определяющемуся величиной граничного значения угла опережения инвертора Ь, что равно сильно размыканию второго контура.

Выходное напряжение выпрямителя не соответствует значенияю вспомогательного сигнала задания 0 „, а определяет величину выходного напряжения преобразователя частоты таким образом, что это напряжение с нулевой ошибкой соответствует основному сигналу задания Ug<, В результате изменения основного сигнала задания U>„ oò установившегося значения на входе регулятора б появляется рассогласование между этим сигналом и сигналом обратной связи по выходному напряжению преобразователя 5 частоты. В функции этого рассогласования в регуляторе 6 формируют сигнал, воздействующий на систему 2 импульсно-фазового управления и изменяющий угол регулирования выпрямителя 1. Это вызывает изменение напряжения выпрямителя Uy и тем са-. мым изменение с высокой степенью быстродействия величины выходного напряжения инвертора 3 .таким оьразом, что сигнал обратной связи по выходному напряжению преобразователя 5 частоты приходит в соответствие с сигналом задания U „ Изменение выходного напряжения управляемого выпрямителя 1 вызывает появление рассогласования этим сигналом и вспомогательным сигналом задания U

Если при этом преобразователь частоты работает в зоне регулирования инвертора, то в функции возникшего рассогласования в регуляторе 7 формируют сигнал, воздействующий на систему 4 управления и изменяющий угол опережения инвертора 3. Выходное напряжение преобразователя частоты при этом также изменяется. На входе регулятора б возникает рассогласование, в функции которого формируют сигнал управления на выпрямитель 1, и по контуру регулиро.вания происходит восстановление выходного напряжения выпрямителя 0 до уровня вспомогательного сигнала задания 0 при поддержании постоянства выходйого напряжения преобразователя частоты на уровне основного сигнала задания U>

:- При достижении сигнала управления инвертором величины, определяющей граничное значение угла опережения инвертора, регулировочные возможности инвертора исчерпаны, и преобразователь частоты переходит в зону ре5

ЗО

65 гулирования выпрямителя. Выходное напряжение выпрямителя не может прийти в соответствие с вспомогательным сигналом задания U так как второй контур регулирования из-за выхода на ограничение оказывается разомкнутым. На выходе выпрямителя поддерживается напряжение:на уровне, опрецеляющем нулевое рассогласование между основным сигналом задания U и сигналом обратной связи по выходному напряжению преобразователя частоты

"Ьых

В результате того, что в предло женном способе в качестве сигнала, измеряемого на выходе инвертора, используется выходное напряжение инвертора, а в качестве сигнала обратной связи, подаваемого на инвертор, используется выходное напряжение выпрямителя, повышается точность регулирования выходного напряжения эа счет того, что контур регулирования напряжения существует во всем диапазоне работы преобразователя, и увеличение быстродействия за счет того, что в зоне регулирования инвертора напряжение выпрямителя остается постоянным в установившихся режимах и изменяется в переходных режимах. Кроме того, упрощается процесс управления преобразователем частоты за счет автоматического разделения;режимов работы между выпрямителем и ийвертором в зависимости

:от величины основного сигнала задания.

Формула изобретения

Способ регулирования выходного напряжения преобразователя частоты со звеном постоянного тока, выполненного в виде последовательно соединенных управляемого выпрямителя и инвертора с самовоэбуждением, путем фазового управления выпрямителем в

Функции разности первого сигнала задания и сигнала, пропорционального контролируемому параметру на выходе инвертора, и фазового управления инвертором в Функции разности второго сигнала задания и сигнала обратной связи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия во всем диапазоне работы преобразователя частоты, для получения указанного пропорционального сигнала измеряют выходное напряжение инвертора, а для получения упомянутого сигнала обратной связи

Формируют сигнал, пропорциональный выходному напряжению выпрямителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

Р 570036, кл. G 05 F 1/40, Н 02 М 5/458, 1977.

2.Беркович Е.И. и др. Тиристорные преобразователи высокой частоты. Л., "Энергия", 1973, с.169, рис.5-10.

° В °

7б466.4

Составитель Г.Мыцык

Редактор С.Лыжова Техред С.Мигунова Корректор В.Бутяга

Заказ 6809/19 Тираж 783 Подписное

ВНИИПЙ Государственного: комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП"Патент"., r.Óæãîðîä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4