SU1411900A1 - Способ регулировани выходного напр жени двухмостового автономного инвертора с резонансной нагрузкой - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике, в частности к тиристорньЫ преобразовател м частоты дл  питани  установок индукционного нагрева, ультразвуковой технологии и других видов электротехнологии. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи . В данном способе при регулировании напр жени  на резонансной нагрузке автономного инвертора путем суммировани  в нагрузке токов при изменении угла фазового сдвига в работе двух управл емых общим задающим генератором инвертирующих блоков за счет сдвига по фазе моментов включени  тиристоров мостов обоих блоков в противоположных направлени х , формируют аналоговый сигнал , пропорциональный величине угла фазового сдвига между выходными током и напр жением инвертора, цифровой сигнал, отражающий относительное положение точек их перехода через нуль. Дополнительно производ т одновременный сдвиг по фазе моментов включени  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

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в регулируемых автономных инверторах, работающих как на ивдивидуальную нагрузку , так и в системе централизованного питани  индукционных нагревателей , т.е. на нагрузку, обладающую резонансными свойствами.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  регулировани .

На фиг. 1 приведена функциональна  схема двухмостового инвертора и, устройства управлени  этим инвертором дл  осуществлени  способа; на фиг.2- осциллограммы токов инвертирующих мостов ij , i. , тока нагрузки if, и напр жени  на нагрузке U дл  нулевого фазового сдвига (а, б, в) и соответствующие диаграммы при наличии угла регулировани  /з между управл ющими импульсами инвертирующих блоков и одновременного фазового сдвига импульсов управлени  обоих мостов в сторону отставани  ,на угол д (г, д, е).

Устройство дл  реализации способа содержит инвepтиp oщиe блоки 1 и 2, выходные за:гкимь которых подключены параллельно к общей резонансной нагрузке 3 (колебательному контуру), и систему з правлени ; состо щую из задающего генератора 4, выход которого через фазосдвигающ1 е блоки 5-7 св зан с формировател ми 8 и 9 импульсов управлени , подаваемых на ytt- |равл емые вентили (тиристоры) мостов инвертирз ющих блоков 1 и 2, цепи 1,0 управлени  углом фазового сдвига, )подключенну о к управл ющему входу фа- зосдвигающего блока 6 и.входу усилител  11 непосредственно, а к управл ющему входу фазосдвигающего блока 7 через аналоговый инвертор 12, и фазового детектора 13, входы которого через компараторы 14 и 15 соеди- й:ены соответственно с выходами датчи- J«a 16 суммарного выходного тока инвертирующих блоков 1 и 2 и датчика 17 выходного напр жени . Фазовый детектор 13 включает в себ  блок 18 инди- Кации опережени -отставани , компаратор 19 и источник 20 опорного напр жени , представл ющие собой эле- :Иекты формировани  логического сигнала , причем выход блока 18 индикации Опережени -отставани  присоединен к Одному из входов компаратора 19, к Другому входу которого .юдключен ис- гочник 20 опорного напр жени , и

элементы 21 формировани  аналогового сигнала. Усилитель 1I содержит, блок 22 изменени  знака коэффициента уси- г лени , выход которого соединен с входом блока 23 регулировани  коэффициента усилени , причем к выводам управлени  знаком 24 и коэффициента 25 усилени  подключены соответственно

0 выходы компаратора 19 и элемента 21 формировани  аналогового сигнала фазового детектора 13, а выход усилител  11 соединен с.управл ющим входом фаз о с двигающего блока 5.

5 Способ осуществл ют следующим образом .

Пусть фазосдвигающие блоки 6 и 7 первоначально работают с нулевым фа- . зовым сдвигом по отношению друг к дру0 гу. Выходные импульсы этих блоков

усиливаютс  соответственно формировател ми 8 и 9 и подаютс  на тиристоры инвертирующих блоков 1 и 2. При такой расстановке импульсов управлени  ин5 верторные мосты 1 и 2 работают син- фазно и формируемые ими в нагрузке 3 токи не имеют фазового сдвига (этот режим работы иллюстрируетс  осциллограммами , приведенными на фиг. 2а,б,

0 в). Ток и напр жение в нагрузке в общем случае в установившемс  режиме имеют фазовьш сдвиг с/, который зависит от настройки резонансного нагрузочного контура. Дл  случа , изоб5 раженного на фиг. 2в, имеет место отставание по фазе тока относительно напр жени , т.е. реакци  нагрузочного контура - индуктивна .

При введении и изменении угла фа0 зового сдвига (угла регулировани  /}) в работе инвертирующих блоков внеш- НИИ управл ющий сигнал 10 подаетс  на управл ющий вход фазосдвигающего устройства 6 и через аналоговый инвер5 тор 12 с противоположной пол рностью - на зттравл ющий вход фазосдвигающего устройства 7, что обеспечивает сдвиг по фазе моментов включени  тиристоров инвертирующих блоков 1- и

1 2 в противоположных направлени х,Одно временно сигнал 10, усиленный усилителем 11, измен ет фазу импульсов от задающего генератора 4 на угол 0 в фазосдвигающем блоке 5. Направление и скорость этого изменени  уста5

навливаютс  соответственно знака и величиной коэффициента усилени  усилител  11, задаваемыми выходными сигналами 24 и 25 фазового детектора

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

В качестве фазового детектора используетс  комбинаци  двух типов детекторов . Блок 21 формировани  аналогового сигнала вьфабатывает аналоговый сигнал 25 напр жени , пропорциональный величине угла фазового сдвига между током и напр жением на контуре нагрузки. Детектор 13 чувствите лен только к относительному положению фронтов входных сигналов, В зависимости от того, до или после возникновени  фронта -токового сигнала по вл етс  фронт напр жени , уровень напр жени  на выходе блока 18 будет соответственно ниже или выше опорного напр жени , вырабатываемого блоко 20 и, следовательно, на выходе 24 компараторе 19 возникает сигнал логического нул  или логической единицы .

Усилитель 11 включает в себ  два блока, один из которых - блок 22,  вл етс  усилителем с измен емым знаком коэффициента усилени , а другой- , блок 23, - с регулируемой величиной коэффициента усилени .

При наличии на выходе 24 фазового детектора 13 логического нул , что имеет место в случае отставани  по фазе выходного тока инвертора относительно его выходного напр жени , т.е. при индуктивной расстройке нагрузочного контура 3, сигнал цепи 10 управлени  углом фазового сдвига передаетс  на выход усилител  11 без инвертировани  знака. Следовательно, при увеличении сигнала цепи 10 управлени  (введении угла ) с целью снижени  выходного напр жени  инвертора возрастающее напр жение на управл ющем входе фазосдвигающего устройства 5 вызывает фазовый сдвиг 8 импульсов задающего генератора 4 и, следовательно, импульсов управлени  инверторных мостов 1 и 2 в сторону отставани  по фазе со скоростью, пропорциональной величине расстройки нагрузочного контура 3. Это приводит к динамическому снижению частоты тока и уменьшению напр жени  инвертора , а также к еще большей расстройке контура в индуктивную сторону, благо

5

0

0

5

0

5

0

5

дар  чему ускор етс  переход к достижению требуемого более низкого вьтод- ного напр жени .

При указанном способе регулировани  ток i инвертирующего блока 1 сдвинут по фаз е на угол б + V в сторону отставани , а ток L инвертирующего блока 2 - на угол О - у в сторону, опережени , причем l4 il IVjl (фиг. 2г, д). В результате суммарный угол регулировани  р ц/ + ц и ток в нагрузке 1|ц, равный геометрической сумме токов 1 и ij, оказываютс  сдвинутыми относительно напр жени  на угол , т.е. в сторону большего отставани  (фиг. 2е).

Если угол (Ь уменьшаетс  с целью повьшени  выходного напр жени  инвертора (снижаетс  управл юпщй сигнал 10), то сдвиг импульсов задающего генератора 4 производитс  в сторону опережени  по фазе за счет уменьшени  напр жени  на выходе усилител  11 и на управл ющем входе фазосдвигающего устройства 5. В результате повышаетс  частота и ускор етс  достижение требуемого более высокого напр жени .

При емкостной реакции нагрузочного контура фронт тока опережает фронт напр жени . Следовательно, на выходе 24 фазового детектора I3 формируетс  сигнал логической единицы. Усилитель 11 становитс  инвертирующим, поэтому направление фазового сдвига 6 и изменение частоты противоположны описанным .

Таким образом, пол рность и уровень выходного напр жени  усилител  11 (знак и величина угла б) и, следовательно , направление и скорость одновременного сдвига по фазе моментов включени  тиристоров обоих ин- верторных мостов завис т от характера и глубины расстройки нахфузочного контура 3, что позвол ет повысить быстродействие систем автоматического регулировани  напр жени  электротехнологических установок с питанием от вентильных преобразователей частоты .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ регулировани  выходного напр жени  двухмостового автономного инвертора с резонансной нагрузкой, состо щий в том, что формируют две синхронные последовательности импуль