SU1725405A1 - Способ регулировани электрического режима индукционной электротермической установки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам регулировани  индукционных установок. Регулирование электрического режима провод т в индукционной установке с питанием от статического преобразовател  частоты, выполненного по схеме последовательного инвертора со встречно-параллельными вентильными парами и нагрузочным колебательным контуром. При этом контролируют электрические параметры установки, а регулирование их значений производ т интегрированием напр жени  нагрузочного колебательного контура в интервалах времени проводимости встречно-параллельных вентильных пар и изменени  выходной частоты преобразовател  пропорционально полученному значению интеграла. Эти операции обеспечивают повышение устойчивости и точности регулировани . 3 ил. ё

Description

Изобретение относитс  к электротермии и может быть использовано при индукционном нагреве и плавке.

Цель изобретени  - повышени  устойчивости и точности регулировани .

На фиг.1 приведена принципиальна  электрическа  схема устройства,реализующа  предлагаемый способ управлени  электрическим режимом индукционной установки; на фиг.2 - временные диаграммы, по сн ю- щие принцип действи  устройства;на фиг.З - зависимости мощности нагрузки и интеграла напр жени  на нагрузке от рабочей частоты преобразовател .

Устройство дл  реализации способа ре- гулировани  электрического режима индукционной установки образовано статически преобразователем частоты, выполненным по схеме последовательного инвертора, содержащего мост 1, плечи которого образова- ны встречно-параллельными вентильными парами (тиристор-диод) 2 и 3, 4 и 5, б и 7, 8 и 9, диагональ переменного тока которого содержит последовательную коммутирующую цепочку из конденсатора 10 и дроссел  11, а диагональ посто нного тока образована последовательной цепочкой из фильтрового конденсатора 12 и нагрузочного колебательного контура 13, подключенный через входной дроссель 14 к источнику посто н- ного напр жени  15.

Во входную цепь моста 1 включена первична  обмотка датчика 16 тока, вторична  обмотка которого зашунтирована резистором 17 и подключена к входу мостового вы- пр мител  18, выход последнего соединен с входом триггера Шмитта 19.

Параллельно нагрузочному колебательному контуру 13 подключена первична  обмотка датчика 20 напр жени , вторична  обмотка которого зашунтирована резистором 21 и подключена одним выводом через аналоговый ключ 22 и резистор 23 к одному из входов интегратора 24, который через конденсатор 25 св зан с входом интеграто- ра 24, а другой вход интегратора 24 св зан с другим выводом вторичной обмотки датчика 20 напр жени . К общей точке соединени  резистора 23, конденсатора 25 и входа интегратора 24 подключен через ре- зистор 26 источник опорного напр жени  Un. Выход интегратора 24 зашунтирован с одним из своих входов резистором27 и подключен к генератору управл емого напр жени , который  вл етс  дл  инвертора задающим генератором 28, выход которого подключен к формирователю 29 импульсов, выходы последнего соединены с управл ющими электродами управл емых вентилей (тиристоров) инвертора 2, 4, 6 и 8. Выход

триггера Шмитта 19 подключен входу аналогового ключа 22.

Максимальное значение мощности Р, потребл емой нагрузкой, индукционной установки имеет место при амплитудном резонансе , т.е. при выполнении услови 

1 т P Y J UHiHdt ,(1)

I Н о

где Тн - период колебани  напр жени  нагрузки;

i, UH - соответственно ток и напр жение нагрузки (контура).

Кривые, по сн ющие этот режим, представлены на фиг.2а.

Максимальное значение мощности имеет место при симметричном расположении друг относительно друга периодов колебаний напр жени  нагрузки Тн и собственных колебаний коммутирующего контура Т0 (фиг.2а) последовательного инвертора статического преобразовател  частоты. Интеграл (1) в этом случае имеет максимальное значение, а интеграл напр жени  на нагрузке равен нулю

S / UH dt 0.(2)

о

При отклонении частоты инвертировани  последовательного инвертора f от значени  резонасной частоты fp (фиг.За) происходит резкое снижение мощности Р и смена знака интеграла (2) (фиг.Зб). Крива  зависимости S(f)  вл етс  монотонной, поэтому при организации системы с использованием величины S последн   будет устойчивой в каждой точке кривой S(f). Максимальна  крутизна кривой S(f) имеет место в режиме максимальной мощности, что позвол ет снизить ошибку регулировани .

Операци  интегрировани  требует дл  реализации интегратора, который в системе выполн ет две функции -  вл етс  элементом датчика отклонени  от резонанса (отклонение от нул  величины S), а также элементом астатического регул тора, измен ющим управл ющее воздействие преобразовател  при наличии даже назначительного отклонени  системы от режима.

Таким образом, контролируют напр жение на контуре с последующей операцией интегрировани  этого напр жени  в интервалах проводимости встречно-параллельных вентильных пар инвертора. Максимальна  мощность соответствует равенству нулю интеграла напр жени .

При изменении мощности измен етс  и интеграл напр жени .

Измен   рабочую частоту преобразовател  пропорционально полученному значению интеграла, добиваютс  равенства нулю последнего, что будет соответствовать максимуму мощности.

Установка работает следующим образом .

При работе инверторного моста 1 на датчике тока по вл етс  напр жение, которое выпр мл етс  выпр мителем 18 (фиг.2б). Выпр мленное напр жение Ui подаетс  на вход триггера Шмитта 19, выдел ющего врем  работы встречно-параллельных вентильных пар инвертора (фиг.2в, Da).

Выходное напр жение IJ2 триггера Шмитта 19 управл ет аналоговым ключом 22, через который на интегратор 24 подаетс  выходное напр жение инвертора. При протекании тока вентилей инверторного моста 1 аналоговый ключ 22 открываетс  и выходное напр жение Уз (фиг.2г) подаетс  на интегратор 24, в котором происходит определение коэффициента мощности нагрузочного колебательного контура 13 cos ф.

При cos выходное напр жение интегратора равно нулю. При отклонении cosy) от единицы на выходе интегратора 24 по вл етс  напр жение, пропорциональное отклонению (знак напр жени  зависит от того, на какой ветви амплитудно-частотной характеристики, фиг.За, находитс  частота инвертировани  инвертора). Выход интегратора 24 подключен к генератору , управл емому напр жением 28, который дл  инвертора  вл етс  задающим генератором (U/j. фиг.2 д).

На суммирующий вход интегратора 24 подаетс  отрицательное смещение, по которому выходное напр жение смещаетс  до

0

5

уровн , необходимого дл  получени  средней частоты задающего генератора 28 (LM).

При работе интегратора любое отклонение cos от единицы приводит к изменению напр жени  на задающем генераторе 28, что приводит к изменению его частоты, стабилизиру  коэффициент мощности нагрузочного колебательного контура 13.

Так как коэффициент усилени  интегратора стремитс  к бесконечности, то статическа  ошибка регулировани  стремитс  к нулю.

Таким образом, способ регулировани  обладает повышенной устойчивостью и точностью .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ регулировани  электрического режима индукционной электротермической

   установки с параллельным колебательным контуром, подключенным к статическому преобразователю частоты, выполненному по схеме последовательного инвертора со встречно-параллельными вентильными парами , при котором контролируют электрические параметры контура и регулируют мощность установки по заданному закону изменением выходной частоты инвертора, отличающийс  тем, что, с целью

   повышени  устойчивости и точности регулировани , в качестве контролируемого параметра используют напр жение на контуре, интегрируют значение напр жени  в интервалах времени проводимости встречнопараллельных вентильных пар. а частоту инвертора измен ют пропорционально полученному значению интеграла.

   «