SU788305A1 - Способ регулировани мощности инвертора - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ИНВЕРТОРА

1

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может найти широкое применение в источниках питани  индукционных электротермических установок.5

Известны способы регулировани  выходной мощности инвертора, работающего на колебательный контур, путем изменени  выходной частоты инвертора, при этом используетс  зависимость О полного эквивалентного сопротивлени  нагрузочного контура от частоты.напр жени  на нем l , 2 и З.

Недостатком известных способов  вл етс  узкий диапазон регулировани  15 мощности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  спс1соб, при котором регулирование мощности инвертора осуществл ют пу- 20 тем изменени  частоты следовани  управл ющих импульсов иа его вентили в функции регулирующего воздействи  l.

Недостатком указанного способа  в-/ л етс  узкий диапазон регулировани . 25 Это св зано с тем, что выходной ток инвертора, как правило, несинусоидален и содержит большой процент высших гармоник. Максимальна  мощность выдел етс  на нагрузке тогда, когда 30

Claims (3)

1. частота первой гармоники выходного тока совпадает с резонансной частотой колебательного контура нагрузки. При помощи регулировани  частоты следовани  управл ющих импульсов на вентили инвертора измен ют, например уменьшают, частоту первой гармоники выходного тока. Но при этом частоты высших гармоник также уменьшаютс , приближа сь к резонансной частоте нагрузки. Это ведет к тому, что мощность , выдел ема  первой гармоникой уменьшаетс , а мощность высших гармоник возрастает. Уменьшение полной мс«;,ности, выдел емой в нагрузке, возможно до тех пор, пока мощность первой гармоники уменьшаетс  в большей Mepie, чем возрастает мощность высших гармоник. Дальнейшее снижение частоты управл ющих импульсов приводит к увеличению полной мощности на|Грузки , и мощность определ етс  в основном высшими гармониками. В случае , если выходной ток инвертора синусоидален и не содержит высших гар; ,моник, диапазон регулировани  по известному способу ограничен допустимым диапазоном изменени  частоты. Минимальное значение мощности, которое возможно получить при известном способе регулировани , зависит от схемы инвертора и параметров нагруэ ки и обычно составл ет 0,1-0,15 номинальной . Дл  многих технологических процессов индукционного нагрева необходимо регулирование мощности в более широком диапазоне, поэтому известный способ регулировани  дл  них неприменим. Цель изобретени  - расширение диапазона регулировани  выходной /мощности инвертора. , . Поставленна  цель достигаетс  теМ что в способе регулировани  мосчности инвертора, работающего на колебатель ный нагрузочный контур, путем измене ни  частоты следовани  управл ющих импульсов на его вентили в функции регулирующего воздействи , дополнительно формируют сигнал пилообразной формы, с периодом, кратным периоду управл ющих импульсов, сравнивают его с регулирующим воздействием и в моменты времени, дл  которых величина сигнала больше регулирующего воздействи , запрещают прохождение управл ющих импульсов на вентили инвертора . Кроме того, амплитуду сигнала пилообразной формы выбирают равной величине регулирующего воздействи , при котором частота управл ющих импульсов равна частоте, на которой втора  производна  мощности по частоте максимальна. Способ основан на том, что регули рование мощности инвертора осуществл ют не только изменением частоты выходного тока инвертора, но и его прерыванием на врем , в течение кото рого величина сигнгша пилообразной формы больше регулирующего воздействи . Измен   регулирующее воздействие , измен ют соотношение между вре менем, когда инвертор выдает в нагрузку ток, и временем, когда выход ной ток инвертора равен нулю, а тем самым - среднее значение выходной мощности инвертора. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующа  предлагаемы способ регулировани ; на фиг. 2 - т пична  зависимость мощности нагрузк от частоты выходного тока инвертора f; на фиг. 3 - кривые, по сн ющие принцип регулировани  по предлагаекю МУ способу. Устройство содержит задакадий ген ратор 1, вход управлени  которого соединен с регулирующим напр жением Up, а выход через логический элемен И 2 св зан с инвертором 3 и делител 4 частоты, у которого вход соединен с задающим генератором 1,, а. выход с генератором 5 пилообразного напр  жени . Выход генератора 5 пилообраз ного напр жени  соединен с одним из входов устройства 6 сравнени , на другой вход которого подано управл  щее напр жение Up. Клход устройства б сравнени  через логический элемеит НЕ 7 соединен со вторым входом логического элемента И
2. 2. Регулирование мощности основано, также как в известном способе, на использовании зависимости мощности, выдел ющейс  в нагрузочном колебательном контуре, от частоты выходного тока инвертора (фиг. 2). На фиг. 3 показанынапр жени  и () на выходе I элемента устройства фиг. 1. Задающий генератор 1 устройства генерирует непрерывную последовательность импульсов и, частота которых  вл етс  функцией регулирующего напр жени  Up. При уменьшении Up частота импульсов и также уменьшаетс . Величина регулирующего напр жени  может измен тьс  при О i Up « Up. При зтом частота импульсов задающего генератора 1 измен етс  в пределах, со-, ответствующих изменению частоты выходного тока инвертора в диапазоне S f s fp, (фиг. 2) . Период повторени  импульсов 1). на выходе делител  4 частоты кратен периоду импульсов задающего генератора и зависит от коэффициента делени  частоты (фиг. 3). Генератор 5 пилообразного напр жени  выполнен заторможенным, и его запуск осуществл етс  импульсс1ми делител  4 частоты. Поэтому период его выходного напр жени  Ug также кратен периоду импульсов задающего генератора 1. Устройство 6 сравнени  работает следуюгцим образом (фиг. 3) : при сигнале и5 генератора 5 пилообразного напр жени  меньшем, чем Up, напр жение и на выходе устройства 6 сра нени  равно нулю, а при U 7/ Up напр жение Up равно посто нной величине соответствующей логической единицы . Рассмотрим работу устройства, когда амплитуда сигнала пилообразной формы и меньше регулирующего напр жени  Up. В этом режиме напр жение Up с устройства 6 сравнени  всегда равно нулю, а напр жение U7 на выходе логического элемента НЕ 7, а, следовательно , и на входе логического элемента И 2, равно единице. Поэтому импульсы задающего генератора 1 поступают на инвертор 3 и частота их следовани  определ ет выходную частоту инвертора. Снижение величины регулирующего напр жени  Up ведет к уменьшению частоты-задающего генератора 1, а, следовательно - к снижению мощности (фиг. 2). Необходимо отметить, что снижение мощности при этом происходит только за счет отклонени  частоты вьс одного тока инвертора от резонансной частоты нагрузки. Рассмотрим работу устройства, когда регулирующее напр жение Up становитс  меньше амплитуды сигнала генератора пилообразного напр жени  U. Пусть в момент времени генератор 5 пилообразного напр жени  запускает с  очередным импульсом с делител  4 частоты (фиг. 3). В этом случае при О - t ( напр жение (if, на выходе устройства 6 сравнени  равно нулю, а напр жение UJT на выходе логического элемента НЕ 7 равно логической едини це. Тем caNtJM разрешаетс  прохозкдение управл ющих импульсов ti задающего генератора 1 через ключ 2 на вход инвертора
3. 3. При t % t напр же ние Uj. больше регулирующего напр жени  dp, поэтому напр :хение U при t t равно логической единице, а напр жение U-j равно нулю. Так как на пр жение на одном иэ входов логического элемента И 2 равно нулю, то независимо от сигналов на втором входе напр жение на его выходе также равно нулю. Поэтому импульсы задающего генератора 1 не поступают на инвертор 3, и он выключаетс . В момент времени t t делитель частоты вырабатывает очередной импул Цд, что приводит к начёту нового периода работы генератора 5 пилообразного напр жени  и повторению рассмот ренного процесса. Таким образом, при О t Ц выходна  мощность инвертора равна R) и определ етс  частотой управл ющих им пульсов задаквдего генератора 1 и час тотной характеристикой нагрузки. При t. 6 t i tj. инвертор включен и его выходна  мощность равна нулю, средн  мощность РСР инвертора за врем  О t S t JL равна Р . Врем  12. за висит от коэффициента делени  п, делител  Ч частоты и периода импульсов Т,, задающего генератора 1: 12. Т, п .(1) Напр жение Uy в диапазоне О t t2 измен етс  по закону: Р sw Тч Т-JT где Uy - амплитуда сигнала генерато ра 5 пилообразного напр же ни . Момент t находитс  из уравнени  Up Uy (ty) отсюда ийг ь п. . Учитыва  (1) и (2), получим Up. Из (3) следует, что регулирование Pgp можно получить изменением величины Up или и. Более ращионсшьно производить регулирование изменением Up, .оставл   величину посто нной. 1при выходна  мощность инвертора также равна нулю. Слё довательно, способ позвол ет расширить диапазон регулировани  и регулировать мощность инвертора от номинальной до нул  изменением регулирующего напр жени  Up от величины, соответствующей резонансной частоте нагрузочного контура fp (фиг. 2) до . При этом, пока амплитуда сигнала пилообразной форГЫ меньше величины регулирующего напр жени  Up, регулирование осуществл етс  за счет отгклонени  частоты выходного тока инвертора от резонансной частоты нагрузки . При амплитуде сигнала большей, чем Up, регулирование осуществл етс  изменением частоты выходного тока инвертора и его прерыванием на врем , Б течение которого сигнал пилообразной формы больше.Up. Переход с одного вида регулировани  на другой происходит автоматически . Частоту и мощность, при которых происходит переход, устанавливают при настройке преобразовател  выбором агплитуды сигнсша пилообразной форкы. На частотной характеристике нагрузки (фиг. 2) можно выделить два участка: участок fp - fц, на котором существует резка  зависимость мощности нагрузки от частоты, участок f - f n,in Иё1 котором мощность в нагрузке практически посто нна и не зависит от выходного тока инвертора. Точка fц, Рц характерна тем, что в ней втора  производна  мощности по частоте максимальна. Регулирование мощности в диапазоне Рр РИ целесообразно вести только за счет изменени  частоты, а при Р PVI - за счет изменени  частоты и прерывани  выходного тока инвертора. Дл  этого амплитуду сигнала пилообразной форг-fij следует выбрать равной величине регулирующего воздействи , при котором частота управл ющих импульсов равна частоте, на которой втора  производна  мощности по частоте максимальна, т.е. величине Up, соответствующей точке f f„ , Р РИ частотной характеристики нагрузки. Формула изобр етеии  1. Способ регулировани  мощности инвертора, работающего на колебательный нагрузочный контур, путем изме-i нени  частоты следовани  управл ющих импульсов на его вентили в функции регулирующего воздействи , отличающийс  тем, что, с целью расширени диапазона регулировани , формируют сигнал пилообразной форки, с периодом, кратным периоду управл ющих импульсов, сравнивают его с регулирукхцим воздействием и в моменты времени, дл  которых величина сигнала больше регулирувзщего воздействи , запрещают прохождение упрсшл ющих импульсов на вентили инвертора.