Способ управления преобразователем частоты и устройство для его осуществления

Союз СоветскихСоцмалмстмческмхРеспубвек ОП ИСАНИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ764090(51) М, Кл,з Н 02 Р 13/16 Геаудэрстееней кемитет СОВР ае дами нзееретеей и етермтяй(53) УДК 621.316 .727,1 (088,8) Дата опубликования описания 23.09.80 В, В. Шипицын, В, И. Лузгин, А, А. Новиков,А, А, Рухман и ф. А. Броннн(72) Авторы иэобретеняяУральский ордена Трудового Красного Знамени политехннческий институт им. С. М, КироваЗаявитель 54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТ И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИк реонтИзобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для интенсиФикации технологических процессов с применением ультразвука илн дру. гих механических колебаннй.Известен способ управления, основанный на фазовой подстройке частоты генератора, причем в качестве критериярасстройкй выбрана расстройка угла сдвига фаз между скоростью главного колебательного движения ультразвуковой колебательной системы н возмущающей силой излучателя 111.Однако, обеспечивая согласование режимов работы излучателя и нагрузки (акустической колебательной системы); - данныи способ не позволяет в равной степенн согласовать генератор и излучатель, в резуль. тате чего в процессе работы под влиянием ряда факторов изменяются параметры нагрузки и излучателя, нарушается согласованне генератора н излучателя н падает эффективность работы всего устройства в целом, снижается КПД, мощность, отдаваемая генератором в излучатель, н нарушается технологический режим,Наиболее близким к изобретению явля ется способ управления, основанный на фа зовой подстройке частоты генератора зонансной частоте его нагрузочного к ура 12).Недостатком указанного способа является то, что обеспечивая согласование генератора и излучателя по отдаваемой мощности, он не обеспечивает согласования излучателя и нагрузки (акустической колеба.тельной системы), что при влиянни на нагрузку различных факторов приводит к снижению эффективности работы всего 10 устройства за счет ухода колебательнойсистемы от резонанса и снижения акустической мощности, отдаваемой в обрабатываемую среду в течение технологического процесса.Известно устройство для управлениянреобразователем частоты, которое содержит автономный последовательный инвертор с. блоком управ,пения, работающий на комп,лексную нагрузку, имеющую явно выраженный резонансный характер, датчики тока щ и напряжения, связанные с нагрузкой, выходы которых подключены к датчику фазы, собранному по схеме фаэочувствнтельного выпрямителя, выход которого подсоединен к блоку управления ннвертором 131. Это764090 Формула изобретения 3устройство обеспечивает совпадение резонансных частот инвертора и нагрузочногоконтура, т. е. позволяет постоянно поддерЖивать согласование генератора и излучателя. Это определяет оптимальное исполь.зование генератора, но при этом не учитываются возможные отклонения и расстройкиакустической колебательной системы от согласования с излучателем,что приводит"к существенному снижению эффективностиработы всего преобразовательного устрой ства в целом, поскольку из-за высокой надежйостй акустическнх: систем резко снижаетсявеличина-. акустической мощноСти, отдаваемой в технологическую среду колебательнойсистемой,Цель изобретения -улучщение энергетических показателей.Для этого по предлагаемому способууправления преобразователем частоты выделяют дополнительный сигнал, пропорциональный разности фаз между напряжениемэлектрической колебательной системы иосновной гармоникой колебательного движения акустической (механической) колебательной системы и суммируют его сосновным сигналом.Устройство для осуществления предлагаемого способа, содержащее блок управления, датчик производной первой гармоники тока и датчик напряжения; входные зажимы которых связаны с электрическойколебательной системой, а выходы подключены к фазочувствительному выпрямителю,снабжено датчиком производной основнойгармоники колебательного движения акустической системы, дополнительным фазочувствительным выпрямителем и сумматором; причем выходы фазочувствнтельныхвыпрямителей подключены к соответствующим входамсумматора, выход которогосоединен с входом блока управления инвертором, а вход подключен к выходу датчика напряжения и к выходу датчика производной основной гармоники колебательного движения акустической системы.На чертеже дана блок-схема устройствадля осуществления способа управления пре.образователем,.Автономный последовательный инвертор 1 нагружен на электрическую колеба тельную систему 2, которая черезпреобразователь связана с акустической колебательной системой 3. Датчик 4 скоростиизменения первой гармоники тока и датчик 5 напряжения несут информацию о состоянии электрической системы и связанысо входами основного 6 и дополнительного 7фазочувствнтельных выпрямителей. Датчик8 производной основной гармоники колебательного движения акустической (механи ческой) колебательной системы подключенко второму входу дополнительного фазочувствительного выпрямителя 7, Выходыфазочувствительных выпрямителей подключены к сумматору 9, с выхода которого 4результирующий сигнал поступает на блокуправления 10 Кивертором 1. Устройство работает следующим образом.При настройке автономного последовательного инверторав резонанс с колеф бательиой системой 2 сигналы с выходовдатчиков 4 н 5 оказываются равными по частоте и сдвинутыми на 90 эл. град. относительно друг друга. В результате на выходе фазочувствительного выпрямителя 6 сигнал рассогласования равен нулю, Совершенно аналогично при настройке в резонанс электрической н акустической 3 колебательных систем сигналы с выходов датчиков 5 и 8 оказываются равными по частоте и сдвинутыми относительно друг друга на 90 эл, град. На выходе фазочувствительного выпрямителя 7 сигнал рассогласования равен нулю, При расстройке инвертора 1 относительно системы 2 либо системы 2 относительно акустической колебательной системы изменяются сдвиги фаз сигналов с фв выходов датчиков 4 и 5 или 5 и 8 соответственно, что приводит к появлению сигналов рассогласования на выходах фазочувствительных выпрямителей 6 и 7. Поступая на сумматор, онн складываются н результирующий сигнал изменяет частоту управленйя вентилями инвертора 1 так, чтобы путем перестройки режима работ ннвертора скомпенсировать возникший сигнал рассогласо.вания. Фазочувствительные выпрямители 6 и 7 обладают идентичными характеристиказа ми, поэтому даже прн нарушении согласования ннвертора 1 с системой 2 либо системы 2 с акустической (механической колебательной системой 3 частота управления вентилем ннвертора соответствует наиболее оптимальному режиму согласования системы инвертор-электрическая система акустическая (механическая) колебательная система,Таким образом; данный способ управления преобразовательным устройством позволяет за счет наиболее оптимального согласования системы генератор-преобразователь (нзлучатель)-акустическая колебательная система повысить эффективность работы всего устройства, а именно: увели 4 З чить мощность, отдаваемую инвертором в нагрузку, увеличить мощность, передаваемую излучателем акустической колебательной системе; увеличить мощность, отдаваемую инвертором в нагрузку, увеличить акустнческую мощность, отдаваемую в технологическую среду,51, Способ управления преобразователемчастоты, работающим на нагрузку, состоящую из электрической и акустической коле764090 оставнтель А. Калиниченко Техред К. Шуфрнч Корректор Тиран 783 Подписно. Решетнн Редактор Е. Яковчи Заказ 6299/48 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крцтий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 45 илиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектнаябательных систем, заключающийся в том, что осуществляют фазовую подстройку частоты инвертора к резонансной частоте электрической колебательной системы путем выделения основного сигнала пропорциональной разности фаз между основной гармоникой тока и напряжением электрической колебательной системы, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, выделяют дополнительный сигнал, пропорциональный разности фаз между напряжением электрической колебательной системы н основной гармоникой колебательного движения акустической (механической) колебательной системы, и суммируют его с основным сигналом.2, Устройство для осуществления способа по п, 1, содержащее блок управления, датчик скорости изменения первой гармоники тока и датчик напряжения; входы которых соединены с выводами для подключения к электрической колебательной системе, а выходы подключены к фазочувствительному выпря- и мнтелю, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком производной основной гармоники колебательного движения акустической (механической) колебательной системы, дополнительным фазочувствительным выпрямителем и сумматором, причем выходы фазочувствительных выпрямителей подклюцены к соответствующим входам сумматора,выход которого соединен с входом блокауправления инвертора; а вхЬд дополнитель-ного фазочувствительного выпрямителя подсоединен с выходу датчика напряжения электрической колебательной системы и к выходудатчика производной основной гармоникиколебательного движения акустической (механической) системы:Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе1; Бутурович И, Х. и др. Фазовая системаподдержания резонанса,-Сб. Тезисы докладов Всесоюзного научно-техническогосеминара по созданию и применению аппаратуры для ультразвуковых технологическихпроцессов в машиностроении, Вологда,1978.2. Акодис М, М. и др, Тиристорный преобразователь частоты ТП-80-8 для питанияэлектротермической нагрузки, Электротехническая нагрузка. Электротехническая промышленность. Сер. Преобразовательнаятехника, 1976, Вып. 12, с, 15.3. Акодис М, М. и др. Системы управления регулирования, пуска и защиты мощного тиристорного преобразователя повышенной частоты. -Межвузовский сборникТехника высбких напряжений и преобразователи, Свердловск, 1977.