Устройство для управления инвертором с резонансными нагрузками

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) (111 7/48 159 4 Н ДАРСТВЕННЫИ НОМИТ ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И СССРНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ тирист гозонно тройств сные на ератор 5,состоя- и фаз.о- налогоограницепь 13,е обласшипение устрой ведения элеИ 15, 1 Кующей цепиключаются фазы нты скачка авмо ил переключения канало Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе(56) Заявка Японии В 51-28134, кл, 56 62, 67 51, опублик. 17,08,76.Авторское свидетельство СССР У 1066030, кл. Н 02 Р 13/30, 1984,Иванов А.В., Мульменко М.М. Система автоматического управления технологическими параметрами многозонного индукционного нагрева. - В кн. Тиристорные источники питания современных электротехнологических установок повышенной частоты. Межвуз. научи. сб. У 10, Уфа, 1983, с. 36-42, рис. 2, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ С и РЕЗОНАНСНЫМИ НАГРУЗКАМИ 57) Изобретение относится к преобраовательной технике и может использоваться в системах управления ными преобразователями для ь го индукционного нагрева. Ус содержит инвертор 1, резонан грузки 2, 3, 4, задающий ген каналы синхронизации 6, 7, 8 щие из датчика напряжения 9 сдвигающего устройства 10, а выйкоммутатор 11, усилительчитель 12, дифференцирующую Цель изобретения - расширени и использования и повтва в работе. За счетента НЕ 14, элементариггера 16, дифференц7 и одновибратора 18отери синфазности приыхоцного тока инвертоИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в с стемах питания группы индукционных нагревателей,.обеспечивающих единый технологический процесс.Цель изобретения - повышение устойчивости работы устройства.На Фиг. 1 приведена функциональная сема устройства; на фиг, 2 - вренные диаграммы напряжений и токов в с еме на выходе соответствующих э ементов.Устройство для управления инвертором 1 (Фиг. 1) с тремя резонансными 15 н грузками 2,3,4 (в данном случае п 3) содержит задающий генератор 5 и т и канала 6,7,8 для синхронизации з дающего генератора 5. Каждый из калов б,7,8 состоит из датчика 9 нап р жения, подключенного к соответствуей нагрузке (2, 3 или 4), и фазос вигающего устройства 10, связываюего выход датчика 9 напряжения с сответствующим входом аналогового ком утатора 11, выход которого через илитель-ограничитель 12 и дифференрующую цепь 13 связан с входом синонизации задающего генератора 5. оме того, в устройстве имеются ло ческий элемент НЕ 14, логический э емент ИЛИ 15, 1 К-триггер 16, долнителъная дифференцирующая епь 17 и элемент 18 задержи. Вход логического элемента НЕ иод 1 1 К-триггера соединены с выходом усилителя-ограничителя 12, выход логического элемента НЕ 14 соединен с входом К 1 К-триггера 16 и входом дополнительной дифференцирующей цели 17, выходы 1 К-триггера 16 предназНачены для подключения к выходным кас Юадам Формирования управляющих импульсов для тиристоров инвертора 1 (на схеме эти каскады не показаны), йход синхронизации задающего генератора 5 соединен с выходом логическо" го элемента ИЛИ 15, входы которого Подключены к выходам дифференцирующих г 1 епей 13 и 17 а выход задающего ге- У50 нератора 5 через реле времени 18 связан со счетным входом 1 К-триггера 16, Счетный вход аналогового коммутатора 11 соединен с одним из выходов 1 К- триггера 16 через счетчик 19. Устройство работа.ет следующим об 55 разом.Инвертор 1 нагружен на три последовательно соединенные резонансные нагрузки 2, 3, 4, состоящие из индукторов и батарей компенсирующих конденсаторов,Через резонансные нагрузки 2, 3,4 протекает один и тот же выходнойток инвертора х и, (фиг. 2), Поскольку резонансные нагрузки 2, 3, 4настроены на различные частоты, подача мощности в индукторы происходитпоочередно за счет поочередной синхронизации импульсов задающего генератора 5 и вместе с ними полуволн выходного тока с напряжениями нагрузок2, 3, 4. При синхронизации импульсовзадающего генератора 5 с напряжениемкакой-либо нагрузки данная нагрузкапостроена в резонанс с выходным током инвертора и на ней падает максимальное напряжение, на остальныхнагрузках присутствует небольшое напряжение, которое при добротностях510, характерных для высокотемпературных индукционных нагревателей,не превышает 10207. от напряжениянастроенной в резонанс нагрузки.Поочередная настройка инвертора 1на различные нагрузки происходитблагодаря переключению каналов синхронизации импульсов зацающего генератора б, 7, 8 с напряжениями нагрузок 2, 3, 4 при переключении каналованалоговото коммутатора 11, Переключение каналов происхоцит в моментывступления на счетный вход коммутатора 11 выходных импульсов счетчика 19 (моменты й ина Фиг. 2).Длительность работы очередного канала синхронизации управляется путемпредварительной записи в счетчик 19числа в двоичном коде, соответствующего необходимому копичеству периодов выходного тока инвертора 1, Запись этого числа в счетчик 19 производится от внешней системы управления, например, от микроЗВМ.Регулирование мощности, выделяемой в нагрузках, осуществляется засчет управления фазовым сдвигом, вносимым фазосдвигающими устройствами 10в сигналы напряжений нагрузок, поступающие с выходовдатчиков 9, Благодарясдвигу фаз, между выходным током иннертора, и напряжением соответььествующей нагрузки мощность, выделяемая в индукторе, уменьшается в соответствии с частотной характеристикойпараллельного резонансного контура,Управление фазовым сдвигом устройств10 15 20 25 30 35 40 45 50 10 производится по.сигналам внешней системы регулирования, которая, например, состоит из датчика температуры нагреваемого объекта, задатчика сравнивающего устройства и регулятора, выход которого соединен с управляющим входом фазосдвигающего устройства 10Таким образом, на интервале работы одного из каналов коммутатора 11 на вход усилителя-ограничителя (релейного усилителя) 12 поступает сдвинутый по фазе сигнал напряжения соответствующей резонансной нагрузки (на фиг. 2 сдвиг фаз для нагрузок 3 и 4 взят равным нулю). На выходе усилителя-ограничителя 12 формируется сигнал прямоугольной формы, фронты которого совпадают с моментами перехода через ноль сигнала с коммутатора 11, Дифференцирующие цепи 13 и 17 формируют короткие импульсы, синхронные с фронтами выходного сигнала усилителя-ограничителя 12, причем импульсы на выходе дифференцирующей цепи 13 соответствуют положительным, а импульсы на выходе дифференцирующей цепи 1 - отрицательным фронтом выходного сигнала усилителя-ограничителя 12. Две последовательности коротких импульсов, синхронных с фронтами импульсного сигнала усилителя-ограничителя 12, суммируются элементом ИЛИ 15 и поступают на вход синхронизации задающего генератора 5, в результате чего последний формирует короткие импульсы в моменты перехода через ноль выходного сигнала включенного канала синхронизации (на интервале-, включен канал б). Элемент 18 задержки (одновибратор) формирует импульсы нулевого уровня длительностью Т, в течение которых импульсы задающего генератора 5 не оказывают воздействия на счетный вход 1 К-триггера 16 и не приводят к формированию импульсов управления тиристорами инвертора 1,1Величина Т, выбирается не меньшей, чем время, необходимое для коммутации инвертора и не больше, чемгде- максимальнаяМаКсфрезонансная частота нагрузок. Для параллельного инвертора Т, 7 35 с где С - время восстановления тириЬсторов, для резонансного инвертора по схеме фиг. 1 Т, ) 1,5 "(ЬС, где 1 и С - индуктивность и емкость ком-. мутирующего контура. Таким образом элемент 18 задержки осуществляет функцию запрета формирования управляющих импульсов в течение интервала времени после каждой коммутации, которое может привести к срыву инвертирования, либо к формированию полупериода выходного тока инвертора 1 в противофазе с напряжением нагрузки, в которую должна отдаваться мощность. В частности, следующий после момента с, импульс задающего генера" тора не проходит на счетный вход 1 К-триггера 16, что предотвращает срыв инвертирования. Импульс, следующий после момента с также попадает в интервал Т., и игнорируется 1 К-триг" гером 16, в противном случае переключение триггера не привело бы к коммутации инвертора (так как в момент подачи импульса все плечи моста включены), что означает сбой в работе системы, а именно, подачу последующего импульса на уже включенную диагональ моста.Также необходимым для формирования полупериодов выходного тока, синфазных с напряжением на нагрузке, являются связи входов 1 и К 1 К-триггера с элементами 12 и 14, благодаря которым определенной полярности напряжения нагрузки, с напряжениями которой синхронизируется инвертор, всегда соответствует подача управляющих импульсов на диагональ инвертора, обеспечивающую формирование тока данной полярности. В частности, второй импульс, следующий с задающего генератора 5 после момента с проходит через элемент 18 задержки, однако не может переключить триггер 16, так как приего поступлении (отрицательный фронтвыходного сигнала Б) на 1-входе единичный, а на К-входе - нулевой уровни и триггер остается в единичномсостоянии, 1 К-триггер 16 переключается по следующему импульсу, и становится возможным формирование синфазной полуволны тока ,ВИФ 1 Таким образом, изобретение исключает нри скачках фазы выходного тока инвертора в моменты переключения каналов потерю синфазности (скачек Офазы тока на 180 по отношению к напряжению нагрузки), что повышает устойчивость работы инвертора.1410242 Фиг. Р СоставителТехред Л,едактор М, Товт аз 3494/5 б Тираж бб Подписн ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035 Москва, Ж, Раушская наб., д, 4 выгорал, у оизводственно-поли ектна ческое предприятие Формула изобретения Устройство для управления инверт(ром с и резонансными нагрузками сдержащее синхронизирующий задаюй генератор, аналоговый коммутат р, выход которого через усилительо раничитель и дифференцирующую цепь с язан с входом синхронизации задаю щ го генератора, а каждый из и входов а алогового коммутатора предназначеня подключения к соответствующей наг узке через последовательно соедин нные датчик напряжения нагрузки и ф зосдвигающий блок, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью повыш ния устойчивости работы устройства, о о снабжено логическим элементом НЕ, л гическим элементом ИЛИ, 1 К-триггером, дополнительной дифференцирующей цепью и элементом задержки, причем вход логического элемента НЕ ивход 1 1 К-триггера соединены с выходом усилителя-ограничителя, выход логического элемента НЕ соединен с входом К 1 К-триггера и входом дополнительной дифференцирующей цепи, выходы 1 К-триггера предназначены для под"ключения к выходным каскадам формирования управляющих импульсов для тиристоров инвертора, вход синхронизации задающего генератора соединен свыходом логического элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам дифференцирующих цепей, а выход задающего генератора через элемент задержки соединен со счетным входом 1 К-триггера. А, Придатковдюкова Корректор М. Пожо