Способ регулирования тока нагрузки инвертора

(51) Н 02 И 7(48 2 А 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ щ ЮВю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Чаплыгин Е.Е., Долбилкин Е.В,Источники питания установок двухчастотного нагрева. - Техническая электЬодинамика, 1987, 9 1,Авторское свидетельство СССРР 928607, кл . Н 02 М 7(48, 1982.(54) СНОСОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА НАГРУЗКИ ИНВЕРТОРА(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано впреобразователях частоты для индукционного нагрева ферромагнитных маИзобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в преобразователях частоты для индукционного нагрева Ферромагнитных материалов.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей инвертора.На Фиг,1 приведена схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на фиг,2 - зависимости отношения гармонических саставляющихфтока прямоугольной формы от длительности паузы.Устройство состоит из инвертора 1, имеющего вход для регулирования длительности паузы тока нагрузки и нагруженного на индуктор 2 датчиков 3 и 4 така, Фильтров 5 и 6, блока 7 де" 2териалов, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет стабилизации заданного соотношения гармоник тока на выходе инвертора в широком диапазоне регулирования. В способе управления Формируют сигнал задания, пропорциональный отношению действующих значений двух гармонических составляющих тока нагрузки, измеряют действующие значения этих составляющих, определяют отношение измеренного значения тока с более высокой частотой к току с более низкой часто" той, полученный сигнал сопоставляют с сигналом задания и при превышении первым второго изменяют длительность паузы тока нагрузки в сторону уменьшения, в противном случае в сторону увеличения. 2 ил. ления, устройства 8 сравнения токов, задатчика 9 отношения токов. Датчики 3 и 4 тока включены в цепь нагрузки р и через фильтры 5 и 6 соединены сблоком 7 деления. Выходы блока 7 де.ения и задатчика 9 соединены с входами устройства 8 сравнения, а еговыход соединен с входом для регулирования паузы тока нагрузки инвертора 1.Индуктор 2 подключен к инвертору 1через компенсирующий конденсатор 10.В режиме прерывистого тока нагруз- файф ки работают резонансные автономные ааи 3 ь инверторы, Ток нагрузки содержит основную и высшие гармонические составляющие, причем в зависимости от места включения нагрузки в силовую цепь инвертора ток содержит четные или не-.четные гармоники. При изменении длительности паузы тока нагрузки, а так- же формы его кривой, уровень высших гармонических составляющих тока по5 отношению к току основной гармоники изменяется. Изменение указанных параметров обеспечивается, например, в Резонансных инверторах с широтным реГулированием напряжения. Для этого в схему резонансного инвертора вводят специальные ключевые устройства. Аналогичные устройства вводят в силовые цепи автономных инверторов тока, Изменением угла регулирования при отпиРакии тиристора обеспечивают широтно- импульсное регулирование тока нагрузКи. Указанные схемы автономных инверТоров, а также схемы, действующие по аналогичному принципу, могут выпол" нять функции инвертора 1 предлагаемого устройства.Компенсирующий конденсатор 10 в цепи нагрузки может быть включен последовательно с индуктором. Это ис ключает резкое ограничение уровня высших гармонических составляющих тока индуктора, имеющее место при параллельном включении, Возможны варианты с последоватсльно-параллельным или параллельно-последовательным включе 30 нием конденсаторов. Соответствующим подбором их параметров обеспечивают заданный уровень гармонических сос" тавляющих тока индуктора.На фиг.2 в качестве примера приве- З 5дена зависимость отношения действующих значений третьей 1 и основной 1 гармонических составляющих тока нагрузки прямоугольной формы от значеЙия тока , соответствующего паузе этого тока, При синусоидальной форме импульсов, характерной для инверторов резонансного типа, кривая спектраль" ного состава тока мало отличается от приведенной на фиг.2. Видно, что су ществует интервал изменения угла 9 , на котором с увеличением длительности паузы тока отношение уровня высшей гармонической составляюцей к основной возрастает. Аналогичные интервалы можно выделить и для отношения более высоких гармонических составляющих, например пятой 1/1 седьмой 1/1 иг.д. Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает на указанном 55 интервале характеристики.Активные мощности, отдаваемые в нагрузку первой Р, и и-й Р гармонически составляющими тока (и - номер гармоники), равны Р= 12 Р, Р= 12 К,И П где К , Ед - активные сопротивления, вносимые нагреваемым материалом в цепь индуктора на частотах основной и и-й гармоник тока. где Й, Ер, " частоты основной и и-й гармонических составляющих тока индуктора, Таким образомРя 1 п -- ( -- ) и,Р, 1, т.е. отношение мощностей однозначно связано с отношением токов гармонических составляющих и, следовательно, изменением отношения токов 1/1 можно регулировать отношение -- ,Р,Исходя из особенностей процесса термообработки, предполагающего наличие в индукторе двух гармонических составляющих тока, предварительно задают отношение Р/Р 1, При этом Рп/Р 1 может быть неизменным или изменяться во времени в зависимости от текущих параметров нагреваемого материала (удельной электрической проводимости, относительной магнитной проницаемости, температуры и т,п.). Так, например, при нагреве ферромагнитных материалов выше температуры точки Кюри целесообразно повьппение отношения Рп/Р пропорционально глубине слоя с температурой, превышающей укаэанное значение. Относительное увеличение моцности, отдаваемой в нагрузку на более высокой частоте, с меньшей глубиной проникновения тока, позволит повысить интенсивность нагрева поверхностного слоя, КЦЦ процесса, его производительность, снизить потери металла,По заданному Ря/Р определяют значение 1/1 и с помощью задатчика 9 отношения токов формируют сигнал, пропорциональный отношению действующих значений двух гармонических составляющих тока нагрузки. С помощью датчиков 3 и 4 тока и филУгров 5 и 6 непрерывно нзмернют Нейстеуюпне зне5 1654952 6чения этих составляющих, затем в бло- ническими составляющими, заключающийке 7 деления определяют отношение из- ся в том, что изменяют длительность меренного значения тока с более высо- паузы тока нагрузки, о т л и ч а ив кой частотой к току с более низкой щ и й с я тем, что, с целью расширечастотой. В устройстве 8 сравнения ния функциональных возможностей инсопоставляют полученный сигнал с сиг- вертора, формируют сигнал задания, налом задания и при превышении первым пропорциональный отношению действую- второго, воздействуя на вход для ре- щих значений двух гармонических сосгулирования длительности паузы тока . тавляющих тока нагрузки, измеряют10нагрузки инвертора 1, изменяют ука- действующие значения этих составляюзанную длительность в сторону умень- щих, определяют отношение измеренного шения, а в противном случае - в сто- значения тока с более высокой часто- рону увеличения. Регулирование дли- той к току с более низкой частотой, тельности приводит к изменению отно- полученный сигнал сравнивают с сигна 15шенин 1/11. Значение отношения мощ- лом задания и при превышении первым ностей стабилизируется на заданном второго изменяют длительность паузы уровне. тока нагрузки в сторону уменьшения, 6 о р м у л а и з о б р е т е н и я в противном случае - в сторону увелиСпособ регулирования тока нагрузки чинвертора с основной и высшими гармоКорректор Л а едактор атилл и ГКНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О аказ 3958НИИПИ Государ Составитель Ф.Степ Техред Л, Серд 0 кова Тираж 393 Подписное венного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5