Способ регулирования электрического режима индукционной электротермической установки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 72540 9) 51)5 Н 05 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТВ институтА.К. Белкин РИ- ОЙ(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАЧЕСКОГО РЕЖИМА ИНДЭЛ Е КТРОТЕРМИЧ Е СКОЙ У(57) Изобретение относитсягулирования индукционных о СССР1977.о СССР973.НИЯ ЭЛЕКТУКЦИОННСТАНОВ КИк способамустановок гулирование электрического режима проводят в индукционной установке с питанием от статического преобразователя 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 производят интегрированием напряжения нагрузочного колебательного контура в интервалах времени проводимости встречно-параллельных вентильных пар и изменения выходной частоты преобразователя пропорционально полученному значению интеграла. Эти операции обеспечивают повышение устойчивости и точности регулирования. 3 ил.Изобретение относится к электротермии и может быть использовано при индукционном нагреве и плавке.Цель изобретения - повышения устойчивости и точности регулирования. 5На фиг.1 приведена принципиальнаяэлектрическая схема устройства, реализующая предлагаемый способ управления электрическим режимом индукционной установки;на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие принцип действия устройства на фиг,З- зависимости мощности нагрузки и интеграла напряжения на нагрузке от рабочейчастоты преобразователя.Устройство для реализации способа ре- .15гулирования электрического режима индукционной установки образовано статическимпреобразователем частоты, выполненнымпо схеме последовательного инвертора, содержащего мост 1, плечи которого образованы встречно-параллельными вентильнымипарами (тиристор-диод) 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7, 8 и9, диагональ переменного тока которого содержит последовательную коммутирующуюцепочку из конденсатора 10 и дросселя 11, 25а диагональ постоянного тока образованапоследовательной цепочкой из фильтровогоконденсатора 12 и нагрузочного колебательного контура 13, подключенный черезвходной дроссель 14 к источнику постоянного напряжения 15,Во входную цепь моста 1 включена первичная обмотка датчика 16 тока, вторичнаяобмотка которого зашунтирована резистором 17 и подключена к входу мостового выпрямителя 18, выход последнего соединенс входом триггера Шмитта 19.Параллельно нагрузочному колебательному контуру 13 подключена первичная обмотка датчика 20 напряжения, вторичная 40обмотка которого зашунтирована резистором 21 и подключена одним выводом черезаналоговый ключ 22 и резистор 23 к одномуиз входов интегратора 24, который черезконденсатор 25 связан с входом интегратора 24, а другой вход интегратора 24 связанс другим выводом вторичной обмотки датчика 20 напряжения. К общей точке соединения резистора 23, конденсатора 25 ивхода интегратора 24 подключен через резистор 26 источник опорного напряжения0, Выход интегратора 24 зашунтирован содним из своих входов резистором 27 и подключен к генератору управляемого напряжения, который является для инвертора 55задающим генератором 28, выход которогоподключен к формирователю 29 импульсов,выходы последнего соединены с управляющими электродами управляемых вентилей(тиристоров) инвертора 2, 4, 6 и 8. Выход триггера Шмитта 19 подключен к входу аналогового ключа 22.Максимальное значение мощности Р, потребляемой нагрузкой, индукционной установки имеет место при амплитудном резонансе, т.е. при выполнении условияТн= - ,. Уо (1)н,где Т - период колебания напряжения нагрузки;1, О - соответственно ток и напряжение нагрузки (контура).Кривые, поясняющие этот режим, представлены на фиг,2 а.Максимальное значение мощности имеет место при симметричном расположении друг относительно друга периодов колебаний напряжения нагрузки Т и собственных колебаний коммутирующего контура Т (фиг,2 а) последовательного инвертора статического преобразователя частоты, Интеграл (1) в этом случае имеет максимальное значение, а интеграл напряжения на нагрузке равен нулют,Я = Х О. сЬ = О, (2)оПри отклонении частоты инвертирования последовательного инвертора 1 от значения резонасной частоты 1 р (фиг.За) происходит резкое снижение мощности Р и смена знака интеграла (2) (фиг,Зб). Кривая зависимости ЯЯ является монотонной, поэтому при организации системы с использованием величины Я последняя будет устойчивой в каждой точке кривой Я Максимальная крутизна кривой Я(1) имеет место в режиме максимальной мощности, что позволяет снизить ошибку регулирования.Операция интегрирования требует для реализации интегратора, который в системе выполняет две функции - является элементом датчика отклонения от резонанса (отклонение от нуля величины Я), а также элементом астатического регулятора, изменяющим управляющее воздействие преобразователя при наличии даже назначительного отклонения системы от режима,Таким образом, контролируют напряжение на контуре с последующей операцией интегрирования этого напряжения в интервалах проводимости встречно-параллельных вентильных пар инвертора, Максимальная мощность соответствует равенству нулю интеграла напряжения.При изменении мощности изменяется и интеграл напряжения.Изменяя рабочую частоту преобразователя пропорционально полученному значению интеграла, добиваются равенства нулю последнего, что будет соответствовать максимуму мощности.Установка работает следующим образом.При работе инверторного моста 1 на датчике тока появляется напряжение, которое выпрямляется выпрямителем 18 (фиг.2 б). Выпрямленное напряжение 01 подается на входтриггера Шмитта 19, выделяющего время работы встречно-параллельных вентильных пар инвертора (фиг.2 в, 02),Выходное напряжение 02 триггера Шмитта 19 управляет аналоговым ключом 22, через который на интегратор 24 подается выходное напряжение инвертора. При протекании тока вентилей инверторного моста 1 аналоговый ключ 22 открывается и выходное напряжение Оз (фиг.2 г) подается на интегратор 24, в котором происходит определение коэффициента мощности нагрузочного колебательного контура 13 сов уЪ,При соз уЪ=1 выходное напряжение интегратора равно нулю. При отклонении созе от единицы на выходе интегратора 24 появляется напряжение, пропорциональное отклонению созе (знак напряжения зависит от того, на какой ветви амплитудно-частотной характеристики, фиг.За, находится частота инвертирования инвертора). Выход интегратора 24 подключен к генератору, управляемому напряжением 28, который для инвертора является задающим генератором (04, фиг 2 д)На суммирующий вход интегратора 24 подается отрицательное смещение, по которому выходное напряжение смещается до уровня, необходимого для получения средней частоты задающего генератора 28 (04).При работе интегратора любое отклонение соз Ъ от единицы приводит к измене нию напряжения на задающем генераторе28, что приводит к изменению его частоты, стабилизируя коэффициент мощности нагрузочного колебательного контура 13,Так каккоэффициент усиления интегра тора стремится к бесконечности, то статическая ошибка регулирования стремится к нулю.Таким образом, способ регулированияобладает повышенной устойчивостью и точ ностью. Формула изобретенияСпособ регулирования электрическогорежима индукционной электротермической20 установки с параллельным колебательнымконтуром, подключенным к статическомупреобразователю частоты, выполненномупо схеме последовательного инвертора совстречно-параллельными вентильными па 25 рами, при котором контролируютэлектрические параметры контура и регулируютмощность установки по заданному законуизменением выходной частоты инвертора,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюЗО повышения устойчивости и точности регулирования, в качестве контролируемого параметра используют напряжение на контуре,lинтегрируют значение напряжения в интервалах времени проводимости встречно 35 параллельных вентильных пар, а частотуинвертора изменяют пропорционально полученному значению интеграла,1725405 Составитель О,ТурпакТехред М. Моргентал рректор М Максимишинец дактор Л.Гратил изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага 01 Заказ 1186 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5