Способ регулирования выходного напряжения преобразователя частоты со звеном постоянного тока

мнеи нт 1 Ф Мал4;Д ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М К 3Н 02 М 5/27// Н 02 Р 13/18 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ СО ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГОТОКА 1Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для регулирования выходного напряжения преобразователей частоты со звеном постоянного тока, применяемых в качестве регулируемых источников питания в установках широкого класса, в частности в электротермических установках для высокочастотной закалки и плавки металлов.Известен способ стабилизации выходного напряжения преобразователя частоты со звеном постоянного тока в виде управляемого выпрямителя и инвертора путем фазового управления, выпрямителем 1.Однако при глубоком регулировании выходного напряжения преобразователя по известному способу уменьшается коэффициент мощности установки за счет увеличения угла управления выпрямителя сКВследствие этого также снижается КПД преобразователя, так как при одной и той же потребляемой мощности увеличивается ток выпрямителя и соответственно возрастают потери.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является спо 2соб регулирования выходного напряжения преобразователя частоты созвеном постоянного тока, выполненного в виде последовательно соеди ненных управляемого выпрямителя иинвертора с самовозбуждением, путемФазового управления выпрямителеми инвертором. В известном способепроизводится разделение режимов ре гулирования выпрямителя и инвертора, что позволяет в зоне регулирования инвертора задать режим работывыпрямителя с минимальным углом регулирования. Здесь сигнал управления выпрямителем определяют как разность первого сигнала задания и сигнала обратной связи по току на выходе преобразователя частоты, асигнал управления инвертором опре деляют разностью второго сигналазадания и сигнала обратной связипо выходному напряжению преобразователя частоты. При регулированиипреобразователя частоты не только со 25 стороны выпрямителя, но и со стороныинвертора улучшаются энергетическиепоказатели установки 21.Однако точность и быстродействиетакой системы во всем диапазоне работы преобразователя оказываются неУказанная цель достигается тем, что в способе регулирования выходного напряжения преобразователя частоты со звеном постоянного тока, состоящего-из последовательно соединенныхуправляемого выпрямителя и инвертора ;с самовозбуждением, путем Фазового управления выпрямителем в функции разности первого сигнала задания й- сигнала, пропорцйонального контролируемому параметру на выходе инвертора, и Фазового управления инвертором в Функции разности второго сигнала задания и сигнала обратной свяэи, для- получения указанного пропор ционального сигнала изменяют выходное напряжение инвертора, а для поЛучения Упомянутого сигнала обратной 5560б 5 достаточно высокими, Низкая"точнбстьобъясняетс;. тем, что в зоне регулирования выпрямителем отсутствует обратная связь по регулируемому параметру - выходному напряжению преобразователя. Кроме того, величинасигнала задания, подаваемого навыпрямитель, выбирается большей, чемвеличина сигнала задания, подаваемого"наинвертор. Это приводит к тому, "что"пока сигйал уйравления на инвертор не достигает величины, определяйщей граничные значения угла опережения инвертора, любое изменениевыходного напряжения преобразователячастоты происходит при постоянствевыходного напряжения выпрямителя. 15.Лишь после того, как рабочий диапазонрегулирования инвертора исчерпан, начинают изменять сигнал управлениявыпрямителем. Как известно, инверторс самовозбуждением обладает специфи Оческими динамическими особенностями.Они заключаются в том, что на скачкообразное изменение сигнала поданУное на его входы со стороны питающегонапряжения О и со стороны сигналауправления ф , он реагирует поразному. Скачок питающего напряженияпередается через инвертор с самовозбуждением практически беэ искажений.При воздействиии на его управляющий.вход скачкообразного сигнала, направленного, например, в сторону увеличения выходного напряжения, выходноенапряжение инвертора с самовозбуждением в первый момент скачком снижает"ся,а затем плавно или с перерегулированием выходит на заданный входнымсигналом уровень. В силу таких динамических особенностей невозможно реализовать высокое быстродействие вконтуре регулирования выходного напряжения преобразователя частоты,формируя сигнал управления выпрямителем или только на инвертор.Цель изобретения - увеличение точности и быстродействия во всем диапазоне работы преобразователя частоты. связи измеряют выходное напряжениевыпрямителя,На чертеже представлена схемаустройства, реализующего предложенный способ регулирования.Устройство из выпрямителя 1 ссистемой 2 импульсно-Фазового управления, нагруженного на инвертор 3с системой 4 управления, в совокупности представляет собой преобразователь 5 частоты со звеном постоянного тока. Выходной сигнал преобразователя 5 частоты поступает на одиниз входов первого регулятора б напряжения, на другой вход которого подан основной сигнал задания 01 .Выходной сигнал регулятора б напряжения подается на вход системы 2импульсно-фазового управления выпрямителем 1. В свою очередь выходнойсигнал выпрямителя 1 подан на одиниз входов второго регулятора 2 напряжения, на другой вход которогопоступает вспомогательный сигнал задания О . Выходной сигнал регулятбра 7 напряжения подается на входсистемы 4 управления инвертором 3.В установившемся режиме при постоянстве основного сигнала заданияОЬ, величина выходного напряженияОЬ, преобразователя 5 частоты постоянна. Сигнал рассогласования навходе астатического регулятора бмежду сигналом задания О и сигналом обратной связи по выходному напряжению преобразователя частотыО 1, равен нулю. При этом соотношейие величин выходных напряженийвыпрямителя 1 Од и инвертора 3Озависит от того, в какой рабочей зоне (зоне регулирования выпрямителя или инвертора) находитсяпреобразователь 5 частоты. В зонерегулирования инвертора 3 величинавыходного напряжения выпрямителя 1постоянна и сигнал рассогласованияна выходе астатического регулятора7 между вспомогательным сигналомзадания О и сигналом обратнойсвязи по Выходному напряжению выпрямителя Од равен нулю, Выходной сигнал регулятора 7 определяетвеличину сигнала управления на систему 4 управления инвертором 3 такимобразом, что выходное напряжениеинвертора, являющееся выходным напряжением преобразователя 5 частоты,с нулевой ошибкой соответствуетосновному сигналу задания О , Таким образом, в зоне руглированияинвертора выходное напряжение преобразователя частоты поддерживаетсяна заданном уровне по первому контуру: регулятор б напряжения, система 2 импульсно-Фазового управления, управляемый выпрямитель 1,инвертор 3, а выходное напряжениеуправляемого выпрямителя - по второму контуру: регулятор 6 напряжения, система 2 импульсно-фазовогоуправления, выпрямитель 1, регулятор 7 напряжения, система 4 управления, инвертор 3,В зоне регулирования выпрямителя величина выходного напряженияинвертора постоянна и равна предельному значению, определяющемусявеличиной граничного значения углаопережения инвертора Ь , что равно.сильно размыканию второго контура.Выходное напряжение выпрямителя несоответствует значенияю вспомогательного сигнала задания ОЬ , а определяет величину выходного напряжения преобразователя частоты таким образом, что это напряжение с нулевойошибкой соответствует основному сигналу задания О 1,В результате изменения основногосигнала задания О от установившегося значения на входе регулятораб появляется рассогласование междуэтим сигналом и сигналом обратнойсвязи по выходному напряжению преобразователя 5 частоты. В функции этогорассогласования в регуляторе 6 формируют сигнал, воздействующий на систему 2 импульсно-фазового управленияи изменяющий угол регулирования выпрямителя 1. Это вызывает изменениенапряжения выпрямителя Од и тем самым изменение с высокой степеньюбыстродействия величины выходного напряжения инвертора 3 .таким образом,что сигнал обратной связи по выходному напряжению преобразователя 5частоты приходит в соответствие ссигналом задания О . Изменение выходного напряжения управляемого выпрямителя 1 вызывает появление рассогласования этим сигналом и вспомогательным сигналом задания ОЕсли при этом преобразовательчастоты работает в зоне регулированияинвертора, то в функции возникшегорассогласования в регуляторе 7 формируют сигнал, воздействующий насистему 4 управления и изменяющийугол опережения инвертора 3Выходное напряжение преобразователя частоты при этом также изменяется. Навходе регулятора б возникает рассогласование, в функции которогоформируют сигнал управления на выпрямитель 1, и по контуру регулиро.вания происходит восстановление выходного напряжения выпрямителя О доуровня вспомогательного сигнала задания О при поддержании постоянства выходйого напряжения преобразователя частоты на уровне основного сигнала задания ОЪ:. При достижении сигнала управленияинвертором величины, определяющейграничное значение угла опереженияинвертора, регулировочные возможности инвертора исчерпаны, и преобразователь частоты переходитв зону ре 5 0 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60 65 гулирования выпрямителя. Выходноенапряжение выпрямителя не может прийти в соответствие с вспомогательнымсигналом задания О так как второй контур регулирования из-за выхода на ограничение оказывается разомкнутым. На выходе выпрямителя поддерживается напряжение:на уровне, опрецеляющем нулевое рассогласование между основным сигналом задания О, исигналом обратной связи по выходномунапряжению преобразователя частотыОныхВ результате того, что в предложенном способе в качестве сигнала,измеряемого на выходе инвертора,используется выходное напряжениеинвертора, а в качестве сигнала обратной связи, подаваемого на инвертор, используется выходное напряжение выпрямителя, повышается точностьрегулирования выходного напряженияэа счет того, что контур регулирования напряжения существует во всемдиапазоне работы преобразователя, иувеличение быстродействия за счеттого, что в зоне регулирования инвертора напряжение выпрямителя остается постоянным в установившихся режимах и изменяется в переходных режимах. Кроме того, упрощается процесс управления преобразователемчастоты за счет автоматического разделения;режимов работы между выпрямителем и ийвертором в зависимостиот величины основного сигнала задания.Формула изобретенияСпособ регулирования выходногонапряжения преобразователя частотысо звеном постоянного тока, выполненного в виде последовательно соединенных управляемого выпрямителя и инвертора с самовоэбуждением, путем фазового управления выпрямителем вфункции разности первого сигнала задания и сигнала, пропорциональногоконтролируемому параметру на выходеинвертора, и фазового управленияинвертором в функции разности второго сигнала задания и сигнала обратной связи, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностии быстродействия во всем диапазонеработы преобразователя частоты, дляполучения указанного пропорционального сигнала измеряют выходное напряжение инвертора, а для полученияупомянутого сигнала обратной связиформируют сигнал, пропорциональныйвыходному напряжению выпрямителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Авторское свидетельство СССРР 570036, кл. 6 05 Г 1/40,Н 02 М 5/458, 1977.2.Беркович Е.И. и др. Тиристорныепреобразователи высокой частоты, Л.,Ф7 б 466.4Составитель Г.Мыцыкактор С.Лыжова Техред С.Мигунова Корректор В.Бутягаказ 6809/19 Тираж 783 Подписное ВНИИПЙ Государственного:комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-,35, Рауюская наб д. филиал ППП"Патент"., г.ужгород,уктная