Способ регулирования выходного напряжения двухмостового автономного инвертора с резонансной нагрузкой

Изобретение относится к электро,технике и может быть использовано врегулируемых автономных инверторах, ,работающих как на индивидуальную нагрузку, так и в системе централизованного питания индукционных нагревателей, т.е. на нагрузку, обладающую резонансными свойствами.Цель изобретения - повышение быстродействия регулирования.На Фиг. 1 приведена функциональная схема двухмостового инвертора и устройства управления этим инвертором для осуществления способа; на фиг.2- 5 осциллограммы токов инвертирующих мостов ., 1., тока нагрузки н и напряжения на нагрузке 1 для нулевого фазового сдвига (а, б, в) и соответствующие диаграммы при наличии угла 20 регулирования р между управляющими импульсами инвертирующих блоков и одновременного фазового сдвига импульсов управления обоих мостов в сторону отставания на угол В (г, д, е).Устройство для реализации способа содержит инвертирующие блоки 1 и 2, выходные зажимы которых подключены параллельно к общей резонансной нагрузке 3 (колебательному контуру),систему управления, состоящую изадающего генератора 4, выход которого через фазосдвигающие блоки 5-7 связан с формирователями 8 и 9 имульсов управления, подаваемых на уп- З 5 равляемые вентили (тиристоры) мостов инвертирующих блоков 1 и 2, цепи 10 управления углом фазового сдвига, подключенную к управляющему входу фазосдвигаищего блока 6 и входу усили теля 11 непосредственно, а к управляющему входу фазосдвигающего блока 7 через аналоговый инвертор 12, и .Фазового детектора 13, входы которого через компараторы 14 и 15 соединены соответственно с выходами датчика 16 суммарного выходного тока инВертирующих блоков 1 и 2 и датчика 17 Выходного напряжения. Фазовый детек" тор 13 включает в себя блок 18 индиКации опережения-отставания, компаратор 19 и источник 20 опорного напряжения, представляющие собой элеМенты формирования логического сигна,ла, причем выход блока 18 индикации опережения-отставания присоединен к одному из входов компаратора 19, к ,Другому входу которого .,одключен источник 20 опорного напряжения, и элементы 21 формирования аналоговогосигнала, Усилитель 11 содержит. блок22 изменения знака коэффициента усиления, выход которого соединен с входом блока 23 регулирования коэффициента усиления, причем к выводам управления знаком 24 и коэффициента 25усиления подключены соответственновыходы компаратора 19 и элемента 21формирования аналогового сигнала Фа"зового детектора 3, а выход усилителя 11 соединен с.управляющим входом фазосдвигающего блока 5.Способ осуществляют следующим образом.Пусть фазосдвигающие блоки 6 и 7первоначально работают с нулевым фазовым сдвигом по отношению друг к дру-гу. Выходные импульсы этих блоковусиливаются соответственно формирова-телями 8 и 9 и подаются на тиристорыинвертирующих блоков 1 и 2, При такойрасстановке импульсов управления инверторные мосты 1 и 2 работают синфазно и формируемые ими в нагрузке 3токи не имеют фазового сдвига (этотрежим работы иллюстрируется осциллограммами, приведенными на фиг. 2 а,б,в). Ток и напряжение в нагрузке в общем случае в установившемся режимеимеют фазовый сдвиг , который зависит от настройки резонансного нагрузочного контура. Дпя случая, изоб"раженного на фиг. 2 в, имеет место отставание по фазе тока относительнонапряжения, т,е, реакция нагрузочного контура - индуктивная,При введении и изменении угла Фазового сдвига (угла регулирования р)в работе инвертирующих блоков внешний управляющий сигнал 10 подаетсяна управляющий вход фазосдвигающегоустройства 6 и через аналоговый инвертор 12 с противоположной полярностью - на управляющий вход фазосдвигающего устройства 7, что обеспечивает сдвиг по фазе моментов включениятиристоров инвертирующих блоков 1 и2 в противоположных направлениях,Одновременно сигнал 10, усиленный усилителем 11, изменяет фазу импульсовот задающего генератора 4 на угол 8в фазосдвигающем блоке 5. Направление и скорость этого изменения устанавливаются соответственно знака ивеличиной коэффициента усиления усилителя 11, задаваемыми выходнымисигналами 24 и 25 фазового детектора1411900 10 20 цы30 35 40 50 13, на входах которого действуют преобразованные компараторами 14 и 15 в логические сигналы, поступающие с датчика 16 выходного тока инвертора и датчика 17 напряжения на контуре нагрузки 3В качестве фазового детектора используется комбинация двух типов детекторов, Блок 21 формирования аналогового сигнала вырабатывает аналоговый сигнал 25 напряжения, пропорциональный величине угла Фазового сдвига между током и напряжением на контуре нагрузки, Детектор 13 чувствителен только к относительному положению фронтов входных сигналов. В зависимости от того, до или после возникновения фронта токового сигналапоявляется фронт напряжения, уровеньнапряжения на выходе блока 18 будетсоответственно ниже или выше опорного напряжения, вырабатываемого блоком 20 и, следовательно, на выходе 24компараторе 19 возникает сигнал логического нуля или логической единиУсилитель 11 включает в себя два блока, один из которых - блок 22,является усилителем с изменяемымзнаком коэффициента усиления, а другой; блок 23, - с регулируемой величиной коэффициента усиления,При наличии на выходе 24 Фазового детектора 13 логического нуля,что имеет место в случае отставания по фазе выходного тока инвертора относительно его выходного напряжения, т,е. при индуктивной расстройке нагрузочного контура 3, сигнал цепи 1 О управления углом фазового сдвига передается на выход усилителя 11 без инвертирования знака. Следовательно, при увеличении сигнала цепи 10 управления (введении угла ) с целью снижения выходного напряжения инвертора возрастающее напряжение на управляющем входе фазосдвигающего устройства 5 вызывает фазовый сдвиг 8 импульсов. задающего генератора 4 и, следовательно, импульсов управления инверторных мостов 1 и 2 в сторону даря чему ускоряется переход к достижению требуемого более низкого выходного напряжения.При указанном способе регулирования ток 1 инвертирующего блока 1сдвинут по фазе на угол О+в сторо 1ну отставания, а токинвертирующего блока 2 - на угол 8 -в сторону.опережения, причем 1 у 1= 1 ц(Фиг. 2 г,д), В результате суммарный угол регулирования р =/ + / и ток в нагрузкех, равный геометрической сумме токови, оказываются сдвинутыми относительно напряжения 11 н на угол+6, т.е, в сторону большего отставания (фиг. 2 е),Если уголуменьшается с цельюповышения выходного напряжения инвертора (снижается управляющий сигнал10 то сдвиг импульсов задающего генератора 4 производится в сторонуопережения по Фазе за счет уменьшениянапряжения на выходе усилителя 11 ина управляющем входе фазосдвигающегоустройства 5. В результате повышаетсячастота и ускоряется достижение требуемого более высокого напряжения.При емкостной реакции нагрузочногоконтура фронт тока опережает фронтнапряжения, Следовательно, на выходе24 фазового детектора 13 формируетсясигнал логической единицы. Усилитель1 становится инвертирующим, поэтомунаправление Фазового сдвига 6 и изменение частоты противоположны описанным,Таким образом, полярность и уровень выходного напряжения усилителя11 (знак и величина угла 6) и, следовательно, направление и скоростьодновременного сдвига по фазе моментов включения тиристоров обоих инверторных мостов зависят от характера и глубины расстройки нагрузочногоконтура 3, что позволяет повысить быстродействие систем автоматическогорегулирования напряжения электротехнологических установок с питаниемот вентильных преобразователей частоты,55 отставания по фазе со скоростью, пропорциональной величине расстройкинагрузочного контура 3. Это приводитк динамическому снижению частоты тока и уменьшению напряжения инвертора, а также к еще большей расстройкеконтура в индуктивную сторону, благоФормула из о бр етейия Способ регулирования выходногонапряжения двухмостового автономногоинвертора с резонансной нагрузкой,состоящий в том, что Формируют двесинхронные последовательности импуль 1411900сов управления мостами инвертора и изменяют относительный фазовый сдвиг между ними пропорционально сигналурегулирования, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия регулирования, формируют корректирующий сигнал, пропорциональный величине угла фазового сдвига между выходными током и напряжением инвертора и одновременно изменяют фазу формирования обеих синхронных последовательностей импульсовуправления мостами инвертора пропорционально величине корректирующегосигнала, умноженного на величинусигнала регулирования.1411 900 атк Корректор В.Гирня Заказ 3667/52 Тираж 665 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР фическое предприятие, г, Уж Производственно-и Составитель А Редактор Н.Тупица Техред М.Дидыпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб.ул. Проектн