Способ управления тиристорным преобразователем частоты и устройство для управления тиристорным преобразователем частоты

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК СУДАРСО ДЕЛ ННЫЙ КОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСКОМ ЬСТ е 3, отл что измер н на упра ифференци выход атт му входу ля, вход Устройство щее ся отношения в м аттенюато силителе, п подключен к циального у тем,полнее иичемпервилит ляемо ном у тораферен итк(56) 1. Патент США Р 3717807,кл, 321-27. 1973.2. Авторское свидетельство СССРР 647815, кл. Н 02 Р 13/18, 1975.3. Авторское свидетельство СССР9 657572, кл. Н 02 Р 13/16, 1977.(541 СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМПРЕОБРАЭОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ 11 СТВЛЕНИЯ.(57) 1. Способ управления тиристор,ным преобразователем частоты срезонансными элементами нагрузки,при котором поочередно подстраиваютчастоту выходного тока преобразователя под собственные частоты резонансных элементов нагрузки, о т л и -ч а ю щ н й с я тем, что, с цельюприменения преобразователя частотыдля питания через резонансные элементы и пар электродов ванны стекловаренной печи, при очередной подстройкечастоты преобразователяпод собственную частоту резонансного элемента измеряют отношение электрического параметра резонансногоэлемента к току соответствующегоэлектрода, сравнивают полученноезначение. этого отношения с заданныйи при превьзаении последним заданного процесс подстройки частоты преобразователя прекращают и начинаютподстройку под собственную частотуследующего резонансного элемента,при этом величины указанных значений выбирают по требуемым температурам стекломассы в межэлектродныхзонах,2. Способ по и 1 т л ичающийся то в а,801 4 99 А честве электрического а резонансного элемента ют го выходное напряжение,3. Устройство для управления тиристорным преобразователем частоты с И количеством резонансных элементов нагрузки, содержащее датчики контроля собственных частот резонансных элементов, выходы которых через соответствующие ключевые элементы подключены к соответствующим управляющим входам задающего генератора, а управляющие входы соответствующих ключевых элементов подключены к соответствующим выходам пересчетной схеж, о т л и ч а юФ щ е е с я тем, что, с целью применения преобразователя частоты для питания через резонансные элементы и пар электродов ванны стекло- варенной печи, оно снабжено датчиками электрического параметра резонансных элементов, датчиками тока электродов, измерителями отношения, элементами сравнения, а пере-счетная схема - дополнительными входами по числу нагрузки, причем выходы датчика электрического параметра и датчика тока электродов каждого иэ.резонансных элементов подключены к соответствующим входам измерителя отношения, выход которого через первый вход элемента сравнения подключен к соответствующему входу пересчетной схемы, а второй вход каждого элемента сравненИя предназначен для подключения напряжения задания,1046899 тенюатора и второй вход дифференциального усилителя являются входамиизмерителя отношения, а выход дифИзобретение относится к электротехнике и может найти широкое применение в электротермических установках с несколькими зонами управляемого подогрева при питании 5от тиристорного преобразователя частоты, в частности установках ваннойварки стекла.Известен способ Управления тиристорными преобразователями частоты Щс несколькими нагрузками, при котором управление осуществляют путемпоочередной подачи мощности в нагрузки при использовании различныхзаконов коммутации ключевых элементов, подключенных между инвертороми нагрузками 1.Недостатком известного способаявляется высокая сложность реализации и низкая надежность регулирования, что связано с необходимостьюиметь большое количество единицсилового оборудования и регулирующих устройств. Кроме того, для реализации способа необходимо наличие отдельной системы управления всемикоммутационными элементами, что ведет к дополнительному усложнению реализации способа регулирования.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ управления тиристор- ЗОным преобразователем частоты с количеством резонансных нагрузок, прикотором поочередно подстраивают частоту выходного тока преобразователяпод собственные частоты резонансных З 5элементов нагрузки, и реализующеевышеуказанный способ устройстводля управления тиристорным преобразователем частоты с и количествомрезонансных элементов нагрузки,содержащее датчики контроля собственных частот резонансных элементов,,выходы которых через соответствующие ключевые схемы подключены к соответствующим управляющим входамзадающего генератора, а управляющие входы соответствующих ключевыхсхем подключены к соответствующимвыходам пересчетной схемы 23 и Г 33,Недостатком укаэанного известногоспособа является невозможность его 50использования для управления мощностями нескольких нагрузок в томслучае, когда нагрузки. имеют слабовыраженные резонансные свойства,в частности, для питания ванной 5 с ференциального усйлителя, подключенный к управляющему входу аттенюа-тора, является его выходом. стекловаренной печи с несколькимипарами электродов, Пояснить данноеположение можно следующим. Дляфункционирования известного способанеобходимо, чтобы мощность в каждой нагрузке существенно зависелаот частоты - имелся максимум выделения мощности в каждой нагрузкев функции частоты. В этом случае,располагая максимумом выделениямощности в каждой нагрузке с достаточной расстройкой друг относительно друга, возможна раздельнаяподача мощности в каждую нагрузку.В случае, если максимумы выделениямощности слабо выражены или отсутствуют,.т.е. нагрузки имеют слабовыраженные резонансные свойства,использование известного способаневозможно по описанным выше причинам. Указанное свойство являетсясущественным недостатком известногоспособа и реализуемого по данномуспособу устройства,Цель изобретения - использованиепреобразователя частоты для питаниячерез резонансные элементы и парэлектродов ванны стекловаренной печи,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу управления тиристорным преобразователем частоты при очередной подстройке частоты преобразователяпод собственнуючастоту резонансного элемента измеряют отношение электрического параметра резонансного элемента к токусоответствующего электрода, сравнивают полученное значение этогоотношения с заданным, и при превышении последним заданного процессподстройки частоты преобразователяпрекращают и. начинают подстройку подследующую собствениую частоту следующего резонансного элемента, приэтом величины укаэанных значенийвйбирают по требуемым температурам стекломассы в межэлектродныхзонах.Кроме того, в качестве электрического параметра резонансного элемента используют его выходноенапряжение.Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для:управлениятиристорным преобразователем частотыс и количеством резонансных элементов нагрузки снабжено датчиками10 На чертежобозначения: ЪЛр гЛрз -Ор,орг,Ц,Э 1.ЛэгЛэъ -Ос 1 сг Ось,Ои 1 ОигМиь( 65 электрйческого параметра резонансных элементов, датчиками тока электродов, измерителями отношения, элементами сравнения, а пересчетная схема - дополнительными входами по ,числу .нагрузки, причем выходы дат- чика электрического параметра и датчика тока электродов каждого из резонансных элементов подключены. к соответствующим входам измерителя отношения, выход которого через первый вход элемента сравнения подключен к соответствующему входу пересчетной схемы, а второй вход каждого элемента сравнения предназначен для подключения напряжения задания.Кроме того, измеритель отношения выполнен на управляемом аттенюаторе и дифференциальном усилителе . причем выход аттенюатора подключен к первому входу дифференциального усилителя, вход аттенюатора и второй вход дифференциального усилителя являются входами измерителя отношения, а выход дифференциального усилителя, подключенный к управляющему входу аттенюатора является его выходом. На фиг 1 и фиг. 2 приведены временные диаграммы, поясняющие способ регулирования, на фиг. 3 - структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 4- предлагаемое построение измерителя отношения для устройства, реализую. щего способ управления тиристорным преобразователем частоты. ах приняты следующиечастота выходного токатиристорного преобразователя;собственные резонансные частоты, соответственно 1, 2 и 3 резонансных элементов;измеряемый электрический параметр соответственно 1, 2 и 3 резонансных элементов",выходной ток (ток парыэлектродов ) соответственно 1, 2 и 3 резонансных элементов,сигнал, пропорциональный отношению электрического параметра в резонансном элементе ктоку электродов соответственно 1, 2 и 3 резонансных элементов;сигналы ускорения переключения для пересчетной схемы, соответственно, 1, 2 и 3 резонансных элементов; О),О,г,О, - сигналы управления ключевыми схемами, соответственно 1, 2 и 3 резонансных элементов,99 г,р - мощность отдаваемая тиристорным преобразователем в 1-й, 2-й и 3-й резонансный элемент,В соответствии с сигналами управления Оу частота выходного тока преобразователя % периодически подстраивается под резонансные частоты 1 резонансных элементов ( фиг.1)В резонаноные элементы и с их выхода 15 в пары электродов периодически поступают импульсы мощности Р . Припоявлении сигнала О, преобразовательподстраивается в резонанс с и-й нагрузкой 1 фиг. 2), при этом определяется отношение величины сигналоввыходного тока 1 ток уары электродов) Эз и электрического параметра ю -го резонансного элемента Ори 1полученное значение отношения Орисравнивается с заданным значениемдля данного резонансного элементаи при превышении его сигнал Оотключается и появляетсяО+,т.е. преобразователь подстраивается на собственную частоту и+ 1, резонансного элемента. Стрелками показанпринцип перехода к подстройке насобственную частоту следующего резонансного элемента..Указанная последовательность дейЗ 5 ствий является существенно необходимой при использовании тиристорногопреобразователя для питания ванныстекловаренной печи с несколькимипарами электродов по следующим при чинам: подключение пар электродовчерез резонансные элементы обеспечивает использование частотногоспособа распределения мощности преобразователя, контроль отношения 45 указанных величин тока электродови электрического параметра резонансного элемента) обеспечивает постоянство электрической проводимостистекломассы в межэлектродном зазоре,а следовательно, и постоянство температуры стекломассы, так как электропроводимость стекломассы однозначно определяется ее температурой) изменение заданного значенияобеспечивает регулирование стафи-лизируемой величины температурыстекломассы, использование.в качестве контролируемого параметра резонансного элемента его выходного напряжения обеспечивает получение стаби лизации отношения величин тока электродов и напряжению на них, т,е.точно отражает проводимость стекломассыо =о -э )кпринимая коэффициент передачи аттенюатора 28 пропорциональным выходному напряжению усилителя 29 с коэффициентом пропорциональности и считая коэффициент усиления К получим -элКм Орт.е. выходной сигнал устройства пропорционален отношению входных сигналов и устройство выполняет требуемую функцию э случае, если используется ток вреактивном элементе, а это в рядеслучаев наиболее, удобно, то следуетучитывать тот Факт, что этот токопределяется выходным напряжениемрезонансного элемента и частотойтока, По Фтой причине необходимо вданном случае корректировать величину отношения по частоте,что осуществляют корректировкой заданногозначения по частоте выходного тока Отиристорного преобразователя.Структурная схема устройства,реализующего предлагаемый способуправления, приведена на фиг. 3, дляконкретности рассмотрен случай с 15тремя резонансными элементами. Тиристорный преобразователь 1 частотыподключен по выходу к резонанснымэлементам 2-4, на выходе которыхвключены пары электродов 5-7. К выходам резонансных элементов подсоединены датчики контроля собственныхчастот резонансных элементов 8-10выходы которыхчерез ключевые схемы11-13 подключены к управляющему входУ 25задающего генератора 14, соединенного с входом управления преобразователя 1. К резонансным элементам 2-4подключены также датчики электрического параметра резонансных элементов 15-17 и датчики выходноготока резоначсных элементов 18-20.Выходы датчиков для каждого резонансного элемента попарно подсоединены к измерителям 21-23 отношениясоответственно. Измерители 21-23 от- З 5ношения через устройства 24-26 сравнения подключены к входам ускоренияпереключения пересчетной схемы 27,выходы которой соединены с соответствующими ключевыми элементами 40 11-13. Рассмотрим Функционирование устройства с момента открывания. сигналом 0, от пересчетной схемы"27 ключевого элемента 11, Датчик 8 45 контроля собственной частоты резонансного элемента 2 через открытую ключевую схему 11 воздействуют на частоту импульсов управляемого задающего генератора 14, при этом соот - 50 ветственно изменяется частота выходного тока преобразователя 1 частоты. В результате описанного процесса частота выходного тока преобразова" теля частоты подстраивается в резо нанс с собственной частотой резонансного элемента 2. Мощность преоб-разователя 1 при этом начинает поступать через резонансный элемент 2 в пару электродов 5. Одновременно с указанным процессом с выхода датчика 15 электрического параметра и датчика выходного тока резонансного элемента 18 сигналы поступают на вход измерителя 21 отношения, на выходе которого появляется сигнал Ос, про порциональный отношению входных сйгналов, т.е.7с 1 ф 0Рдалее в случае если ОсК т,е. проводимость стекломассы меньше заданной - температурастекломассы ниже необходимой) сигнал Ощ отсутствует и не влияет на работу пере- счетной схемы 27, переключение его будет происходить обычным путеМ, т.е. с периодом определяемым частотой генератора тактовых импульсов, входящим в состав пересчетной схемы 2 Ч (не показан). В случае если Ор К (т.е . проводимость стекло- массы больше заданной - температура стекломассы выше необходимой и подача мощности в межэлектродную зону не требуется) сигнал инициирует переключение пересчетной схемы на следующий канал, т.е. открывания следующей ключевой схемы 112 ), не ожидая импульса от внутреннего генератора (см. временные диаграммы на фиг. 2), Аналогично происходит стабилизация режима для любой Из межэлектродных зон, а именно, как только проводимость зон достигает заданной, мощности в зоны перестают подаваться, и так как период импульсов подачи мощности выбирается много ниже тепловой постоянной межэлектродных зон происходит стабилизация температурного режима каждой из межэлектродных зон.Измеритель отношения содержит управляемый аттенюатор 28, подключенный к одному из входов дифференциального усилителя 29, при этом вход управляемого аттенюатора и второй вход дифференциального усилителя 29 являются входами измерителя отношения, а выход дифференциального усилителя 29 подключен к входу управления управляемого аттенюатора 28 и является выходом измерителя отношения. Работа измерителя отношения основана на свойстве дифференциального усилителя усиливать разность входных сигналов. Обозначив, коэфФициент передачи аттенюатора 28 через И , а коэффициент усиления усилителя через Ку получимГаким образом, использование предлагаемого способа управления тиристорным преобразователем частоты и реализация его в конкретном устройстве расширяет возможность использования преобразователя для более точного поддержания заданного температурного режима в ванной стекловаренной печиакаэ 77 ент", г. Ужгород, ул, Проектная,иал ППП 49/55 Тираж 687ВНИИПИ Государственногопо делам иэобретений и 113035, москва, Ж, Рауш Подписноеомитета СССРоткрытийкая наб., д. 4/