Способ управления преобразователем частоты, работающим на группу нагрузок и устройство для управления преобразователем частоты, работающим на группу нагрузок

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (111 3. 3 3159 Н ВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЮЕНИЙ И ОТКР ГОСУДАРСПО Л ДЕ АМ. ЦТИИПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН н двтоРСксмю свидктельетВ(71) Завод-ВТУЗ при Московскомавтомобильном заводе им.И.А.Лихачева(56) 1. Рапопорт Э.Л. и др. Разработ-ка и исследование тиристорного регулятора мощности для индукционных нагревательных установок повышенной частоты.;:Тезисыдокл. всесоюзной ;научно-технической конференции фРаз работка и промышленное применениеполупроводниковых преобразователейчастоты в машиностроении", М., 1977.2 Авторское свидетельство СССРМ 161261, кл. Н 02 Р 13/16, 1967.3. Авторское .свидетельство СССРМ 907756, кл. Н 02 Р 13/16, 1980. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ, РАБОТАЮЩИМ НА ГРУППУ НАГРУЗОК, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ, РАБОТАЮЩИМ НА ГРУППУ НАГРУЗОК, (57) 1. Способ управления преобразователем частоты, работающим на группу нагрузок, заключающийся в том, что задают сигналы, пропорциональные мощности каждой из нагрузок, формируют методом широтно-импульсной модуляции сигнал управления инвертором,формируют временные интервалы инвертора на каждой из нагрузок и формируют сигнал управления выпрямителем, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, указанные временные интервалы формируют пропорциональными мощности .соответствующих нагрузок, в результа- те чего формируется период модуляции, равный сумме указанных временных ин- Л тервалов, причем сигнал управления ,выпрямителем формируют пропорциональ- С ным сумме сигналов, пропорциональных мощностям каждой из работающих нагрузок.Ффф1061234 2, Устройство для управления пре- образователем частоты, работающим на группу нагрузок, содержащее блок.3 управления выпрямителем, цепи иэ последовательно соединенных задатчика частоты работы инвертора и ключа по числу нагрузок, подключенныек генератору импульсов, распределители импульсов и модулятор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения области применения, оно снабжено управляемыми ключами по числу нагрузок, сумматором, модулятор выполнен в виде задатчиков сигналов, пропорциональных мощности каждой из нагрузок, таймеров и компараторов по числу нагрузок, блока запуска таймеров и блока синхронизации, причем блок синхронизации содержит. синхронные зк-триггеры и элементы ИЛИ по количеству нагрузок и Т-триггер, причем Э-входы упомянутых триггеров и входы элемен-тов ИЛИ соединены с выходами таймеров, выход первого таймера соединен с Э -входом первого синхронного ЭК-триггера и первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, выход второго таймера - с 2-входом второго синхронного Гк-триггера, первым входом первого элемента ИЛИ и,вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход третьего таймера - с Г- входом третьего синхронного ук-триггера и вторыми входами первого и второго эЛементов ИЛИ, К-входы синхронных Ук-триггероз соединены с выходами соответствующих элементов ИЛИ, вход Т-триггера подключен к выходу генератора импульсов,Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для управления преобразователем частоты, и может быть использовано для управления преобразователями, работа ющими на произвольное число нагрузок в режиме широтно-импульсной модуляции,Из вестны устройство и способ управления преобразователем, обеспечивающие питание нескольких нагрузок от одного преобразователя с использованием индивидуальных регуляторов мощности каждой из нагрузок, выполненных на встречно-параллельных вентилях, при котором регулирование мощности в нагрузках осуществляется широтно-импульсным способом 113.Наиболее близким к изобретению является способ управления преобразоч 20 вателем, при котором напряжение на прямые выходы синхронных ХК-триггеров соединены со вторыми входами элементов И, выходы которых подключены ко входам распределителей импульсов, блок запуска таймеров содержит две группы элементов НЕ и И, число которых в каждой группе равно числу нагрузок, входы первой группы элементов НЕ и первые входы элементов И первой группы подключены к выходам соответствующих компараторов, входы второй группы элементов НЕ соединены с выходами таймеров, причем вход каждого элемента НЕ соединен с выходом предыдущего таймера, вход первого элемента НЕ - с выходом третьего тай,мера, выходы первой группы элементов НЕ соединены с первыми входами элементов И второй группы, выходы второй группы элементов НЕ соединены с третьими входами элементовИ первой и второй групп, вторые входы элементов И обеих групп объединены и соединены с выходами элементов И первой группы по кольцевой схеме, а выходы второй группы элементов И подключены к запускающим входам соответствующих таймеров, управляющий вход каждого таймера и вход каждого компаратора подключены к выходу соответствующего указанного задатчика, а выход каждого компаратора подключен к управляющему входу соответствующего управляемого ключа, информационный вход которого соединен с выходом соответствующего задатчика сигнала, выходы упомя" нутых ключей через сумматор соединены со со входом блока управления выпрямителем. выходе выпрямителя в любой моментвремени соответствует суммарной мощности всех нагрузок, а регулиро 1 вание мощности в каждой из нагрузок осуществляется включением ее .на такую часть периода модуляции, которая соответствует требуемому значению ее.мощности, При использовании указанного способа период модуляции задан и остается постоянным при любом распределении мощности в нагрузках 2.Недостатком этого способа является большая сложность при распределении мощности преобразователя более чем на две нагрузки. Кроме того, при таком способе управления необходимость изменения мощности в первой из нагрузок автоматически приводит к изменению мощности во всех остальных нагрузках, так как оно производится путем изменения коэффициента заполнения, а следовательно, и скважностнпериода модуляции для первой нагрузки, и нормальное управление возможнолибо при малом числе нагрузок, либопри использовании обратных связей,что дополнительно усложняет систему 5управленияВсе это мешает эффективно испольэовать преобразователь,работающий на несколько нагрузок./Наиболее близким к изобретениюустройству управления преобразователем, работающим на две нагрузки,является устройство, состоящее изгенератора импульсов переменной частоты, модулятора, распределителейимпульсов по полумостам, усилителей и 5триггеров ГЗ 3,Недостатком данного устройстваявляется невозможность управлениятаким преобразователем при работеего на три и более нагрузки, а необходимость выполнения этого требования приводит к значительному усложнению системы управления.Цель изобретения - расширениеобласти применения путем обеспеченияработы преобразователя на произволь-ное число нагрузок с независимой регулировкой мощности в каждой из них,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу управленияпреобразователем частоты, работающим 30на группу нагрузок., заключающемусяв том, что . задают сигналы, пропорциональные мощностям каждой из нагрузок, формируют методом широтно-импульсной модуляции сигнал управления 35инвертором, формируют сигнал управления выпрямителем и формируют временные интервалы работы инвертора накаждой из нагрузок, укаэанные временные интервалы формируют пропорциональными мощности соответствующихнагрузок, в результате чего периодмодуляции формируется равным суммеуказанных интервалов, причем сигналуправления выпрямителем формируютпропорциональным сумме сигналов,пропорциональных мощностям каждой изработающих нагрузок.Кроме того, устройство для управления преобразователем частоты, работающим на группу нагрузок, содержащее блок управления выпрямителем,цепи из последовательно соединенных,задатчика частоты работы инвертораи ключа по числу нагрузок, подключенные к генератору импульсов, распределители импульсов и модулятор, снабжено управляемыми ключами по числунагрузок, сумматором, модулятор вы".полнен в виде задатчиков сигналов,пропорциональных мощности каждой иэ 60нагрузок, таймеров и компараторовпо числу нагрузок, блока запуска таймеров и блока синхронизации, причемблок синхронизации содержит синхронные К-триггеры и элементы ИЛИ по 65 количеству нагрузок и Т-триггер, причем 3-входы упомянутых триггеров и входы элементов ИЛИ соединены с выходами таймеров, выход первого таймера соединен с Р-входом первого синхронного 3 К-триггера и первыми входами второго и.третьего элементов ИЛИ, выход второго таймера - с 2-входом второго синхронного 2 К-триггера, первым входом первого элемеита ИЛИ и вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход третьего таймера - с 3-входом третьего синхронного 3 К-триггера и вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ; К-входы синхронных 3 К-триггеров соединены с выходами соответствующих элементов ИЛИ, вход Т-триггера подключен к выходу генератора импульсов, прямые выходы синхронных К-триггеров соединены со вторыми входами элементов И, выходы которых подключены ко входам распределителей импульсов, блок запуска .таймеров содержит две групцьт зле ментов НЕ и И, число которых в каждой группе равно числу нагрузок, входы первой группы элементов НЕ и первые входы элементов И первой группы подключены к выходам соответствующих компараторов, входы второй группы элементов НЕ соединены с выходами таймеров, причем вход каждого элемента НЕ соединен с выходом предыдущего таймера, вход первого элемента НЕ - с выходом третьего таймера, выходы первой группы элементов ЙЕ соединены с первыми вХодами элементов И второй группы, выходы второй группы элементов НЕ соединены с третьими входами элементов И первой и второй групп, вторые входы элементов И обеих групп объединены и соединены с входами элементов И первой группы по кольцевой схеме, а выходы второй группы элементов И подключены к запускающим входам сбответствующих таймеров, управляющий вход каждого таймера и вход каждого компаратора подключены к выходу соответствующего указанного задатчика, а вйход каждого компаратора подключен к управляющему входу соответствующего управляемого ключа, информационный вход которого соединен с выходом соответ ствующего задатчика сигнала, выходы упомянутых ключей через сумматор соединены со входом блока управления выпрямителем.На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на фиг. 2-4 - примеры выполнения блоков схемыдля простоты описания схема устройства (фиг. 1) выполнена для силовой схемы, обеспечивающей коммутацию мощности на три нагрузкиОднако способ управления, по которому работает схема, позволяет произвольноувеличить, число нагрузок, При этомизменения, вносимые в структурнуюсхему, сводятся к простому увеличению числа задатчиков частоты, вентилей, формирователей, таймеров, ключей и других блоков схемы пропорционально числу нагрузок без измененияструктуры связей между блоками устройства,Схема состоит из источников 1, 2и 3 сигналов, задающих мощность каж-дой из трех нагрузок инвертора, которые могут быть выполнены в видепотенциометров, питающихся от источника напряжения постоянного тока,таймеров 4, 5 и 6, каждый из которых 15имеет входы "Запуск", сигнал которого запускает таймер, и "Управлениеф,сигнал которого определяет длительность сигнала на выходе таймера,блока 7 запуска таймеров, компараторов 8, 9 и 10, формирователя 11 сигнала управления, управляемого выпрямителем 12, блока 13 синхронизации,задатчиков 14, 15 и 16 частоты, выполненных, например, в виде потенциометров питающихся от источниканапряжения постоянного тока, задающих частоту работы инвертора на каждую,из нагрузок, ключей 17, 18 и 19,управляющего генератора 20 импульсов,.вентилей 21, 22 и 23, формирователей ЗО24 и 27, распределяющих импульсыуправления по тиристорам общего ииндивидуальных полумостов инвертора28.Блок 13 синхронизации выполнен по 35схеме, содержащей элементы ИЛИ 29,Т-триггер 30, который делит на двачастоту генератора 20 импульсов итри УК-триггера 31, синхронизуемыхсигналом с выхода Т-триггера 30. 4 ОБлок 7 запуска таймеров выполненна элементах И 32, элементах НЕ 33.Формирователь 11 сигналов управлениявыпрямителем выполнен на управляемыхключах 34, сумматоре 35 и блоке управления выпрямителем 36.Схема работает следуЮщим образом.Пусть подключены все нагрузкиинвертора 28 и в исходном состоянииинвертор работает на первую нагрузку.При этом сигнал присутствует на выходе таймера 4, а его длительностьзадается сигналом источника 1, Сигнал задатчика 14 частоты через ключ .17 поступает на управляемый генератор импульсов 20,на выходе которого 55,равной удвоенной частоте (2 ги )Ипервой нагрузки. Зти импульсыроступают на формирователь 24 и че,рез вентиль 21 на формирОватель 25, 60Формирователи 24 и 25 формируют ираспределяют импульсы управления потиристорам соответственно общего ипервого полумостов инвертора 28. Сигналы источникОВ 1, 2 и 3 пОступают 65 на входы формирователя 11 и воздействуют на выпрямитель 12 таким образом, чтобы мощность на выходе выпрямителя была прямо пропорциональнасумме сигналов источников 1, 2 и 3.Выходной сигнал таймера 4 поступаетна входы блока 13 синхронизации иблока 7 запуска таймеров, Когда сигнал на выходе таймера 4 становитсяравным нулю, блок 7 запускатаймеров запускает таймер 5, выдаваясигнал на вход "Запуск" этого таймера. После того, как на выходе таймера 5 появился сигнал и на первуюнагрузку инвертор проработал четноечисло полупериодов, блок 13 синхронизации закрывает вентиль 21 и ключ 17,одновременно открывая вентиль 22 иключ 18,Длительность работы на вторуюнагрузку определяется сигналом источника 2, частота работы устанавливается задатчиком 15, импульсы управления тиристорами второго полумоставырабатываются формирователем 26,По окончании работы таймера 5блок запуска 7 запускает таймер 6, Блок13 синхронизации закрывает вентиль 22и ключ 18, одновременно открываявентиль 23 и ключ 19. Частота,инвертора устанавливается с помощью задатчика 16, импульсы управления тиристорами третьего полумоста вырабатываются формирователем 27.По окончании работы таймера бблок 7 запуска вновь включает таймер4, и устройство возвращается в исходное состояние,Рассмотрим теперь такой случай,когда подключена одна иэ нагрузокдля определенности - вторая, отключена. Пусть этому соответствует нулевой сигНал источника 2Предположим,что в исходном состоянии инверторработает на первую нагрузку, Приэтом работает таймер 4 и все элементысхеми," работающие .совместно с ним.По окончании работы таймера 4 блок7 запуска таймеров не выдает сигнална вход "Запуск" таймера 5, так какэтот сигнал блокируется запрещающимсигналом с выхода компаратора 9, иодновременно этот же блоКирующий сигнал разрешает выдать сигнал на вход"Запуск" таймера 6 по окончании работы. таймера 4, Таким образом, послетаймера 4 включается таймер б, т,е.после первой нагрузки работает третья.Вместе с таймером б работают и всеэлементы, функционирующие совместнос ним,По"окончании работы таймера бвновь запускается таймер 4, и устройство возвращается в исходное положение.устройство работоспособно приотключении любой из нагрузок, таккак по окончании работы предыдущейнагрузки включается нагрузка, следующая за отключенной, причем порядок включения нагрузок таков: первая, вторая, третья, первая.Устройство способно Функционировать и при двух любых отключенных 5 нагрузках. В этом случае по оконча нии работы таймера включается все тот же таймер, но переключения сигналов на выходе блока 13 синхрони" эации и, следовательно, перерывов в щ последовательностй импульсов работающего Формирователя не наблюдается. При этом требуемый уровень напряжения на выходе выпрямителя устанав.ливается автоматически. 35Указанные возможности устройства обеспечиваются введением в его состав блока 7 запуска таймеров фиг. 3), на который поступают сигналы с выходов всех таймеров и всех компараторов, а три выхода этого блока подключены ко входам "Запускф таймеров 4, 5 и 6 соответственно.Дополнительно устройство позволя-" ет регулировать минимальную длительность работы инвертора на каждую из нагрузок путем изменения порога сра-,батывания соответствующего компаратора. При напряжении сигнала источника 1, 2, 3 (меньше порога срабатывания соответствующего компаратора8, 9, 10) таймер 4, 5, 6 не запускается и этим ограничивается минимальная длительность работй инвертора 28 Соответственно на первую,вторую и третью нагрузку.Когда отключена одна из нагрузок,нулевой выходной сигнал соответствующего компаратора, поступающий на управляющий вход ключевого элементаформирователя 11, блокирует прохождение сигнала соответствующего источника 1, 2, 3 на вход сумматора 29 формирователя 11, что исключает влияниесигнала, задающего длительность работы таймера, соответствующего нерабо-.тающей нагрузке, на выходное напряжение выпрямителя 12,Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет расшири-ь областьприменения путем обеспечени% возможности управления группой нагрузок снезависимой регулировкой мощности./ Филиал ППП "Патент", г. Уж 6/56 Тираж 687 НИИПИ Государственно но делам иэобретени 35, Москва, Ж, Раав Подпискомитета СССРоткрытиякая наб., д. 4/5