Устройство для распределения мощности инвертора между n нагрузками

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Совет скинСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет -Опубликовано 30.11,82, БюллетеньчДата опубликования описания 30, 11. 82(51)М. Кл; Н 02 М 7/515 Ркударственный комитет СССР дю делам нзабретеннй н атирытнй(72) Авторы изобретения А, В, Иванов, М, М. Мульменко и П. С. Ройэма Уфимский авиационный институт им. ОрджониКй 7 ре=(5 Ч) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ М 0 ЦНОСТИ ИНВЕРТОРА МЕЖДУ )4-НАГРУЗКАМИ 1Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к устройствам автоматического распреде ления и регулирования мощности инвер.тора, работающего на несколько элект 5 ротехнологических нагрузок, и может быть использовано в индукционных нагревательных установках с несколькими зонами нагрева.Известны устройства распределения 1 о мощности инвертора между несколькими нагрузками, содержащее узлы контроля технологических параметров и силовые полупроводниковые ключи по числу нагрузок, с помощью которых нагрузки 15 пооцередно подключаются к инвертору 113 и 23.Недостатком этих устройств является невысокая точность и недостаточно широкий диапазон регулирования среднего значения параметра каждой нагрузки, что связано с тем, что частота .переключения нагрузок невысока (не превышает 1 Гц) и фиксирована. Наиболее близким техническим решением к предлагаеиому является устрой- ство распределения мощности инвертора между И-нагрузками, содержащее систему управления с управляемым задающим генератором, пересчетной схемой и й-каналами, каждый из которых содер жит. ключевую схему, датчик определения цастоты резонанса и релейный регулятор технологического параметра, входы которых связаны с соответствующей нагрузкой, а выходы - с входом ключевой схемы, причем вход ключевой схемы связан также с пересцетной схемой, а выход - с управляющим входом задающего генератора 3.1.В известном устройстве инвертор на заданные пересчетной схемой интервалы времени настраивается на резонанс соответствующей нагрузки, а при достижении заданной величины технологического параметра (температуры) сигнал релейного регулятора закрывает ключе- вую схему и оставшийся период интер3 97 9 вала времени, отведенного работе на данную нагрузку, инвертор работает на частоте, отличной от резонансной и не выделяет в нагрузке значительной мощности. В случае, если включение како-го-либо канала происходит в момент, когда мощность соответствующей нагрузке не требуется, инвертор все равнозаданный интервал времени работаетна этом канале в режиме малой мощности, что неоправдано снижает быстродействие, точность сужает диапазонрегулирования мощности в других нагрузках, ухудшает использование мощ"рости инвертора и его КПД. 15Цель изобретения - расширение диапазона и повышение точности регулирования,Для достижения указанной цели вустройство распределения мощности ин" ,вертора между й-нагрузками, содержащее систему управления с управляемым задающим генератором, пересчетной схемой и М-каналами, каждый из которыхсодержит ключевую схему, датчик опре-деления частоты резонанса и релейный регулятор технологического параметра,входы которых связаны с соответствующей нагрузкой, а выходы " с входом ключевой схемы, причем вход ключевой схемы связан также с пересчетной схемой, а выход - с управляющим входом задающего генератора, введены И-вхо" довая схема совпадения, схема цифро. вой задержки, а также генератор временных интервалов и,.генератор импульсов сдвига со схемой переключения их выходов, в каждый канал введена трехвходовая схема совпадения, первый вход которой соединен с соответствую 40 щим входом пересчетной схемы, второйс выходом релейного регулятора технолОгического параметра, третий - с шиной "Пуск", а выход соединен с соответствующим входом Й-входовой схемы совпадения и с входом ключевой схемы ,данного канала, причем выход й-входо" ; вой схемы совпадения соединен с раз решающим входом схемы цифровой задержки и с управляющим входом схемы переключения выходов генератора временныхинтервалов и генератора импульсов сдвига, выход которой подключен к вхо" ду пересчетной схемы, причем счетный вход схемы цифровой задержки подключен к выходу задающего генератора, а выход ее соединен со схемой запрета прохождения импульсов задающего генератора к инвертору. 9 4Кроме того генератор временных ,интервалов снабжен й-задатчиками вре" менных интервалов, связанными с ним через ключевые схемы, управляющие входы которых подключены к соответствующим входам пересчетной схемы.На фиг. 1 показана функциональная схема устройства для 11=3; на фиг, 2- временные диаграммы, поясняющие принцип его действия номер слева указывает, на выходе какого элемента присутствует данный сигнал).Устройство содержит нагрузки 1-3, подключенные к инвертору 4, релейные регуляторы 5-7 технологических параметров, датчики 8-10 определения частоты резонанса, ключевые схемы 11-13, пересчетную схему 14, управляемый задающий генератор 15, схему 16 совпадения, схему 17 цифровой задержки, генератор 18 временных интервалов, генератор 19 импульсов сдвига, схему переключения выхода генераторов 18 и 19 на логических элементах 20-23, схемы 24"26 совпадения, схему 27 запрета прохождения импульсов задающего генератора к инвертору, задатчики 28- 30 временных интервалов с ключевымисхемами 31-33.Устройство работает следующим образом.Импульсы задающего генератора 15 через схему запрета прохождения импульсов поступает на тиристоры инвертора 4, В зависимости от частоты 1 выходная мощность инвертора выделяется,поочередно в нагрузках 1-3.В том случае, когда технологичес" кие параметры всех нагрузок еще не достигли заданной величины, схема работает в режиме, показанном на диаграммах фиг, 2 как нРежим 1". В этом режиме на выходах релейных регуляторов 5-7 технологического параметра присутствуют сигналы логической единицы, и схемы 24-26 совпадения сигналом логического нуля на своих выходах разрешают работу ключевых схем 11- 13, Временные интервалы и порядок включения ключевых схем заданы генератором 18 временных интервалов и пересчетной схемой 14 Поскольку на выходе схемы 16 совпадения в этом режиме всегда сигнал логической единицы, через схему переключения на элементы 20-23 на вход пересчетной схемы проходят импульсы генератора 18 временных интервалов (моменты й, й, й). Частота этих импульсов йо крайней мерениже частоты задающего генератора инвертора. "Режим 2" возникает, когда появляется сигнал запрета логического нуля на одном или нескольких выходных релейных регуляторов, в данном 5 случае на выходе регулятора 5. В этом случае при установке пересчетной схемы 14 в состояниепри котором должна включаться схема 24 совпадения, она не включается, а если уже была вклю цена, то выключается, и на всех входах схемы 16 совпадения устанавливаются сигналы логической единицы, схема 16 включается, в результате чего выход генератора 19 импульсов .сдвига 15 через элементы 22 и 20 связывается с входом пересчетной схемы 14. Период следования импульсов генератора 19 ,выбирается не большим периода следования импульсов задающего генератора, 20 поэтому уже а момент С, т. е. с минимальной задержкой, пересчетная схема 14 переводится в состояние, соот-ветствующее включению следующего канала - схемы 25 совпадения и ключевой 25 схемы 12, Схема 16 совпадения выключается и схема переключения на.элементах 20-23 вновь подключается к входу пересчетной схемы 14 и выходу генератора 18 временных интервалов, зо Включение в момент ь третьего канала прОизводится по сигналу генератора 18.В момент С снова включается схема 16 совпадения и в момент СВ проис- З ходит сдвиг пересчетной схемы на второй канал. Таким образом, при появлении сигнала запрета по технологическому параметру какой-либо нагрузки схема практически мгновенно переао- щ дится на работу следующего канала, что устраняет неоправданные паузы в распределении мощности по нагрузкам."Режим 3" на фиг. 2 характеризуется наличием запрета по технологическому параметру всех каналов (нагрузок). На выходах схем 24-26 совпадения устанавливаются сигналы логической единицы, включается схема 16 совпадения и к входу пересчетной схемы 14 подключается выход генератора им" пульсов сдвига (момент) Начиная с этого момента происходит счет импульсов задающего генератора схемой 17 цифровой задержки. Ключевые схемы 11- 13 заперты, управляющие сигналы на входе задающего генератора 15 отсутствуют, и он работает на минимальной частоте, соответствующей миниму-, му мощности инвертора (см. график Р,Р, Р, фиг 2)В реальной схеме сброс мощностипроисходит плавно, что достигаетсявведением инерционных элементов навходах задающего генератора. В противном случае энергия, запасенная во.входном дросселе инвертора, вызоветперенапряжения на тиристорах и другихэлементах схемы. Поэтому снятие уп.равляющих импульсов с тиристоров инверторов безопасно лишь после окончания переходного процесса сброса мощности, который длится определенноечисло периодов выходного тока (импульсов задающего генератора). Коэффици".нент пересчета схемы цифровой задержки17 выбран.не меньшим этого числа периодов. После окончания счета импульсов в момент 1 она выходе схемы 17цифровой задержки появляется сигналлогического нуля, запрещающий прохож"дение задающего генератора 15 черезсхему 27 к инвертору 4. Инвертор отключается вплоть до снятия запретапо технологическому параметру хотя быв одном канале,Задатчики 28-30 временных интервалов, подключаемые к генератору 18 через ключевые схемы 31-33 сигналамипересчетной схемы 14, служат для ручной или автоматической установки соотношения интервалов работы инаертора на различные нагрузки, причем интервал работы на данную нагрузку определяется исходя из необходимой сред"ней мощности этой нагрузки из выраже-ния Мр к кОот к 1 1 Рср к где рс к - средняя мощность К-й нагрузки;РК - мгновенная мощность К"йнагрузки;Р ,- остаточная мощность К-йнагрузки во время работына частотах других нагрузок;ск - время работы на К-ю нагрузку.При высокой добротности нагрузочных контуров величиной можно пренебречь,Использование предлагаемой схемы позволяет существенно повысить точ ность регулирования технологических параметров нагрузок, расширяет диапазон регулирования мощности в каждой иэ нагрузок. Это достигается за счет устранения длительных пауз внутри вре менных интервалов работы на каждую нагрузку и эа сцет более полного использования мощности интервала. Мощность может либо полностью подаваться в одну из нагрузок, либо распреде ляться между нагрузками в заданном соотношении.Формула изобретения1. Устройство для распределения мощности инвертора между М-нагрузками, содержащее систему управления с управляемым задающим генератором, пе" 20 ресчетной схемой и М-каналами, каж" дый из которых содержит ключевую схе" му, датчик определения частоты резонанса и релейный регулятор технологического параметра, входы которых свя заны с соответствующей нагрузкой, а выходы - с входом ключевой схемы, причем вход ключевой схемы связан также с пересчетной схемой, а выход - с управляющим входом задающего генера- ЗЦ тора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, цто, с целью расширения диапазона и повышения точности регулирования, в него введены Й-входовая схема совпадения, схема цифровой задержки, а так. З же генератор временных интервалов и генератор импульсов сдвига со схемой переключения их выходов, в каждый каналвведена трехвходовая схема совпадения,первый вход которой соединен с соответствующим выходом пересчетной схемы, второй - с выходом релейного регулятора технологического параметра,третий - с шиной "Пуск", а выход соединен с соответствующим входом М-вхо-довой схемы совпадения и с входом ключевой схемы данного канала, причемвыход И-входовой схемы совпадения соединен с разрешающим входом схемы цифровой задержки и с управляющим входомсхемы переключения выходов генератора временных интервалов и генератораимпульсов сдвига, выход которой подключен к входу пересчетной схемы, причем счетный вход схемы цифровой задержки подключен к выходу задающегогенератора, а выход ее соединен сосхемой запрета прохождения импульсовзадающего генератора к инвертору.2 Устройство по и, 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, цто генератор временных интервалов снабжен М-эадатчикамивременных интервалов, связанными сним через клюцевые схемы, управляющиевходы которых .подключены к соответствующим выходам пересцетной схемы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Японии М 51-28133,кл. Н 02 И 7 Й 8, 1976.2,Патент США И 3717807, кл.321-27,1973.3. Авторское свидетельство СССРй 657571, кл. Н 02 Р 13/16, 1979.