Способ управления инвертором с несколькими резонансными нагрузками

-07 техни Бюл. Вавиациононикидзеов, М.М. й институМульменко 28(088.8) свидетел Н 02 М 7/ видетельс Н 02 М 7 видетельс Н 02 М 7/ СССР978,СР1980.СР981. ство15,во С515,во 25 СКАМИ воего за ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМЕСКОЛЬКИМИ РЕЗОНАНСНЫМИ НАГРУЗ) Изобретение относится к электр 801415385 А 1 может быть использован в системах управления инверторами.Цель изобретения - упрощение и повышение надежности. В способе управления инвертором частоту выходноготока инвертора изменяют в течениекаждого цикла со скоростью, ограниченной нижним и верхним пределами.В момент достижения противоположногопредела диапазона частот знак скорости меняют на противоположный, Приотрицательных отклонениях электрических параметров нагрузок от своих заданий скорость изменения частотыустанавливают на верхний предел, апри положительных указанную скоростьизменяют в функции отклонения технологического параметра дания. 2 э.п. ф-лы, 2Изобретение отцсцтся к преобразовательной технике и мьж 1 т бы)ьиспользовано при создании дцтоматиЗИРОНДЦНЬ 1 Х СИСТЕМ УПРДН 11 ЕЦ 1151 ИЦДУКционцыми установками, питдющимисятоком повышенной частоты с одновременным и независимым регулированиемрежимов нескольких ре 1 оцдцсных нагрузок и соответствующих им технологических зон,Цель изобретения - упрощение ипоньппение надежно ти,На фиг. 1 показана структурнаясхема системы управления, с помощьюкоторой может быть Реализован способдля случая распределения мощностимежду тремя нагрузками, на фиг. 2диаграммы, иллюстрирующие осуществление способа. 20Система управления (фиг. 1) инвертором 1 с резонансными нагрузками2-4 состоит из задающего генератора5, датчиков 6-8 и задатчиков 9-1электрических параметров нагрузок,датчиков 12-14 и задатчиков 15- 17технологических параметров, элементов 18-23 сравнения, релейных элементов 24-29, элементов И 30-32, элементов ИЛИ-НЕ 33 и ИПИ 34, задатчика 35 30нижнего предела скорости изменениячастоты, сумматора 36, блока 37 умножения, интегратора 38, триггерного элемента 39, датчика 40 и задатчика41 напряжения У цд силовом элементе инвертора (тиристоре или дросселе), датчика 42 и задатчика 43 времени восстановления оэлементов 44 и 45 сравнения, нелинейных элементов 46 и 47 и уммдтора 48.Электрическим пдраметром У нагрузок может быть ндцряжение или ток индуктора, а технологическим Т - температура цагрендемого объекта.Способ упрдвления инвертором 1 с резонансными нагрузками 2-4, настроенными на различные частоты р Г , Г (лиагрдммы, фиг. 2), заклю- ЧаЕтСЯ В ЦИКЛЦ 1 ЕСКоМ ИЗМЕНЕНИИ ЧаС- тоты выходцо 1 о тока инвертора н диапазоне 1 -Г, охватывающем минимальную (1 р ) и максимальную 14) резонансные частоты нагрузок, при этом с помощью датчиков 6-8 и 12-14 контролируют электрический (1: 13 ) ц техцологическии (Т , Т Т 4)и) 55 пардметры цдгрузок 2-4, сравнивают их с здддцп 1.1 ми значениями (сигналы заддтчпгд н ", - 11 Год, Бг , 1114 и сиг Б 9 - Ь К 1. 1 овыходной .цгцдл триггеров элемента, прнцпмающий значени 1 +1 ц;п 1 - 1 в моменты где достижг 11 ц 11 нижнего и верхНЕГО и Р 11 г.1, Н Дна на ЗОНа частс т;К - коэфф;111,цт передачи инЗЪте 1 р;1 1 д р,1; налы задатцикон 15-17 Т , То ТОгОз о 4и н функции сигналов отклоненийполучаемых на выходе элементов 18-23сравнения, изменяют частоту выходного тока 1, равную или кратную частоте задающего генератора 5, изменение частоты . в течение каждого цикла произнодят начиная с нижнегомин или верхнего 1 макс предела диапазона частот непрерывно и монотонно со скоростью, ограниченной нижним и верхним пределами, а и мо 14достижения противоположных пределов диапазона частот знак скоростименяют на противоположный, причемпри отрицательных отклонениях электрических параметров всех нагрузок2-4 от своих заданий (У стоЬ Ноз о 4ПО 4) скоРость изменения частоты устанавливают на верхний предел (интервалыС+ 5 С С 9 Т 9 ОТ 1 П П13 С 1ГЦ Т 1Т 1 Т Гг 1 Т)а при наличии положительного отклонения электрического параметра скорость изменения частоты изменяют вфункции отклонения соответствующеготехнологического параметра от своего задания То, .Закон регулирования скорости изменения частоты н функции отклонения технологического параметра может быть как непрерывным (например, пропорциональным), так и релейным. В частности, н системе (фиг. 1) реализуется релейный закон регулирования скорости изменения частоты Г задающего генератора 5, обесцечивающейся релейными элементами 25, 27 и 29, управляющими скоростью изменения частоты.Цикл изменения частоты (фиг, 2) начинается в моментцдчиная с НИЖНЕГО ПРЕДЕДа ДцаПД 1 оЦД ЧаСтОт Г,д . Выходной сигнал ин гегратора 38з 1415385 4 У ь - выходной сигнал сумматора 36.На интервале 1 -С, электрические параметры П, 11, 11 всех нагрузок меньше заданных пороговых уровней Пи ф НюзБо 4, выходные сигналы элементов 24, 26 и 28 сравнения отрицательны, выходные сигналы элементов И 30-32 имеют низкий уровень, а выходной сигнал элемента ИЛИ-НБ 33 имеет высокий уровень, который через элемент ИЛИ 34 и сумматор 36 поступает на вход блока 37 умножения, на втором входе которого присутствует сигнал + 1, Благодаря этому на интервале-1 скорость изменения частоты положительна и соответствует своему верхнему пределу.На интервале е,- (вблизи резонанса нагрузки 2) становится положительный сигнал элемента 18 сравнения и на выходе релейного элемента 29 появляется сигнал высокого уровня. При этом выходной сигнал элемента ИЛИ-НЕ 33 принимает низкий уровень логического нуля, а на выходе элемента ИЛИ 34 появляется сигнал низкого уровня, поскольку на выходе релейного элемента 25 нулевой сигнал (Т ( (Т) и на выходе элемента И 25 сигнал низкого уровня. Таким образом, на интервале С 1-скорость изменения частоты определяется выходным сигналом эадатчика 35 нижнего предела скорости изменения частоты. В течение этого интервала инвертор работает на частоте, близкой к резонансной частоте нагрузки 2,и в ней вьщеляется большая часть выходной мощ 1ности инвертора (небольшая часть мощности вьщеляется в других нагрузках, включенных последовательно между собой и с нагрузкой 2). Длительность интервала ,-зависит от величины задания По. В случае непрерывного закона регулирования технологических параметров длительность интервала 1 -г. выделения мощности в нагрузке 2 зависит от величины отклонения технологического параметра и при отрицательных отклонениях увеличивается, а при положительных - сокращается.В интервале-отклонения электрических параметров всех нагрузок вновь отрицательны (уровень мощности в нагрузках ниже порогового), на всех входах элемента ИЛИ-НЕ 33 нулевые сигналы, и на его выходесигнал высокого уровня, который че-,рез элементы 34, 36 и 37 воздействует на интегратор 38, устанавливая 5верхний предел скорости изменениячастоты задающего генератора 5.При подходе к резонансной частотенагрузки 3 Гв течение интервалаГ-Свновь устанавливается нижнийпредел скорости изменения частоты,при этом мощность инвертора выделяется преимущественно в нагрузке 3.На интервале Т- , когда уровеньпараметра У становится ниже порогового значения Б , происходит изменение частоты с максимальной скоростью.На интервале- вновь устанавьливается нижний предел скорости роста частоты, мощность вьщеляетсяпреимущественно в нагрузке 4.Послеснижения параметра У 4 нижепорогового уровня Ув момент йЬ 25 частота с максимальной скоростью доходит до верхнего предела диапазоначастот Гд и в момент С 1 происходит переключение триггерного элемента 39, благодаря чему знак измене ния скорости меняется на отрицательный - частота начинает снижаться.Вторая половина цикла изменения частоты Г/с -(фиг. 2) симметричнапервой половине С -11 и отличаетсяот нее лишь знаком скорости изменения частоты.Возможен вариант способа, при котором в момент достижения одного изпределов диапазона частот, напримерв момент г. одновременно со сменой 40знака скорости изменения частоты изменением знака выходного сигнала триггерного элемента 39 устанавливаютвеличину этой скорости на верхний 45 предел вплоть до момента достиженияпротивоположного предела диапазоначастота ц. В этом варианте спосо-.ба в системе при отрицательном выход"ном сигнале триггерного элемента 39 50на другой вход блока 37 умножения не"зависимо от сигнала сумматора 36 подают сигнал высокого уровня, соответствующий верхнему пределу скорости изменения частоты и происходитбыстрый возврат частоты на уровень 55(штриховая линия на диаграммеминчастоты Г, фиг. 2). Если в первом варианте способа подача импульсов мощности в разные нагрузки происходит10 35 ао 50 55 через рлзл 1 иц 1 и 111 ернлэп времени и для нагрузок, цлетраеццых ца верхнююЦижЦЮЮ РЕ 1 СэнаЦСЦ 1.Е ЧаСтвтц, ПЕРИОД этих импульсаи практически санпадает с временем п 1 кла, та во втором варилнте перад с:п.донация импульсов мащцастц для клждои нагрузки постоянцьп 1 и бл 11 зок к длительности полуцик;а для ерваго варианта. Благодаря более высокой и оди 11 акавой для всех нагрузок члстате следования импульсан мощности Р амплитуда пульсаций технологических параметров во втором варианте мень,де почти н 2 раза.Недост.ткам этого варианта является цеска:ько пониженная по сравнению с первым вариан гам мощность, отдаваемая в нагрузки, чта обусловлено потерями времени на возврат частоты ца нижний предел диапазона частот, но время которого амплитуда колебаний токаи и напряжений нагрузок мала, чта обусловлено ицерционностью последней.25После того, как технологический параметр (температура нагренаемого абэьекта) одной или нескольких нагрузок превысит задание, режим работы сис.темы (фиг, 1) становится иным. В частности, прц Т. 7 Т о э, ТТоз, Т . , (фиг. 2) снижение скоростй изменения частоты имеет место только на интервалах ,т - 3 и 70 Тгсаатнетс,твующих прохождению области частаг, прицеглющей к 1:р, При этом мощность преимущественно выделяется в нагрузке 4, а и остальных нагрузках из-зл большой скорости изменения частоты вблизи их резонансных частот нарастание калебан;1 й или кратковременна, или незначительно по амплитуде.После достижения всеми технологическими параметрами своих заданий нл одной цз резонансных частот не производится злмедления изменения частоты, пр этом мощность, выделяемая но всех цл рузклх, минимальна, В ЭтаМ рЕжПЕ ц эмЕ 1 энцИЕ ЧаСтОтЫ МО- жет быть тлкже прекращено н одной из КрЛ 1 ц 11 Х Гацээц ПцЛПЛЗОНа ЧаСтвт. Ма - же; быть ре;усмэтрец запрет палачи ИМЦУЦЬСОИ УЭЛ 1:.эЦИЯ ЦЛ ИЦНЕРтаР 1 (аст,11 в зл лю 1 го генератора 5), при к 1 эта 11 и 1рор 1 о ца. тью црекраща 1 Эт.1 1; Мэ)Кнагэп ОЦгтаЧЦЦКа 1 е 1)г, 11 У чц;1 РУ к 1. 11 р 1 и г 1, 1. еж 1 ц 1 1 схцалоги 1 Е Кл,;1 Ч 1, ); - .1 эа 11 З ЦЛ -грузок ниже злдлция при подходе частоты задающего гецерлтора к резонансной частоте данной нагрузки на выходе соответствующего элемента И появляется сигнал низкого уровня, приэтом с выходов остальных элементов Ии выхода элемента ИЛИ-НЕ 33 на входыэлемента ИЛИ 34 поступают сигналынизкого уровня. Поэтому на выходеэлемента 34 появляется сигнал низкогоуровня и скорость изменения частотыустанавливается на свой нижний предел, определяемый задатчиком 35. Благодаря этому в соответствующую нагрузку поступает импульс мощности.Таким образом, температура вовсех нагрузках поддерживается с определенной точностью, которая обусловлена зоной гистерезиса релейных элементов 25, 27 и 29 и длительностьюцикла изменения частоты,Следует отметить, что верхний предел скорости изменения частоты илиинверторав с входным дросселем ограничен по условиям допустимых перенапряжений на тиристорах и допустимого снижения времени восстановления.При быстром изменении частоты происходят резкие изменения мощности, отдаваемой в нагрузку. При уменьшениимощности электромагнитная энергия,запасенная входным дросселем, переходит в коммутирующий конденсаторинвертара, что вызывает подъем напряжения на тиристорах. Одновременноувеличивается амплитуда напряженияна самом дросселе. При увеличениипотребляемой мощности медленно изменяющийся ток входного дросселя неуспевает выполнять увеличивающийсярасход энергии, запасаемой коммутирующим конденсатором, происходит снижение напряжения на последнем, авместе с ним снижение энергии коммутации тиристорон и уменьшение времени восстановления. Поэтому целесообразно вариант способа, при которомс помощью датчиков 40 и 42 контролируют амплитуду напряжения на тиристоре илн входном лрасселе иннертараПк и время, представляемое тиристорамна восстановление. сравниваютэтц плрлметры с с 11 гцдами задатчцкон41 ц 43, и н с:г, 1; е постижения п 1 эедельцого значец 11 1 нб 1 ю из этих плрлметрээн поллерээл гт это прелельцоеэц;эчецэк путемц,цця верхнего црепе.1, к;эр, г 11 1 э .,1 лстот 1. Вы 1415385деление отклонений недопустимого знака и формирование управляющих воздействий обеспечивают нелинейные элементы 46 и 47, выходные сигналы которых через сумматоры 48 и 36 воздействуют на скорость изменения частоты в сторону снижения.Предлагаемый способ не требует использования систем автоподстройки частоты инвертора под резонансные частоты нагрузок, критичных к параметрам элементов с точки зрения устойчивости. Это значительно упрощает и повышает надежность применяемого оборудования и самого способа. Кроме того, способ позволяет повысить точность регулирования технологических параметров за счет повышения частоты подачи импульсов мощности в резонансные нагрузки. Способ позволяет использовать как релейные регуляторы температуры, так и высокоточные регуляторы непрерывного действия.формула изобретения1. Способ управления инвертором с несколькими резонансными нагрузками, настроенными иа различные частоты, состоящий в том, что циклически изменяют частоты выходного тока инвертора в диапазоне, охватывающем минимальную и максимальную резонансные частоты нагрузок, контролируют электрический и технологический параметры каждой из нагрузок, сравнивают их с заданными значениями и в функции сигналов отклонений изменяют частоту выходного тока, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и повьппения надежности, изменение частоты в течение каждогоцикла производят, начиная с нижнего или верхнего предела диапазона частот, непрерывно и монотонно со скоростью, ограниченной нижним и верхним пределами, а в момент достижения противоположного предела диапазона частот знак скорости меняют на противоположный, причем при отрицательных отклонениях электрических параметров всех нагрузок от своих заданий скорость изменения частоты устанавливают на верхний предел, а .при наличии положительного отклонения электрического параметра скорость изменения частоты изменяют в функции отклонения соответствующего технологического параметра от своего зада 20 25 30 35 40 ния.2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регулирования технологических параметров, в момент достижения частотой инвертора одного из пределов диапазона частот одновременно со сменой знака скорости изменения частоты устанавливают величину этой скорости на верхний предел вплоть до момента достижения противоположного предела диапазона частот.3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что дополнительно контролируют амплитуду напряжения на силовых элементах инвертора и время, представляемое тиристорам на восстановление запирающих свойств, сравнивают эти параметры с заданными предельными значениями и в случае достижения предельного значения любым из этих параметров поддерживают это предельное значение путем снижения верхнего предела скорости изменения частоты.