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

 

1. Способ управления )еобразо .вателем 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, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения обласзти применения , указанные временные интервалы формируют пропорциональными мощности соответствующих нагрузок, в результа-g те чего формируется период модуляции равный сумме указанных временных ин-|f Л тервалов, причем йигнал управления .выпряйителем формируют -пропорциональ- f .ным сумме сигналов,.пропорциональных (мощностям каждой из работающих наг- О рузок.,

124 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПИГИ К (19) (И) М59 Н 02 P 13. 30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ, РАБОТАЮЩИМ

HA 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 а формируют пропорциональными мощности .соответствующих нагрузок, в результа-Q 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 наг- Я рузок.

Фе (21) 3472387/24-07 (22) .21.07.82 (46) 15.12.83. Бюл. Р 46 . (72) В.И.Агеев, В.В.Барашев и К.А.Палагута (71) Завод-ВТУЗ при Московском автомобильном заводе им.И.A.Ëèõà÷åâà (53) 621.316.727(088.8) (56) i. Рапопорт Э.Л. и др. Разработка и исследование тиристорного регулятора мощности для индукционных нагревательных установок повышенной частоты.;:Тезисы докл. всесоюзной

;научно-технической конференции "Раз работка и промышленное применениеполупроводниковых преобразователей частоты в машиностроении", N., 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

М Ъ61261, кл. Н 02 Р 13/16, 1967.

3. Авторское свидетельство СССР

9 907756, кл. Н 02 Р 13/16, 1980. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ, РАБОТАЮЩИМ НА ГРУППУ

НАГРУЗОК, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

1061234

2. Устройство для управления ripe- образователем частоты, работающим на группу нагрузок, содержащее блокI управления выпрямителем, цепи иэ последовательно соединенных задатчика частоты работы инвертора и ключа по числу нагрузок, подключенные к 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 наг-. рузок, блока запуска таймеров и блока синхронизации, причем блок синхронизации содержит. синхронные ак-триггеры и элементы ИЛИ по количеству нагрузок и Т-триггер, причем 3-входы упомянутых триггеров и входы элементов ИЛИ соединены с выходами таймеров, выход первого таймера соединен с

3 -входом первого синхронного 9К-триггера и первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, выход второ го таймера — с 3 -входом второго синхронного к-триггера, первым входом первого элемента ИЛИ и,вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход третьего таймера — с g- входом третьего синхронного УК-триггера и вторыми входами первого и второго эЛементов ИЛИ, К-входы синхронных 2К-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- 5 ющими на произвольное число нагрузок в режиме широтно-импульсной модуляции.

Из вестны устройство и способ управ- 1О ления 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 313.

Наиболее близким к изобретению является способ управления преобразо 2( вателем, при котором напряжение на прямые выходы синхронных ХК-триггеров соединены cо 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 HE - 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 элементов И 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 момент времени соответствует суммарной мощности всех нагрузок, а регулиро 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 P2J.

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 заполне1061234. ния, а следовательно, и скважности периода модуляции для первой нагрузки, и нормальное управление возможно либо при малом числе нагрузок, либо при использовании обратных связей, что дополнительно усложняет систему. управления..Все это мешает эффективно испольэовать преобразователь, работающий на несколько нагрузок.

Наиболее близким к изобретениюустройству управления преобразовате- 10 лем, работающим на две нагрузки, является устройство, состоящее из генератора импульсов переменной частоты, модулятора, распределителей импульсов по полумостам, усилителей и15 триггеров ГЗ 3.

Недостатком данного устройства является невозможность управления таким преобразователем при работе

его на три и более нагрузки, а необходимость выполнения этого требования приводит к значительному усложнению системы управления.

Цель изобретения — расширение области применения путем обеспечения работы преобразователя на произволь- ное число нагрузок с независимой регулировкой мощности в каждой из них.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления преобразователем частоты, работающим 30 на группу нагрузок., заключающемуся в том, что . задают сигналы, пропорциональные мощностям каждой из нагрузок, формируют методом широтно-импульсной модуляции сигнал управления 35 инвертором, формируют сигнал управления выпрямителем и формируют временные интервалы работы инвертора на каждой из нагрузок, укаэанные временные интервалы Формируют пропорциональными мощности соответствующих нагрузок, в результате чего период модуляции формируется равным сумме указанных интервалов, причем сигнал управления выпрямителем формируют пропорциональным сумме сигналов, пропорциональных мощностям каждой из работающих нагрузок.

Кроме того, устройство для управления преобразователем частоты, работающим на группу нагрузок, содержащее блок управления выпрямителем, цепи из последовательно соединенных, задатчика частоты работы инвертора и ключа по числу нагрузок, подключенные к генератору импульсов, распределители импульсов и модулятор, снабжено управляемыми ключами по числу нагрузок, сумматором, модулятор вы". полнен в виде задатчиков сигналов, пропорциональных мощности каждой иэ 60 нагрузок, таймеров и компараторов по числу нагрузок, блока запуска таймеров и блока синхронизации, причем блок синхронизации содержит синхронные gK-триггеры и элементы ИЛИ по 65 количеству нагрузок и T-триггер, причем -входы упомянутых триггеров и входы элементов ИЛИ соединены с выходами таймеров, выход первого таймера соединен с Р-входом первого синхронного ДК-триггера и первыми входами второго и третьего элементов

ИЛИ, .выход второго таймера — с 2-входом второго синхронного ÇÊ-триггера, первым входом первого элемеита ИЛИ и вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход третьего таймера — с 9-входом третьего синхронного 9К-тpиггepa и вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ; К-входы синхронных

9К-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

HE — с выходом третьего таймера, выходы первой группы элементов HE 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 схемы для простоты описания схема устройства (фиг. 1) выполнена для силовой схемы, обеспечивающей коммутацию мощности на три нагрузки ° Однако способ управления, по которому работает схема, позволяет произвольно

1061234 увеличить, число нагрузок. При этом изменения, вносимые в структурную схему, сводятся к простому увеличению числа задатчиков частоты, вентилей, формирователей, таймеров, ключей -и других блоков схемы пропорционально числу нагрузок без изменения структуры связей между блоками устройства.

Схема состоит из источников 1, 2 и 3 сигналов, задающих мощность каж- ® дой из трех нагрузок инвертора, которые могут быть выполнены в виде потенциометров, питающихся от источника напряжения постоянного тока, таймеров 4, 5 и 6, каждый из которых 15 имеет входы "Запуск", сигнал которого запускает таймер, и "Управление", сигнал которого определяет длительность сигнала на выходе таймера, блока 7 запуска таймеров, компарато- 20 ров 8, 9 и 10, формирователя 11 сигнала управления, управляемого выпрямителем 12, блока 13 синхронизации, задатчиков 14, 15 и 16 частоты, выполненных, например, в виде потенци- 25 ометров питающихся от источника напряжения 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 ЗО

24 и 27, распределяющих импульсы управления по тиристорам общего и индивидуальных полумостов инвертора

28.

Блок 13 синхронизации выполнен по З5 схеме, содержащей элементы ИЛИ 29, Т-триггер 30, который делит на два частоту генератора 20 импульсов и три gK-триггера 31, синхронизуемых сигналом с выхода Т-триггера 30. 40

Блок 7 запуска таймеров выполнен на элементах И 32, элементах НЕ 33. Формирователь 11 сигналов управления выпрямителем выполнен на управляемых ключах 34, сумматоре 35 и блоке уп- 45 равления выпрямителем 36.

Схема работает следуЮщим образом.

Пусть подключены все нагрузки инвертора 28 и в исходном состоянии инвертор работает на первую нагрузку.

При этом сигнал присутствует на выходе таймера 4, а era длительность задается сигналом источника 1. Сигнал задатчика 14 частоты через ключ .

17 поступает на управляемый генератор импульсов 20,на выходе которого 55 .формируются импульсы с частотой,,равной удвоенной частоте (2 f< )

И, первой нагрузки. Зти импульсы поступают на формирователь 24 и че,рез вентиль 21 на формирователь 25. Щ

Формирователи 24 и 25 формируют и распределяют импульсы управления по тиристорам соответственно общего и первого 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 пропорциональна сумме сигналов источников 1, 2 и 3.

Быходной сигнал таймера 4 поступает на входы блока 13 синхронизации * блока 7 запуска таймеров. Когда сигнал на выходе таймера 4 становится равным нулю блок 7 запуска таймеров запускает таймер 5, выдавая сигнал на вход "Запуск" этого таймера. После того, как на выходе таймера 5 появился сигнал и на первую нагрузку инвертор проработал четное число полупериодов, блок 13 синхронизации закрывает вентиль 21 и ключ 17, одновременно открывая вентиль 22 и ключ 18.

Длительность работы на вторую нагрузку определяется сигналом источника 2, частота работы .устанавливается задатчиком 15, импульсы управления тиристорами второго полумоста вырабатываются формирователем 26.

По окончании работы таймера 5 блок запуска 7 запускает таймер 6. Блок

13 синхронизации закрывает вентиль 22 и ключ 18, одновременно открывая вентиль 23 и ключ 19. Частота,инвертора устанавливается с помощью задатчика 16, импульсы управления тиристорами третьего полумоста вырабатываются формирователем 27.

По окончании .работы таймера б блок 7 запуска вновь включает таймер

4, и устройство возвращается в исходное состояние.

Рассмотрим теперь такой случай, когда подключена одна иэ нагрузок для определенности — вторая, отключена. Пусть этому соответствует нулевой сигнал источника 2. Предположим, что в исходном состоянии инвертор работает на первую нагрузку. При этом работает таймер 4 и все элементы схемы, работающие совместно с ним. По окончании работы таймера 4 блок

7 запуска таймеров не выдает сигнал на вход "Запуск" таймера 5, так как этот сигнал блокируется запрещающим сигналом с выхода компаратора 9, и одновременно этот же блоКирующий сигнал разрешает выдать сигнал на вход

"Запуск" таймера 6 по окончании работы. таймера 4. Таким образом, после таймера 4 включается таймер 6, т.е. после первой нагрузки работает третья.

Бместе с таймером б работают и все элементы, функционирующие совместно с ним.

По"окончании работы таймера б вновь запускается таймер 4, и устройство возвращается в исходное положение.

Устройство работоспособно при отключении любой из нагрузок, так как по окончании работы предыдущей

1061234 нагрузки включается нагрузка, следу ющая 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 последовательностй импульсов работающего формирователя не наблюдается.

При этом требуемый уровень напряжения на выходе выпрямителя устанав.ливается автоматически. 35

Указанные 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 "Запуск" таймеров 4, 5 и б 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 компаратора

8, 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 элемента формирователя 11, блокирует прохождение сигнала соответствующего источника 1, 2, 3 на вход сумматора 29 формирователя 11, что исключает влияние сигнала, задающего длительность работы таймера, соответствующего нерабо-. тающей нагрузке, на выходное напряжение выпрямителя 12.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет расшири-ь область применения путем обеспечени% возможности управления группой нагрузок с независимой регулировкой мощности.

1061234

Составитель О. Парфенова

Редактор Н. Швьщкая Техред Ж.Кастелевич .. Корректор й. Дзятко

Закан 10056/56 Тираж 6S7 :, Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и Открытия

113ф35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, .Ул. Проектная, 4