Пристрій регулювання потужності дволанкового перетворювача частоти

Пристрій регулювання потужності дволанкового перетворювача частоти з випрямлячем, інвертором, навантаженим на паралельний коливальний контур, що містить лічильник із трьома входами, компаратор, задатчик кратності періоду імпульсів інвертора, вихід якого з'єднано із першим входом лічильника, датчик напруги навантаження, який відрізняється тим, що введено датчики струму, включені ВІДПОВІДНО в ланцюг живлення інвертора і навантаження, фільтри струму і напруги навантаження, виходи яких підключені до ВІДПОВІДНИХ датчиків струму і напруги навантаження, фазометр, входи якого з'єднані із ВІДПОВІДНИМИ виходами фільтрів струму і напруги навантаження, вузол генерації імпульсів із задавачем фази, що має два входи, генератор пилоподібної напруги, вхід якого з'єднаний із виходом компаратора, а його вихід - з першим входом вузла генерації імпульсів із задатчиком фази, причому вихід фазометра з'єднаний із другим входом вузла генерації імпульсів із задатчиком фази, а вихід фільтра напруги навантаження - із входом компаратора, вузол селекції імпульсів із двома входами, перший вхід якого з'єднаний із другим входом лічильника і виходом вузла генерації імпульсів із задатчиком фази, а його другий вхід із виходом лічильника, причому вихід вузла селекції імпульсів з'єднаний із інвертором і третім входом лічильника Винахід належить до електротехніки, зокрема, до перетворювальної техніки і може бути використаним в перетворювачах частоти для індукційного нагрівання феромагнітних матеріалів Відомо устрій регулювання потужності дволанкового перетворювача частоти, що включає випрямляч і інвертор, струм навантаження якого містить основну і вищі гармонічні складові У пристрої регулюють потужність цих складових шляхом зміни форми струму навантаження, а також напруги на виході випрямляча (Патент України № 3293, МП НО2М7/48) Недоліком пристрою є низький коефіцієнт потужності, зумовлений регулюванням в ланцюзі постійного струму Найбільш близьким до запропонованого по технічній суті результату що досягається, є пристрій керування дволанковим перетворювачем частоти з випрямлячем, інвертором, навантаженням у вигляді паралельного резонансного контуру, що містить лічильник із трьома входами, компаратор, задатчик кратності періоду імпульсів інвертора, вихід якого з'єднано із першим входом лічильника, датчик напруги навантаження (А/С СРСР № 983975, МП НО2М7/48) Недоліком пристрою є низькі енергетичні показники перетворювача частоти Регулювання в широких межах потужності навантаження, що здійснюється в ланцюзі постійного струму, зумовлює зниження коефіцієнту потужності перетворювача частоти, а встановлення завдання щодо тривалості затримки формування імпульсів управління шляхом розрахунку приводить до того, що зміна параметрів контуру навантаження супроводжується зміною його резонансної частоти і, як результат, зниженням коефіцієнта потужності ланцюга навантаження У основу винаходу поставлена задача удосконалення пристрою регулювання потужності дволанкового перетворювача частоти, у якому шляхом уведення нових елементів і зв'язків забезпечується можливість регулювання в заданих межах потужності навантаження з параметрами, що змінюються, при досягненні високих енергетичних показників перетворювача частоти за рахунок забезпечення коефіцієнта потужності випрямляча, близького до одиниці, відсутність споживання з мережі реактивної потужності, зниження рівнів вищих гармонічних складових струму мережі Задача вирішується тим, що в відомий при СО го Ю (О 46533 імпульсів Ти при пуску інвертора При підключенні стрій керування дволанковим перетворювачем випрямляча 1 до мережі на його виході частоти, з випрямлячем, інвертором, навантаженз'являється спрямлена напруга Запуск інвертора ням у виді паралельного резонансного контуру, що проводиться від одиночного імпульсу, формованомістить лічильник із трьома входами, компаратор, го вузлом селекції імпульсів 13 Вмикання керовазадатчик кратності періоду імпульсів інвертора, них вентилів призводить до появи на виході вихід якого з'єднано із першим входом лічильника, інвертора 2 синусоїдального імпульсу струму У датчик напруги навантаження ВІДПОВІДНО ДО винаконтурі навантаження 3 виникає коливальний проходу, введено датчики струму, включені ВІДПОВІДНО цес, причому період коливань Тн визначається в ланцюг живлення інвертора і навантаження, фірезонансною частотою коливального контуру /н льтри струму і напруги навантаження, виходи яких Смугові фільтри струму 7 і напруги 8, що мають підключені до ВІДПОВІДНИХ датчиків струму і напруоднакові характеристики, забезпечують можги навантаження, фазометром, входи якого з'едані ливість виділення синусоїдальних коливань із часіз ВІДПОВІДНИМИ виходами фільтрів струму і напрутотами, близькими до fH Компаратор 10 формує ги навантаження, вузлом генерації імпульсів із імпульси в момент переходу напруги на виході задатчиком фази, що має два входи, генератором фільтра 8 через нуль Імпульси компаратора 10 пилоподібної напруги, вхід якого з'єднаний із вихонадходять на вхід генератора пилоподібної напрудом компаратора, а його вихід - з першим входом ги 12 і визначають моменти початку розгортання вузла генерації імпульсів із задатчиком фази, припилоподібної напруги У вузлі генерації імпульсів із чому вихід фазометра з'єднаний із другим входом задатчиком фази 11 здійснюється співставлення вузла генерації імпульсів із задатчиком фази, а заданого рівня постійної напруги (задатчик фази) вихід фільтра напруги навантаження - із входом із пилоподібною напругою генератора 12 У мокомпаратора, вузлом селекції імпульсів із двома менти рівності цих напруг формуються імпульси входами, перший вхід якого з'єднаний із другим Попередньо рівень постійної напруги у вузлі 11 входом лічильника і виходом вузла генерації імпузадають таким, при якому період проходження льсів із задатчиком фази, а його другий вхід - із сформованих імпульсів дорівнює Тн У лічильнику виходом лічильника, причому вихід вузла селекції імпульсів з'єднаний із інвертором і третім входом 14 КІЛЬКІСТЬ сформованих імпульсів лічильника співставляється із заданою кратністю п періоду імпульсів інвертора При рівності цих чисел на На фігурі показана функціональна схема привиході лічильника 14 з'являється імпульс, що дозстрою регулювання потужності воляє подальше проходження у вузол 13 імпульсу, Пристрій складається з виконаного некеровасформованого вузлом 11 Цей імпульс подається ним випрямляча 1, інвертора 2, що містить керона керовані вентилі інвертора 2 При цьому на вивані вентилі, і навантаження 3 у виді паралельного ході інвертора 2 формується наступний синуколивального контуру У ланцюг живлення соїдальний імпульс струму Одночасно подається інвертора 2 включений датчик 4 інвертора, а в сигнал на понулення лічильника 14 Далі процес ланцюг живлення навантаження - датчик струму 5 повторюється навантаження Паралельно коливальному контуру навантаження 3 підключено датчик напруги 6 наУ сталому режимі імпульси струму на виході вантаження Датчики струму 5 і напруги 6 через інвертора слідують із частотою fu = 1/Ти і містять фільтри струму 7 і напруги 8 навантаження основну і вищі гармонічні складові При цьому поприєднані до входів фазометра 9 Крім того, вихід винна забезпечуватися настройка коливального фільтра напруги 8 з'єднаний із входом компаратоконтуру навантаження 3 у резонанс із однією з ра 10 Вузол генерації імпульсів із задатчиком фагармонічних складових вихідного струму Дискретзи 11, що має два входи, приєднано першим вхона зміна кратності п періоду імпульсів інвертора 2, дом до виходу генератора пилоподібної напруги здійснювана задатчиком 15, призводить до зміни 12, а другим входом - до виходу фазометра 9 частоти слідування імпульсів fu При цьому параВихід компаратора 10 з'єднаний із входом генералельний коливальний контур навантаження 3 стає тора пилоподібної напруги 12 Вузол селекції налагодженим на частоту п-й гармоніки вихідного імпульсів 13 має два входи, а лічильник 14 - три струму інвертора 2 Виходячи з того, що рівень входи Перший вхід вузла селекції імпульсів 13 гармоніки струму знижується з ростом и номера, з'єднаний із виходом вузла генерації імпульсів із то при ЗМІНІ параметра п за допомогою задатчика задатчиком фази 11 і другим входом лічильника 15 можна здійснювати регулювання потужності в 14, а його другий вхід з'єднаний із виходом навантаженні інвертора в заданих межах, зокрема, лічильника 14 Вихід вузла селекції імпульсів 13 від номінального значення при мінімальному п і до з'єднаний із керованими вентилями інвертора 2 а нуля при п -> оо Таке регулювання забезпечується також із третім входом лічильника 14 Задатчик 15 при незмінній напрузі на виході випрямляча 1 кратності періоду імпульсів інвертора з'єднаний із У процесі роботи перетворювача частоти папершим входом лічильника 14 Амперметр 16 раметри паралельного коливального контуру наз'єднаний із датчиком струму 4 інвертора вантаження 3 можуть змінюватися (наприклад, при Пристрій працює такою уявою Перед пуском індукційному нагріванні феромагнітних матеріалів) пристрою задатчиком 15 установлюють мінімальну При цьому змінюється період коливального процекратність п періоду імпульсів інвертора п=Ті/Г„ (п су Тн Тому налагодження контуру в резонанс з ціле число (п > 1), Ти - період слідування імпульсів однією із гармонічних складових вихідного струму керування інвертором, Тн - період коливального стає можливим при ВІДПОВІДНІЙ ЗМІНІ процесу паралельного контуру навантаження 3) (підстроюванні) Ти Для цього в блоці 9 здійснюють Цим забезпечують скорочення періоду слідування вимір фазового здвигу між синусоїдальними сиг 46533 налами, пропорційними струмові і напрузі (виходи вило, дискретне регулювання потужності не дозфільтрів 7 і 8) і отриманий сигнал подають у вузол воляє досягти повного збігу з завданням У цьому генерації імпульсів із задатчиком фази 11 Повипадку зміною параметра п досягають лярність сигналу, пропорційного фазовому здвигу, мінімального відхилення рівня споживаної потужзалежить від знака кута навантаження (позитивний ності від завдання або негативний) При нульовому фазовому здвизі Реалізація режиму регулювання потужності сигнал на виході фазометра 9 відсутній У вузлі при незмінній напрузі на виході випрямляча 1 генерації імпульсів із задатчиком фази 11 сигнал, створює умови для істотного підвищення енергепропорційний фазовому здвигу, сумують із задатичних показників перетворювача частоти Коною постійною напругою, і отриманий рівень ефіцієнт потужності некерованого випрямляча 1 співставляють із пилоподібним Таким чином, зводосягає свого максимального (близького до одиротний зв'язок, що існує, дозволяє змінювати мониці) значення Незалежно від рівнів регулювання, мент формування імпульсів у вузлі 11 і що досягаються, споживана випрямлячем реакпідстроювати частоту fu таким чином, щоб резотивна потужність дорівнює нулю, істотно знинансна частота паралельного контуру навантажується рівень вищих гармонічних складових ження 3 збігалася з частотою n-і гармоніки струму мережі вихідного струму Налагодження контуру в резоУ Національній гірничій академії України ствонанс забезпечує високий коефіцієнт потужності рений макет установки, що реалізує запропоноваланцюга навантаження у всіх режимах роботи ний пристрій Розроблено принципову схему припристрою строю, що повною мірою відповідає функціональній схемі, приведеній на фігурі ЕкспеПри незмінній напрузі Ud на виході випрямляриментальні характеристики установки ча 1, активна потужність, споживана інвертором 2, підтверджують можливість регулювання в широких пропорційна вхідному струмові інвертора Тому межах потужності навантаження при незмінній вимірюване значення струму (амперметр 16) дознапрузі на виході випрямляча воляє оцінити рівень активної потужності, споживаної навантаженням 3 Необхідне значення поСхема пристрою регулювання потужності двотужності встановлюють, змінюючи кратність ланкового перетворювача частоти періоду імпульсів інвертора (задатчик 15) Як пра ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71