Спосіб регулювання потужності перетворювача частоти

Реферат: UA 90769 U UA 90769 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електротехніки, зокрема до перетворювальної техніки, і може бути використана в технологіях індукційного нагріву металів. Відомий спосіб регулювання перетворювача частоти [1], в якому формуються сигнали: задання вхідних лінійних струмів; задання напруги на фільтруючому конденсаторі; від датчиків струму вхідної напруги; від датчика дійсної напруги на фільтруючому конденсаторі. Сигнал задання напруги на фільтруючому конденсаторі порівнюється з сигналом від датчика дійсної напруги і підсумовується з сигналом датчиків вхідної напруги. Сигнал від датчиків вхідних струмів порівнюється з сигналом задання вхідних струмів. На основі отриманих сигналів формується сигнал, пропорційний потужності трифазного навантаження перетворювача частоти і сигнал пропорційний помилці відпрацювання фазних струмів. Ці сигнали подаються на релейні елементи, які керують перетворювачем частоти. Недоліком такого способу регулювання перетворювача частоти є надмірна складність і, як наслідок, низька надійність самого перетворювача частоти. Найбільш близьким по технічній суті до способу, що заявляється, є вибраний як найближчий аналог [2] спосіб регулювання потужності дволанкового перетворювача частоти, який складається з випрямляча та інвертора, струм навантаження якого містить основну і вищі гармонійні складові, який полягає в тому, що формують сигнал задання пропорційний регульованому параметру, вимірюють регульований параметр, отриманий сигнал порівнюють з сигналом задання, і при перевищенні першим другого змінюють тривалість паузи струму навантаження в бік зменшення, в протилежному випадку - в бік збільшення. Крім того формують додатковий сигнал задання, пропорційний потужності основної гармонійної складової, вимірюють потужність цієї складової, отриманий сигнал порівнюють з додатковим сигналом задання і при перевищенні першим другого зменшують вихідну напругу випрямляча, в протилежному випадку збільшують, а як регульований параметр використовують потужність однієї з вищих гармонійних складових. Недоліком такого способу регулювання є те, що при індукційному нагріванні матеріалу і зміні основного параметра цього технологічного процесу (температури нагріву), для збереження рівномірності температурного поля необхідно витримувати незмінним співвідношення основної і вибраної вищої гармонійної складової. Регулювання потужності за рахунок зміни паузи струму призводить до зміни складу вищих гармонік в самому струму і ускладнює процес регулювання потужності вибраної вищої гармонійної складової. Це звужує діапазон регулювання, ускладнює наладку системи управління і знижує надійність. Крім того цей спосіб забезпечує регулювання потужності лише одної вибраної вищої гармонійної складової, що обмежує функціональні можливості. Задачею корисної моделі є удосконалення способу регулювання потужності перетворювача частоти, в якому управлінням шпаруватістю вихідної напруги визначається форма вихідного струму перетворювача з необхідним набором і потужністю вищих гармонійних складових, за рахунок чого досягається новий технічний результат розширення функціональних можливостей і діапазону регулювання, підвищення надійності перетворювача частоти. Поставлена задача вирішується тим, що в способі регулювання потужності перетворювача частоти, який полягає в тому, що формують сигнал задання, пропорційний регульованому параметру, вимірюють регульований параметр, отриманий сигнал порівнюють з сигналом задання і, при перевищенні першим другого, змінюють струм навантаження в бік зменшення, в протилежному випадку - в бік збільшення, згідно з корисною моделлю, формують додатковий сигнал задання еталонної форми вихідного струму перетворювача, формують сигнал, пропорційний миттєвому значенню вихідного струму перетворювача, отриманий сигнал порівнюють з додатковим сигналом задання і, при перевищенні першим другого, зменшують шпаруватість вихідної напруги перетворювача, в протилежному випадку - збільшують. Пропонований спосіб регулювання потужності може бути реалізований в перетворювачах частоти виконаних на IGBT - транзисторах з некерованим вхідним випрямлячем і системою управління на основі мікроконтролера. Порівняльний аналіз із найближчим аналогом показує, що спосіб регулювання потужності перетворювача частоти, що заявляється, відрізняється наявністю нових ознак, а саме наявністю додаткового сигналу задання еталонної форми вихідного струму перетворювача, з яким порівнюють сформований сигнал пропорційний миттєвому значенню вихідного струму перетворювача і отриманим сигналом регулюють шпаруватість вихідної напруги перетворювача. Корисна модель може бути багаторазово використана в електротехніці з досягненням технічного результату - розширення функціональних можливостей і діапазону регулювання, підвищення надійності перетворювача частоти, в якому, управлінням шпаруватістю вихідної 1 UA 90769 U 5 10 15 20 25 30 35 40 напруги визначається форма вихідного струму перетворювача з необхідним набором і потужністю вищих гармонійних складових. Сукупність істотних відмінних ознак, викладених у формулі корисної моделі, дозволяє досягти нового технічного результату, а саме, розширення функціональних можливостей і діапазону регулювання, підвищення надійності перетворювача частоти, в якому управлінням шпаруватістю вихідної напруги визначається форма вихідного струму перетворювача з необхідним набором і потужністю вищих гармонійних складових. На кресленні зображена структурна схема системи регулювання для реалізації пропонованого способу регулювання потужності перетворювача частоти. До складу системи регулювання входять: некерований випрямляч 1 і інвертор 2 з системою управління 3, датчик миттєвого значення вихідного струму 4, датчик параметра технологічного процесу 5, задавач регульованого параметра 6, задавач еталонної форми вихідного струму 7, пристрої порівняння 8 і 9, навантаження 10. Спосіб реалізується наступним чином. Відомо, що глибина проникнення струму в матеріал, який піддається індукційному нагріву, залежить від частоти струму [3]. Наявність в струмі індуктора певного набору вищих гармонійний складових необхідної потужності дозволяє забезпечити необхідний розподіл енергії по різних шарах матеріалу і їх нагрів згідно з технічними потребами. Набір вищих гармонійних складових визначається формою вихідного струму перетворювача частоти. Тому, виходячи з вибраного режиму термообробки матеріалу, за допомогою задавача 7, задають форму вихідного струму перетворювача частоти, яка обумовлює набір і рівень вищих гармонійних складових, крім того, за допомогою задавача 6, задають рівень контрольованого технологічного параметра, наприклад температури поверхні матеріалу, що обробляється. Для корегування сигналів управління ключами інвертора 2, датчиком 4 вимірюють миттєве значення вихідного струму перетворювача частоти, отриманий сигнал порівнюють, в пристрої порівняння 9, з сигналом задання форми вихідного струму і отриманий сигнал подають в систему управління інвертором 3. Технологічний параметр контролюють датчиком 5 і, в пристрої порівняння 8, порівнюють з сигналом задання задавача 6, отриманий сигнал також подають в систему управління перетворювачем частоти для регулювання потужності перетворювача частоти. Введення нових (додаткових) операцій призводить до одержання технічного результату розширення функціональних можливостей і діапазону регулювання, підвищення надійності перетворювача частоти. Застосування пропонованого способу регулювання потужності перетворювача частоти сприяє розширенню технологічних можливостей обладнання для індукційного нагріву матеріалів, зниженню втрат енергії, підвищенню ККД, а також досягнення необхідних якісних показників обробленого матеріалу. Джерела інформації:. 1. Патент України на корисну модель №66076, Н02М 5/02, опубл. 26.12.2011 р., Бюл. №24, 2011 p. 2. Патент України на корисну модель №3293, опубл. 27.12.1994 р., бюл. №6. 3. Евдокимов В.Д., Клименко Л.П., Евдокимова А.Н. Технология упрочнения машиностроительных материалов: Учебное пособие-справочник /Под редакцией д.т.н., проф. В.Д.Евдокимова. 2-е изд-е. - К.: ИД "Профессионал", 2006. - 352 с. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Спосіб регулювання потужності перетворювача частоти, який полягає в тому, що формують сигнал задання, пропорційний регульованому параметру, вимірюють регульований параметр, отриманий сигнал порівнюють з сигналом задання і, при перевищенні першим другого, змінюють струм навантаження в бік зменшення, в протилежному випадку - в бік збільшення, який відрізняється тим, що формують додатковий сигнал задання еталонної форми вихідного струму перетворювача, формують сигнал, пропорційний миттєвому значенню вихідного струму перетворювача, отриманий сигнал порівнюють з додатковим сигналом заданяя і, при перевищенні першим другого, зменшують шпаруватість вихідної напруги перетворювача, в протилежному випадку - збільшують. 2 UA 90769 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3