Способ управления преобразователем частоты и устройство для его осуществления

Союз Советских

Соцмалмстмческмх

Рес убямк

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 764090 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 31.07.78 (21) 2652085/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (51) М Кл 3

Н 02 P 13/16

Геаудэрстеенньй кемитет

66СР ае илам нзебуетеяяй и атермтяй (23) Приоритет—

Онублнковано 15.09.80. Бюллетень №34 (53) УДК 621.316 .727.1 (088.8) Дата опубликования описания 23.09.80

В. В. Шипицын, В. И. Лузгин, А, А. Новиков, А. А. Рухман и Ф. А. Броннн (72) Авторы иэобретеняя

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехннческий институт им. С. М. Кирова (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ

И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ!

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для ннтенси@икацин технологических процессов с применением ультразвука илн других механических колебаннй.

Известен способ управления, основанный на фазовой подстройке частоты генератора, причем в качестве критерия расстройкй выбрана расстройка угла сдвига фаз между скоростью главного колебательного движения ультразвуковой колебательной системы н возмущающей силой излучателя {1).

Однако, обеспечивая согласование режимов работы излучателя и нагрузки (акустической колебательной системы),— .данныи способ не позволяет в равной степенн согласовать генератор и излучатель, в результате чего в процессе работы под влиянием ряда факторов изменяются параметры нагрузки и излучателя, нарушается согласованне генератора н излучателя н падает эффективность работы всего устройства в целом, снижается КПД, мощность, отдаваемая генератором в излучатель, н нарушается технологический режим, Наиболее близким к изобретению явля ется способ управления, основанный на фа

2 зовой подстройке частоты генератора к ре зонансной частоте его нагрузочного контура 12).

Недостатком указанного способа являет. ся то, что обеспечивая согласование генератора и излучателя по отдаваемой мощности, он не обеспечивает согласования излучателя и нагрузки (акустической колеба.тельной системы), что при влиянни на нагрузку различных факторов приводит к снижению эффективности работы всего

10 устройства за счет ухода колебательной системы от резонанса и снижения акустической мощности, отдаваемой в обрабатываемую среду в течение технологического процесса.

Известно устройство для управления нреобразователем частоты, которое содержит автономный последовательный инвертор с. блоком управ .пения, работающий на комп,лексную нагрузку, имеющую явно выраженный резонансный характер, датчики тока щ и напряжения, связанные с нагрузкой, выходы которых подключены к датчику фазы, собранному по схеме фаэочувствнтельного выпрямителя, выход которого подсоединен к блоку управления ннвертором 131. Это

4 результирующий сигнал поступает на блок управления 10 Кивертором I.

5О

Формула изобретения

3 устройство обеспечивает совпадение резонансных частот инвертора и нагрузочного контура, т. е. позволяет постоянно поддерживать согласование генератора и излучателя. Это определяет оптимальное использование генератора, но при этом не учитываются возможные отклонения и расстройки акустической колебательной системы от согласования с излучателем, что приводит

"к сущест!!енному снижению эффективности работы всего преобразовательного устрой ства в целом, поскольку из-за высокой надежности акустическнх: систем резко снижается величина-. акустической мощноСти, отдаваемой в технологическую среду колебательной системой.

Цель изобретения — улучшение энергетических показателей.

Для этого по предлагаемому способу управления преобразователем частоты вы- деляют дополнительный сигнал, пропорциональный разности фаз между напряжением электрической колебательной системы и основной гармоникой колебательного движения акустической (механической) колебательной системы и суммируют его с основным сигналом.

Устройство для осуществления предлагаемого способа, содержащее блок управления, датчик производной первой гармоники тока и датчик напряжения; входные зажимы которых связаны с электрической колебательной системой, а выходы подключены к фазочувствительному выпрямителю, снабжено датчиком производной основной гармоники колебательного движения акустической системы, дополнительным фазочувствительным выпрямителем и сумматором; причем выходы фазочувствнтельных выпрямителей подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен с входом блока управления инвертором, а вход подключен к выходу датчика напряжения и к выходу датчика производной основной гармоники колебательного движения акустической системы.

На чертеже дана блок-схема устройства для осуществления способа управления преобразователем..

Автономный последовательный инвертор 1 нагружен на электрическую колеба тельную систему 2, которая через преобразователь связана с акустической колебательной системой 3. Датчик 4 скорости изменения первой гармоники тока и датчик 5 напряжения несут информацию о состоянии электрической системы и связаны со входами основного 6 и дополнительного 7 фазочувствительных выпрямителей. Датчик

8 производной основной гармоники колебательного движения акустической (механи ческой) колебательной системы подключен ко второму входу дополнительного фазочувствительного выпрямителя 7. Выходы фазочувствительных выпрямителей подключены к сумматору 9, с выхода которого

Устройство работает следующим образом.

При настройке автономного последовательного инвертора в резонанс с колебательной системой 2 сигналы с выходов датчиков 4 н 5 оказываются равными по частоте и сдвинутыми на 90 эл. град. относительно друг друга. В результате на выходе фазочувствительного выпрямителя 6 сигнал рассогласования равен нулю. Совершенно аналогично при настройке в резонанс электрической н акустической 3 колебательных систем сигналы с выходов датчиков 5 и 8 оказываются равными по частоте и сдвинутыми относительно друг друга на 90 эл. град. На выходе фазочувствительного выпрямителя 7 сигнал рассогласования равен нулю, При расстройке инвертора 1 относительно системы 2 либо системы 2 относительно акустической колебательной системы изменяются сдвиги фаз сигналов с выходов датчиков 4 и 5 или 5 и 8 соответственно, что приводит к появлению сигналов рассогласования на выходах фазочувствительных выпрямителей 6 и 7. Поступая на сумматор, онн складываются н результирующий сигнал изменяет частоту управленйя вентилями инвертора 1 так, чтобы путем перестройки режима работ ннвертора скомпенсировать возникший сигнал рассогласования. Фазочувствительные выпрямители 6 и 7 обладают идентичными характеристиками, поэтому даже прн нарушении согласования ннвертора 1 с системой 2 либо системы 2 с акустической (механической) колебательной системой 3 частота управления вентилем ннвертора соответствует наиболее оптимальному режиму согласования системы инвертор-электрическая система акустическая (механнческая) колебательная система.

Таким образом; данный способ управления преобразовательным устройством позволяет за счет наиболее оптимального согласования системы генератор-преобразователь (нзлучатель)-акустическая колебательная система повысить эффективность работы всего устройства, а именно: увеличить мощность, отдаваемую инвертором в нагрузку, увеличить мощность, передаваемую излучателем акустической колебательной системе; увеличить мощность, отдаваемую инвертором в нагрузку, увеличить акустнческую мощность, отдаваемую в технологическую среду, 55

1, Способ управления преобразователем частоты, работающим на нагрузку, состоящую из электрической и акустической коле764090

Составитель А. Калиниченко

Техред К. Шуфрнч Корректор Г. Решетннк

Тира)к 783 Подписное

Редактор Е. Яковчик

Заказ 6299/48

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крцтий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г, Ужгород, ул. Проектная, 4 бательных систем, заключающийся в том, что осуществляют фазовую подстройку частоты инвертора к резонансной частоте электрической колебательной системы путем выделения основного сигнала пропорциональной разности фаз между основной гармоникой тока и напряжениеМ электрической колебательной системы, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, выделяют дополнительный сигнал, пропорциональный разности фаз между напряжением электрической колебательной системы н основной гармоникой колебательного движения акустической (механической) колебательной системы, и суммируют его с основным сигналом.

2. Устройство для осуществления способа по п. I, содержащее блок управления, датчик скорости изменения первой гармоники тока и датчик напряжения, входы которых соединены с выводами для подключения к электрической колебательной системе, а выходы подключены к фазочувствительному выпрямителю, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком производной основной гармоники колебательного движения акустической (механической) колебательной системы, дополнительным фазочувствительным выпрямителем и сумматором, причем выходы фазочувствительных выпрямителей подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен с входом блока управления иквертора; а вхЬд дополнитель- ного фазочувствительного выпрямителя подсоединен с выходу датчика напряжения электрической колебательной системы и к выходу датчика производной основной гармоники колебательного движения акустической (ме- . ханической) системы:

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1; Бутурович И, Х. и др. Фазовая система поддержания резонанса.-Сб. «Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического семинара по созданию и применению аппаратуры для ультразвуковых технологических процессов в машиностроении», Вологда, 1978.

2. Акодис М. М. и др. Тиристорный преобразователь частоты ТП-4-80-8 для питания электротермической нагрузки. Электротех ническая нагрузка. Электротехническая промышленность. Сер. «Преобразовательная техника», 1976, Вып. 12, с, 15.

3. Акодис М. М. и др. Системы управления регулирования, пуска и защиты мощного тиристорного преобразователя вовы2S шенной частоты. -Межвузовский сборник

«Техника высбких напряжений и преобразователи», Свердловск, 1977.