Устройство для управления преобразователем постоянного тока Советский патент 1984 года по МПК H02P13/16 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике и предназначено для управления сварочным преобразователем с импульсной модуляцией при электроснабжении его от рудничной контактной сети постоянного тока и сварке на Переменном токе через разделительный трансформатор.

Известно устройство управления преобразователями постоянного тока, осуществляющее г кратное формирование с импульсной модуляцией ступенек напряжения в полуволне выходного напряжения преобразователя f1 .

Недостатком данного устройства является невысокая надежность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для управления сварочным преобразователем, содержащее задающий генератор, подключенный к генератору пилообразного напряжения, распределитель импульсов, выходы которого подключены к входам п основных усилительных ключей, число которых соответствует количеству ступеней в полуволне выходного напряжения преобразователя, сумматор, выходные усилители и нуль орган, формирователь импульсов, триггер знака, а также п дополнительных усилительных ключей, два диода четыре усилителя, триггер, три элемента совпадения, второй нуль орган, датчик тока и датчик напряжения, причем выход генератора пилообразного напряжения через формирователь импульсов подключен к входу pacпpeдeлитieля импульсов, выходы которого подключены к входам дополнительных усилительных ключей, входу триггера знака и первому входу сумматора, выходы основных и дополнительных усилительных ключей через соответствующие диоды подклю.чены к выходу генератора пилообразного напряжения и к входу соответствующих выходных усилителей, выходы триггера знака соединены с вторым из входом сумматора, третий вход которого соединен с выходом первого усилителя, а выходы с входами соотвествующих выходных усилителей, вход датчика тока через первый нуль орган соединен с входом первого усилителя и первым входом первого элемента совпадения, второй вход которого через второй нуль орган соединен с выходом датчика напряжения.

выход первого элемента совпадения через второй усилитель и выход первого усилителя подключен соответственно к первым входам второго и третьего элементов совпадения, вторые входы которых соединены с выходо задающего генератора, выходы указанных элементов совпадения подключены к входам триггера, первый и второй выходы которого через третий и четвертый усилители подключены к выхода дополнительных и основных усилительных ключей соответственное..

Недостатком данного решения являеся пониженная надежность работы из-з отсутствия коррекции переходных процессов в момент перехода преобразователя с режима холостого хода на режим сварки, а также сложность и многоэлементность схемы.

Цель изобретения - повьшение надежности работы путем коррекции переходных процессов при переходе преобразователя с режима холостого хода на режим сварки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления преобразователем постоянного тока, датчик тока выполнен с прямым и инверсным выходами, причем одни выходы сумматора подключены к выходам .кольцевого счетчика распределителя, другие входы объединены и подключены к инверсному выходу датчика тока, прямой выход которого подключен к втррому входу элемента совпадения, третий вход которого подключен к г -му выходу кольцевого счетчика-распределителя, выход дополнительного элемента совпадения через дополнительный усилительный ключ подключен к выходу основного усилительного ключа, выходы сумматора подключены к входам соответствующих основных усилительньгх ключей.

На чертеже представлена электрическая блок-схема устройства управления.

Устройство содержит задающий генератор 1, формирователь 2 импульсов, кольцевой счетчик-распределитель 3 импульсов, триггер знака 4, включенные последовательно, а также сумматор 5, составленный из и элементов совпадения, имеющих по две управляющих цепи каждый, и п основных усилительных ключей 6. Входы усилительных ключей 6 подключены на сооветствующие выходы сумматора 5, одни входные цепи которого объединены н подключены на выход датчика 7 тока а другие входные цепи сумматоров 5 включены на соответствующие выход кольцевого счётчика-распределителя импульсов 3. . При этом датчик 7 тока содержит последователь включенные трансформат 8 тока, элементы 9 преобразования, промежуточньй усилитель 10 и выходной усилитель 11, имеющий прямой и инверсный выходы. В свою очередь, усилительные клю чи 6 представляют собой совокупность последовательно включенных усилителя-инвертора 12 и элемента 13 задержки времени с дифференци- . 1рующей цепью 14, определяющей величину коэффициента передачи усилительного ключа 6. Выходы усилительных ключей 6 чер элемент 15 ИЛИ и инверти{)ующийусилитель 16 подключены к промежуточному усилителю 17., на вторые входы которого включены выходные цепи триггера знака 4, Причем выход промежуточного усилителя 17 связан с выходным усилителем 18 управления силовыми (основными) тиристорами преобразователя. Одновременно выход элемента 15 ИЛИ через усилитель 19 потенциально импульсный формирователь импульсов 20, промежуточный усилитель 21, на вторые входы которого включены выходные цепи триггера знака 4, связан с выходными усилителями 22 управления коммутирующими тиристорами преобразователя. Наряду с этим, выходы усилителей 12 через формирователи 23 и усилители 24 На вторые входы которых подключены выходы триггера знака 4, также связаны с выходными усилителями 22 управления коммутирующими тиристорами. Для формирования напряжения холо того хода на один из выходов кольцевого счетчика-распределителя импульсов 3 включены последовательно соединенные промежуточный усилитель 25 и формирователь 26, выход послед него связан с входом усилителя 19. Кроме того устройство содержит по крайней мере один дополнительный усилительный ключ 27, элемент совпа дения 28 с управляющими цепями, на одну управляющую цепь которого подключен инверсный выход датчика тока 7, на другую - выход датчика напряжения 29 и на третью - выход кольцевого счетчика-распределителя импульсов 3. При этом коэффициент передачи дополнительного усилительного ключа 27 больше любого из основных ключей. Устройство управления работает следующим образом. При подаче на устройство оперативного напряжения задающий генератор частоты коммутации 1, собранньй по схеме автоколебательного мультивибратора, начинает генерировать сигналы, кратные частоте выходного напряжения преобразователя. Указанные сигналы усиливаются по мощности и формируются rio длительности (80...100 мкс) в формирователе импульсов 2 и поступают на вход кольцевого счетчика-распределителя импульсов 3, составленного с триггеров, где выход последнего из них подключен на счетный вход триггера знака 4. Сигналы с кольцевого счетчика-распределителя 3 импульсов поступают на входы сумматора 5, на другие объединенные входы которого приходит запрерающий сигнал (с инверсного выхода .элемента 11) датчика 7 тока (при ра:зомкнутом промежутке электрод-изделие, что соответствует режиму хода). Сигналы управления диагонально включенных коммутирующих тиристоров преобразователя в этом режиме формируются элементами 1,2,3,25,26,19, 20,21,22, причем знак полуволны выходного напряже;ния определяется сигналами, поступаюп1ими с триггера знака 4 на усилитель 21. В режиме холостого хода имеет место формирование на вьгходе сварочного трансформатора одиночных (длительностью 200 мкс) разнополярных (в течение периода) импульсов напряжения, получаемых за счет протекания зарядных токов конденсатора (конденсаторов) узла (узлов) искусственной коммутации. Причем амплитуда выходного напряжения сварочного трансформатора в рассматриваемом режиме высокая и равна 65-90 В, а действующее значение - равно (или меньше) нормируемому (12В). Данное формирование улучшает возбудимость сварочной дуги, что существенно при введении сварочных работ в рудничных условиях. $1 Силовые тиристоры преобразовател при этом не работают. При замыкании цепи электро-изделие, в момент присутствия на выходе сварочного трансформатора импульса напряжения, появляется ток, переводящий элементы датчика 7 тока в другое устойчивое состояние - запрещающий сигнал снимается с объеди ненных входов сумматора 5. После че го на каждый усилительный ключ 6 (из числа основных) поочередно пост пают (через элемент 5) сигналы с ко цевого счетчика-распределителя 3 импульсов. Указанные сигналы с выхода уЪилителя-инвертора 12 дифференцируются по переднему фронту (80...1000 мкс) формирователями 23, усиливаются элементами 24 и в зависимости от разрешающего сигнала с триггера знака 4 поступают через выходные усилители 22 на соответствующие коммутир тощие тиристоры прео разователя. Одновременно сигналы с усилителя инвертора 12 поступают на вxdд элемента задержки времени 13. На выходе последних сигналы появляются чер время, определяемое параметрами . дийЛеренцирующих цепей 14, где длительность выходных сигналов определяет длительность ступени в полуволне выходного напряжения. Далее сигналы с выхода элементов 13 поступают: на силовые тиристоры через элементы 15 - 18. Причем вклю чение групп тиристоров определяется сигналами триггера знака 4, на заря ные (или коммутирующие, используемые в качестве зарядных) тиристоры через элементы 15 и 19 - 22, Причем длительность сигналов после элемента 20 и далее равна 80...100 мкс, а включение групп тиристоров определяется сигналами триггера знака 4 При этом, особенностью формирования выходного напряжения преобразователя является следующее. В начальный момент формирование происходит согласно программе настройки основных усилительных ключей 6, коэффициенты передачи которых выбраны из условия превьшения (во всех режимах проявления нелинейности трансформатора) темпа заряда конденсаторов над темпом нарастания тока нагрузки при уменьшающейся ее индуктивности. Длительность ступеней выбирают при этом из условия устойчивого поддержания сварочной дуги - обычно это 80...120 А. После зажигания дуги, когда конденсаторы узлов коммутации уже заряжены до полного напряжения, сигнал с датчика 29 напряжения поступает на вход элемента 28 совпадения и в момент появления сигналов с соответствующего выхода элемента 5, происходит Коррекция переходного процесса работы преобразователя Т.е. данному режиму соответствует опережение темпа нарастания напряжения заряда коммутирующего конденсатора узла искусственной коммутации над темпом нарастания тока в нагрузке преобразователя. Таким образом, данное решение позволяет повысить надежность работы преобразователя, работающего на нелинейную нагрузку, а также придать ему новое качество, а именно в момент залипания электрода, исключить развитие аварийных токов, могущих привести к прожигу изделия, т.е. при этом выходное напряжение равно нулю и датчик напряжения возвращается в исходное состояние, хотя работа преобразователя в этот момент происходит при заряженных конденсаторах узлов коммутации.

ГТ

УСТРОЙСТВО ,Щ1Я УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее задающий генератор, связанный с входом формирователя импульсов, подключенного к входу кольцевого счетчика-распределителя, выход которого черезтриггер знака связан с выходньми усилителями, датчик тока, датчик напряжения, выход которого связан с первым входом элемента совпадения, п основных усилитель- -XTftSi-;. г нык ключей ( п - число ступеней в .полуволне выходного напряжения), выходы которых связаны с входами соответствующих выходных усилителей, сумматор, включающий п элементов совпадения, дополнительный усилительный ключ, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, датчик тока выполнен с прямым и инверсным выходами, причем одни выходы сумматора подключены к выходам кольцевого счетчика распределителя, другие входы объединены и подключены к инверсному выходу датчика тока, прямой выход которого подключен к второму входу элемента совпадения, третий вход О) которого подключен к т -му выходу кольцевого счетчика-распределителя, выход дополнительного элемента совпадения через дополнительный усилительный ключ подключен к выходу основного усилительного ключа, выходы сумматора подключены к входам соответствующих основных усиts9 О лительных ключей. vl 01