Цифровая система управления источником питания Советский патент 1986 года по МПК G05B19/418 

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для управления источником питания гальваниче ской ванны.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия системы.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы; на фиг. 2 и 3 - диаграммы токов на выходах основных элементов системы.

На схеме обозначены первый каскад 1 источника питания, силовой трансформатор 2, выпрямитель 3, переключатель 4, ти- ристорный преобразователь 5, электроды 6, датчик 7 тока, аналого-пифровой преобразователь 8, измеритель 9 рассогласования, программный задатчик 0, третье вычислительное устройство И, генератор 12 импульсов, элементы И 13, третий исполнительный механизм 14, блок 15 управления счетом, реверсивные счетчики 16 и 17, второй депшфратор 18, регистр 19 сдвига, первый дешифратор 20, первый исполнительный механизм 21, источник 22 сетевого напряжения, симисторы 23, выпрямительный мост 24, конде1 сатор 25, транзисторы 26-28, резисторы 29-31, тиристоры 32-35. второй исполнительный механизм 36, первое и второе вычислительные устройства 37 и 38, усилители 39-41, второй и третий каскады 42 и 43 источника питания. ЗГ- ток на выходе i-ro транзистора, 1ок. - ток на выходе системы, Ui, L:2, U.i - выходные напряжения системы в режиме пауз при прямой и реверсивной работе системы, Uc- напряжение синхронизации.

В состав первого каскада 1 источника питания входят симисторы 23, в состав выпрямителя 3 - выпрямительный мост 24 и конденсатор 25, в состав переключателя 4 - транзисторы 26-28 и резисторы 29-31.

Второй каскад 42 источника питания содержит силовой трансформатор 2, выпрямитель 3 и переключатель 4, третий каскад 43 источника питания - тиристорный преобразователь 5 с тиристорами 32-35.

Первый исполнительный механизм 21 имеет усилители 39-41, второй исполнительный механизм 36 - элементы И 13, второе вычислительное устройство 38 имеет генератор 12 импульсов, блок 15 управления счетом и реверсивный счетчик 16, первое вычислительное устройство 37 - реверсивный счетчик 17.

Система работает следующим образом.

Сетевое напряжение с выходов источника

22сетевого напряжения через симисторы

23первого каскада I источника питания поступает на всю первичную об.мотку или ее часть силового тр ансформатора 2 второго каскада 42 источника питания.

В зависимости от того, подключена вся первичная обмотка силового трансформатора 2 или только ее часть, на его вторичной обмотке будет получено большее или меньшее по величине напряжение.

К вторичной обмотке силового трансформатора 2 подключен выпрямитель 3, который преобразует переменное напряжение электрического тока в постоянное. Выпрямленное напряжение поступает на вход переключателя 4, выполненного в виде параллельно включенных транзисторов 26-28 с последовательно установленными токоограни- чивающими резисторами 29-31. Выход переключателя 4 подключен к тиристорному

преобразователю 5 третьего каскада 43 источника питания, который изменяет полярность технологического тока на электродах

6в гальванической ванне.

Последовательно с электродами 6 соеди- т нен датчик 7 тока, предназначенный для измерения величины протекающего технологического тока. Сигнал с выхода датчика

7тока, пропорциональный протекающему технологическому току, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 8, прев0 ращающего этот сигнал в цифровую форму. Код с выхода аналого-цифрового преобразователя 8 подается на один из входов измерителя 9 рассогласования, на другой вход которого поступает цифровой сигнал с первого выхода программного задатчика 10 технологического тока, который может быть выполнен на базе микро-ЭВМ.

Сигнал с второго выхода программного задатчика 10 поступает на вход третьего вычислительного устройства 11, которое осуQ ществляет формирование сигнала, управляющего реверсом и паузами технологиче ского тока. Сигнал с первого выхода третьего вычислительного устройства 11 поступает на один из входов элементов И 13, входящих в состав второго исполнительного

; механизма 36 и управляющих включением и выключением транзисторов 26-28. Сигнал с второго выхода третьего вычислительного устройства 11 поступает на вход третьего исполнительного механизма 14, осуществляющего управление включением и выключе0 нием тиристоров 32-35 тиристорного преобразователя 5.

На выходе измерителя 9 рассогласования формируется сигнал:

.19

Ь при 1и) 1я,

Ig при Г1П Is,

при

Ь,

где Iin - сигнал на первом выходе программного задатчика lOj

Ь - выходной сигнал аналого-цифрового преобразователя 8. При поступлении сигнала Ig на вход блока 15 управления счетом он вырабатывает сигнал, разрешающий поступление импульсов с выхода генератора 12 импуль- сов на суммирую1ций вход реверсивного счетчика 16.

При поступлении сигнала IQ на вход блока 15 управления счетом он вырабатывает сигнал, запрещающий поступление и.мпуль10

сов с выхода генератора 12 импульсов на входы реверсивного счетчика 16.

При поступлении сигнала Ig на вход блока 15 управления счетом он вырабатывает сигнал, разрешающий поступление импульсов с выхода генератора 12 импульсов на вычитающий вход реверсивного счетчика 16.

При переполнении реверсивного счетчика 16 импульсы с его выхода поступают на вход реверсивного счетчика 17, в котором они суммируются или вычитаются.

Сигнал с второго выхода реверсивного счетчика 16 поступает через второй дешифратор 18 на вход регистра 19 сдвига, в котором происходит запись информации, получаемой с выхода второго дешифратора 15 18. Выходной сигнал регистра 19 сдвига поступает на вход соответствующего элемента И 13 второго исполнительного механизма 36, который воздействует на соответствующий транзистор 26 (27, 28) переключателя 4.

Выходной сигнал реверсивного счетчика 17 через первый дешифратор 20 поступает на вход соответствующего усилителя 39 (40, 41), входящего в состав первого исполнится код и реверсивный счетчик 16 будет суммировать или вычитать импульсы до тех пор, пока I o не станет равным Ь, т.е. заданный ток будет равным технологическому току. В этом случае цифровая система рабо- тает как стабилизатор технологического тока или плотности технологического тока.

Постоянный ток на выходе источника питания будет при наличии на входах элементов И 13 разрешающего сигнала, поступающего с выхода третьего вычислительного устройства II. При отключении разрешающего сигнала от входов элементов И 13 последние выключают транзисторы 26-28 переключателя 4.

При формировании на выходе источника питания импульсного тока и изменении его направления (фиг. 3) на входы элементов И 13 с выхода третьего вычислительного устройства 11 подается управляющий сигнал Ui, формирующий паузы между импульсами тока. При сигнале Ui О, ток на выходе ис: точника питания отсутствует. Длительность импульсов и пауз тока задается по программе в программном задатчике 10.

При формировании постоянного напряжения или импульсов тока противоположной

20

нительного механизма 21, который осущест- 25 полярности (реверс тока) третье вычислительвляет включение соответствующих симис- торов 23 первого каскада 1 источника питания. Причем, чем большее число записано в реверсивном счетчике 17, тем меньшее число витков первичной обмотки силового

кое устройство 11 вырабатывает управляющий сигнал U,i и снимает с выхода сигнал Uo. При этом выключается определенная группа тиристоров тиристорного преобразователя 5 изменения полярности (реверса)

трансформатора 2 подключается через си- 30 технологического тока и одновременно выкмисторы 23 к источнику 22 сетевого напряжения.

При формировании на выходе источника питания значения технологического тока, равного по величине трем амплитудам, формируемым каждым из включенных транзисторов 26-28 переключателя 4 (фиг. 2), в регистре 19 сдвига будет записано число, равное значению выходного кода реверсивного счетчика 16, т.е. равное тре.м. Это число будет сдвигаться импульсами напряжения синхронизации Uc по кольцевому регистру 19 сдвига, т.е. в каждый момент времени будут включены три выхода регистра 19 сдвига и, соответственно, три транзистора переключателя 4.

С каждым импульсом синхронизации регистр 19 сдвига переключается и переключает транзисторы переключателя 4, но число включенных в нем транзисторов при этом всегда будет равно трем, и на выходе источника будет присутствовать постоянный ток, равный сумме токов трех транзисторов переключателя 4. Для изменения значения тока источника питания необходимо изменить код, выдаваемый программным задатчиком 10. При произвольном изменении значения тока на выходе источника питания из-за нестабильности напряжения питающей сети или при изменении параметров гальванического процесса на выходе аналого-цифрового преобразователя 8 изме35

40

45

50

55

ключается переключатель 4, после чего на выходе источника питания исчезает ток и происходит выключение схемы 5 изменения полярности (реверса).

При включении транзисторов 26-28 переключателя 4 подается сигнал включения реверса Us и подключается другая пара тиристоров тиристорного преобразователя 5 изменения полярности (реверса) тока. При этом одновременно по программе можно изменять и величину тока измененной полярности.

Выключение переключателя 4 обеспечивает выключение тиристоров тиристорного преобразователя 5 изменения полярности (реверса) за счет снятия сигналов управления с их управляющих электродов, что исключает применение сложных схем принудительного закрытия тиристоров.

Предлагаемая замкнутая цифровая система позволяет автоматически по заданной программе устанавливать с больщой точностью и быстродействием определенную величину выходного тока, задавать длительность импу,1ьсов и пауз, длительность прямых и реверсированных импульсов, что обеспечивает получение широких технологических возможностей ее использования. Формула изобретения

Цифровая система управления источником питания, содержащая последовательно соединенные программный задатчик, измери

нится код и реверсивный счетчик 16 будет суммировать или вычитать импульсы до тех пор, пока I o не станет равным Ь, т.е. заданный ток будет равным технологическому току. В этом случае цифровая система рабо- тает как стабилизатор технологического тока или плотности технологического тока.

Постоянный ток на выходе источника питания будет при наличии на входах элементов И 13 разрешающего сигнала, поступающего с выхода третьего вычислительного устройства II. При отключении разрешающего сигнала от входов элементов И 13 последние выключают транзисторы 26-28 переключателя 4.

При формировании на выходе источника питания импульсного тока и изменении его направления (фиг. 3) на входы элементов И 13 с выхода третьего вычислительного устройства 11 подается управляющий сигнал Ui, формирующий паузы между импульсами тока. При сигнале Ui О, ток на выходе ис: точника питания отсутствует. Длительность импульсов и пауз тока задается по программе в программном задатчике 10.

При формировании постоянного напряжения или импульсов тока противоположной

кое устройство 11 вырабатывает управляющий сигнал U,i и снимает с выхода сигнал Uo. При этом выключается определенная группа тиристоров тиристорного преобразователя 5 изменения полярности (реверса)

технологического тока и одновременно вык

0

5

0

5

ключается переключатель 4, после чего на выходе источника питания исчезает ток и происходит выключение схемы 5 изменения полярности (реверса).

При включении транзисторов 26-28 переключателя 4 подается сигнал включения реверса Us и подключается другая пара тиристоров тиристорного преобразователя 5 изменения полярности (реверса) тока. При этом одновременно по программе можно изменять и величину тока измененной полярности.

Выключение переключателя 4 обеспечивает выключение тиристоров тиристорного преобразователя 5 изменения полярности (реверса) за счет снятия сигналов управления с их управляющих электродов, что исключает применение сложных схем принудительного закрытия тиристоров.

Предлагаемая замкнутая цифровая система позволяет автоматически по заданной программе устанавливать с больщой точностью и быстродействием определенную величину выходного тока, задавать длительность импу,1ьсов и пауз, длительность прямых и реверсированных импульсов, что обеспечивает получение широких технологических возможностей ее использования. Формула изобретения

Цифровая система управления источником питания, содержащая последовательно соединенные программный задатчик, измеритель рассогласования, первое и второе вычислительные устройства, первый дешифратор и первый исполнительный механизм, соединенный выходами с входами первого каскада источника питания, а выход источника питания через аналого-цифровой преобразователь подключен к второму входу измерителя рассогласования, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия системы, в ней установлены последовательно соединенные второй дешифратор, регистр сдвига, второй исполнительный механизм, а также третье вычислительное устройство, третий исполнительный механизм, второй и третий каскад источника питания, причем второй выход второго вычислительного устройства, соединен с входом второго дешифратора, второй выход программного задатчика соединен с входом третьего вычислительного устройства, подключенного первым и вторым выходами к второму входу второго исполнительного механизма и к входу третьего исполнительного механизма, соединенного

выходами с входами третьего каскада источника питания, входы второго каскада которого подключены к выходу второго исполнительного механизма.

Составитель Ю. Гладков

Редактор Н. ТупицаТехред И. ВересКорректор И. Муска

Заказ 3088/49Тираж 836Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг.г

Фиг.З

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для управления источником питания гальванической ванны. В системе решается задача повышения надежности, точности и быстроты стабилизации выходного тока источника питания. Сигнал, пропорциональный выходному току источника питания, преобразуется в аналого-цифровом преобразователе и поступает на один из входов измерителя рассогласования, на другой вход которого поступает сигнал с первого выхода программного задатчика. Измеритель рассогласования работает в режиме трехпозиционного релейного элемента, подключая выходной сигнал генератора импульсов на суммирующие или вычитающие входы первого реверсивного счетчика или отключая выходной сигнал генератора от них. При переполнении первого счетчика импульс с его первого выхода поступает на соответствующие входы второго реверсивного счетчика. Выходной сигнал второго счетчика через первый дешифратор поступает на первый исполнительный механизм, который состоит из усилителей и управляет включением си- мисторов первого каскада источника питания. Симисторы, включаясь, поключают всю первичную обмотку силового трансформатора или ее часть к источнику сетевого питания. Сигнал с второго выхода первого реверсивного счетчика через второй дешифратор и регистр сдвига поступает на второй исполнительный механизм, управляющий включением транзисторов второго каскада источника питания. Регистр сдвига управляет переключением транзисторов во времени, оставляя неизменным общее число включенных транзисторов. Сигнал с второго выхода программного задатчика поступает на вычислительное устройство, которое, воздействуя на второй исполнительный механизм, закрывает все транзисторы и формирует паузы выходного тока источника питания, а воздействуя через третий исполнительный механизм на тиристоры третьего каскада источника питания, осуществляет реверс тока источника питания. 3 ил. Ф (Л ГчЭ со (35 4 го со