Фазовый регулятор Советский патент 1989 года по МПК B23K9/00 B23K9/10 

1

Изобретение относится к силовой электронике и предназначено для использования в источниках питания установок для электродуговой сварки постоянного тока с питанием их от трехфазной сети переменного тока и с шестифазной схемой выпрямителя.

Цель изобретения - повышение надежности, ремонтопригодности, качества регулирования и помехозащищенности сварочного источника питания.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого фазового регулятора; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства

Фазовый регулятор состоит из синхронизирующего трансформатора 1, первичная обмотка которого подключена к нулевому и одному из фазных (например, фазы А) проводов сети, вторичная, зашунтированная конденсатором 2, подключена к входу управляемого фазовращателя 3 В стройство введены микросхема 4 и резистор 5, компаратор 6, переменные резисторы 7-9, причем выход фазовращателя 3 соединен с неинвертирующим входом компаратора 6, а управляющий вход - с выходом алгебраичес кого сумматора (элементы 4, 5 и 10), один из входов которого связан с фи погром 1 I низких частот, второй - с похвмжпым кон

4

СО СО

ю

ГС

тактом переменного резистора 8 (задатчика энергетических режимов сварки), соединенного с подстроечными резисторами 7 и 9 - ограничителями пределов регулировки, выход компаратора 6 соединен с входом первого одновибратора 12, выход первого од- новибратора соединен с входом второго одновибратора 13, выход второго одновибратора соединен с управляющим входом ключа 14. В состав устройства входит также

на выходе компаратора 29 устанавливается «единичный уровень (на всех остальных в это время - нулевой), через 115 эл. град. - на выходе компаратора 28 появляется «единичный уровень, через 175 эл. град. - на выходе компаратора 27, через 235 эл. град. - на выходе компаратора 26, через 295 эл. град. - на выходе компаратора 25, через 355 эл. град. - на выходе компаратора 24 появляется единичный уровень, через

неинвертирующий интегратор, состоящий из 10 360+2...3 эл. град, компараторы 24-29 элементов 14-17 и резисторы 18-23, при- обнуляются. Каждый период процесс повторяется. Для выполнения данного условия необходимо: равенство сопротивлений резисторов 18-22 и несколько меньшее, чем у

чем выход интегратора подключен к объединенным неинвертирующим входам компараторов 24-29. Между инвертирующими входами компараторов 24 и 25, 25 и 26, 26 и 27, 18-22 сопротивление резисторов 23, а также 27 и 28, 28 и 29, а также между инвертирую- 15 амплитуда «пилы должна быть несколько щим входом компаратора 29 и общим прово- (на 3-5%) больше значения опорного на- дом включены резисторы 18-23. Выходы ком- пряжения. Передние фронты импульсов компараторов 24-29 через дифференцирующие

цепочки (элементы 30 и 31, 32 и 33, 34 и 35,

ды эмиттерных повторителей являются выходами устройства и подключаются к управляющим электродам тиристоров источника питания сварочной установки. Выход интесоединен с инвертирующим входом компаратора 24 и выводом резистора 18 (фиг. 1).

Опорное напряжение (-f-Uon) порядка

параторов дифференцируются соответствующими дифференцирующими цепочками, уси- 36 и 37, 38 и 39, 40 и 41) подключены к вхо- 20 ливаются по току эмиттерными повторителя- дам эмиттерных повторителей 42-47. Выхо- ми 42-47 и подаются на управляющие

электроды тиристоров выпрямителя источника питания сварочной установки (фиг. 2). Введение в состав устройства детектора 48

„ г , „ амплитудных значений необходимо для симгратора подключен к входу детектора 48 25 метричной работы схемы (распределение амплитудных значений, а выход последнего- углов отпирания тиристоров через 60 эл. град)

при изменении частоты сетевого напряжения. Коэффициент передачи амплитудного детектора должен составлять 0,95-0,97. При

- . . .коэффициенте, равном 1, устройство не фор10 В положительной полярности относитель- М МИрует управляющий импульс на один из ти- но общего провода подается на неинверти- ристоров

рующий вход операционного усилителя 17Фазовое регулирование происходит елеи подстроечныи резистор 7. Объединенные дующим образом

катоды тиристоров сварочного источникас вторинчной обмотки трансформатора

питания соединяются с общим проводом напряжение синусоидальной формы (фиг. 2) устройства.поступает на вход фазовращателя 3, управляемого напряжением. В зависимости от напряжения на управляющм входе, на выходе фазовращателя 3 фаза сигнала может изменяться (по отношение к фазе входного растающего напряжения, так как на его не- 40 сигнала) в пределах 180-0 эл. град. Сину- инвертирующии вход подано опорное напря- соидальное напряжение с выхода фазовра- жение положительной полярности. Ключ 14 щателя 3 поступает на неинвертирующий через каждый полный период сети (в уста- вход компаратора 6, на выходе которого новившемся режиме) сбрасывает интегратор формируются прямоугольные импульсы, пе- путем разряда конденсатора 16, для чего редкие фронты которых совпадают с момен- с выхода второго одновибратора 13 на управ- 45

Устройство работает следующим образом.

Интегратор, собранный на элементах 14-17, является генератором линейно натами перехода через ноль с отрицательного в положительное по полярности напряжение с выхода фазовращателя 3. Передними фронтами названных прямоугольных импульсов запускается одновибратор 12, формирующий прямоугольный импульс длительностью 17-18 мс.

ляющии вход ключа подаются импульсы длительностью 300-500 икс Таким образом, на выходе интегратора формируется пилообразное напряжение («пила) положительной полярности. Оно сравнивается с постоянным напряжением, снимаемым с выхода детектора 48 амплитудных значений и матрицированным (Ui-Us) с помощью прецизионной матрицы резисторов 18-23, на входах компараторов 24-29. Функциональное

Назначение одновибратора - защита устройства от помех. Передним фронтом импульса с выхода одновибратора 12 запускается одновибратор 13, формирующий имназначение названных компараторов и мат- 55 пульс длительностью 400-500 икс, необходи- рицы - получение импульсов со сдвигом мый для сброса интегратора. Таким образом, на 60 эл. град. Более подробно: в начале фазовое регулирование происходит за счет

сдвига пилообразного напряжения относительно синусоидального напряжения сети.

«пилы на компараторах 24-29 нулевой уровень, через 55 эл. град, начала «пилы

на выходе компаратора 29 устанавливается «единичный уровень (на всех остальных в это время - нулевой), через 115 эл. град. - на выходе компаратора 28 появляется «единичный уровень, через 175 эл. град. - на выходе компаратора 27, через 235 эл. град. - на выходе компаратора 26, через 295 эл. град. - на выходе компаратора 25, через 355 эл. град. - на выходе компаратора 24 появляется единичный уровень, через

360+2...3 эл. град, компараторы 24-29 обнуляются. Каждый период процесс повторяется. Для выполнения данного условия необходимо: равенство сопротивлений резис 360+2...3 эл. град, компараторы 24-29 обнуляются. Каждый период процесс повторяется. Для выполнения данного условия необходимо: равенство сопротивлений резисторов 18-22 и несколько меньшее, чем у

18-22 сопротивление резисторов 23, а также амплитуда «пилы должна быть несколько (на 3-5%) больше значения опорного на- пряжения. Передние фронты импульсов комляемого напряжением. В зависимости от напряжения на управляющм входе, на выходе фазовращателя 3 фаза сигнала может изменяться (по отношение к фазе входного 0 сигнала) в пределах 180-0 эл. град. Сину- соидальное напряжение с выхода фазовра- щателя 3 поступает на неинвертирующий вход компаратора 6, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы, пе- редкие фронты которых совпадают с момен- 5

0

тами перехода через ноль с отрицательного в положительное по полярности напряжение с выхода фазовращателя 3. Передними фронтами названных прямоугольных импульсов запускается одновибратор 12, формирующий прямоугольный импульс длительностью 17-18 мс.

Назначение одновибратора - защита устройства от помех. Передним фронтом импульса с выхода одновибратора 12 запускается одновибратор 13, формирующий им5 пульс длительностью 400-500 икс, необходи- мый для сброса интегратора. Таким образом, фазовое регулирование происходит за счет

Пределы регулирования фазы фазовращателя - 170...-5 эл. град., при этом угол отпирания тиристоров изменяется в пределах О-165 эл. град. Стабилизация энергетических параметров происходит за счет алгебраического суммирования напряжения задат- чика 8 и напряжения обратной связи, снимаемого с выхода фильтра 11 низких частот. По сравнению с известным предлагаемый фазовый регулятор легче диагностирутора соединен с общим проводом, а выход - с входом первого одновибратора, выход первого одновибратора соединен с входом второго одновибратора, выход второго одновибратора соединен с управляющим входом ключа, подключенного параллельно конденсатору неинвертирующего интегратора, вход последнего подключен к источнику опорного напряжения положительной полярности, относительно общего провода реется в случае отказа, может быть выполнен 10 гулятора, выход - к объединенным нев меньшем объеме, проще в ремонте и наладке, меньше подвержен воздействию помех по цепям питания появляется возможность его использования в однофазных схемах.

Формула изобретения

1. Фазовый регулятор, содержащий синхронизирующий трансформатор, формироинвертирующим входам шести компараторов, с второго по седьмой, выходы последних через дифференцирующие цепочки подключены к эмиттерным повторителям, выходы эмиттерных повторителей являются выхо- 15 дами регулятора и подключаются к управляющим электродам тиристоров выпрямителя, между инвертирующими входами второго и третьего и четвертого, четвертого и пятого, пятого и шестого, шестого и седьмого, комтора соединен с общим проводом, а выход - с входом первого одновибратора, выход первого одновибратора соединен с входом второго одновибратора, выход второго одновибратора соединен с управляющим входом ключа, подключенного параллельно конденсатору неинвертирующего интегратора, вход последнего подключен к источнику опорного напряжения положительной полярности, относительно общего провода реинвертирующим входам шести компараторов, с второго по седьмой, выходы последних через дифференцирующие цепочки подключены к эмиттерным повторителям, выходы эмиттерных повторителей являются выхо- 5 дами регулятора и подключаются к управляющим электродам тиристоров выпрямителя, между инвертирующими входами второго и третьего и четвертого, четвертого и пятого, пятого и шестого, шестого и седьмого, ком

Изобретение относится к силовой электронике и предназначено для работы в источниках питания для дуговой электросварки постоянным током, питающихся от трехфазной сети переменного тока и имеющих в своем составе тиристорный выпрямитель, собранный по шестифазной схеме. Цель изобретения - повышение надежности, ремонтопригодности, качества регулирования энергетических параметров и помехозащищенности сварочного источника питания. Фазовый регулятор содержит однофазный синхронизирующий трансформатор, вторичная обмотка которого зашунтирована конденсатором и образует контур, настроенный на частоту сетевого напряжения, и является одной из ступеней помехозащиты. Второй ступенью помехозащиты является одновибратор, формирующий импульс длительностью 17-18 мс и связанный выходом с входом одновибратора, который вырабатывает сбрасывающий импульс интегратора-генератора пилообразного напряжения. Формирование последовательности коммутирующих импульсов по шести каналам с интервалом через 60 эл.град. происходит благодаря сравнению пилообразного напряжения с рядом постоянных напряжений, снимаемых с выходов прецизионной резисторной матрицы и изменяющихся пропорционально апплитуде пилообразного напряжения. Благодаря последнему удается получить симметричную работу фазовращателя и обеспечить синхронизацию от одной фазы. Устройство имеет контур стабилизации по регулируемому параметру (току или напряжению). 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

ватель коммутирующих импульсов, схему ре- 20 параторов подключены одинаковые по сопрогулирования угла отпирания тиристоров, канал обратной связи по регулируемому параметру, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, ремонтопригодности, качества регулирования и помехозащищентивлению резисторы, между инвертирующими входом седьмого компаратора и общим проводом подключен резистор, при этом его сопротивление меньше сопротивления вышеуказанных резисторов, с инвертирующим вхоности сварочного источника питания, пер- 25 дом второго компаратора соединен выход

вичная обмотка синхронизирующего трансформатора подключена к нулевому и одному из фазных проводов сети, вторичная обмотка зашунтирована конденсатором, емкость которого и индуктивность вторичной обмотки

амплитудного детектора, входом соединенного с выходом интегратора.

образует контур, настроенный на частоту се-30 неинвертирующий вход которого соединен ти, и подключена к входу управляемогос подвижным контактом переменного резис- фазовращателя, причем один ее вывод под-тора-задатчика энергетических параметров, ключей к общему проводу регулятора, вы-инвертирующий вход соединен с выходом ход управляемого фазовращателя соединенфильтра низких частот, вход последнего с инвертирующим входом первого компара-соединен с выходом датчика сигнала обрат- тора, инвертирующий вход первого компара-35 нои связи.

НнатоВап тиристоров

Фиг /

тивлению резисторы, между инвертирующими входом седьмого компаратора и общим проводом подключен резистор, при этом его сопротивление меньше сопротивления вышеуказанных резисторов, с инвертирующим вхоамплитудного детектора, входом соединенного с выходом интегратора.

неинвертирующий вход которого соединен с подвижным контактом переменного резис- тора-задатчика энергетических параметров, инвертирующий вход соединен с выходом фильтра низких частот, вход последнего соединен с выходом датчика сигнала обрат- нои связи.

п

к упра1л элехтро- вам тиристоров

импульсы

Фиг.2.