Способ управления процессом заряда конденсаторной батареи сварочной машины Советский патент 1991 года по МПК B23K11/26 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано в конденсаторных машинах релаксационного типа для микросварки при управлении процессом заряда конденсаторной батареи.

Целью изобретения является повышение качества сварки за счет повышения точности заряда конденсаторной батареи.

Заряд конденсаторной батареи осуществляют при минимальном угле включения тиристора, измеряют угол включения тиристора 2п и напряжение на конденсаторной батарее Un в каждом полупериоде питающей сети,рассчитывают величину приращения напряжения Д1/п. прогнозируют напряжение заряда конденсаторной батареи в-последующем полупериоде по формуле

лЦ

Un-M Un +и сравнивают его с заданной величиной напряжения на конденсаторной батарее Uc. 3 случае превышения прогнозированным напряжением заданной величиной U.Q угол включения тиристора в последующем полупериоде питающей сети рассчитывают по формуле

1

ю

AU ап,,тМаЦ;-2 о

кэ

О

и прекращают процесс заряда конденсаторной батареи

На фиг.1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 - грабик изменения напряжения на рабочей батарее конденсаторов; на фиг.З - график изменения угла включения тиристоров от приращения напряжения на конденсаторах.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит блок 1 синхронизации с сетью, датчик 2 напряжения на рабочей батарее конденсаторов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, блок 4 ввода, блок 5 измерения угла включения тиристора, миКроЭВМ (ЭВМ)6, первый формирователь 7 импульсов, блок 8 управления формирователем импульсов, коммутатор 9, второй формирователь 10 импульсов.

Элементы блок-схемы соединены следующим образом.

Один из входов ЭВМ 6 соединен с первым выходом блока 4 ввода, на первый вход которого поступает сигнал Пуск, второй выход блока 4 овода соединен с вторым входом АЦП 3, выход которого соединен с вторым входом блока 4 ввода, третий вход которого соединен с первым выходом ЭВМ 6. Первый вход АЦП 3 соединен с выходом датчика 2 напряжения, на вход которого поступает напряжение Убат на батарее конденсаторов. Второй вход ЭВМ 6 соединен с выходом блока 1 синхронизации с сетью, на вход которого поступает напряжение Усети питающей сети, третий вход ЭВМ 6 соединен с выходом блока измерения угла включения тиристора 5, на вход которого поступает падение напряжения дУт на зарядном тиристоре. Второй выход ЭВМ 6 соединен с сходом блока 8 управления мирователем импульсов, первый выход которого соединен с четвертым входом ЭВМ 6 и второй выход которого соединен с входом второго формирователя 10 импульсов, выход которого соединен с первым входом коммутатора 9, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя 7 импульсов, вход которого соединен с третьим выходом ЭВМ 6. Выход коммутатора 9 соединен с управляющим электродом зарядного тиристора.

Способ осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии программа, реализующая алгоритм управления процессом заряда, и величина напряжения Ус, до которого необходимо зйпядить батарею конденсаторов, хранятся в памяти ЭВМ 6, а батарея конденсаторов не заряжена. По команде Пуск на заряд конденсаторов, которая вводится через блок 4 ввода в ЭВМ 6, последняя начинает выполнять заданную программу. Блок 1 синхронизации с сетью формирует синхроимпульсы в начале каждого полупериода. При появлении очередного синхроимпульса ЭВМ 6 выдает управляющий сигнал на формирователь 7 импульсов, который формирует импульс .включения тиристора Уйми, тиразрешзет работу коммутатора 9, через который УИМП подается на управляющий электрод зарядного

тиристора. В первом полупериоде заряда ЭВМ 6 угол поджига не измеряет, так как его величина равна нулю а- 0, что соответствует Убат-0 0. Зарядный тиристор в первом

полупериоде включается сразу при поступлении Уимп на его управляющий электрод.

Напряжение на батарее Убат начинает нарастать в момент, когда Убат Усети, зарядный тиристор выключается. Блок измерения угла включения тиристора 5 формирует импульс, по которому ЭВМ 6 выдает управляющий сигнал на блок 4 ввода для измерения напряжения на батарее и прекращает работу формирователя 7 импульсов. Затем с блока 4 ввода сигнал поступает на АЦП 3, по которому последний производит аналого-цифровое преобразование текущего значения напряжения на батарее и в виде цифрового кода передает

данные в блок 4 ввода. ЭВМ 6 считывает эти данные с выхода блока 4 и записывает в память величину напряжения Ui, а также рассчитывает величину приращения напряжения в данном полупериоде по формулеДУт Ui - Убат.о- Затем ЭВМ 6 формирует импульс, который через блок 4 ввода поступает на вход АЦП 3 и прекращает его работу. ЭВМ 6 ожидает очередного синхроимпульса. При его поступлении ЭВМ 6 начинает

отсчет угла поджига и параллельно этому выдает сигнал на формирователь 7, который формирует импульс включения тиристора Уимп и разрешает работу коммутатора 9. Когда Усети сравняется с Ui, открывается

зарядный тиристор и падение напряжения между его анодом и катодом становится равным нулю Д Ут 0. В этот момент с блока измерения угла включения тиристора 5 приводит импульс на ЭВМ 6. При его появлении

ЭВМ прекращает отсчет угла включения тиристора. Его величина «2 заносится в память ЭВМ 6. Угол «2 соответствует минимальному углу поджига тиристора при напряжении на батарее, равном Ui. Происходит процесс зарядки батареи. Он заканчивается, когда Усети станет равным Убэт.

От блока 5 поступает импульс на ЭВМ 6, которая прекращает работу первого формирователя 7 импульсов и формируетуправляющий сигнал на вход блока 4 для измерения напряжения на батарее. После выполнения операций измерения аналогично первому полупериоду ЭВМ б измеряет и заносит в память величину напряжения на

батарее после второго полупериода U2. Затем рассчитывается приращение Д U2 на батарее во втором полупериоде Д Уз У2 Ui, величина относительного изменения приращения напряжения «2 Д Л

и прогнозируемое значение напряжения на батарее после третьего полупериода из1 U2 + К2 А U2- После сравнения Us заданным значением Uc заряд батареи в следующем полупериоде продолжается, если Uc из1. Заряд производится до тех пор, пока после n-го полупериода прогнозируемое значение напряжения на батарее Un+i1 станет больше Uc (фиг.2). В этом случае ЭВМ 6 прекращает работу первогр формирователя 7 импульсов поджига. Для последнего гюл- упериодаугол поджига тиристора рассчитывается следующим образом. Из фиг.З, на которой приведена зависимость угла включения тиристора а от приращения напряжения на конденсаторах AU видно, что величина-требуемого угла поджига «п-И находится в диапазоне от On до л. При условии, что известны величины Ол,Д Un, Un и Uc, величиной «n-f-1 пределяется из подобия двух прямоугольных треугольников ABC и АДЕ (фиг.З)

oh-м oh + 1ДЕ .

где

.|ВС

, &-)-,).

AUn

нялся на минимальных углах включения,тиристора, а на седьмом производили регулировку угла включения «П-М, В таблице представлены величины напряжения на батарее Un в конце каждого полупериода, углы включения тиристора ап приращения на- пряженияли. в каждом полупериоде и рассчитанные величины относительного приращения Кп. Прогнозируемое значение

напряжения для последнего полупериода составляет

Ue + Кб A Ue 203 ,9321 0,27,9 229 В. что больше заданной величины Uc. Поэтому

в последнем полупериоде производили корректировку угла включения 7п + 1 чтобы дозарядить батарею конденсаторов на величинудис Uc - Ue 216 - 203 13 В. Расчетное значение угла с/п+ 1 определяют

по формуле

ап + 1 -0.221 (3.141 -2-0,221 ) 1,663рад.

После задания угла ап + и заряда батареи в последнем полупериоде измеряют напряжение на конденсаторах ис.реальн . которое составляет 215,6. Погрешность за

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано в конденсаторных машинах релаксационного типа для микросварки при управлении процессом заряда конденсаторной батареи. Цель изобретения - повышение качества свэрки за счет повышения точности заряда конденсаторной батареи. Заряд конденсаторной батареи осуществляют при минимальном угле включения зарядного тиристора в каждом полупериоде питающей сети до тех пор, пока прогнозируемое на следующий полупериод напряжение заряда батареи не превысит заданное. После этого рассчитывают угол включения тиристора на последний полупериод по измеренным значениям угла включения тьристора и приращению напряжения на батареи е предыдущем полупериоде. 3 мл., 1 табл.

При появлении очередного синхроимпульса ЭВМ передает величину ап+1 в цифровом коде на вход блока 8 управления формирователем импульсов. Последний отрабатывает этот угол и через определенный промежуток времени, пропорциональный ап+1 выдает управляющий сигнал на второй формирователь 10 импульсов. В свою очередь формирователь 10 импульсов разрешает работу коммутатора 9, через который поджигающий импульс поступает на управляющий электрод зарядного тиристора.

Таким образом, до последнего полупериода заряда обеспечивается поступление максимальных порций энергии из сети в батарею конденсаторов, а в последнем полупериоде количество поступаемой энергии рассчитывает микроЭВМ, вследствие чего- достигается высокая скорость и точность заряда.

Способ опробован при управлении зарядом конденсаторов сварочной машины СМС-€ при емкости батареи конденсаторов мкФ; зарядное сопротивление R 600 Ом, Um 800 В. Заряд батареи конденсаторов производили до напряжения Uc 216 В. Шесть полупериодов заряд выпол0

5

0

5

ряда батареи по предложенному способу составляет сг 1)с.реэльн.- Uc 215,6 - 216 -0,4 В, что в процентном выражении равно

5 °-2%

экономический эффект может быть

получен за счет повышения точности заряда конденсаторной батареи и в конечном счете улучшения качества сварки и составит 2 тыс. руб. на одну сварочную установку. Формула изобретения Способ управления процессом заряда конденсаторной батареи сварочной машины, при котором заряд осуществляют при минимальном угле включения тиристора, после каждого полупериода питающей сети от 1 до п измеряют угол включения тиристора и напряжение на конденсаторной батарее, при этом рассчитывают величину относительного изменения приращения напряжения как отношение приращения напряжения в текущем полупериоде питающей сети ALfy приращению напряжения в предыдущем полуперисде, затем прогнозируют напряжение на конденсаторной батарее s последующем полупериоде питающей сети как сумму напряжения на конденсаторной, батарее Ua в текущем полупериоде и произведения рассчитанной величины относительного изменения приращения напряжения на приращение напряжения в текущем полупериоде, сравнивают спрогнозированное напряжение с заданной заранее величиной напряжения на конденсаторной батарее Uc, при этом, если спрогнозированное напряжение больше заданной величины, то в последующем полупериоде питающей сети тиристор включают в момент времени , соответствующий-определенному рассчитанному углу включения ,,от л и чающийся тем, что, с целью повышения качества сварки путем

и,

сети

AU,

Т

//

бит

Фиг I

повышения точности заряда конденсаторной батареи, величину угла ап-И включения тиристора рассчитывают по формуле

on. ; (я -2оп)

гдёоп -измеренный угол включения тиристора в текущем полупериоде питающей сети.

,920

О 5 W 15 W 15 50 55 40-AU8

Фиг.5