Способ дискретно-интегрального регулирования тока газоразрядной технологической установки Советский патент 1992 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для управления источником питания лазерной газоразрядной технологической установки.

Источники питания этого рода управляются дискретно-интегральным способом.

Известен способ регулирования тока нагрузки газоразрядной технологической установки, при котором регулирование осуществляется путем задания требуемого тока, его интегрирования, сравнения интегрированного значения тока задания с заданным пороговым значением и формирования управляющих импульсов на соответствующую пару тиристоров в момент сравнения этих тиристоров производится после окончания протекания тока через дозирующий конденсатор с целью поддержания коммутационной устойчивости.

Недостатком способа является невысокая стабильность тока и низкое быстродействие процесса управления.

Наиболее близким является способ дискретно-интегрального регулирования тока газоразрядной технологической установки, предусматривающий в каждом цикле регулирования задание тока уставки 1у, измерение текущего значения тока, выделение сигнала токового рассогласования и компенсационное воздействие последним на источник питания.

Недостатком известного способа является то, что он не учитывает знак наклона вольт-амперной характеристики газоразрядной установки, являющейся в данном случае нагрузкой, не адаптирует режим работы источника питания к изменению вольт- амперной характеристики в ходе работы

2

Ј

ю ю

установки и к переходу газового разряда в режим контракции, что снижает устойчивость.

Целью изобретения является повышение устойчивости технологического процесса в условиях изменения вольт-амперной характеристики.

Поставленная цель достигается тем, что при способе дискретно-интегрального регулирования тока лазерной газоразрядной технологической установки, предусматривающем в каждом цикле регулирования задание тока уставки у, измерение текущего значения тока, выделение сигнала токового рассогласования и компенсационные воздействия последним на источник питания, в каждом цикле регулирования определяют знак дифференциального сопротивления и при отрицательном дифференциального сопротивления и при отрицательном дифференциальном сопротивлении уменьшают ток уставки у на величину (у - 1макс)/2. где макс - максимальное значение тока на вольт-амперной характеристике газового разряда, до смены знака дифференциального сопротивления, а при положительном дифференциальном сопротивлении увеличивают ток уставки у на величину ()/2, не допуская превышения начального тока уставки уо.

На фиг. 1 представлена вольт-амперная характеристика газоразрядной установки; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 - функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Газоразрядная установка, которая является нагрузкой, обладает высокой динамикой. Ее вольт-ампертная характеристика (фиг. 2) может изменяться в зависимости от давления, состава и скорости газовых смесей, температуры окружающей среды. Поэтому в ходе работы она может деформироваться, при этом характерные точки, показанные на фиг. 1, могут смещаться Рабочая точка системы может попадать на различные участки характеристики, в том числе на участки с отрицательным дифференциальным сопротивлением. В таком случае работа установки становится неустойчивой, технологический процесс приходится прерывать путем отключения источника, поскольку работа на участке с отрицательным дифференциальным сопротивлением может привести к контракциям и переходу тлеющего газового разряда в дуговой.

Сущность предлагаемого способа состоит в коррекции и задании такого текущего тока уставки, которое учитывает состояние вольт-амперной характеристики газового разряда и положение на ней рабочей точки.

Если текущему значению тока уставки ly

соответствует положительное дифференциальное сопротивление уставки, которое определяется одинаковыми знаками приращений DH и 1Н в момент ti, ток установки можно увеличить так, чтобы он не превышал

0 начального тока уставки уо.

Когда знаки приращений противоположны (момент ta), уменьшают ly.

Регулирование тока источника питания лазерной газоразрядной технологической

5 установки по предлагаемому способу осуществляют устройством, представленным на фиг. 3. Устройство выполнено на базе источника питания с дозированной передней энергии в цепь газового разряда. Ти0 ристоры 1, 3 и 2, 4 соединены по мостовой схеме. В диагонали моста включены дозирующий конденсатор 5 и датчик 6 тока дозирующего конденсатора. Индуктивность 7, обратный диод 8 и нагрузка 9 подключаются

5 последовательно с конденсатором 5. Система управления источником питания состоит из схемы 10 сравнения, интегратора 11, порогового устройства 12, схемы и 13, формирователя 14 импульсов, распределителя 15

0 импульсов, усилителей 16 и 17 импульсов, датчика 18 тока газового разряда, датчика 19 напряжения газового разряда, блока 20 задания и регулировки тока уставки установки.

5 На соответствующие пары тиристоров 1, 3 и 2, 4 (фиг. 3) подаются сигналы управления от системы управления. Каждый раз в диагонали моста оказывается включен дозирующий конденсатор 5 и датчик б тока

0 дозирующего конденсатора. Слежение за током дозирующего конденсатора необходимо с целью повышения коммутационной устойчивости источника питания. Управляющие сигналы на соответствующие пары ти5 ристоров выпрямителя получаются следующим образом: сигнал с датчика 18 тока газового разряда одновременно подается на вход схемы 10 сравнения в качестве обратной связи по току и поступает на один

0 из входов блока 20 задания и регулировки тока уставки (фиг. 3). на второй вход которого подается сигнал сдатчика 19 напряжения на газовом разряде. В блоке 20 производится корректировка тока уставки с приме5 нением предлагаемого способа путем определения текущего значения дифференциального сопротивления газового разряда. Новое полученное значение тока уставки подается на второй вход схемы 10 сравнения и является единственным выходом

блока 20. Полученная разность текущего тока уставки и мгновенного значения тока газового разряда с выхода схемы сравнения поступает на вход интегратора 11. После интегрирования сигнала поступает на вход порогового устройства 12. Момент сравнения сигнала интегратора с порогом Unop фиксируется в схеме И 13 и вместе с сигналом датчика 6 тока дозирующего конденсатора применяется для формирования управляющих импульсов на тиристоры. Формирователь 14 импульсов подает сигнал на вход распределителя 15 импульсов, дальше сигнал поступает на входы усилителей 16 и 17 импульсов для последующего отпирание соответствующей пары тиристоров.

Формула изобретения Способ дискретно-интегрального регулирования тока газоразрядной технологической установки, предусматривающий в каждом цикле регулирования задание тока

уставки 1у , измерение текущего значения тока, выделение сигнала токового рассогласования и компенсационное воздействие последним на источник питания, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения устойчивости технологического процесса в условиях изменения вольт-амперной характеристики газового разряда, в каждом цикле регулирования определяют знак дифференциального сопротивления и при отрицательном дифференциальном сопротивлении уменьшают ток уставки у, , на величину

V i MSKC

, где 1макс - максимальное значение тока на вольт-амперной характеристике газового разряда до смены знака дифференциального сопротивления, а при положительном дифференциальном сопротивлении увеличивают ток уставки у на

1у + 1Макс

величину , не допуская превышения начального тока уставки 1уо.

Использование: электроснабжение лазерных технологических установок. Сущность изобретения: обеспечивается возможность задавать и регулировать текущее значение тока установки источника питания лазерной технологической установки с учетом изменения вольт-амперной характеристики нагрузки таким образом, чтобы достичь большей стабильности работы установки, увеличить время безотказной работы, улучшить условия технологического процесса за счет уменьшения средней частоты защитных отключений установки при переходе нагрузки в режим конструкции. Для этого изменяют дифференциальное сопротивление нагрузки и корректируют ток установки для задания рабочего режима в устойчивой области характеристики разряда 3 ил (/ С

tf tg t$ t# tf tg t

Ј te 17

Фие. 2

Фие. 1

1