Способ дискретно-интегрального регулирования тока источника питания газоразрядной технологической установки Советский патент 1993 года по МПК G05F1/56 H02M7/48 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для управления источником питания газоразрядной технологической.установки, например в установках ионно-плазменного азотирования.

Целью изобретения является повышение максимальной мощности технологического процесса и расширение диапазона рабочих токов в условиях изменения вольт- амперной характеристики газового разряда.

На фиг.1 показана вольт-амперная характеристика газоразрядной установки и

естественная внешняя характеристика источника питания; на фиг.2 - функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.З - функциональная схема блока задания и регулировки текущего тока уставки.

Газоразрядная установка, которая является нагрузкой источника питания, обладает высокой динамикой. Ее вольт-амперная характеристика (фиг.1) может изменяться в зависимости от давления, состава и скорости газовых смесей, температуры окружающей среды. Рабочая точка системы в ходе работы может попадать на различные участю

со

ки характеристики, в том числе и на участки с отрицательным дифференциальным сопротивлением. В таком случае работа установки становится неустойчивой, технологический процесс приходится прерывать путем отключения источника питания, поскольку работа на участке с отрицательным дифференциальным сопротивлением может привести к переходу газового разряда в дуговой.

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

Технологами заданы граничные значения тока на вольт-амперной характеристике min и Imax (фиг.1), задан требуемый ток по условию мощности излучения lyo и зафиксировано его допустимое приращение Ai. На участке ВАХ газового разряда с отрицательным дифференциальным сопротивлением задано граничное значение дифференциального сопротивления ПДИф (-Rrp), до которого возможно регулирование в области рабочих токов разряда.

Первоначально текущее значение тока уставки ly задается равным уо. Измеряется напряжение на нагрузке UH1 при токе ly. Далее задается ток уставки, равный ly iy - Л I и измеряется напряжение на нагрузке Un2Приведен один возможный способ вычисления приращения тока уставки, который состоит в следующем: вычисляют дополнительно величину дифференциального сопротивления по формуле Ндиф U/I, гдеД U КН1 - Un2. Если в результате сравнения окажется, что Рдиф (-Rrp), то ток уставки необходимо уменьшить скачком на величину, равную . Коэффициент пропорциональности К вычисляется no- формуле К (Rrp - Ндиф)/Кист, Где RHCT.

внутреннее сопротивление источника питания. Если Рдиф (-Rrp), то текущий ток устав ки увеличивают до достижения тока lyo с шагом AI.

Рассмотрим конкретный пример регулирования тока источника питания лазерной газоразрядной технологической установки по предложенному способу на примере устройства, представленного на фиг.2, 3. Устройство выполнено на базе источника питания с дозированной передачей энергии в цепь.газового разряда. Тиристо.ры 1, 3 и 2, 4 соединены по мостовой схеме. В диагонали моста включены доаирующий конденсатор 5 и датчик тока дозирующего

конденсатора 6. Индуктивность 7, обратный диод 8 и нагрузка 9 подключаются последовательно с конденсатором 5. Система управления источником питания состоит из

схемы сравнения 10, интегратора 11, порогового устройства 12, схемы И 13, формирователя импульсов 14, распределителя импульсов 15, усилителей импульсов 16 и 17, датчика тока газового разряда 18, датчи0 ка напряжения газового разряда 19, блока

задания и регулировки тока установки 20.

Блок 20 состоит из блока определения

дифференциального сопротивления РДИф

21, схемы сравнения Рдиф и Rrp 22, форми5 рователя приращения тока установки 23 и сумматора токов 24.

Новое полученное значение тока уставки с выхода блока 20 поступает на вход схемы сравнения 10, разность текущего то0 «а уставки и мгновенного значения тока газового разряда с выхода 10 подается на вход интегратора 11. После интегрирования сигнал поступает на вход порогового устройства 12. Момент сравнения сигнала ин5 тегратора с порогом Unop фиксируется в схеме И 13 и вместе с сигналом датчика тока дозирующего конденсатора 6 применяется для формирования управляющих импульсов на тиристоры. Формирователь

0 импульсов 14 подает сигнал на вход распределителя импульсов 15, дальше сигнал поступает на входы усилителей импульсов 16, 17 для последующего отпирания соответствующей пары тиристоров.

5 Таким образом, предлагаемый способ задания и регулирования тока уставки источника питания газоразрядной технологическойустановки расширяет энергетические возможности установки, и

0 диапазон рабочих токов, позволяет получить максимально возможную мощность установки.

Формула изобретения Способ дискретно-интегрального регу5 лирования тока источника питания газоразрядной технологической установки, заключающийся в том, что в каждом цикле регулирования задают ток уставки lyo, измеряют текущее значение тока нагрузки, выде0 ляют сигнал токового рассогласования и компенсационно воздействуют им на источник питания, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения максимальной мощности технологического процесса и расшире5 ния области рабочих токов, в каждом цикле регулирования определяют величину и знак . дифференциального сопротивления нагрузки Рдиф, сравнивают его с граничным значением Rrp, и при выполнении неравенства Рдиф -Rrp уменьшают ток уставки до зна

чения, при котором выполнено неравенствоговой, а при выполнении неравенства

Ндиф - Rrp за время, не превышающееРдиф - Rrp увеличивают ток уставки до

времени перехода тлеющего разряда в ду-величины 1уо.

Использование: для управления источниками питания широкого класса газоразрядных технологических установок. Сущность изобретения: при регулировании тока источника питания газоразрядной технологической установки определяют величину и знак дифференциального сопротивления нагрузки, сравнивают его с граничным значением, которое задают на .отрицательном участке вольт-амперной характеристики. В зависимости от результата сравнения уменьшают или увеличивают ток уставки. Способ позволяет корректировать и задавать такое текущее значение тока уставки, которое учитывает состояние вольт- амперной характеристики нагрузки, ее динамику и положение на ней рабочей точки. Использование способа дает возможность увеличить выходную мощность и расширить диапазон рабочих токов установки. 3 ил. ел С

(pt/&2

ф#г 7