CN113760035A - 一种电晕机有效功率动态平衡系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电晕机有效功率动态平衡系统及控制方法，所述的电晕机内设置控制器单元以及驱动电路，控制器单元将驱动信号传递至驱动电路，驱动电路控制电晕机运行，在所述的电晕机的母线上设置电压传感器与电流传感器，所述的电压传感器实时采集母线电压信号传递至控制器单元，所述的电流传感器实时采集母线电流信号传递至控制器单元，控制器单元接收电压信号与电流信号进行处理后输出控制信号至驱动电路。通过上述系统以及控制方法，在实际工作过程中每隔一定时间对有效功率与设定功率进行对比，若出现偏差则通过调整占空比进行修正，使得在电晕机使用过程中的有效功率始终处于动态平衡中，保证电晕机处于最优电晕效果中，提高产品的质量。

Description

一种电晕机有效功率动态平衡系统及控制方法

技术领域

本发明涉及电晕机控制技术领域，尤其是涉及一种电晕机有效功率动态平衡系统及控制方法。

背景技术

电晕处理是一种电击处理，它使承印物的表面具有更高的附着性。其原理是利用高频率高电压在被处理的塑料表面电晕放电(高频交流电压高达5000-15000V)，而产生低温等离子体，使塑料表面产生游离基反应而使聚合物发生交联，表面变粗糙并增加其对极性溶剂的润湿性，这些离子体由电击和渗透进入被印体的表面破坏其分子结构，进而将被处理的表面分子氧化和极化，离子电击侵蚀表面，以致增加承印物表面的附着能力。

传统电晕机通常采用PFM、PAM、PWM三者之一或结合的方式来控制有效功率，电晕机在出厂时其功率已经固定，需要在相同的电压与电流状态下使用才能达到所需功率，而在实际使用过程中负载参数经常发生变化，从而使输出的有效功率也会发生变化，从而导致电晕机在工作过程中不能达到相应的功率，对电晕效果以及产品质量造成影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电晕机有效功率动态平衡系统及控制方法，它实现了电晕机在工作过程中输出的有效功率始终保持在设定功率处。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种电晕机有效功率动态平衡系统，所述的电晕机内设置控制器单元以及驱动电路，控制器单元将驱动信号传递至驱动电路，驱动电路控制电晕机运行，在所述的电晕机的母线上设置电压传感器与电流传感器，所述的电压传感器实时采集母线电压信号传递至控制器单元，所述的电流传感器实时采集母线电流信号传递至控制器单元，控制器单元接收电压信号与电流信号进行处理后输出控制信号至驱动电路。

进一步具体的，所述的控制器单元采用单片机、DSP芯片、CPLD芯片或者FPGA芯片。

一种电晕机有效功率动态平衡的控制方法，该控制方法的步骤为，

S1、读取预先存储的谐振频率值，将输出PWM占空比调至设定值；

S2、按照当前谐振频率值以及占空比输出并运行设定时间，待输出状态稳定；

S3、获取当前谐振频率下的有效功率值；

S4、将该有效功率值与预先设置的设定功率值进行对比，若有效功率值等于设定功率值，直接返回步骤S2循环，若有效功率值不等于设定功率值，则调整占空比的数值返回步骤S2循环。

进一步具体的，所述的预先存储的谐振频率值的范围为10KHz-50KHz。

进一步具体的，所述的步骤S2中设定时间的范围为100us-5s。

进一步具体的，所述的步骤S3中有效功率值Power的获取方法为，采集电晕机母线的电压值Vdc与电流值Idc，通过公式Power＝Vdc*Idc计算获取。

进一步具体的，在所述的步骤S4中当有效功率值不等于设定功率值时，判断有效功率值是否大于设定功率值，若是则按照设定减少量减少占空比后返回步骤S2，若否则按照设定增加量增加占空比后返回步骤S2。

进一步具体的，所述的设定增加量与设定减少量的值相同。

进一步具体的，所述步骤S1中占空比的设定值为0。

本发明的有益效果是：通过上述系统以及控制方法，在实际工作过程中每隔一定时间对有效功率与设定功率进行对比，若出现偏差则通过调整占空比进行修正，使得在电晕机使用过程中的有效功率始终处于动态平衡中，保证电晕机处于最优电晕效果中，提高产品的质量。

附图说明

图1是本发明电晕机有效功率动态平衡系统的示意图；

图2是本发明电晕机有效功率动态平衡的控制方法的流程图；

图3是本发明通过软件控制的逻辑图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示一种电晕机系统，位于电晕机上的电路模块以及用于向电路模块输出控制信号的控制模块，其中，电路模块包括整流电路、滤波电路、逆变单元、变压器以及放电负载，在整流电路上接入单相或三相交流电将交流电变为直流电输入至滤波电路，之后电流通过逆变单元以及变压器向放电负载提供直流电进行电晕工作，还包括有驱动电路，驱动电路用于向逆变单元发出电压以及电流信号；控制模块包括控制器单元以及与控制器单元连接的显示单元、输入单元、报警单元、远程接口以及相应的信号反馈单元，输入单元用于向控制器单元内输入相应的参数、开机或者关机信号，显示单元通过显示屏向操作人员显示电晕机工作状态，信号反馈单元接收到电晕机实际的工作状态通过显示单元显示以及报警单元进行报警，远程接口可以通过网络实现远程控制输入等操作。

以上述系统为基础，为了保证有效功率可随时进行调整，向设定功率靠近，故在电晕机母线上设置电压传感器以及电流传感器，电压传感器采集电晕机母线的电压信号，电流传感器采集电晕机母线的电流信号，电压信号与电流信号均传输至控制器单元并在控制器单元内进行处理，处理后的控制信号(包括谐振频率与占空比)输出至驱动电路处，驱动电路向逆变单元输出控制信号进而来控制放电负载的工作状态。

上述控制器单元采用单片机、DSP芯片、CPLD芯片或者FPGA芯片。

基于上述系统提供一种电晕机有效功率动态平衡的控制方法，如图2所示该控制方法的步骤为，

S1、读取预先存储的谐振频率值，将输出PWM占空比调至设定值，此处的设定值可以根据需要进行选取，谐振频率值也可以根据需要进行更改，可以通过输入单元直接设置即可，该谐振频率值的范围为10KHz-50KHz，在此方案中优选为30KHz；

S2、按照当前谐振频率值以及占空比输出并运行设定时间，待输出状态稳定，此处的设定时间主要保证电晕机完全运行稳定，此处设定时间范围为100us-5s，优选为0.2s；

S3、获取当前谐振频率下的有效功率值，此处的有效功率值的获得可以通过获取电晕机母线电压值与母线电流值计算而得，或者通过采集交流输入端的电压与电流计算而得；

在本方案中通过电压值Vdc与电流值Idc计算而得，其公式为有效功率值Power＝Vdc*Idc；

S4、将该有效功率值与预先设置的设定功率值进行对比，若有效功率值等于设定功率值，直接返回步骤S2以当前的谐振频率值与占空比继续循环，若有效功率值不等于设定功率值，则调整占空比的数值返回步骤S2继续循环。

当有效功率值不等于设定功率值时，此时需要判断有效功率值是否大于设定功率值，若是则以预先设定的设定减少量减少占空比返回步骤S2，此时以当前的谐振频率值以及修改后的占空比输出继续循环；若否则以预先设定的设定增加量增加占空比返回步骤S2，此时以当前的谐振频率值以及修改后的占空比输出继续循环。

此处的设定减少量以及设定增加量的值可以相同，也可以不同。

上述的控制方法可以通过软件来实现自动调整实现动态平衡，如图3所示具体实施例如下：

第一步，电晕机开机，此时电晕机内部自检程序启动进行自检，没有保护条件触发，机器进行正常运行状态；

第二步，在机器进行正常运行状态后，控制器单元首先从只读存储器内读取预先设置的谐振频率值F_RES，并将谐振频率值F_RES赋值给Fout，即Fout＝F_RES，同时将当前输出PWM占空比的变量Dout赋值为0，即Dout＝0；

第三步，控制器单元按照Fout＝F_RES以及Dout＝0输出驱动脉冲信号至驱动电路，驱动电路控制放电负载工作；

第四步，程序等待一个短时间，该短时间为0.2s，主要目的是等待电晕机输出处于稳定状态；

第五步，电压传感器采集到电晕机母线的电压值并通过模数转换电路将模拟信号转换成数字信号至控制器单元，电流传感器采集到电晕机母线的电流值并通过模数转换电路将模拟信号转换成数字信号至控制器单元；

第六步，控制器单元将得到的电压值Vdc与电流值Idc，按照公式Power＝Vdc*Idc计算得到当前的有效功率Power；

第七步，将有效功率Power与通过显示单元设定的功率PowerSet进行比较，判断Power＝＝PowerSet是否成立，若成立则返回第三步以Fout＝F_RES以及Dout＝0继续循环执行；若不成立则进入第八步；

第八步，判断Power＞PowerSet是否成立，若成立则以当前占空比为基础减去一个单步变化量D_STEP，并将变化后的占空比赋值给Dout后返回第三步循环操作，即Dout＝Dout-D_STEP；若不成立则以当前占空比为基础增加一个单步变化量D_STEP，并将变化后的占空比赋值给Dout后返回第三步循环操作，即Dout＝Dout+D_STEP。

通过软件实现了自动计算有效功率以及对有效功率与设定功率的比较，保证了电晕机在使用过程中有效功率始终位于设定功率附近，维持一个动态的平衡。

综上，通过上述系统以及控制方法，在实际工作过程中每隔一定时间对有效功率与设定功率进行对比，若出现偏差则通过调整占空比进行修正，使得在电晕机使用过程中的有效功率始终处于动态平衡中，保证电晕机处于最优电晕效果中，提高产品的质量。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种电晕机有效功率动态平衡系统，所述的电晕机内设置控制器单元以及驱动电路，控制器单元将驱动信号传递至驱动电路，驱动电路控制电晕机运行，其特征在于，在所述的电晕机的母线上设置电压传感器与电流传感器，所述的电压传感器实时采集母线电压信号传递至控制器单元，所述的电流传感器实时采集母线电流信号传递至控制器单元，控制器单元接收电压信号与电流信号进行处理后输出控制信号至驱动电路。

2.根据权利要求1所述的电晕机有效功率动态平衡系统，其特征在于，所述的控制器单元采用单片机、DSP芯片、CPLD芯片或者FPGA芯片。

3.一种电晕机有效功率动态平衡的控制方法，其特征在于，该控制方法的步骤为，

S1、读取预先存储的谐振频率值，将输出PWM占空比调至设定值；

S2、按照当前谐振频率值以及占空比输出并运行设定时间，待输出状态稳定；

S3、获取当前谐振频率下的有效功率值；

S4、将该有效功率值与预先设置的设定功率值进行对比，若有效功率值等于设定功率值，直接返回步骤S2循环，若有效功率值不等于设定功率值，则调整占空比的数值返回步骤S2循环。

4.根据权利要求3所述的电晕机有效功率动态平衡的控制方法，其特征在于，所述的预先存储的谐振频率值的范围为10KHz-50KHz。

5.根据权利要求3所述的电晕机有效功率动态平衡的控制方法，其特征在于，所述的步骤S2中设定时间的范围为100us-5s。

6.根据权利要求3所述的电晕机有效功率动态平衡的控制方法，其特征在于，所述的步骤S3中有效功率值Power的获取方法为，采集电晕机母线的电压值Vdc与电流值Idc，通过公式Power＝Vdc*Idc计算获取。

7.根据权利要求3所述的电晕机有效功率动态平衡的控制方法，其特征在于，在所述的步骤S4中当有效功率值不等于设定功率值时，判断有效功率值是否大于设定功率值，若是则按照设定减少量减少占空比后返回步骤S2，若否则按照设定增加量增加占空比后返回步骤S2。

8.根据权利要求7所述的电晕机有效功率动态平衡的控制方法，其特征在于，所述的设定增加量与设定减少量的值相同。

9.根据权利要求3所述的电晕机有效功率动态平衡的控制方法，其特征在于，所述步骤S1中占空比的设定值为0。

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