CS226293B1

CS226293B1 - Welding rectifier regulator circuitry

Info

Publication number: CS226293B1
Application number: CS466682A
Authority: CS
Inventors: Petr Ing Heinrich; Zdenek Ing Kminek; Pavel Ing Raba
Original assignee: Heinrich Petr; Kminek Zdenek; Raba Pavel
Priority date: 1982-06-23
Filing date: 1982-06-23
Publication date: 1984-03-19

Description

(54)(54)

HEINRICH PETR log., KltíNEK ZDElfSK ing., BABA PAVEL ing., PRAHAHEINRICH PETR log., Kltisek ZDElfSK ing., BABA PAVEL ing., PRAGUE

Zapojení regulátoru pro svařovací usměrňovačController connection for welding rectifier

226 293226 293

Vynález se týká zapojení regulátoru pre svařovací ueměrňovač z vyhlazovací tlumivkou.The invention relates to a controller for a welding gun with a smoothing choke.

V současnédobě se vyrábějí svařovacíusměrňovače s vyhlazovací tlumivkou jen ee základním uspořádáním regulační smyčky, což jim zajišťuje zapálení oblouku vždy při plném otevření řízonáho usměrňovače· Z toho vyplývají zejména pr©-.nižSÍ svařovací proudy, neodstranitelné počáteční překmity a sklon kpr opále vání svařovaného materiálu* RovnČz nárůst svařovacího.proudu při zapalování oblouku u nich začíná a minimální strmostí, oož nepřispívá k usnadnění jeho zapálení.Nowadays, welding rectifiers with a smoothing choke are only produced with a basic control loop arrangement, which ensures that the arc is always ignited when the rectifier is fully opened. Also, the increase in the welding current when starting the arc begins with a minimum steepness, which does not facilitate its ignition.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení regulátoru pro svařovací usměrňovač s vyhlazovací tlumivkou podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, žo paralelně k bočníku, zapojenému do sárie s tlumivkou^ je svým prvním a druhým vstupom zapojen blok skutečné hodnoty proudu· Jeho první výstup js spojen jednak so vstupom spínače počátečních Stavů a jednak přes derivační blok s prvním vstupem prvního sčítaeího Člonu a druhývýstup bloku skutečné hodnoty proudu jo spojen β-druhým vstupem prvního sčítaeího členu· Jeho třetí vstup je spojen s výstupem-.bloku žádané hodnoty proudu, jehož vstup je spojen s jezdeom potenolomotru pro zadání žádané hodnoty svařovaoího proudu· Sýetup prvního sčítaeího členu, jo přes PI regulátor propojen s prvním vstupem bloku žádané hodnoty úhlu otevření. jeho druhý vstup jo rovněž spojen s jezdeom pot omeleme tru-.. Jeho výstup jo spojen s prvním vstupom-.druhého sčítaeího členu a dálo ovládaoí vstup bloku žádaná hodnoty úhlu otevření a ovládací vstup bloku žádané hodnoty proudu jsou spojek ny s výstupem spínače počátečních stavů.-Druhý vstup .druhého sčí* tacího Členu jo přes generátor pilového napětí spojen so střídavým vstupem bloku řízeného usměrňovače a výstup drahého sčítaeího členu jo přes komparátor a tvarovací obvod impulsů spojen s blokem řízeného usměrňovače· *The above-mentioned drawbacks are eliminated by the connection of the regulator for the welding rectifier with the smoothing choke according to the invention, which is based on the fact that parallel to the shunt connected to the choke s choke is connected with its first and second inputs initial state switch input and second through the derivative block with the first input of the first addition cell and the second output of the actual current value block connected to the β-second input of the first addition element. when the potentiometer is used to set the welding current setpoint · Syset of the first addition element, connected via the PI controller to the first input of the setpoint of the angle of opening. its output is connected to the first input of the second summation member and further controls the block angle setpoint input and the current setpoint block control input are coupled to the initial state switch output. .-Second input of the second summation element y via a saw voltage generator connected to the AC input of the controlled rectifier block and the output of the expensive addition element yo via the comparator and the pulse shaping circuit connected to the controlled rectifier block.

Zapojení regulátoru podle vynálezu zajišťuje svařovacímu usměrňovači optimální svařovací vlastnosti v celém-rozsahu nastavitelných proudů. Je jím dosaženo vysoké počáteční strmosti nárůstu svařovacího proudu v okamžiku zapálení oblouku při současném potlačení regulačního přokmitu svařovacího proudu, čímž se odstraňuje sklon k propalování svařovaných .materiálů.The controller circuit according to the invention provides the welding rectifier with optimum welding properties over a range of adjustable currents. This achieves a high initial steepness of the welding current increase at the time of arc ignition while suppressing the welding current regulation overshoot, thereby eliminating the tendency to burn the welded materials.

Zapojení dále umožňuje dosažení maximální možné dynamiky při regulaci svařovacího procesu.The wiring further enables the maximum possible dynamics in the welding process control.

Blokové schéma zapojení-regulátoru.pro svařovací usměrňovač podle vynálezu je na přiloženém výkresu.The wiring-regulator block diagram for the welding rectifier according to the invention is shown in the attached drawing.

K.napájecí síti je přes transformátor 1 připojen řízený usměrňovač 2- s vyhlazovací tlumivkou 2 aboČníkem £, ke kterému jo paralelně zapojen svým prvním a druhým vstupem blok 2 skutečné hodnoty proudu, jehož první výstup je spojen jednak se vstupem spínače £ počátečních stavů a jednak-přes derivační blok X s prvním vstupem prvního sčítacího členu £♦ Druhý výstup- bloku 2 skutečnéhodnoty proudu je spojen s druhým vstupem prvního sčítacího-.členu-£, jehož třetí vstup jo spojen s výstupem bloku £ žádané hodnoty proudu. Vstup bloku 2 Žádané hodnoty proudu jo spo* jen s jezdcem potenoiometru 10 pro zadání- žádané hodnoty svařovacího proudu. Výstup prvního sčítaoího členu £ je-.přes BX regulátor 11 propojen s prvním vstupem bloku 12 žádané hodnoty úhlu otevření, jehož druhý vstup je rovněž spoien s jezdcem potenoiometru 10. Výstup bloku 12 žádané hodnoty úhlu otevření je spojen s prvním vstupem druhého sčítacího členu ΐχ. Ovládací vstup bloku 12 žádané hodnoty úhlu otevření a ovládací vstup bloku χ .žádané hodnoty proudu jsou spojeny s výstupem spínače £ počátečních •stavů.. Druhý vstup druhého sčitaciho členu 13 Jo přes.generátor 14 pilového napětí spojen so střídavým vstupem bloku £ řízeného usměrňovače. Výstup druhého sčítaoího členu 13 jo přes komparátor 15 a tvarovací obvod impulsů 16 spojen s blokem £ řízenéhe usměrňovače^ funkce jednotlivých bloků obvodu podle vynálezu je následná jícít.A controlled rectifier 2 with a smoothing choke 2 and a side switch 6 is connected to the supply network via a transformer 1, to which a current current block 2 is connected in parallel with its first and second inputs, the first output of which is connected to the initial state switch input. through the derivative block X with the first input of the first addition member 6, the second output of the actual current value block 2 is connected to the second input of the first addition member 6, the third input of which is connected to the output of the setpoint current block. Block 2 input Current setpoints are only associated with the slider 10 for setting the welding current setpoint. The output of the first adder 8 is connected via the BX controller 11 to the first input of the setpoint angle block 12, the second input of which is also connected to the slider 10 of the potentiometer 10. The output of the setpoint angle block 12 is connected to the first input of the second additive element. . The control input of the block angle set point 12 and the control input of the block set point current are connected to the output of the initial state switch 6. The second input of the second accumulator 13 via the saw voltage generator 14 is connected to the AC input of the controlled rectifier block. The output of the second adder 13 via the comparator 15 and the pulse shaping circuit 16 connected to the controlled rectifier block 6 of the function of the individual blocks of the circuit according to the invention is successive.

Blok £ skutečné hodnoty proudu, ktorý obsahuje komparátor a..zesilovač generuje v klidovém stavu tj. před zapálením oblouku na svém prvním výstupu signál nulového proudu opačné polarity, než je signál .úměrný skutečné hodnotě svařovacího Reoudu generovaný po zapálení oblouku, na obou výstupech bloku £ skutečné hodnoty prou* du, Hasignálnulového proudu reaguje spínač £ počátečních stavů, kterýzajišžuje počáteční podmínku v bloku~£žádané hodnoty proudu a v bloku 12 žádané hodnoty úhlu otevření·The actual current value block 6 comprising the comparator and the amplifier generates a zero current signal of opposite polarity to the actual welding current current value generated after the arc ignition at both outputs of the block before the arc is ignited at its first output. £ of the actual current value, the zero-current current switch 8 reacts with an initial state switch £ which provides an initial condition in the current setpoint block ~ and the angle of opening angle setpoint 12.

Generátor 14 pilového napětí generuje napěťový oignál pilovitého průběhu, který je synchronizován napěťovým., signálem vzhledem k soustavě napětí napájející blok £ řízeného usměrňovače.The saw voltage generator 14 generates a sawtooth voltage signal that is synchronized by a voltage signal relative to the voltage system supplying the controlled rectifier block 6.

Blok ££ žádané hodnoty úhlu otevření zajišťuje takovou počáteční velikost napěťového signálu odpovídajícího žádanému úhlu otevření, že k jeho komparaci z napěíovýa signálem pilovitého průběhu na komparátoru 15 a z toho plynoucí generaci prvního zapalovacího impulsu v tvar ovacím obvodu impulsů 16 dochází při maximu amplitudy střídavého napětí napájejícího řízený usměrňovač, resp, v jeho okolí| a to.v závislosti na nastavené velikosti svařovacího proudu vždy tak, aby nedošle k prvnímu překaitu svařovacího proudu, resp. aby tento byl potlačen na minimum,-. Při takevé^to^Nstartu* svařovacího usměrňovače dochází k zapálení oblouku s nejvyáší možnou-počáteční strmostí nárůstu svařovacího proudu. Při tom. dosažení požadované hodnoty svařovacího proudu v blízkostikonce intervalu vodivosti prvního_rresp, některého dalěího tyristoru, má-.podstatný-.vliv na stabilizaci přechodného děje, t j, na odstranění regulačních překmitů. Po zapálení tyristoru až do jeho přlre* zení komutace jo totiž velikost svařovacího proudu ovlivňována jen parametry výstupního obvodu - svařovacího usměrňovače - uzavřeného zkrhtemfresp·obloukem. Případně snížení proudu přivřením tyristoru, pokud dojde k překmitů, lze provést teprve až řízením okamžiku zapálení následujícího týristora.The opening angle setpoint block 90 provides an initial magnitude of the voltage signal corresponding to the desired opening angle such that its comparison from the sawtooth voltage signal on the comparator 15 and the resulting generation of the first ignition pulse in the pulse shaping circuit 16 occurs at maximum AC voltage amplitude controlled rectifier, respectively, in its vicinity depending on the set welding current size, always in such a way that the first welding current overflow, resp. to keep it to a minimum, -. At such a ^N start of the welding rectifier, the arc ignites with the highest possible steep rise in the welding current. In doing so. achieving the desired welding current value in the vicinity of the conductivity interval of the first _r or some other thyristor has a substantial effect on the stabilization of the transient process, i.e. on the elimination of control overshoots. After ignition of the thyristor until its commutation is changed, the size of the welding current is influenced only by the parameters of the output circuit - welding rectifier - closed by a short-arc arc. Alternatively, the current reduction by closing the thyristor, in the case of overshoots, can only be realized by controlling the moment of ignition of the next thyristor.

K uvedené stabilizaci- napomáhá při startu svařovacího •usměrňovače i nárůst žádané hodnoty svařovacího proudu od nuly na svolenou hodnotu podle charakteristiky . * _Zy ~ Á. y e J kdeThis stabilization is also aided by an increase in the welding current setpoint from zero to the allowed value according to the characteristic when starting the welding rectifier. * _Zy ~ Á. ye J where

ÁW jo hodnota žádaného svařovacího proudu nastavená na potenoiometru é i· 8··ÁW jo value of required welding current set on potenoiometer é i · 8 ··

2^ jo časová konstanta bloku £ žádané hodnoty proudu2 is the time constant of the current setpoint block

Uvedexý nárůst žádané hodnoty proudu musí odpovídat přirozenému nárůstu proudu na výstupu řízeného usměrňovače s ^jlazovueí tlumivkou, tj· charakteristiceThe specified current setpoint increase must correspond to the natural current increase at the output of the controlled rectifier with cooling coil, ie

I je skutečná hodnotu svařovacího proudu ζ je časová konstanta silového obvodu svařovacího usměrňovačeI is the actual value of the welding current ζ is the time constant of the power circuit of the welding rectifier

Z uvedeného vyplývá» že časové konstanty ζ} « ze mueí sobě rovnat.This implies that the time constants ζ} «can be equal to each other.

Derivační člen 2 revněž přispívá ke zvýšení atabilizaee regulačního procesu a te nejen při zapalování oblouku,-ale i-při jeho vlastním hoření i Přičtení derivační složky skutečné hodnoty proudu k její absolutní sležee se projevuje v rozšíření inferma?ee e skutečnémsvařovacím proudu o tendenční složku» která regulátoru umožňuje.reagovat i na vývoj situaee při regulaci přechodových dějů, tj* v podstatě s jistým předstihem·Derivative element 2 also contributes to increase the stabilization of the control process and not only when the arc is ignited, but also when it burns. Adding the derivative component of the actual current value to its absolute discount is reflected in the extension of the inferma? E e. which allows the regulator to react to the development of the situation in the regulation of transient events, ie * basically some time in advance ·

Úbytek napětí, odpovídající skutečné hodnotě svařovaoíhe proudu, snímaný na bočníku £ je zavaděn mezi první a druhý vstup bloku £ skutečné hodnoty proudu· Signál skutečné hodnoty proudu, generovaný na prvním výstupu tohoto bloku je zaveden do derivačního členu 2» a derivační složka skutečné hodnoty proudu je pak zavedena na první vetup prvního součtového člena £» na jehož druhém vstupu je signál skutečné hodnoty proudu· Pre získání regulační odchylky na vstupu PI regulátoru 11 je de prvního součtového členu £ ještě zaveden signál žádané hodnoty proudu z výstupu bloku 2 žádané hodnoty proudu· Signál žádané hodnoty proudu narůstá po uvolnění výstupního signálu ze spínače £ počátečních stavů zavedeného na ovládací vstup bloku £ žádané hodnoty proudu ed nuly do své ustálené hodnoty· Va vstup bloku £ žádané hodnoty proudu jé přivedeno řídící napětí z poteneiometru 1®· kterým se zadává požadovaná velikost svařovacího proudu-.a současně řídí počáteční žádaná hodnota úhlu otevření zavedením uvedeného řídícího napětí na druhý'vatup bloku 12 žádané hodnoty úhlu otevření, na jehož ovládací vatup.je přiveden signál z výstupu spínače £ počátečních stavů, který je současně přiveden na ovládací vstup bloku £ žéUaé hodnoty proudu* Výstupní signál z K regulátoru li-je přiveden na první vstup bloku gg- žádané hodnoty úhlu ctev* ření, na jehož výstupu je napěťový signál odpovídající žádanému úhlu otevření* ktorý jo.zavedou do druhého součtového členu 13 zároveň s napěťovým signálem pilovitého průběhu. Iři komparací těchto dvou signálů se na výstupu komparátoru 15 gonerujo signál* který v tvar ovacím obvodu impulsů 16. vyvolá vlastní zapalovací, impuls pro zapálení příslušného tyristorů řízeného usměrňovače £·The voltage drop corresponding to the actual welding current value sensed on the shunt £ is applied between the first and second inputs of the actual current value block £. The actual current value signal generated at the first output of this block is fed to the differentiation member 2. it is then applied to the first input of the first summation element 8 »at the second input of which the actual current value signal is obtained. The current reference signal increases after release of the output signal from the initial state switch zaved applied to the control input of the zero reference block £ to its steady state Va and the reference of the current reference block Va is applied to the control voltage from the poteneiometer 1®. at the same time controlling the initial setpoint of the opening angle by applying said control voltage to the second input of the setpoint of the opening angle block 12 at which the control input is supplied with a signal from the output of the Initial Status Switch 6 simultaneously to the control input of the block of current values * The output signal from the K controller is applied to the first input of the block gg of the set point of the opening angle, at whose output a voltage signal corresponding to the desired opening angle * which is applied to the second summation 13 together with the sawtooth voltage signal. Even by comparing the two signals, a signal is generated at the output of comparator 15 which, in the pulse shaping circuit 16, generates its own ignition pulse to ignite the respective thyristors of the controlled rectifier.

Claims

Object of the invention

Connection of the regulator for welding rectifier with smoothing choke f characterized in that, in parallel to the shunt (4) connected in series with choke (3), the actual current value block (5) is connected by its first and second inputs. the input of the initial state switch (6) and through the derivative block (7) with the first input of the first addition member (8) and the second output of the actual current value block (5) connected to the second input of the first addition member (8). the input is coupled to the output of the current setpoint block (9), the input of which is connected to a potentiometer (10) slider for setting the welding current setpoint, the output of the first addition element (8) being connected to the first input of the block (12) Opening angle setpoints whose second input is also connected to the potentiometer slider (10) and whose output is connected to the first input of the second and the control input of the setpoint angle block and the control input of the current setpoint block are connected to the output of the initial state switch, the second input of the second summing member. (13) is connected to the AC input of the controlled rectifier block (2) via a saw voltage generator (14) and the output of the second addition member (13) is connected to the controlled rectifier block (2) via a comparator (15) and pulse shaping circuit (16). ·