CS259691B1

CS259691B1 - Controller connection for power source with controlled rectifier and smoothing choke

Info

Publication number: CS259691B1
Application number: CS87945A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Kminek; Pavel Raba
Original assignee: Zdenek Kminek; Pavel Raba
Priority date: 1987-02-12
Filing date: 1987-02-12
Publication date: 1988-10-14
Also published as: CS94587A1

Abstract

Účelem zapojení regulátoru pro svařovací zdroj je optimalizace regulace v celém rozsahu svařovacích proudu. Zapojení sestává z bloku napájení a zdroje žádané hodnoty proudu, .jehož výstup je spojen jednak s komparátorem žádané hodnoty proudu s hysterezí a jednak s druhým spínačem a s regulátorem proudu. Výstup komparátoru žádané hodnoty proudu je spojen s prvním a druhým spínačem, jejíchž výstupy jsou spojeny se vstupy regulátoru proudu. Výstup z čidla proudu je přes zesilovač skutečné hodnoty proudu a odpor spojen s jedním vstupem regulátoru proudu. Výstup zesilovače skutečné hodnoty proudu je dále přes komparátor skutečné hodnoty proudu a hysterezí spojen s dalším vstupem regulátoru proudu a třetím spínačem, který je rovněž spojen a výstupem regulátoru proudu, který je déle propojen přes komutátor říz%ní uhlu zážehu s blokem koncových stupňů zapalovacích impulsů. Další vstup komparátoru řízení úhlu zážehu je spojen s výstupem bloku synchronizace, spojeného se zdrojem napájecího napětí.The purpose of connecting the regulator for the welding source is to optimize the regulation over the entire range of welding currents. The connection consists of a power supply block and a current setpoint source, the output of which is connected to a current setpoint comparator with hysteresis and to a second switch and a current regulator. The output of the current setpoint comparator is connected to the first and second switches, the outputs of which are connected to the current regulator inputs. The output of the current sensor is connected to one input of the current regulator via an actual current value amplifier and a resistor. The output of the actual current value amplifier is further connected to another input of the current regulator via an actual current value comparator and hysteresis and a third switch, which is also connected to the output of the current regulator, which is further connected via an ignition angle control commutator to the ignition pulse output stage block. Another input of the ignition angle control comparator is connected to the output of the synchronization block, connected to the supply voltage source.

Description

Vynález se týká zapojení regulátoru pro svařovací zdroj s řízeným usměrňovačem a vyhlazovací tlumivkou.The invention relates to a controller for a power source with a controlled rectifier and a smoothing choke.

Svařovací zdroje konstruované na principu tyristorových usměrňovačů s výrazným pulsačním charakterem proudu vyžadují vyhlazovací tlumivku. Tato musí být konstruována na plný výkon měniče, i když požadavek vyhlazení proudu je přísnější především na nízkých proudových úrovních při velkém zaregulování úhlu žážehu. Při vyšších svařovacích proudech je požadavek na zvlnění proudu nižší. Tlumivka dimenzovaná na konstantní zvlněný u níž nedochází k přesycení s vyšším proudem, splňuje podmínku konstantního dynamického chování v celém proudovém rozsahu, je však rozměrově i hmotnostně velká. Dojde-li k přesycení tlumivky např. na 50% nominálního proudu, zvýší se zvlnění proudu, což by samo nebylo, jak vyplývá z předchozího na závadu. Problémem však zůstává dynamika zdroje určená nejen tlumivkou, ale i konstantami regulátoru. Většina regulátorů je obvodově řešena jako PI.Welding power sources designed on the principle of thyristor rectifiers with distinctive pulsating current characteristics require a smoothing choke. This must be designed to the full power of the inverter, although the current smoothing requirement is more stringent, especially at low current levels with a large adjustment of the ignition angle. At higher welding currents the requirement for current ripple is lower. The choke dimensioned for a constant undulating, which does not supersaturate with a higher current, meets the condition of constant dynamic behavior over the entire current range, but is large in size and weight. If the choke is supersaturated, for example, to 50% of the nominal current, the current ripple will increase, which would not be a malfunction, as the previous one indicates. The problem, however, remains the source dynamics determined not only by the choke, but also by the controller constants. Most controllers are designed as PI.

- 2 Zoptimalizujeme-li chování takového regulátoru v případě použití tlumivky s lomenou charakteristikou (viz obr. 1 přesycení) pro nízké proudy (strmější část charakteristiky kj, nebude zdroj stabilní na vyšších proudech (dojde k rozkmitání). Optimalizujeme-li regulátor pro proudy vyšší (druhá část charakteristiky k₂)_; je zdroj na nižších proudech dynamicky nevyhovující a fyzikální svařovací vlastnosti jsou snížené, zvláště stabilita oblouku.- 2 If we optimize the behavior of such a regulator in case of using a choke with broken characteristic (see Fig. 1 supersaturation) for low currents (steeper part of the characteristic kj, the source will not be stable at higher currents (oscillation). (second part of the characteristic _{_2),} the source at lower currents dynamically unsatisfactory physical and welding properties are reduced, especially the stability of the arc.

Tyto nevýhody odstraňuje zapojení regulátoru pro svařovací zdroj podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že výstup bloku napájení a zdroje žádané hodnoty proudu je spojen jednak se vstupem komparátoru žádané hodnoty proudu s hysterezí a jednak přes první odpor s prvním vstupem regulátoru proudu a výstup komparátoru žádané hodnoty proudu s hysterezí je spojen jednak se vstupem prvního spínače a jednak se vstupem druhého spínače, jehož první výstup je spojen s prvním vstupem a jehož druhý výstup je spojen s druhým vstupem regulátoru proudu.These disadvantages are overcome by the connection of the controller for the welding power source according to the invention, which consists in that the output of the power supply block and the reference current source is connected both to the reference input of the reference current comparator with hysteresis and The setpoint current with hysteresis is connected to the input of the first switch and to the input of the second switch, the first output of which is connected to the first input and the second of which is connected to the second input of the current regulator.

Čtvrtý vstup regulátoru proudu je spojen s prvním výstupem a jeho pátý vstup je spojen s druhým výstupem prvního spínače. První vstup regulátoru proudu je před druhý odpor spojen s výstupem zesilovače skutečně hodnoty proudu, jehož vstup je spojen s vý-βtupém čidla proudu a zároveň je výstup zesilovače skutečné hodnoty proudu spojen se vstupem komparátoru skutečné hodnoty proudu s hysterezí, jehož výstup je spojen e třetím vstupem regulátoru proudu a současně s prvním vstupem třetího spínače, jehož druhý výstup je uzemněn a třetí výstup je spojen s výstupem regulátoru proudu, který je zároveň spojený s prvním vstupem komparátoru řízení úhlu zážehu, jehož druhý vstup je spojen s výstupem bloku synchronizace, jehož vstup je spojen se zdrojem napájecího napětí. Výstup komparátoru řízení úhlu zážehu je spojen se vstupem bloku koncových stupňů zapalovacích impulsů, jehož výstup je spojen s řídíčími elektrodami tyristorů.The fourth input of the current regulator is connected to the first output and its fifth input is connected to the second output of the first switch. The first input of the current regulator is connected to the output of the actual current amplifier before the second resistor, the input of which is connected to the output current sensor and at the same time the actual current amplifier output is connected to the actual current comparator input with hysteresis. the current regulator input and at the same time as the first input of the third switch, the second output of which is grounded and the third output is connected to the output of the current regulator, which is also connected to the first input of the ignition angle comparator. it is connected to the power supply. The ignition angle comparator output is coupled to the ignition pulse end stage block input, the output of which is coupled to the thyristor control electrodes.

- 3 Zapojení regulátoru pro svařovací zdroj s řízeným,, usměrňovačem a vyhlazovací tlumivkou podle vynálezu jednoduchou adapcí konstant regulátoru, odvozenou od velikosti žádané hodnoty proudu, která je v souladu se změnou strmosti charakteristiky vyhlazovací tlumivky, optimalizuje regulátor pro celý rozsah, svařovacích proudů (viz obr. 1). Regulátor je doplněn obvodem pro optimální tvar startovací vlny při zapálení oblouku umožňující start s nejvyšší strmostí proudu z úhlu zážehu 90*el.- 3 Wiring a controller for a power source with controlled, rectifier and smoothing choke according to the invention by simply adapting the controller constants, derived from the current setpoint size, which is consistent with the change in the slope characteristic of the smoothing choke, optimizes the controller for the welding range. Fig. 1). The controller is equipped with a circuit for optimum start wave shape when the arc is ignited, allowing start with the highest current steepness from ignition angle 90 * el.

Příklad zapojení regulátoru pro svařovací zdroj s řízeným usměrňovačem a vyhlazovací tlumivkou podle vynálezu je na přiloženém .výkresu, kde na obr. 1 je znázorněna charakteristika tlumivky a na obr. 2 je blokové schéma zapojení obvodu.An example of a controller for a power source with a controlled rectifier and a smoothing choke according to the invention is shown in the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows the choke characteristic and Fig. 2 is a block circuit diagram.

Zapojení regulátoru pro svařovací zdroj sestává z bloku 1 napájení a zdroje žádané hodnoty proudu, na jehož vstup 1.1 je přivedeno napájecí napětí a jehož výstup 1»2 je spojen jednak se vstupem 3.1 komparátoru 2 žádané hodnoty proudu s hysterezí a jednak přes první odpor R4 s prvním vstupem 5.1 regulátoru £ proudu. VýstupThe wiring of the controller for the power source consists of a power supply unit 1 and a power supply source whose input 1.1 is supplied with power and its output 1 »2 is connected to the input 3.1 of the power supply comparator 2 with hysteresis and through the first input 5.1 of the current regulator 6. Exit

3.2 komparátoru 2 žádané hodnoty proudu s hysterezí je spojen jednak se vstupem 9.1 prvního spínače a jednak se vstupem 10.1 druhého spínače 10, jehož první výstup3.2 of the reference current comparator 2 with hysteresis is connected both to the input 9.1 of the first switch and to the input 10.1 of the second switch 10, whose first output

10.2 je spojen s prvním vstupem 5.1 a jehož druhý výstup10.2 is connected to the first input 5.1 and whose second output

10.3 je spojen s druhým vstupem 5.2 regulátoru £ proudu.10.3 is connected to the second input 5.2 of the current regulator 6.

vin

Čtvrtý vstup 5.4 regulátoru 2 pxoudu je spojen s prvním výstupem 9.2 a jeho pátý vstup 5.5 je spojen a druhým: výstupem 9.3 prvního spínače 2· £*·νηί vstup 5.1 regulátoru £ pioudu je přes druhý odpor R5 spojen s výstupemThe fourth input 5.4 of the 2-current regulator 2 is connected to the first output 9.2 and its fifth input 5.5 is connected to the second one: the output 9.3 of the first switch 2 is connected to the output via the second resistor R5.

2.2 zesilovače 2 skutečné hodnoty proudu, jehož vstup 2.1 je spojen s výstupem čidla proudu 12 a zároveň je výstup 2,2 zesilovače 2 skutečné hodnoty proudu spojen se vstupem 4.1 komparátoru 4 skutečné hodnoty proudu2.2 actual current amplifier 2, input 2.1 of which is connected to current sensor output 12 and at the same time output 2.2 of actual current amplifier 2 is connected to input 4.1 of comparator 4 of actual current value

- 4 s hysterezí, jehož výstup 4.2 je spojen s třetím vstupem- 4 with hysteresis, whose output 4.2 is connected to the third input

5.3 regulátoru. £ proudu a současně s prvním vstupem 11,1 třetího spínače EL. Vnitřní zapojení regulátoru 2 proudu je tvořeno sériovým spojením prvního kondenzátorů Cl a prvního vstupního odporu Rl, zapojeným mezi jeho druhý a třetí vstup 5,2 a 5.3. Společný uzel prvního vstupního odporu Rl a prvního kondenzátorů Cl je přes druhý kóndenzátor C2 spojen s prvním vstupem 5.1 Tegulátoru 2 Proudu a zároveň s prvním vstupem operačního zesilovače VI, v jehož zpětné vazbě je zapojen třetí kondenzátor C3 v sérii s třetím a druhým vstupním odporem R3 a R2.5.3. And simultaneously with the first input 11.1 of the third switch EL. The internal connection of the current regulator 2 consists of a series connection of the first capacitors C1 and the first input resistor R1 connected between its second and third inputs 5.2 and 5.3. The common node of the first input resistor R1 and the first capacitors C1 is connected via the second capacitor C2 to the first input 5.1 of the current regulator 2 and at the same time to the first input of the operational amplifier VI in which the third capacitor C3 is connected in series with the third and second input resistors R3 and R2.

Vývody druhého odporu R2 tvoří čtvrtý a pátý vstup 5.4 a 5.5 regulátoru 2 pioudu. Druhý vstup operačního zesilovače VI je uzemněn. První výstup 11,2 třetího spínače .11 je uzemněn a jeho druhý výstup 11,3 je spojen s výstupem. 5.6 regulátoru 2 proudu, který je zároveň spojený s prvním vstupem 7.1 komparátoru χ řízení úhlu zážehu, jehož druhý V’³'*'¹¹? 7·2 je spojen s výstupem 6,2 bloku 6 synchronizace. Vstup 6.1 bloku 6 synchronizace je spojen se zdrojem napájecího napětí a výstup 7.3 komparátoru χ řízení úhlu zážehu je spojen se vstupem 8.1 bloku 8. koncových stupňů zapalovacích impulsů, jehož výstup 8.2 je spojen s řídicími elektrodami tyristorů usměrňovače.The terminals of the second resistor R2 form the fourth and fifth inputs 5.4 and 5.5 of the current regulator 2. The second input of the operational amplifier VI is grounded. The first output 11.2 of the third switch 11 is grounded and its second output 11.3 is coupled to the output. 5.6 of the current regulator 2, which is also connected to the first input 7.1 of the comparator χ of the ignition angle control, whose second V ' ³ ' * ^'11 ? 7 · 2 is coupled to the output 6,2 of the synchronization block 6. The input 6.1 of the synchronization block 6 is connected to the power supply source and the output 7.3 of the ignition angle control comparator 7.3 is connected to the input 8.1 of the ignition stage 8 output stage whose output 8.2 is connected to the rectifier thyristor control electrodes.

Funkce regulátoru pro svařovací zdroj s řízeným usměrňovačem a vyhlazovací tlumivkou podle -vynálezu je následující:The function of the controller for the power source with controlled rectifier and smoothing choke according to the invention is as follows:

Skutečná hodnota proudu, zobrazená na výstupu zesilovače 2 skutečné hodnoty proudu je přivedena na komparátor £ skutečné hodnoty proudu s hysterezí, který vyhodnotí moment uzavření proudového svařovacího okruhu. Jeho výstup je přiveden na třetí spínač 11, který odblokuje výstup regulátoru 2 Proudu (start z 90‘elektrických) a dále zavede derivační složku proudu na jeho vstup přes člen Rl, Cl. Výstup bloku 2 zesilovače ekutečné hodnoty proudu a bloku 1 napájení a zdroje žádané hodnoty prouduThe actual current value displayed at the actual current amplifier output 2 is applied to the actual current comparator 6 with hysteresis, which evaluates the closing current of the current welding circuit. Its output is connected to a third switch 11, which unlocks the output of the current regulator 2 (start from 90‘electric) and further introduces a current derivative component to its input via a member R1, C1. Output of Amplifier Block 2 with Actual Current Value and Block 1 with Power Supply and Setpoint Source

- 5 je přiveden na vstup PID regulátoru £ proudu, jehož výstup je spolu s výstupem bloku £ synchronizace přiveden na vstup komparátoru 2 řízení úhlu zážehu a přes něj pak dále na blok 8 koncových stupňů zapalovacích impulsů. Výstup bloku 1 žádané hodnoty proudu je přiveden na komparátor 2 žádané hodnoty proudu s hysterezí, jehož hladina je nastavena na úroveň zlomu charakteristiky zobrazené na obr, 1. Výstup 3.2 tohoto komparátoru ovládá první á druhý spínač 9 a 10, které mění PID konstanty regulátoru Jji proudu.5 is connected to the input of the PID current regulator 6, the output of which, together with the output of the synchronization block 8, is connected to the input of comparator 2 of the ignition angle control and through it further to the block 8 of the ignition stages. The output of the current reference block 1 is fed to the current reference value comparator 2 with hysteresis, whose level is set to the breakpoint level of the characteristic shown in Fig. 1. The output 3.2 of this comparator controls the first and second switches 9 and 10 current.

Claims

Controller wiring for Welding Power Source

a rectifier and a smoothing choke, characterized in that the output (1.2) of the power supply and reference set (1) is connected to the input (3.1) of the reference setpoint comparator (3) with hysteresis and through the first resistor (R4) with the first input (5.1) of the current regulator (5) and the output (3.2) of the comparator (3) of the current setpoint with hysteresis is connected both with the input (9.1) of the first switch (9) and with the input (10.1) of the second switch (10) , o

whose first output (10.2) is connected to the first input (5.1) and whose second output (10.3) is connected to the second input (5.2) of the current regulator (5), the fourth input (5.4) is connected to the first output (9.2), and whose fifth input (5.5) is connected to the second output (9.3) of the first switch (9) and further the first input (5.1) of the current regulator (5) is connected to the output (2.2) of the actual value amplifier (2) current input whose input (2.1) is connected to the output of the current sensor (12) and at the same time the output (2.2) of the actual current amplifier (2) is connected to the input (4.1) of the actual current comparator (4) with hysteresis. ) is connected to the third input (5.3) of the current regulator (5) and simultaneously to the first input (11.1) of the third switch (11), the first output (11.2) of which is grounded and the second output (11.3) is connected to the output (5.6) (5) a current which is also connected to the first input (7.1) of the control comparator (7) ignition angle, the second input (7.2) of which is connected to the output (6.2) of the synchronization block (6), whose input (6.1) is connected to the power supply and the output (7.3) of the comparator (7) of the ignition angle control is connected to the input (8.1) the ignition pulse output stage (8), the output of which (8.2) is connected to the drive thyristor control electrodes.