KR20080084801A - Improved phase reference generator with driving point voltage estimator for resistance welding - Google Patents

Improved phase reference generator with driving point voltage estimator for resistance welding Download PDF

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KR20080084801A
KR20080084801A KR1020087011936A KR20087011936A KR20080084801A KR 20080084801 A KR20080084801 A KR 20080084801A KR 1020087011936 A KR1020087011936 A KR 1020087011936A KR 20087011936 A KR20087011936 A KR 20087011936A KR 20080084801 A KR20080084801 A KR 20080084801A
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폴 로버트 부다
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슈나이더 오토메이션 인코포레이티드
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Abstract

An improved phase reference generator for use in resistance welding, and a method and system for estimating a driving point voltage of a resistance weld system. The method includes the steps of creating a volt-time area of the observed voltage, a current-time area of the observed current, a current-difference-time area of the observed current, an estimated line resistance, and an estimated line reactance of the system, and using them for creating a driving point voltage area or waveform. The estimated driving point voltage time area is used to drive the firing of a thyristor. The system includes circuitry for implementing the method for a resistance weld control.

Description

저항 용접을 위한 구동점 전압 추정기를 구비한 개선된 위상 기준 생성기{IMPROVED PHASE REFERENCE GENERATOR WITH DRIVING POINT VOLTAGE ESTIMATOR FOR RESISTANCE WELDING}IMPROVED PHASE REFERENCE GENERATOR WITH DRIVING POINT VOLTAGE ESTIMATOR FOR RESISTANCE WELDING}

본 발명은 2005년 10월 17일자로 출원된 미국 가특허 제60/727,425호의 우선권의 이익을 청구하며, 그 내용은 본 명세서에 참조로서 통합된다. 본 발명은 또한 2006년 9월 8일자로 출원된 "Phase Reference Generator with Driving Point Voltage"라는 제목의 미국 특허 제11/517,747호 및 2006년 9월 8일자로 출원된 "Method and System for Estimating Driving Point Voltage"라는 제목의 미국 특허 제11/517,687호의 우선권의 이익을 청구한다.The invention claims the benefit of U.S. Provisional Patent No. 60 / 727,425, filed October 17, 2005, the contents of which are incorporated herein by reference. The invention also discloses US Patent Nos. 11 / 517,747, entitled "Phase Reference Generator with Driving Point Voltage," filed September 8, 2006, and "Method and System for Estimating Driving Point, filed September 8, 2006." Claims priority of US Patent No. 11 / 517,687 entitled " Voltage. &Quot;

본 발명은 일반적으로 AC 위상 제어기에서 개선된 사이리스터 타이밍을 제공하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 저항 용접 작동을 위해 개선된 타이밍을 제공하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates generally to systems and methods for providing improved thyristor timing in an AC phase controller, and more particularly to systems and methods for providing improved timing for resistance welding operations.

일반적으로 사이리스터 또는 실리콘 제어된 정류기(SCR: silicon controlled rectifier) 기반 위상 제어기 및 특히 저항 용접 제어기의 성능을 제한할 수 있는 현상은 전류가 흐를 때 라인 임피던스의 존재에 의해 야기된 관찰된 전압 파형의 뒤틀림이다. 위상 제어된 저항 용접기에서, 강하고 안전한 용접을 달성하기 위해 요구되는 에너지 프로파일을 발생시키기 위하여 수 라인 사이클들에 걸친 전류의 정확한 제어가 요구된다. 이를 달성하기 위하여 SCR들을 트리거링하는 발화(firing) 펄스들이 자신에게 인가된 AC 전력원에 관하여 정확하게 타이밍되도록 요구된다. 현재의 저항 용접 제어는 따라서 전력원에 관하여 정확한 내부 시간 베이스를 유지해야만 한다. 이러한 내부 시간 베이스는 본 명세서에서 위상 기준 발생기(PRG: phase reference generator)로서 참조된다.In general, phenomena that can limit the performance of thyristors or silicon controlled rectifier (SCR) based phase controllers and especially resistance welding controllers are distortions of observed voltage waveforms caused by the presence of line impedance when current flows. to be. In a phase controlled resistance welder, accurate control of the current over several line cycles is required to generate the energy profile required to achieve strong and safe welding. In order to achieve this, firing pulses that trigger the SCRs are required to be accurately timing with respect to the AC power source applied to them. Current resistance welding control must therefore maintain an accurate internal time base with respect to the power source. This internal time base is referred to herein as a phase reference generator (PRG).

전통적으로, 용접 제어는 위상 록킹된 루프 시스템들이 내부 시간 베이스가 발생될 수 있는 타이밍 정보를 발생시키기 위하여 관찰된 파형의 제로-크로싱(zero-crossing)에 기초한 위상 판별기를 이용하는 내부 시간 베이스를 유지시킨다. 그러나, 이러한 방법은 용접점으로의 전류의 흐름이 용접점의 단자에서 용접 제어에 의해 관찰된 바와 같은 전압 파형의 제로-크로싱에서 뒤틀림을 야기하기 때문에 저항 용접 애플리케이션들에 대한 시간 베이스를 발생시키는데 부적절하다.Traditionally, weld control maintains an internal time base where phase locked loop systems utilize a phase discriminator based on zero-crossing of the observed waveform to generate timing information from which an internal time base can be generated. . However, this method is inadequate for generating a time base for resistance welding applications because the flow of current to the welding point causes distortion in zero-crossing of the voltage waveform as observed by the welding control at the terminal of the welding point. Do.

다수의 시도들이 개선된 용접 조건들을 제공하기 위해 이루어져 왔다. 미국 특허 제5,856,920호는 두 개의 독립적인 시간 베이스들 사이의 위상 에러를 추정하는 방법을 개시한다. 특히, 상기 특허는 내부적으로 유지된 시간 베이스(위상 기준 발생기)와 관찰된 사인 곡선(sinusoidal) 전압 사이의 위상 에러를 추정하는 방법을 개시한다. 두 개의 독립적인 시간 베이스들 사이의 위상 에러를 추정하는 방법은, 내부 위상 기준 발생기의 시간 베이스를 "사분면"으로 분할하는 단계 및 사분면에 걸친 사인 곡선 전압의 관찰된 완전한 값의 전압-시간 영역을 통합시키는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 위상 추정기는 모든 사분면들의 전체 합으로 나 뉘어진, 처음 2개 사분면들의 전압-시간 영역의 합과 최종 2개 사분면들의 합 사이의 차의 비율을 계산한다. 다른 실시예에서, 두 개의 인접 사분면들의 전압-시간 영역은 위상 에러를 추정하기 위하여 사용된다.Many attempts have been made to provide improved welding conditions. U. S. Patent No. 5,856, 920 discloses a method for estimating phase error between two independent time bases. In particular, the patent discloses a method for estimating the phase error between an internally maintained time base (phase reference generator) and the observed sinusoidal voltage. The method of estimating the phase error between two independent time bases comprises the steps of dividing the time base of the internal phase reference generator into "quadrants" and the observed complete value voltage-time region of the sinusoidal voltage across the quadrants. Incorporating. In one embodiment, the phase estimator calculates the ratio of the difference between the sum of the voltage-time domains of the first two quadrants and the sum of the last two quadrants, divided by the total sum of all quadrants. In another embodiment, the voltage-time domain of two adjacent quadrants is used to estimate the phase error.

미국 특허 제5,869,800호는 고체 상태 위상 제어된 저항 용접기 제어에서 사이리스터들을 발화시키는 타이밍을 개선하기 위하여 용접기 제어를 위한 위상 뒤틀림 보상 시간 베이스의 사용을 개시한다.US Pat. No. 5,869,800 discloses the use of a phase distortion compensation time base for welder control to improve timing of firing thyristors in solid state phase controlled resistance welder control.

미국 특허 제5,963,022호는 전압을 관찰하는 단계, 라인 임피던스의 존재하에서 위상 각도 발화 제어로부터 전압이 공급되고 있는 부하의 결과로서 부하에 AC 라인 전압원의 결합에 의해 발생된 위상 뒤틀림을 추정하는 단계, 및 추정된 위상 뒤틀림에 응답하여 내부 위상 기준 발생기를 조정하는 단계에 기초하여 관찰된 라인 전압에 내부 시간 베이스를 동조화시키기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 상기 특허는 또한 시스템이 전류를 전도시키지(conduct) 않는 조건하에서 라인 전압 파형을 관찰하는 단계, 관찰된 위상 에러를 보상하지 않고 전류 조건하에서 위상을 추정하는 단계로부터 초래된 위상 에러를 관찰하기 위하여 시스템이 전류를 전도시키는 하나 이상의 라인 사이클들에 대한 위상 기준 발생기 주파수 및 위상을 고정시키는 단계, 그 후 바이어스된 위상 에러를 보상하는 동안 관찰된 양만큼 후속하는 위상 에러 샘플들에서 위상 에러를 바이어싱하는 단계를 개시한다. 본 특허에 개시된 방법은 특히 제어의 목적이 동일한 전류의 전류 펄스들의 시퀀스를 발생시키는 것일 때 저항 용접 제어의 성능을 매우 현저하게 개선한다. 그러나, 특정 환경에서, 특히 전류가 다수의 라인 사이클들에 걸쳐 최초 값으로부터 최종 값으로 변화하는 경우에, 성능은 그러한 보상이 없는 시스템보다 더 낫지만, 최대한 정확하지는 않다.U.S. Patent No. 5,963,022 includes the steps of observing a voltage, estimating phase distortion caused by coupling of an AC line voltage source to the load as a result of the load being supplied from phase angle ignition control in the presence of line impedance, and A method and apparatus are disclosed for tuning an internal time base to an observed line voltage based on adjusting an internal phase reference generator in response to an estimated phase distortion. The patent also discloses a system for observing phase errors resulting from observing line voltage waveforms under conditions in which the system does not conduct current, and estimating phase under current conditions without compensating for observed phase errors. Fixing the phase reference generator frequency and phase for one or more line cycles conducting this current, and then biasing the phase error in subsequent phase error samples by the observed amount while compensating for the biased phase error. Start the step. The method disclosed in this patent greatly improves the performance of resistance welding control, especially when the purpose of control is to generate a sequence of current pulses of the same current. However, in certain circumstances, especially when the current changes from the original value to the final value over multiple line cycles, the performance is better than a system without such compensation, but not as accurate as possible.

미국 특허 제6,013,892호는 추정된 라인 임피던스 모델들, 개방 회로 라인 전압, 및 부하 전류와 전도 각도 사이의 추정된 관계와 발화 각도, 전도 각도 및 부하 회로 전력 사이의 수학적 관계에 기초하여 발화 시퀀스를 계산하는 위상 제어된 용접 시스템을 개시한다. 상기 시스템은 또한 공칭(nominal) 발화 각도를 보정하기 위하여 실시간으로 수신된 측정된 값들을 사용한다. 이러한 시스템도 또한 최대한 정확하지는 않다.U.S. Patent No. 6,013,892 calculates an ignition sequence based on estimated line impedance models, open circuit line voltage, and an estimated relationship between load current and conduction angle and mathematical relationship between ignition angle, conduction angle and load circuit power. A phase controlled welding system is disclosed. The system also uses the measured values received in real time to correct the nominal firing angle. Such a system is also not as accurate as possible.

본 발명은 상기 논의된 문제점들 및 다른 문제점들을 해결하고 이러한 타입의 종래 시스템들에 의해 제공되지 않는 장점들 및 측면들을 제공하기 위하여 제공된다. 본 발명의 특징들 및 장점들의 완전한 논의는 다음의 상세한 설명에 따르며, 이는 첨부 도면들을 참조로 진행될 것이다.The present invention is provided to solve the problems discussed above and other problems and to provide advantages and aspects not provided by this type of conventional systems. A complete discussion of the features and advantages of the present invention will be in accordance with the following detailed description, which will proceed with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 저항 용접 제어기와 같은 AC 위상 제어기의 개선된 타이밍을 위한 방법 및 시스템이다. 특히, 개선된 방법 및 시스템은 EQ5400 AC Resistance Weld Control과 함께 사용될 수 있다. 이러한 용접 제어는 자동차 몸체 어셈블리를 비제한적으로 포함하는 저항 용접(weld) 애플리케이션들에서 이용된다.A method and system for improved timing of an AC phase controller, such as the resistance welding controller of the present invention. In particular, the improved method and system can be used with the EQ5400 AC Resistance Weld Control. Such welding control is used in resistance welded applications, including but not limited to automotive body assemblies.

본 발명은 실질적으로 모든 조건들하에서 구동점(driving point) 전압 파형을 실시간으로 추정함으로써 구동점 전압(전류가 흐르지 않는다면 관찰될 개방 회로 전압)을 추정할 수 있는 저항 용접 제어의 능력의 성능을 개선한다. 더 이상 용접 시작시 위상 기준 발생기의 위상 및 주파수를 "고정시킬" 필요가 없다. 본 발명은 이상적인, 시간 변화 구동점 전압원, 일련의 라인 저항 및 일련의 라인 리액턴스를 포함하는 용접 제어에 전력을 제공하는 분배 시스템 및 전력원에 대한 단순한 회로 모델을 추정함으로써 이를 달성한다. 라인 저항 및 라인 리액턴스의 추정된 파라미터 값들을 사용하면, 추정된 구동점 전압-시간 영역은 모든 조건들하에서 자동적으로 전력원을 추적하는 위상 기준 발생기를 발생시키기 위한 근거로서 종래의 방식으로 계산되고 사용된다.The present invention improves the performance of the resistance welding control's ability to estimate the driving point voltage (open circuit voltage to be observed if no current flows) by estimating the driving point voltage waveform in real time under substantially all conditions. do. It is no longer necessary to "lock" the phase and frequency of the phase reference generator at the start of the weld. The present invention accomplishes this by estimating a simple circuit model for the power system and distribution system that provides power to the welding control, which includes an ideal, time varying drive point voltage source, a series of line resistances and a series of line reactances. Using estimated parameter values of line resistance and line reactance, the estimated drive point voltage-time domain is calculated and used in a conventional manner as a basis for generating a phase reference generator that automatically tracks the power source under all conditions. do.

본 발명의 일실시예에 따라, 시스템은 내부 위상 기준 발생기에 관하여 AC 위상 제어된 저항 용접 애플리케이션의 구동점 전압 크기 및 위상을 추정한다. 상기 시스템은 용접 동안에 구동점 전압 위상의 추적을 개선한다. 이것은 사이리스터 발화점의 보다 정확한 타이밍 및 그 결과 저항 용접 작동 중에 더 나은 전류 정확성을 초래한다. 시스템은 또한 개선된 런 투 런(run to run) 부하 임피던스 추정을 제공하여, 보다 정확한 피드-포워드(feed-forward) 제어를 초래한다. 시스템은 또한 용접 동안에 개선된 라인 전압 보상을 제공한다.In accordance with one embodiment of the present invention, the system estimates the drive point voltage magnitude and phase of an AC phase controlled resistance welding application with respect to an internal phase reference generator. The system improves tracking of the drive point voltage phase during welding. This results in more accurate timing of the thyristor firing point and consequently better current accuracy during resistance welding operation. The system also provides improved run to run load impedance estimation, resulting in more accurate feed-forward control. The system also provides improved line voltage compensation during welding.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 저항 용접 시스템의 구동점 전압을 추정하기 위한 방법 및 시스템이 제공된다. 상기 방법은 샘플링된 전압 값 및 샘플링된 전류 값의 복수의 세트들을 획득하기 위하여 시스템의 공급된 전압 및 공급된 전류를 주기적으로 샘플링하는 단계를 포함한다. 샘플링된 전압 및 전류는 샘플링된 전압의 전압-시간 영역, 샘플링된 전류의 전류 시간 영역 및 샘플링된 전류의 전류 차 시간 영역을 생성하기 위하여 이용된다. 상기 방법은 전류가 흐르는지 아닌지를 판단하는 단계, 전류가 흐르지 않을 때 샘플링된 전압 값 및 샘플링된 전류 값의 제1 세트를 취하는 단계 및 전류가 흐를 때 샘플링된 전압 값 및 샘플링된 전류 값의 제2 세트를 취하는 단계를 더 포함한다. 이러한 값들의 2개 세트로부터, 상기 방법은 시스템의 추정된 라인 저항 및 추정된 라인 리액턴스를 생성하는 단계를 포함한다.In accordance with another embodiment of the present invention, a method and system are provided for estimating the drive point voltage of a resistance welding system. The method includes periodically sampling the supplied voltage and the supplied current of the system to obtain a plurality of sets of sampled voltage values and sampled current values. The sampled voltage and current are used to generate the voltage-time region of the sampled voltage, the current time region of the sampled current, and the current difference time region of the sampled current. The method includes determining whether a current flows, taking a first set of sampled voltage values and sampled current values when no current flows, and generating a sample of the sampled voltage value and sampled current values when current flows. Further comprising taking two sets. From these two sets of values, the method includes generating an estimated line resistance and an estimated line reactance of the system.

상기 방법은 추정된 구동점 전압 시간 영역을 생성하기 위하여 샘플링된 전압의 전압-시간 영역, 샘플링된 전류의 전류 시간 영역, 샘플링된 전류의 전류 차 시간 영역, 추정된 라인 저항 및 추정된 라인 리액턴스를 사용하는 단계를 더 포함한다. 추정된 구동점 전압 시간 영역은 저항 용접 장치의 사이리스터의 발화를 구동시키기 위하여 사용된다.The method uses the voltage-time domain of the sampled voltage, the current time domain of the sampled current, the current difference time domain of the sampled current, the estimated line resistance, and the estimated line reactance to produce an estimated drive point voltage time domain. It further comprises the steps of using. The estimated drive point voltage time domain is used to drive the ignition of the thyristor of the resistance welding device.

샘플링된 전압의 전압-시간 영역을 생성하는 단계, 샘플링된 전류의 전류 시간 영역을 생성하는 단계 및 샘플링된 전류의 전류 차 시간 영역을 생성하는 단계는 사분면 논리에 의한 사분면상에 실행될 수 있다. 본 실시예에서, 시스템의 공급된 전압 및 공급된 전류를 주기적으로 샘플링하는 단계는 각각의 사분면에 대해 한 세트의 횟수만큼 공급된 전압 및 전류를 샘플링하는 단계를 포함한다.Generating the voltage-time domain of the sampled voltage, generating the current time domain of the sampled current, and generating the current difference time domain of the sampled current may be performed on quadrant by quadrant logic. In this embodiment, periodically sampling the supplied voltage and the supplied current of the system includes sampling the supplied voltage and current a set number of times for each quadrant.

상기 방법은 추정된 위상 기준이 공급된 전압을 갖는 위상에 있도록 하기 위하여 다양한 규정을 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 방법은 공급된 전압과 내부 위상 기준 사이에 위상 에러를 계산하기 위하여 추정된 구동점 전압 시간 영역을 사용하는 단계를 포함한다. 위상 에러는 그 후 공급된 전압과의 동조화에서 구동점 전압 파형 모델을 생성하는데 이용될 수 있다.The method may further include various provisions to ensure that the estimated phase reference is in phase with the supplied voltage. In this regard, the method includes using the estimated drive point voltage time domain to calculate the phase error between the supplied voltage and the internal phase reference. The phase error can then be used to generate a drive point voltage waveform model in synchronization with the supplied voltage.

저항 용접 시스템의 용접 제어에서의 회로, 및 공급된 전압 및 전류를 측정하기 위한 컴포넌트들은 방법 단계들을 실행하기 위하여 시스템에 의하여 이용된다. 회로는 개시된 기능들을 실행하는데 필수적인 펌웨어 및/또는 소프트웨어를 갖는 디지털 신호 프로세서를 포함할 수 있다.Circuits in the welding control of the resistance welding system, and components for measuring the supplied voltage and current, are used by the system to perform the method steps. The circuit can include a digital signal processor having firmware and / or software necessary to carry out the disclosed functions.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 저항 용접 디바이스의 발화 엘리먼트들을 타이밍하기 위한 구동점 전압을 추정하는 방법은, 다수의 미리 정해진 간격으로 전력 분배 시스템의 공급된 전류 및 공급된 전압을 측정하는 단계, 공급된 전압 및 공급된 전류의 측정된 값들에 기초하여 라인 저항 및 라인 리액턴스를 추정하는 단계 및 공급된 전압 및 공급된 전류의 측정된 값들과 추정된 라인 저항 및 라인 리액턴스에 기초하여 구동점 전압을 추정하는 단계를 포함한다. 추정된 구동점 전압은 저항 용접 디바이스의 사이리스터에 발화 신호를 제공하기 위한 타이밍 논리로서 위상 기준 발생기에 의해 사용된다.According to another embodiment of the present invention, a method of estimating a driving point voltage for timing ignition elements of a resistance welding device includes measuring a supplied current and a supplied voltage of a power distribution system at a plurality of predetermined intervals, Estimating line resistance and line reactance based on measured values of supplied voltage and supplied current and driving point voltage based on measured values of supplied voltage and supplied current and estimated line resistance and line reactance. Estimating. The estimated drive point voltage is used by the phase reference generator as timing logic to provide an ignition signal to the thyristor of the resistance welding device.

상기 방법은 공급된 전압의 측정된 값으로부터 공급된 전압의 전압 시간 영역을 계산하는 단계, 공급된 전류의 측정된 값으로부터 공급된 전류의 전류 시간 영역을 계산하는 단계, 및 공급된 전류의 측정된 값으로부터 공급된 전류의 전류 차 시간 영역을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다. 전압 시간 영역, 전류 시간 영역 및 전류 차 시간 영역은 구동점 전압을 추정하기 위하여 사용된다.The method includes calculating a voltage time domain of the supplied voltage from the measured value of the supplied voltage, calculating a current time domain of the supplied current from the measured value of the supplied current, and measuring the measured current of the supplied current. The method may further include calculating a current difference time domain of the supplied current from the value. The voltage time domain, current time domain and current difference time domain are used to estimate the drive point voltage.

라인 저항 및 라인 리액턴스를 추정하는 단계는, 전류가 흐르지 않을 때 샘플링된 전압 값 및 샘플링된 전류 값의 제1 세트를 측정하는 단계, 전류가 흐를 때 샘플링된 전압 값 및 샘플링된 전류 값의 제2 세트를 측정하는 단계, 및 샘플링된 전압 값 및 샘플링된 전류 값의 제1 세트와 샘플링된 전압 값 및 샘플링된 전류 값의 제2 세트에 기초하여 시스템의 추정된 라인 저항 및 추정된 라인 리액턴스를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 추정된 라인 저항 및 라인 리액턴스는 또한 구동점 전압을 추정하는데 이용될 수 있다.Estimating line resistance and line reactance includes measuring a first set of sampled voltage values and sampled current values when no current flows, and a second of sampled voltage values and sampled current values when current flows. Measuring the set, and generating an estimated line resistance and an estimated line reactance of the system based on the first set of sampled voltage values and sampled current values and the second set of sampled voltage values and sampled current values. It may include the step. The estimated line resistance and line reactance can also be used to estimate the drive point voltage.

본 방법은 공급된 전압과 추정된 구동점 전압 사이의 위상 에러(phase error)를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 추정된 위상 에러는 추정된 구동점 전압의 위상과 내부 시간 베이스(internal time base) 간의 위상 차를 결정하는데 사용될 수 있다.The method may further comprise estimating a phase error between the supplied voltage and the estimated driving point voltage. The estimated phase error can be used to determine the phase difference between the phase of the estimated driving point voltage and the internal time base.

본 발명의 다른 측면에 따라서, 저항 용접 시스템(resistance weld system)의 구동점 전압을 추정하기 위한 방법이 제공된다. 본 방법은 시스템의 공급된 전압과 공급된 전류를 주기적으로 샘플링하는 단계를 포함하여, 샘플링된 전압 값과 샘플링된 전류 값의 세트들을 얻는다. 또한 샘플링된 전압 값과 샘플링된 전압 값의 제 1, 제 2 및 제 3 세트를 획득하는 단계, 및 제 1, 제 2 및 제 3 세트들의 각각에 대한 전류 차이 값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 샘플링된 전압 값, 샘플링된 전류 값 및 계산된 전류 차이 값의 제 1 세트, 샘플링된 전압 값, 샘플링된 전류 값 및 계산된 전류 차이 값의 제 2 세트, 및 샘플링된 전압 값, 샘플링된 전류 값 및 계산된 전류 차이 값의 제 3 세트를 기초로 시스템의 추정된 라인 저항 및 추정된 라인 리액턴스를 생성하는 단계를 더 포함한다.According to another aspect of the invention, a method is provided for estimating the drive point voltage of a resistance weld system. The method includes periodically sampling the supplied voltage and the supplied current of the system to obtain sets of sampled voltage values and sampled current values. And obtaining first, second, and third sets of sampled voltage values and sampled voltage values, and calculating current difference values for each of the first, second, and third sets. have. The method includes a first set of sampled voltage values, sampled current values and calculated current difference values, sampled voltage values, second set of sampled current values and calculated current difference values, and sampled voltage values, sampling Generating an estimated line resistance and an estimated line reactance of the system based on the third set of calculated current values and calculated current difference values.

또한 본 방법은 전류가 흐르지 않을 때(즉, 전류가 0일 때) 샘플링된 세트들 중 하나를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 전류가 흐르는지 또는 흐르지 않는지를 결정하는 단계, 및 전류가 흐르지 않을 때 전압을 샘플링하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 데이터 세트를 선택하는 것은 구동점 전압을 결정하는데 포함되는 계산의 일부를 단순화할 수 있다.The method may also include acquiring one of the sampled sets when no current is flowing (ie, when the current is zero). The method may include determining whether or not current is flowing and sampling voltage when no current is flowing. Selecting such a data set can simplify some of the calculations involved in determining the drive point voltage.

본 발명의 추가 실시예에 따라서, 저항 용접 제어에 사용되기 위한 전력 분배 시스템의 구동점 전압 파형을 기록하기 위한 위상 기준 생성기(phase reference generator)가 제공된다. 위상 기준 생성기는 디지털 신호 프로세스를 포함하며, 상기 디지털 신호 프로세서는, 관측 전압(observed voltage)의 전압-시간 영역을 생성하기 위한 디지털 전압-시간 영역 생성기(digital volt-time area generator); 관측 전류의 전류-시간 영역 및 관측 전류의 전류-차이-시간 영역을 생성하기 위한 디지털 전류-시간 영역 및 전류-차이-시간 영역 생성기; 라인 임피던스 추정기; 및 디지털 전압-시간 영역 생성기, 디지털 전류-시간 영역 및 전류-차이-시간 영역 생성기, 및 라인 임피던스 추정기로부터 값들을 수신하고 구동점 전압의 추정치를 생성하도록 구성된 구동점 전압 영역 추정기를 포함하도록 구성된다. 위상 기준 생성기는 저항 용접기(resistance welder)를 점호(firing)하기 위한 출력 신호를 제공하도록 사용될 수 있다.According to a further embodiment of the invention, a phase reference generator is provided for recording the drive point voltage waveform of a power distribution system for use in resistance welding control. The phase reference generator includes a digital signal processor, the digital signal processor comprising: a digital volt-time area generator for generating a voltage-time region of the observed voltage; A digital current-time domain and current-difference-time domain generator for generating a current-time domain of the observed current and a current-differential-time domain of the observed current; Line impedance estimator; And a driving point voltage domain estimator configured to receive values from the digital voltage-time domain generator, the digital current-time domain and current-difference-time domain generator, and to generate an estimate of the driving point voltage. . The phase reference generator can be used to provide an output signal for firing a resistance welder.

위상 기준 생성기는 관측 전압과 관측 전류의 각각을 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환기를 더 포함한다. 또한 위상 기준 생성기는 관측 전압과 관측 전류의 아날로그-디지털 변환을 트리거하는 인터벌 타이머(interval timer)를 포함한다.The phase reference generator further includes an analog-to-digital converter for converting each of the observed voltage and the observed current from an analog signal to a digital signal. The phase reference generator also includes an interval timer that triggers the analog-to-digital conversion of the observed voltage and observed current.

또한 위상 기준 생성기는 위상 에러 추정기를 포함할 수 있다. 위상 에러 추정기는 추정된 구동점 전압과 위상 기준 생성기에 의해 생성된 타이밍 사이클 사이의 위상차를 추정하도록 구성된다. 위상 에러 추정기는 위상 기준 생성기에 의해 생성된 모든 타이밍 사이클에 대해 한번 디지털 신호 프로세서의 펌웨어로 구현된다.The phase reference generator may also include a phase error estimator. The phase error estimator is configured to estimate the phase difference between the estimated drive point voltage and the timing cycle generated by the phase reference generator. The phase error estimator is implemented in the firmware of the digital signal processor once for every timing cycle generated by the phase reference generator.

위상 기준 생성기는 추정된 구동점 전압과 동기화된 위상을 향해 타이밍 사이클을 이동시키기 위해 타이밍 사이클의 주파수를 조절하도록 구성된 보상기(compensator)를 더 포함한다. 이를 달성하기 위해서, 보상기는 타이밍 사이클이 추정된 구동점 전압보다 늦은 경우 타이밍 사이클의 주파수를 증가시키며, 또는 타이밍 사이클이 추정된 구동점 전압보다 빠른 경우 타이밍 사이클의 주파수를 감소시킨다.The phase reference generator further includes a compensator configured to adjust the frequency of the timing cycle to move the timing cycle toward a phase synchronized with the estimated drive point voltage. To accomplish this, the compensator increases the frequency of the timing cycle if the timing cycle is later than the estimated drive point voltage, or decreases the frequency of the timing cycle if the timing cycle is faster than the estimated drive point voltage.

위상 기준 생성기는 사분면(quadrant) 생성기를 더 포함할 수 있다. 사분면 생성기는 타이밍 사이클의 전류 사분면에 대한 지시를 제공하도록 구성된다.The phase reference generator may further comprise a quadrant generator. The quadrant generator is configured to provide an indication of the current quadrant of the timing cycle.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 저항 용점 시스템을 위한 용접 제어가 제공된다. 용접 제어는 공급된 전압의 추정된 구동점 전압을 제공하고 용접 동작 중에 용접 시스템의 사이리스터를 점호하기 위한 신호를 생성하도록 구성된 위상 기준 생성기를 포함한다. 또한 용접 제어는 입력 라인 전압의 샘플링된 값들을 제공하기 위해 위상 기준 생성기와 입력 라인에 연결된 전압계 기능, 및 라인 전류의 샘플링된 값들을 제공하기 위해 위상 기준 생성기와 입력 라인에 연결된 전류계 기능을 포함한다.According to another embodiment of the present invention, welding control for a resistance melting point system is provided. The weld control includes a phase reference generator configured to provide an estimated drive point voltage of the supplied voltage and generate a signal for firing the thyristor of the welding system during the welding operation. The weld control also includes a phase reference generator and a voltmeter function coupled to the input line to provide sampled values of the input line voltage, and a phase reference generator and an ammeter function coupled to the input line to provide sampled values of the line current. .

위상 기준 생성기는 디지털 신호 프로세스를 포함할 수 있다. 디지털 신호 프로세서는 디지털 전압-시간 영역 생성기, 디지털 전류-시간 영역 및 전류-차이-시간 영역 생성기, 라인 임피던스 추정기 및 구동점 전압-영역 추정기와 같이 기능하도록 구성된 펌웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 디지털 전압-시간 영역 생성기는 입력 라인 전압의 샘플링된 값들을 기초로 입력 라인 전압의 추정치를 생성한다. 디지털 전류-시간 영역 및 전류-차이-시간 영역 생성기는 라인 전류의 샘플링된 값들로부터 라인 전류의 차이 및 라인 전류의 추정치를 생성한다.The phase reference generator may include a digital signal process. The digital signal processor may include firmware and / or software configured to function as a digital voltage-time domain generator, a digital current-time domain and current-difference-time domain generator, a line impedance estimator, and a driving point voltage-domain estimator. . The digital voltage-time domain generator generates an estimate of the input line voltage based on the sampled values of the input line voltage. The digital current-time domain and current-difference-time domain generators produce an estimate of the line current and the difference in line current from the sampled values of the line current.

디지털 신호 프로세서는 라인 임피던스 추정기를 더 포함한다. 라인 임피던스 추정기는 측정된 입력 라인 전압, 측정된 라인 전류 및 계산된 라인 전류의 제 1 차이를 기초로 라인 저항 및 라인 리액턴스의 추정치를 생성하도록 구성된다.The digital signal processor further includes a line impedance estimator. The line impedance estimator is configured to generate an estimate of line resistance and line reactance based on the first difference in measured input line voltage, measured line current, and calculated line current.

디지털 신호 프로세서는 구동점 전압-시간 영역 추정기를 더 포함한다. 구동점 전압-시간 영역 추정기는 입력 라인 전압의 추정치, 라인 전류의 추정치, 및 라인 전류, 라인 저항 및 라인 리액턴스의 차이를 기초로 구동점 전압-시간 영역의 추정치를 제공하도록 구성된다.The digital signal processor further includes a driving point voltage-time domain estimator. The drive point voltage-time domain estimator is configured to provide an estimate of the drive point voltage-time domain based on an estimate of input line voltage, an estimate of line current, and a difference in line current, line resistance, and line reactance.

디지털 신호 프로세서는 주파수를 갖는 위상 기준 생성기 타이밍 사이클을 제공하기 위한 사분면 생성기를 더 포함한다. 추가적으로, 디지털 신호 프로세서는 구동점 전압 추정치와 내부 시스템 타이밍 사이클 사이의 위상 에러를 추정하기 위한 위상 에러 추정기를 포함한다. 추정된 위상 에러를 기초로, 디지털 신호 프로세서는 구동점 전압과 동기화하여 타이밍 사이클을 가져오기 위해 타이밍 사이클의 주파수를 조절하기 위한 보상기를 사용한다.The digital signal processor further includes a quadrant generator for providing a phase reference generator timing cycle with frequency. Additionally, the digital signal processor includes a phase error estimator for estimating the phase error between the drive point voltage estimate and the internal system timing cycle. Based on the estimated phase error, the digital signal processor uses a compensator to adjust the frequency of the timing cycle to bring the timing cycle in synchronization with the drive point voltage.

본 발명의 추가 실시예에 따라서, 용접 제어에 사용하기 위한 디지털 위상 기준 생성기가 개시된다. 디지털 위상 기준 생성기는 반복적으로(on a reoccurring basis) 샘플링된 입력 라인 전압과 샘플링된 입력 라인 전류의 아날로그-디지털 변환을 트리거하도록 구성된 인터벌 타이머(interval timer)를 포함한다. 입력 라인 전압과 전류는 전력 분배 시스템에서 제공된다. 디지털 위상 기준 생성기는 샘플링된 입력 라인 전압과 샘플링된 입력 라인 전류의 아날로그-디지털 변환의 각각의 완료에 의해 시작되는 인터럽트 루틴(interrupt routine)을 실행하도록 구성되는 디지털 신호 프로세서를 더 포함하며, 미리 정해진 수의 인터럽트 루틴은 타이밍 사이클을 정하고, 디지털 신호 프로세서는 입력 라인 전압의 전압-시간 영역 추정치, 입력 라인 전류의 전류-시간 영역 추정치 및 입력 라인 전류의 전류-차이-시간 영역 추정치, 및 라인 임피던스 추정치를 생성하도록 추가로 구성된다. 디지털 신호 프로세스는 입력 라인 전압의 구동점 전압-시간 영역 추정치를 제공하도록 구성된다. 구동점 전압-시간 영역 추정치는 위상 기준 생성기의 타이밍과 구동점 전압 사이의 오차를 계산하기 위한 기초로써 사용된다. 위상 기준 생성기는 저항 용장 시스템의 사이리스터의 점호를 위한 타이밍 기초로써 사용된다. 시스템이 라인 임피던스에 의한 구동점 전압의 왜곡에 의해 야기된 위상 에러를 결정하는, 용접의 제 1의 수 사이클 동안 위상 기준 생성기 타이밍 주기가 일정하게 유지되는 종래 시스템과는 달리, 본원에 개시된 본 발명을 통합한 시스템은 심지어 용접 전류가 빠르게 변하는 상태에서도 구동점 전압을 지속적으로 추적할 수 있다.According to a further embodiment of the invention, a digital phase reference generator for use in welding control is disclosed. The digital phase reference generator includes an interval timer configured to trigger an analog-to-digital conversion of the sampled input line voltage and the sampled input line current on a reoccurring basis. Input line voltage and current are provided by the power distribution system. The digital phase reference generator further includes a digital signal processor configured to execute an interrupt routine that is initiated by each completion of the analog-to-digital conversion of the sampled input line voltage and the sampled input line current. The number of interrupt routines define timing cycles, and the digital signal processor provides a voltage-time domain estimate of the input line voltage, a current-time domain estimate of the input line current and a current-difference-time domain estimate of the input line current, and a line impedance estimate. It is further configured to generate. The digital signal process is configured to provide a drive point voltage-time domain estimate of the input line voltage. The driving point voltage-time domain estimate is used as the basis for calculating the error between the timing of the phase reference generator and the driving point voltage. The phase reference generator is used as the timing basis for the firing of thyristors in a resistive redundant system. Unlike the conventional system in which the phase reference generator timing period remains constant during the first few cycles of welding, in which the system determines the phase error caused by the distortion of the driving point voltage by the line impedance, the present invention disclosed herein. The integrated system can keep track of the drive point voltage even when the welding current changes rapidly.

본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 다음의 도면들과 함께 다음의 명세서를 통해 명백해질 것이다.Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the following drawings.

본 발명을 이해하기 위해서, 다음의 첨부한 도면을 참조로, 예시적으로 개시될 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order to understand the present invention, exemplary embodiments will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위상 기준 생성기의 블록도이다.1 is a block diagram of a phase reference generator in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2는 위상 기준 생성기가 관측된 라인 전압 파형과 적절히 동기화될 때의 위상 기준 생성기 사이클의 사분면(quadrant)들을 정의한 도면이다.FIG. 2 is a diagram that defines quadrants of the phase reference generator cycle when the phase reference generator is properly synchronized with the observed line voltage waveform.

도 3은 도 1의 위상 기준 생성기에서 사용되는 위상 기준 생성기 보상 제어 시스템의 블록도이다.3 is a block diagram of a phase reference generator compensation control system used in the phase reference generator of FIG.

도 4는 사분면 생성기의 흐름도이다.4 is a flow chart of a quadrant generator.

도 5는 도 1의 위상 기준 생성기에 사용되는 디지털 전압-시간 영역 생성기의 블록도이다.5 is a block diagram of a digital voltage-time domain generator used in the phase reference generator of FIG.

도 6는 도 1의 위상 기준 생성기에 사용되는 디지털 전류-시간 영역 생성기의 블록도이다.6 is a block diagram of a digital current-time domain generator used in the phase reference generator of FIG.

도 7는 도 1의 위상 기준 생성기에 사용되는 구동점 전압-시간 영역 추정기의 블록도이다.7 is a block diagram of a driving point voltage-time domain estimator used in the phase reference generator of FIG. 1.

도 8는 도 1의 위상 기준 생성기에 사용되는 라인 임피던스 추정기의 블록도이다.8 is a block diagram of a line impedance estimator used in the phase reference generator of FIG.

도 9는 도 8의 라인 임피던스 추정기에 사용되는 런투런(run to run)(R2R) 자기회귀 필터(autoregressive filter)의 블록도이다.FIG. 9 is a block diagram of a run to run (R2R) autoregressive filter used in the line impedance estimator of FIG. 8.

도 10은 도 1의 위상 기준 생성기에 사용되는 라인 임피던스 감시 기(supervisor)의 논리 흐름도이다.10 is a logic flow diagram of a line impedance supervisor used in the phase reference generator of FIG.

도 11은 도 1의 위상 기준 생성기에 사용되는 위상 에러 추정기의 블록도이다.11 is a block diagram of a phase error estimator used in the phase reference generator of FIG.

도 12는 위상 기준 생성기 상태 머신의 상태도이다.12 is a state diagram of a phase reference generator state machine.

도 13은 저항 용접 제어를 위한 위상 기준 생성기 세팅을 도시하는 표이다.13 is a table illustrating phase reference generator settings for resistance weld control.

도 14는 PRG가 입력 전압 사인곡선(sinusoid)과 동기화 된 경우의, PRG와 입력 전압 사인곡선 사이의 관계를 도시하는 위상 기준 생성기 사이클의 쿼드란트 도이다.FIG. 14 is a quadrant diagram of a phase reference generator cycle showing the relationship between PRG and input voltage sinusoids when PRG is synchronized with an input voltage sinusoid.

도 15는 PRG가 입력 전압 사인곡선과 동기화 되지 않은 경우의, PRG와 입력 전압 사인곡선 사이의 관계를 도시하는 위상 기준 생성기 사이클의 쿼드란트 도이다.FIG. 15 is a quadrant diagram of a phase reference generator cycle illustrating the relationship between PRG and input voltage sinusoids when PRG is not synchronized with the input voltage sinusoid.

도 16은 샘플링된 데이터 시스템의 파라미터 값들의 표이다.16 is a table of parameter values of a sampled data system.

도 17은 도 16의 표의 파라미터 값들에 대한 전압 파형의 샘플 값들을 도시하는 줄기 그래프(stem plot)이다.FIG. 17 is a stem plot showing sample values of the voltage waveform with respect to the parameter values in the table of FIG. 16.

도 18은 용접 제어를 위한 이상적인 회로 모델의 회로도이다.18 is a circuit diagram of an ideal circuit model for welding control.

도 19는 라인 임피던스를 갖는 용접 제어를 위한 시스템 모델의 회로도이다.19 is a circuit diagram of a system model for welding control with line impedance.

도 20은 도 19의 회로를 위한 파라미터 값들의 표이다.20 is a table of parameter values for the circuit of FIG. 19.

도 21은 라인 임피던스의 존재에 기인한 왜곡을 나타내는 소스 전압, 관측 전압 및 용접 전류의 파형들이다.21 are waveforms of source voltage, observed voltage and welding current showing distortion due to the presence of line impedance.

도 22는 저항 용접 제어 및 관련 전력 분배 시스템의 집중 파라미터 회로도 이다.22 is a centralized parameter circuit diagram of a resistance welding control and associated power distribution system.

도 23은 시간의 함수로서의 라인 전압 파형 및 관측 각도의 함수로서의 라인 전압 파형이다.23 is a line voltage waveform as a function of time and a line voltage waveform as a function of viewing angle.

도 24는 라인 임피던스가 없다고 가정한 용접 회로의 단순화 모델이다.24 is a simplified model of a welding circuit assuming no line impedance.

도 25는 시간에 대한 사이리스터(thyristor)의 점호로부터 야기된 전압 파형 및 관측 각도에 대한 사이리스터의 점호로부터 야기된 전압 파형이다.FIG. 25 is the voltage waveform resulting from the firing of the thyristor over time and the voltage waveform resulting from the firing of the thyristor for viewing angle.

도 26은 도 27의 표의 파라미터 값들을 용접 전류 방정식에 적용하여 야기된 전류 파형이다.FIG. 26 is a current waveform caused by applying the parameter values in the table of FIG. 27 to the welding current equation. FIG.

도 27은 용접 전류 방정식을 위한 파라미터 값들의 표이다.27 is a table of parameter values for the welding current equation.

본 발명은 여러 상이한 형태의 실시예에 대해 가능하지만, 본 발명이 발명의 원리의 예시로써 간주되어야 하며 도시된 실시예로 본 발명의 넓은 특징을 제한하려는 의도가 아니라는 이해와 함께 본 발명의 바람직한 실시예들이 도면에 도시되며 상세히 기재될 것이다.While the invention is capable of many different forms of embodiments, it is to be understood that the invention is to be regarded as illustrative of the principles of the invention and is not intended to limit the broad features of the invention to the embodiments shown. Examples are shown in the drawings and will be described in detail.

도 1을 참조하면, 저항 용접 디바이스의 보다 정밀한 발화점을 생성하기 위해 라인 전압의 개선된 추적을 제공하기 위한 위상 기준 발생기("PRG")(10)의 요소들의 블록도가 개시되어 있다. 본 발명은 전력 공급 및 분배 시스템의 구동점 전압과 매칭되도록 PRG 타이밍 사이클을 생성하기 위하여 바람직하게는 Square D Company에 의해 판매되는 EQ5400 AC 저항 용접 제어와 같은 저항 용접 제어와 결합하여 수행되는 것이 바람직하다. EQ5400 AC 저항 용접 제어는 아래에서 논의되는 것처럼 본 발명의 특징들을 포함하도록 수정될 수 있다. Referring to FIG. 1, a block diagram of elements of a phase reference generator (“PRG”) 10 to provide improved tracking of line voltage to create a more precise firing point of a resistance welding device is disclosed. The invention is preferably performed in combination with resistance welding control, such as the EQ5400 AC resistance welding control, sold by Square D Company, to create a PRG timing cycle to match the drive point voltage of the power supply and distribution system. . EQ5400 AC resistance welding control can be modified to incorporate the features of the present invention as discussed below.

EQ5400 AC 저항 용접 제어를 이용하는 실시예에서, 상업적으로 이용가능한 디지털 신호 처리기(DSP), 바람직하게는 텍사스 인스트루먼트사에서 제조되는 모델 TMS320F2407A가 사용되어 외부 전압 및 전류 신호들의 아날로그 대 디지털 변환, 디지털 신호 처리 및 타이밍 생성을 수행한다. 이 실시예에서, PRG 타이밍은 DSP에 포함된 하드웨어 간격 타이머에 의해 제어되며, DSP의 간격은 소프트웨어 제어하에서 설정될 수 있다. 타이머 주기가 만기될 때, 새로운 주기를 타이밍하기 시작하며, 동시에 DSP에 의해 수행되고 있는 현재의 처리와 독립적으로 선택된 신호들의 시퀀스의 아날로그 대 디지털 변환을 개시한다. 이는 용접 제어의 입력 단자들에서 관측되는 순간 용접 전류 및 전압에 응답하는 신호들을 포함한다. 아날로그 대 디지털변환 시퀀스의 완료는 DSP내의 인터럽트를 작동시키며, 이는 그 후 잠시 동안 그 처리를 계류시키며 펌웨어 인터럽트 루틴을 실행한다. 이러한 방식으로, 시간 임계 동작들이 시의적절한 방식으로 정규적 간격에서 수행될 수 있다. 사용되는 특정 DSP의 특징은 간격 타이머가 "섀도우된다(shadowed)"는 것이며, 이는 새로운 주기가 간격 타이머에 제공될 때, 이 새로운 주기가 현재 간격의 만기시에 적용됨을 의미한다.In an embodiment using the EQ5400 AC resistance welding control, a commercially available digital signal processor (DSP), preferably Model TMS320F2407A, manufactured by Texas Instruments, was used to analog-to-digital conversion of external voltage and current signals, digital signal processing. And timing generation. In this embodiment, the PRG timing is controlled by the hardware interval timer included in the DSP, and the interval of the DSP can be set under software control. When the timer period expires, it starts timing a new period and simultaneously initiates an analog-to-digital conversion of the sequence of selected signals independent of the current processing being performed by the DSP. This includes signals responsive to the instantaneous welding current and voltage observed at the input terminals of the welding control. Completion of the analog-to-digital conversion sequence triggers an interrupt in the DSP, which then waits for a while to execute the firmware interrupt routine. In this way, time critical operations can be performed at regular intervals in a timely manner. The particular DSP feature used is that the interval timer is "shadowed", meaning that when a new period is provided to the interval timer, this new period is applied at the expiration of the current interval.

EQ5400 AC 저항 용접 제어 구현에서, PRG 사이클은 상기 기재에 따라 DSP에 의해 걸린 128 인터럽트들에 의해 확장된 간격으로 정의된다. 각각의 PRG 사이클은 도 2에서 ql, q2, q3 및 q4로 라벨링된 네 개의 사분면으로 분할된다. 각각의 사분면은 32 DSP 인터럽트의 간격을 나타낸다. 전술한 논의로부터, PRG 사이클의 시간 주기는 가변적이며, 이러한 특징은, PRG 사이클이 도 2에 도시되고 아래에서 논의되는 관측된 사인 파형과 동기화할 수 있게 해준다. 시스템이 설계될 때, 인터럽트 간격은 PRG 사이클 내에서 일정하다.In the EQ5400 AC resistance weld control implementation, the PRG cycle is defined at extended intervals by 128 interrupts taken by the DSP in accordance with the above description. Each PRG cycle is divided into four quadrants labeled ql, q2, q3 and q4 in FIG. Each quadrant represents an interval of 32 DSP interrupts. From the foregoing discussion, the time period of the PRG cycle is variable, and this feature allows the PRG cycle to synchronize with the observed sine waveform shown in FIG. 2 and discussed below. When the system is designed, the interrupt interval is constant within the PRG cycle.

PRG(10)의 목적은 내부 사분면을 관측된 전압 소스와 동기화시키는 것이므로 만약 PRG 사이클이 일정한 크기의 순수한 사인 전압과 동기화된다면 사분면은 다음에 해당한다(도2에 시각적으로 도시됨): 1 사분면은 사인곡선의 음에서 양으로의 0 교차점과 사인곡선의 양의 정점 사이의 간격을 나타낸다; 2 사분면은 사인곡선의 양의 정점과 사인곡선의 양에서 음으로의 0 교차점 사이의 간격을 나타낸다; 3 사분면은 양에서 음으로의 0 교차점과 사인곡선의 음의 정점 사이의 간격을 나타낸다; 4 사분면은 사인함수의 음의 정점과 사인함수의 음에서 양으로의 0 교차점 사이의 간격을 나타낸다.The purpose of the PRG 10 is to synchronize the internal quadrant with the observed voltage source, so if the PRG cycle is synchronized with a pure magnitude sinusoidal voltage, the quadrant corresponds to (visually shown in Figure 2): The interval between the negative to positive zero crossing of the sinusoid and the positive vertex of the sinusoid; The second quadrant represents the interval between the positive vertex of the sinusoid and the zero crossing of the positive to negative sinusoid; The third quadrant represents the distance between the positive to negative zero crossing and the sinusoidal negative vertex; The quadrant 4 represents the interval between the negative vertex of the sine function and the zero crossing of the sine function from negative to positive.

도 1은 구동점 전압을 모델링, 추정 및 추적하기 위한 본 발명의 폐루프 시스템의 평면 블록도이다. 도시된 다양한 요소들은 DSP의 펌웨어 및/또는 소프트웨어로 구현될 수 있으며, 부가적인 회로의 부가적인 요소들을 포함하며, 때로는 본원에서 PRG의 함수로 언급된다. 다양한 양(quantity)에서 나타나는 지수 "n"은 기준 사이클 이후의 n번째 PRG 사이클을 말하며, 통상적으로 시스템이 구동된 이후의 제1 사이클을 말한다. 이 지수 n은 수학적인 존재이며, 표준의 수학적인 포맷으로 차 방정식들을 이용하기 위해 합체된다. 다음 PRG 사이클에 대한 인터럽트 주기의 값, Ts(n+1)은 PRG 보상기(1)에 의해 공급된다. PRG 보상기(1)에 대한 입력들은 위상 에러 추정기(2)에 의해 생성되는 위상 에러 시퀀스 e(n)과, PRG 상태 머신(3) 에 의해 생성되며, PRGState(n)로 라벨링되는 PRG의 "상태"이다. 현재의 PRG 사이클 동안 PRG 보상기를 실행하기 위해 요구되는 모든 입력들이 이용가능할 때, PRG 보상기(1)는 PRG 사이클 당 한번, 때로는 도 2의 4 사분면의 간격에서, 실행된다.1 is a plan block diagram of a closed loop system of the present invention for modeling, estimating and tracking drive point voltages. The various elements shown may be implemented in firmware and / or software of the DSP, and include additional elements of additional circuitry, sometimes referred to herein as a function of the PRG. The exponent "n", which appears in various quantities, refers to the nth PRG cycle after the reference cycle, typically the first cycle after the system has been driven. This exponent n is a mathematical entity and merges to use differential equations in the standard mathematical format. The value of the interrupt period, Ts (n + 1), for the next PRG cycle is supplied by the PRG compensator 1. The inputs to the PRG compensator 1 are the phase error sequence e (n) generated by the phase error estimator 2 and the "state" of the PRG generated by the PRG state machine 3 and labeled PRGState (n). "to be. When all the inputs required to run the PRG compensator for the current PRG cycle are available, the PRG compensator 1 is executed once per PRG cycle, sometimes at intervals in the four quadrants of FIG.

PRG 보상기(1)에 의해 생성된 인터럽트 주기 Ts(n+1)는 DSP 펌웨어에 상주하는 함수인 사분면 발생기(4)에 공급된다. 사분면 발생기(4)는 인터럽트 당 한번 실행된다. 이는 집합 {ql,q2,q3,q4}에서 현재의 사분면 값 q를 시스템에 선언한다. 이는 또한 TRUE로 설정될 때 새로운 사분면의 시작을 지시하는 유니버설 논리 신호(semaphore)(NQ)를 공급한다. 이 논리 신호의 값은 PRG 시스템에서 모든 함수들에 일반적으로 알려져 있다. 사분면 발생기(4)는 또한 새로운 인터럽트 주기의 적용의 타이밍을 관리하면서, 현재 PRG 사이클의 q4와 다음 PRG 사이클의 q1 사이의 천이에서 이를 설정한다. PRG 사분면 값 q는 PRG 상태 머신(3), 도 1에서 디지털 VTA로 라벨링된 디지털 볼트-시간 영역 발생기(5), 및 도 1에서 디지털 ITA로 라벨링된 디지털 전류-시간 및 전류-차-시간 발생기(6)에 대한 입력이다.The interrupt period Ts (n + 1) generated by the PRG compensator 1 is supplied to the quadrant generator 4, which is a function residing in the DSP firmware. Quadrant generator 4 is executed once per interrupt. It declares to the system the current quadrant value q in the set {ql, q2, q3, q4}. It also supplies a universal logic signal (NQ) that, when set to TRUE, indicates the start of a new quadrant. The value of this logic signal is generally known to all functions in the PRG system. The quadrant generator 4 also manages the timing of the application of the new interrupt period, setting it at the transition between q4 of the current PRG cycle and q1 of the next PRG cycle. The PRG quadrant value q is the PRG state machine 3, the digital volt-time domain generator 5 labeled digital VTA in FIG. 1, and the digital current-time and current-time-time generator labeled digital ITA in FIG. (6) is input.

디지털 VTA 발생기(5)는 DSP 인터럽트 당 한번 실행되며, DSP의 아날로그 대 디지털 컨버터 함수에 의해 생성된 연속 아날로그 라인 전압 파형 Vwc(t)의 양자화되고 디지털화된 샘플들로부터 각각의 사분면에 대하여 관측된 볼트-시간 영역의 추정 VwcTA(q,n)을 생성한다. 디지털 VTA 발생기(5)는 또한 이후에 기재될 방법으로 관측된 절대 볼트-전압 영역의 추정 AVwcTA(q,n)을 생성한다. The digital VTA generator 5 is executed once per DSP interrupt and is observed for each quadrant from the quantized and digitized samples of the continuous analog line voltage waveform V wc (t) generated by the DSP's analog to digital converter function. Generate an estimated V wc TA (q, n) in the volt-time domain. The digital VTA generator 5 also produces an estimated AV wc TA (q, n) of the absolute volt-voltage region observed in the manner described later.

디지털 ITA 발생기(6)는 또한 DSP 인터럽트 당 한번 실행되며, DSP의 아날로 그 대 디지털 컨버터 함수에 의해 생성된 순간 전류의 양자화되고 디지털화된 샘플들로부터 사분면 전류-시간 추정 ITA(q,n)과, 전류의 제1 차의 면적의 추정 ΔITA(q,n)에 의해 사분면을 생성한다.The digital ITA generator 6 is also executed once per DSP interrupt, and with quadrant current-time estimation ITA (q, n) from the quantized and digitized samples of the instantaneous current generated by the DSP's analog versus digital converter function. The quadrant is generated by the estimated ΔITA (q, n) of the area of the first difference of the current.

구동점 VTA 추정기 기능부(7)는 사분면 당 한번 실행되며, 구동점 볼트-시간 면적의 사분면 추정 VdpTA(q,n)을 생성하기 위하여 라인 임피던스 추정기 기능부(8)에 의해 공급되는 라인 저항의 추정값들 R* line(m) 및 X* leq(m)와 함께, 디지털 VTA 발생기 기능부(5)에 의해 공급되는 VwcTA(q,n)과, 디지털 ITA 발생기 기능부(6)에 의해 공급되는 ITA(q,n) 및 ΔITA(q,n) 값들을 이용한다. R* line(m) 및 X* leq(m)에서 지수 "m"의 중요성은 이후에 논의될 것이다. VdpTA(q,n)의 사분면 추정은, 구동점 볼트-시간 면적 추정이 2 및 3 사분면으로부터 이용가능할 때 PRG 사이클 당 한번 실행되는 위상 에러 추정기 기능부(2)로 보내진다. 위상 에러 추정기(2)는 추정된 개방 회로 소스 전압 파형과 PRG 사분면들의 현재 타이밍 사이의 위상 에러의 추정을 계산한다. 위상 에러 추정기(2)의 출력은 PRG 사이클 당 한번씩의 위상 에러 값들의 시퀀스 e(n)이며, 이는 루프를 닫으면서 PRG 보상기(1)로 보내진다.The drive point VTA estimator function 7 is executed once per quadrant, and the line supplied by the line impedance estimator function 8 to generate the quadrant estimate V dp TA (q, n) of the drive point volt-time area. V wc TA (q, n) supplied by the digital VTA generator function 5 and the digital ITA generator function 6 together with the estimated values R * line (m) and X * leq (m) of the resistance. ITA (q, n) and ΔITA (q, n) values supplied by The importance of the index "m" in R * line (m) and X * leq (m) will be discussed later. Quadrant estimation of V dp TA (q, n) is sent to the phase error estimator function 2, which is executed once per PRG cycle when drive point volt-time area estimation is available from the 2nd and 3rd quadrants. The phase error estimator 2 calculates an estimate of the phase error between the estimated open circuit source voltage waveform and the current timing of the PRG quadrants. The output of the phase error estimator 2 is a sequence e (n) of phase error values once per PRG cycle, which is sent to the PRG compensator 1 with closing the loop.

전술한 것처럼, 라인 저항의 추정된 시퀀스들 R* line(m) 및 X* leq(m)은 라인 임피던스 추정기 기능부(8)에 의해 공급된다. 이 라인 임피던스 추정기 기능부는 디지털 VTA 발생기(5)와 디지털 ITA 발생기(6)에 의해 공급되는 출력들과 함께, 이후 기술될 라인 임피던스 감시기 기능부(9)에 의해 공급되는 새로운 라인 임피던스 추정을 계산하는 시기의 외부 인식을 이용한다.As mentioned above, the estimated sequences R * line (m) and X * leq (m) of the line resistance are supplied by the line impedance estimator function 8. This line impedance estimator function, along with the outputs supplied by the digital VTA generator 5 and the digital ITA generator 6, calculates a new line impedance estimate supplied by the line impedance monitor function 9 which will be described later. Use external perception of envy

도 1의 블록도에서, 라인 임피던스 감시기 기능부(9)는 어느 PRG 사이클들이 라인 임피던스 파라미터들 R* line(m) 및 X* leq(m)의 새로운 추정을 계산할 지를 결정하기 위하여 소프트웨어 신호 명령을 라인 임피던스 추정기 기능부(8)로 공급한다. 라인 임피던스 파라미터 값들에서 지수 "m"은, 전력이 최초로 인가된 이후로 시스템의 초기화로부터 라인 임피던스 파라미터들의 m번째 업데이트를 말한다.In the block diagram of FIG. 1, the line impedance monitor function 9 executes a software signal command to determine which PRG cycles to calculate a new estimate of the line impedance parameters R * line (m) and X * leq (m). Supply to line impedance estimator function (8). The index “m” in line impedance parameter values refers to the mth update of the line impedance parameters from the initialization of the system since power was first applied.

도 3은 도 1의 PRG 보상기 기능부(1)의 시스템 블록도를 도시한다. EQ5400 AC 저항 용접 제어에서, 이러한 함수는 DSP 펌웨어에서 완전히 구현된다. PRG 보상기 기능부(1)는, 가장 최근의 위상 에러 추정 e(n)이 이용가능할 때, 사분면 q3 이후에, 그리고 사분면 발생기(4)가 다음 PRG 라인 사이클에 대한 기초 샘플 레이트를 설정하는 시간 Ts(n+1)에, PRG 사이클 당 한번 실행된다. FIG. 3 shows a system block diagram of the PRG compensator function 1 of FIG. 1. In the EQ5400 AC resistance weld control, these functions are fully implemented in the DSP firmware. The PRG compensator function 1 is the time Ts after quadrant q3 and when the quadrant generator 4 sets the base sample rate for the next PRG line cycle when the most recent phase error estimate e (n) is available. At (n + 1), it is executed once per PRG cycle.

PRG 보상기(1)는 PRG 타이밍 사이클 위상이 추정된 구동점 전압 신호보다 지상(lag)이라면 추정된 구동점 전압 신호를 "따라잡기(catch up)" 위해서 내부 PRG 주파수를 약간 증가시키거나, 추정된 위상 에러가 PRG 타이밍 사이클이 외부 구동점 전압 신호보다 진상(lead)임을 나타내면 추정된 구동점 전압 신호가 PRG 타이밍을 "따라잡기" 할 수 있도록 내부 PRG 주파수를 감소시킴으로써, PRG 타이밍 사이클과 추정된 구동점 전압 신호 사이의 추정된 위상 에러를 유도하려고 시도한다.The PRG compensator 1 slightly increases the internal PRG frequency to "catch up" the estimated drive point voltage signal if the PRG timing cycle phase is lag than the estimated drive point voltage signal, or the estimated If the phase error indicates that the PRG timing cycle is lead over the external drive point voltage signal, the PRG timing cycle and estimated drive are reduced by reducing the internal PRG frequency so that the estimated drive point voltage signal can "catch up" with the PRG timing. An attempt is made to derive the estimated phase error between the point voltage signals.

수학적으로, 도 3에는 PRG 보상기 기능부(1)에 의해 유지되는 세 개의 내부 상태 변수들이 존재하며, x0(n), xl(n) 및 x2(n)으로 라벨링된다. 상태 변수 x2(n)은, PRG 보상기(1)가 이후에 기재될 방식으로 시작되었기 때문에, 위상 에러의 누적된 합을 나타낸다. 상태 변수 x0(n) 및 x(n)은 시스템의 응답이 완전히 제어될 수 있도록 일체화되어, 현재 사이클의 q4와 다음 사이클의 q1 사이의 사분면 전이에서 타이밍의 결과적 조정이 이루어지는 반면, 위상 에러는 현재 PRG 사이클의 중심에 있는 포인트에서 추정된다는 사실을 수용한다. 현대의 선형 제어 이론의 잘 이해된 기법들을 이용하여, 시스템에 결합될 때 이러한 시스템이 제어 시스템 감지에서 완전히 제어가능하며 시스템의 응답은 임의의 합리적인 원하는 값으로 설정될 수 있다는 것이 보여질 수 있다. Mathematically, there are three internal state variables maintained by the PRG compensator function 1 in FIG. 3, labeled x0 (n), xl (n) and x2 (n). The state variable x2 (n) represents the cumulative sum of the phase errors since the PRG compensator 1 was started in a manner to be described later. The state variables x0 (n) and x (n) are integrated so that the response of the system can be fully controlled, resulting in a timing adjustment at the quadrant transition between q4 of the current cycle and q1 of the next cycle, while phase error is Accept the fact that it is estimated at the point in the center of the PRG cycle. Using well understood techniques of modern linear control theory, it can be seen that when coupled to a system such a system is fully controllable in control system sensing and the response of the system can be set to any reasonable desired value.

매트릭스 포맷에서, PRG 보상기 기능부(1)를 기술하는 상태 차분 방정식의 형태는:In matrix format, the form of the state difference equation describing the PRG compensator function 1 is:

Figure 112008035294274-PCT00001
Figure 112008035294274-PCT00001

여기서, 출력 Ts(n+1)은 다음에 의해 주어진다:Where output Ts (n + 1) is given by:

Figure 112008035294274-PCT00002
Figure 112008035294274-PCT00002

여기서 kxO, kxl, ki, kp, 및 K2는 제어 시스템 매개변수이며, 값 Tsnom은 예상되는 기초 샘플 주기를 나타낸다. 이러한 상수들의 특정 값들은 PRG 발생기(10)의 상태에 의존하며, 상태 변수 PRGState(n+l)에서 PRG 상태 머신(3)에 의해 제공 된다. 시스템 상태의 함수로써 사용된 실제 매개변수 값들의 논의는 PRG 상태 머신의 기재로 미룬다.Where kxO, kxl, ki, kp, and K2 are control system parameters and the value Ts nom represents the expected base sample period. Specific values of these constants depend on the state of the PRG generator 10 and are provided by the PRG state machine 3 in the state variable PRGState (n + l). The discussion of actual parameter values used as a function of system state is deferred to the description of the PRG state machine.

사분면 발생기(4)는 또한 DSP 펌웨어에서 구현되며, 시스템의 각각의 DSP 인터럽트에서 실행된다. 도4는 사분면 발생기(4)의 프로세스를 도시하는 흐름도이다. 사분면 발생기(4)는 현재의 PRG 사분면의 시작으로부터 DSP 인터럽트들의 내부 카운터 SC를 유지한다. 현재의 PRG 사분면의 시작 이후에 k번째 DSP 인터럽트에서 401에 진입할 때, 사분면 발생기(4)는 프로세스 블록(402)에서 SC 카운터의 값을 최초로 증가시킨다. 결정 블록(403)에서, DSP는 카운터 SC의 값을 상수값 SPQ와 비교하여, 사분면 당 DSP 인터럽트들의 수를 나타낸다. EQ5400 AC 저항 용접 제어의 구현에서, SPQ는 32이다. 만약 SC의 값이 SPQ 미만이거나 이와 같다면, 제어는 제어 블록 404를 통과하며, 여기서 새로운 사분면 신호 NQ가 FALSE로 설정되어, 이 기초 샘플이 새로운 사분면의 시작을 나타내지 않음을 지시한다. 이 신호의 값은 시스템에 일반적으로 공지되어 있다. 일단 NQ 신호기가 404에서 FALSE로 설정되면, 사분면(quadrant)은 변하지 않았기 때문에, 본 시스템은 프로세스 블록(405)에서 현재의 사분면 값(quadrant value), q(k)를 이전의 값, q(k-1)으로 설정한다.Quadrant generator 4 is also implemented in the DSP firmware and runs at each DSP interrupt in the system. 4 is a flowchart showing the process of the quadrant generator 4. Quadrant generator 4 maintains an internal counter SC of DSP interrupts from the beginning of the current PRG quadrant. When entering 401 at the kth DSP interrupt after the start of the current PRG quadrant, quadrant generator 4 initially increments the value of the SC counter in process block 402. In decision block 403, the DSP compares the value of the counter SC with a constant value SPQ to indicate the number of DSP interrupts per quadrant. In the implementation of the EQ5400 AC resistance welding control, the SPQ is 32. If the value of SC is less than or equal to SPQ, control passes to control block 404, where the new quadrant signal NQ is set to FALSE, indicating that this base sample does not indicate the beginning of a new quadrant. The value of this signal is generally known to the system. Once the NQ beacon is set to FALSE at 404, the quadrant has not changed, so the system at process block 405 replaces the current quadrant value, q (k) with the previous value, q (k). Set to -1).

결정 블록(406)에서, 사분면 생성기(4)는 사분면 q4에서 마지막 DSP 인터럽트의 특정 조건을 찾는다. 이러한 조건은 참인 이하의 조건들 양자에 의해 지시된다.In decision block 406, the quadrant generator 4 finds the particular condition of the last DSP interrupt in quadrant q4. This condition is indicated by both of the following conditions which are true.

q(k)=q4 (3)q (k) = q4 (3)

SC=SPQ-1 (4)SC = SPQ-1 (4)

이러한 조건들 중 어느 것이 FALSE라면, 루틴은 통상적으로 408에 존재한다. 만약 이러한 양 조건들이 참이라면, 사분면 생성기(4)는 PRG 보상기(1)로부터 획득된 값 Ts(n+1)으로 DSP의 하드웨어 간격 카운터(hardware interval counter)를 로딩한다. 이것은 통상적으로 408에 존재하기에 앞서, 우선 프로세스 블록(407)에서 일어난다. 이전에 논의된 바와 같이, 이러한 새로운 설정점 값은 다음에 DSP 인터럽트 주기를 설정하기 위해 로딩될 것이고, 간격 카운터는 그것의 설정점 값에 도달하며, 간격 카운터의 설정점 값은 다음의 PRG 사이클 동안 DSP 인터럽트 주기를 설정하는 정확한 순간이다.If any of these conditions is FALSE, the routine is typically at 408. If both conditions are true, the quadrant generator 4 loads the DSP's hardware interval counter with the value Ts (n + 1) obtained from the PRG compensator 1. This typically occurs first at process block 407 prior to being present at 408. As previously discussed, this new setpoint value will be loaded next to set the DSP interrupt period, the interval counter reaches its setpoint value, and the interval counter's setpoint value is over the next PRG cycle. The exact moment to set the DSP interrupt cycle.

결정 블록(403)을 다시 참조하면, 만약 샘플 카운트(SC)가 일정 값 SPQ와 같거나 더 크다면, 새로운 사분면로 전이할 시간이고, 프로세스 블록들(409, 410, 411)이 순차적으로 실행된다. 프로세스 블록(409)에서, 카운터(SC)는 제로로 리셋된다. 프로세스 블록(410)에서, 사분면의 값, q(k)이 증가된다. 프로세스 블록(411)에서, 새로운 사분면 신호기의 값, NQ은 TRUE로 설정되어, 나머지의 PRG 기능부들에 이러한 DSP 인터럽트가 새로운 사분면의 제 1 DSP 인터럽트를 나타냄을 지시한다. Referring back to decision block 403, if the sample count SC is equal to or greater than the constant value SPQ, it is time to transition to the new quadrant, and process blocks 409, 410, and 411 are executed sequentially. . In process block 409, the counter SC is reset to zero. At process block 410, the value of quadrant, q (k), is increased. At process block 411, the value of the new quadrant signal, NQ, is set to TRUE, indicating to the remaining PRG functions that this DSP interrupt represents the first quadrant of the new quadrant.

그 다음 제어는 결정 블록(412)으로 전달되고, 그러한 결정 블록(412)에서, 프로세스 블록(410)에서 증가된 사분면 값 q(k)이 비교되어 새로운 사분면 값이 범 위 {q1, q2, q3, q4} 내에 해당하는 지 여부를 결정한다. 만약 그러하다면, 루틴은 통상적으로 408에 존재한다. 만약 그렇지 않다면, 사분면 값 q(k)은 q1으로 설정되고, 새로운 PRG 사이클의 시작을 나타낸다. 그 다음 제어는 통상적으로 408에 존재한다.Control is then passed to decision block 412, where in block 412, the increased quadrant value q (k) is compared in process block 410 so that the new quadrant value is in the range {q1, q2, q3. , q4}. If so, the routine is typically at 408. If not, the quadrant value q (k) is set to q1, indicating the start of a new PRG cycle. Control then typically resides at 408.

도 5는 디지털 VTA 생성기(5)의 블록도이다. 디지털 VTA 생성기(5)는 도 1에서 VwcTA(q,n)으로 라벨링된 PRG의 각각의 사분면 q∈{q1, q2, q3, q4}에 대한 용접 제어(weld control)의 관측된 선 입력에서 선 전압의 볼트-시간 영역 추정치들을 생성하고, 우선 관측된 용접 전압의 절대 값을 취하여 사다리꼴 누적물을 생성함으로써 형성된, 각각의 사분면에 대한 양 AVwcTA(q,n)을 생성한다. EQ5400 AC 저항 용접 제어에서, 디지털 VTA 생성기 기능부는 아날로그 전자 회로들, 디지털 전자 회로들 및 디지털 신호 프로세싱 펌웨어의 결합에서 구현된다. 원래의 아날로그 전압 선 전압 입력 신호 Vwc(t)는 용접 제어의 전력 입력에서 나타나는 신호이다. 이것은 전력 선 전압 신호이고, 전형적으로 미국의 자동차 바디샵(automobile body shop)에서 480 볼트 RMS의 공칭값을 갖는다. 전력 시스템은 또한 그것에 연결된 임의의 것에 매우 큰 전류를 공급할 수 있다. 따라서, 디지털 VTA 기능부 내로 흐를 수 있는 잠재적인 전류를 안전한 레벨들로 제한하면서, 동시에, 시스템에 의해 관측된 전압을 저전압 디지털 및 아날로그 회로들이 감당할 수 있는 레벨들로 감소시키기 위하여, 전압 감쇠기 회로(21)가 설계에 통합된다. EQ5400 AC 저항 용접 제어에서, 전압 감쇠기 회로는 2개의 상업적으로 구입가능한, 후막 기술에 기초 한, 정밀 고전압 전압 분할기(voltage divider) 네트워크들을 포함한다. 전압 감쇠기 회로(21)의 출력은 Vwc(t)에 응답한, 그러나 대략 125:1배만큼 감쇠된 신호 Vwca(t)이고, 그 결과, 입력에서의 480 V RMS의 사인파 전압 신호는 감쇠기의 출력에서 약 3.84 V RMS의 사인파 신호로서 나타난다. 5 is a block diagram of the digital VTA generator 5. The digital VTA generator 5 has an observed line input of weld control for each quadrant q∈ {q1, q2, q3, q4} of the PRG labeled V wc TA (q, n) in FIG. Generates the volt-time domain estimates of the line voltage at and yields both AV wc TA (q, n) for each quadrant formed by first taking the absolute value of the observed welding voltage to produce a trapezoidal accumulation. In the EQ5400 AC resistance weld control, the digital VTA generator function is implemented in a combination of analog electronic circuits, digital electronic circuits and digital signal processing firmware. The original analog voltage line voltage input signal V wc (t) is the signal that appears at the power input of the welding control. This is a power line voltage signal and typically has a nominal value of 480 volts RMS in an auto body shop in the United States. The power system can also supply very large currents to anything connected to it. Thus, in order to limit the potential current that may flow into the digital VTA function to safe levels while simultaneously reducing the voltage observed by the system to levels that low voltage digital and analog circuits can afford. 21) is incorporated into the design. In the EQ5400 AC resistance welding control, the voltage attenuator circuit comprises two commercially available, high-voltage voltage divider networks based on thick film technology. The output of the voltage attenuator circuit 21 is a signal V wca (t) responsive to V wc (t) but attenuated by approximately 125: 1 times, so that a sine wave voltage signal of 480 V RMS at the input is attenuator. It appears as a sine wave signal of about 3.84 V RMS at its output.

아날로그 신호 Vwca(t)는 안티-에일리어싱 필터(23)에 공급되고, 안티-에일리어싱 필터는 A/D 컨버터 기능부(25)에 공급된 신호를 대역 제한하기 위해 기능한다. 샘플링된 데이터 시스템들의 연구에서 잘 알 수 있듯이, 디지털 샘플들의 시퀀스로서 아날로드 신호를 충실히 나타내기 위하여, 샘플링된 신호는 단지 샘플링 주파수의 절반으로 대역 제한되어야 하거나, 공통적으로 에일리어싱으로 언급되는 현상이 일어나 결과를 혼동시킬 것이다. EQ5400 AC 저항 용접 제어에서, 6극 타원 필터는 샘플링된 신호를 대역 제한하는 아날로드 하드웨어로 구현된다. 선 전압 신호의 감쇠된, 대역 제한된 표현은 도 5에서 Vwcf(t)로 라벨링된다.The analog signal V wca (t) is supplied to the anti-aliasing filter 23, and the anti-aliasing filter functions to band limit the signal supplied to the A / D converter function 25. As can be seen in the study of sampled data systems, in order to faithfully represent an analog signal as a sequence of digital samples, the sampled signal should only be band limited to half the sampling frequency, or commonly referred to as aliasing. Will confuse the results. In the EQ5400 AC resistance weld control, the six-pole elliptic filter is implemented with analog hardware that band-limits the sampled signal. The attenuated, band limited representation of the line voltage signal is labeled V wcf (t) in FIG. 5.

아날로그 대 디지털 컨버터 기능부(25)는 DSP에 통합되고, DSP 인터럽트 당 한 번 Vwc(t)에 응답하여 신호 Vwcf(t)를 샘플링한다. 주어진 PRG 사이클에 대한 샘플 주기는 Ts(n)이고, PRG 보상기(1)에 의해 계산되고 사분면 생성기(4)에 의해 설정된다. 아날로그 대 디지털 컨버터는 DSP에 의해 사용될 수 있는 형태로 각각의 샘플을 10 비트 수로 양자화한다. 이러한 수치 시퀀스는 도 5에서 Vwes(k)로 라벨링된다. EQ5400AC 저항 용접 제어에서, 상기 128 샘플들이 PRG 사이클 당 채택된 다.The analog-to-digital converter function 25 is integrated into the DSP and samples the signal V wcf (t) in response to V wc (t) once per DSP interrupt. The sample period for a given PRG cycle is Ts (n), calculated by the PRG compensator 1 and set by the quadrant generator 4. Analog-to-digital converters quantize each sample into 10-bit numbers in a form that can be used by the DSP. This numerical sequence is labeled V wes (k) in FIG. In EQ5400AC resistance weld control, the 128 samples are taken per PRG cycle.

DSP의 A/D 컨버터 기능부에 의해 생성된, 샘플링되고 양자화된 시퀀스 Vwes(k)는 도 5에서 사다리꼴 적분기(integrator)/누산기(accumulator)(27)로 라벨링된 기능부 블록에 공급된다. 이러한 기능부는 DSP 펌웨어에서 구현되고 사다리꼴 적분 규칙을 사용하여 사분면 상의 샘플들을 누산함으로써 각각의 사분면의 볼트-시간 영역을 추정한다.The sampled and quantized sequence V wes (k), generated by the DSP's A / D converter function, is supplied to a functional block labeled with a trapezoidal integrator / accumulator 27 in FIG. This function is implemented in the DSP firmware and estimates the volt-time region of each quadrant by accumulating samples on the quadrant using a trapezoidal integration rule.

Figure 112008035294274-PCT00003
(5)
Figure 112008035294274-PCT00003
(5)

여기서, 인덱스 j는 기본적 샘플들 Vwes(k)을 언급하나, n번째 PRG 사이클의 시작에서 참조된다. 이러한 기능부는 PRG 사이클 당 상기 4개의 추정치들을 형성한다. 이전의 사분면 추정치들은 완전하고, 새로운 추정치는 사분면 생성기(4)로부터 범용의 새로운 사분면 신호기 NQ를 수신하는 경우 시작된다. 디지털 VTA 기능부에 의해 공급되고 PRG 상태 기계(3)에 의해 사용된, 시퀀스 AVwcTA(q,n)를 생성하기 위하여, 시퀀스 VwesTA(k)의 수학적 절대값이 우선 채택된다(참조번호 28에 의해 도시됨). AVwesTA(k)로 라벨링된 이러한 절대값 기능부의 출력은 시퀀스 VwesTA(k)를 생성하는 것과 동일한 방식으로 동작하는 또 다른 사다리꼴 적분기(29)로 공급된다. 사다리꼴 적분기(29)의 출력은 도 1에 도시된, 시퀀스 AVweTA(q,n)이다.Here, index j refers to the basic samples V wes (k), but is referenced at the start of the nth PRG cycle. This function forms the four estimates per PRG cycle. The previous quadrant estimates are complete, and the new estimate begins when the universal quadrant signaler NQ is received from the quadrant generator 4. In order to generate the sequence AV wc TA (q, n), supplied by the digital VTA function and used by the PRG state machine 3, the mathematical absolute value of the sequence V wes TA (k) is first adopted (see Shown by number 28). The output of this absolute value function, labeled AV wes TA (k), is fed to another trapezoidal integrator 29 which operates in the same way as generating the sequence V wes TA (k). The output of the trapezoidal integrator 29 is the sequence AV we TA (q, n), shown in FIG.

도 6은 각각의 PRG 사분면의 전류-시간 영역(ITA) 및 전류 시간-차이 영역을 추정하는 PRG 시스템(10)의 디지털 ITA 생성기 기능부(6)의 블록도를 보여준다. 디지털 VTA 생성기 기능부(5)의 경우와 같이, 이러한 기능부는 전자 하드웨어 및 DSP 펌웨어의 결합으로 구현된다. EQ5400 AC 저항 용접 제어에서, 용접 전류는 연관된 부하 저항(burden resistor)을 갖는 상업적으로 구입가능한 수동 AC 전류 변압기(31)를 통해 전달된다. 전류 변압기(31)는 그것의 애퍼쳐를 통해 지나가는 주 용접 전류에 비례하는 2차 전류를 생성한다. 이러한 전류가 변압기 2차측 양단에 부착된 부하 저항을 통해 지나갈 때, 전압 Vct(t)가 생성된다. 디지털 VTA 생성기 기능부에서와 같이, 전압 Vct(t)는 아날로그 6극 타원 안티-에일리어싱 필터(32)에 의해 필터링된다. 그 결과 생성된 대역 제한된 신호는 도 6에서 Vctf(t)로 라벨링된다.FIG. 6 shows a block diagram of the digital ITA generator function 6 of the PRG system 10 for estimating the current-time region (ITA) and current time-difference region of each PRG quadrant. As in the case of the digital VTA generator function 5, this function is implemented by a combination of electronic hardware and DSP firmware. In the EQ5400 AC resistance welding control, the welding current is delivered through a commercially available passive AC current transformer 31 with an associated load resistor. The current transformer 31 generates a secondary current that is proportional to the main welding current passing through its aperture. When this current passes through a load resistor attached across the secondary side of the transformer, a voltage V ct (t) is produced. As in the digital VTA generator function, the voltage V ct (t) is filtered by an analog six pole elliptic anti-aliasing filter 32. The resulting band limited signal is labeled V ctf (t) in FIG. 6.

순간적인 용접 전류에 응답하여, 대역 제한된 신호 Vctf(t)가 DSP 아날로그 대 디지털 컨버터(33)에 의해 PRG 보상기(1)와 사분면 생성기(4)에 의해 확립된 레이트 Ts(n)에서 샘플링되고, 상기 DSP 아날로그 대 디지털 컨버터는 디지털 VTA 생성기 기능부(5)의 아날로그 대 디지털 컨버터와는 별개의 아날로그 대 디지털 채널 이나, 디지털 VTA 생성기 기능부(5)의 아날로그 대 디지털 컨버터와 동일한 방식으로 동작하고 반드시 디지털 VTA 생성기 기능부(5)의 아날로그 대 디지털 컨버터와 동일한 순간에 샘플링된다. 이러한 샘플링 및 양자화로부터 초래된 숫자들의 시퀀스는 도 6에서 i(k)로 라벨링된다.In response to the instantaneous welding current, the band limited signal V ctf (t) is sampled at a rate Ts (n) established by the PRG compensator 1 and the quadrant generator 4 by the DSP analog-to-digital converter 33. The DSP analog-to-digital converter is an analog-to-digital channel separate from the analog-to-digital converter of the digital VTA generator function unit 5, or operates in the same manner as the analog-to-digital converter of the digital VTA generator function unit 5. It is necessarily sampled at the same instant as the analog-to-digital converter of the digital VTA generator function 5. The sequence of numbers resulting from this sampling and quantization is labeled i (k) in FIG.

시퀀스 i(k)는 사다리꼴 적분기/누산기(35)로 직접 공급되고, 사다리꼴 적분기/누산기(35)는 디지털 VTA 생성기 기능부(5)에서 기술된 것과 동일한 방식으로 동작하여, PRG 사분면 당 하나, 전류-시간 영역 ITA(q,n)(여기서, q∈{q1,q2,q3,q4})의 사분면 추정치들을 생성한다. 시퀀스 i(k)는 또한 전류 차이 기능부(current difference function)(37)로 공급되고, 전류 차이 기능부는 이하에 따라 시퀀스 Δi(k)를 생성한다.The sequence i (k) is fed directly to the trapezoidal integrator / accumulator 35, and the trapezoidal integrator / accumulator 35 operates in the same manner as described in the digital VTA generator function 5, one per PRG quadrant. Generate quadrant estimates of the time domain ITA (q, n), where q \ {q1, q2, q3, q4}. The sequence i (k) is also supplied to a current difference function 37, which generates the sequence Δi (k) as follows.

Δi(k)=i(k)-i(k-1) (6)Δi (k) = i (k) -i (k-1) (6)

이러한 신호는 또 다른 사다리꼴 적분기/누산기(39)로 공급되어 PRG 사이클 사분면 당 하나, 전류-차이-시간 영역, ΔITA(q,n)(여기서, q∈{q1,q2,q3,q4}의 사분면 추정치들을 생성하는데, 여기서, 상기 사다리꼴 적분기/누산기(39)는 또한 디지털 VTA 생성기 기능부(5)에서 기술된 것과 동일한 방식으로 동작한다.This signal is fed to another trapezoidal integrator / accumulator 39, one per PRG cycle quadrant, the current-difference-time domain, quadrant of ΔITA (q, n), where q∈ {q1, q2, q3, q4} Generate estimates, where the trapezoidal integrator / accumulator 39 also operates in the same manner as described in the digital VTA generator function 5.

도 7은 구동점 VTA 추정기 기능부(Driving Point VTA Estimator function)(7)의 동작을 기술하는 블록 다이어그램이다. 이러한 기능부는 위상 에 러 추정기(2)에 의해 사용된 사분면 개방 회로 VTA 추정치들 VdpTA(q,N)을 생성하기 위하여 하나의 사분면에서 또 다른 사분면로의 전이 시 사분면 당 한 번 실행된다. 일단 모든 데이터가 이용가능하면, 시스템은 이하의 방정식을 구현하는 도 7의 계산을 실행한다.FIG. 7 is a block diagram describing the operation of a driving point VTA estimator function 7. This function is executed once per quadrant upon transition from one quadrant to another to generate quadrant open circuit VTA estimates V dp TA (q, N) used by the phase error estimator (2). Once all the data is available, the system performs the calculation of FIG. 7 implementing the following equation.

Figure 112008035294274-PCT00004
(7)
Figure 112008035294274-PCT00004
(7)

도 8은 라인 임피던스 추정기 기능부(8)의 블록도이고, 상기 라인 임피던스 추정기 기능부(8)는 라인 임피던스 추정치들 R* line(m) 및 X* leq(m)을 구동점 VTA 추정기(7)로 공급한다. 라인 임피던스 추정기 기능부(8)는 선 저항 및 리액턴스의 추정치들을 업데이트하기 위하여 특정 시점들에서 조건부로 실행된다. 업데이트를 수행하는 명령은 신호 LI_COMPUTE의 논리적 주장(assertion)에 의해 표현되고, 상기 신호 LI_COMPUTE는 라인 임피던스 감시기 기능부(Line Impedance Supervisor function)(9)에 의해 이어서 논의되도록 때때로 주장된다. 값들 R* line(m) 및 X* leq(m)의 인덱스 m은 m번째 상기 명령된 라인 임피던스 값들의 업데이트를 언급한다. FIG. 8 is a block diagram of the line impedance estimator function unit 8, wherein the line impedance estimator function unit 8 supplies line impedance estimates R * line (m) and X * leq (m) to the drive point VTA estimator 7. ). The line impedance estimator function 8 is conditionally executed at certain points in time to update the estimates of line resistance and reactance. The command to perform the update is represented by a logical assertion of the signal LI_COMPUTE, which is sometimes asserted to be discussed subsequently by the Line Impedance Supervisor function 9. The index m of values R * line (m) and X * leq (m) refers to the update of the m-th commanded line impedance values.

EQ5400 AC 저항 용접 제어의 구현에서, 라인 임피던스 추정기(8)는 연속적으 로 사분면 2 및 3에 대한 관측된 VTA 추정치에 대한 이전 값의 메모리를 유지한다. 이러한 신호들은 도 8에서 단위 지연 블록들(81 및 82)의 출력들로서 표현되고, 각각 VwcTA(q2,n-1) 및 VwcTA(q3,n-1)로 라벨링된다. LI_COMPUTE 신호의 단정(assertion)에 의해 결정된 바와 같이, 명령시 라인 임피던스 추정기(8)는 라인 임피던스 값들

Figure 112008035294274-PCT00005
Figure 112008035294274-PCT00006
의 새로운 추정치를 생성한다. 상기 n번째 라인 주기에서, LI_COMPUTE 신호가 단정될 때, 모두가 디지털 ITA 생성기(6)에 의해 제공되는 값들
Figure 112008035294274-PCT00007
,
Figure 112008035294274-PCT00008
,
Figure 112008035294274-PCT00009
, 및
Figure 112008035294274-PCT00010
뿐만 아니라 디지털 VTA 생성기(5)에 의해 제공되는 값들
Figure 112008035294274-PCT00011
Figure 112008035294274-PCT00012
, 그리고 앞서 언급된 지연된 볼트-시간 영역 값들
Figure 112008035294274-PCT00013
Figure 112008035294274-PCT00014
이 추정기 매트릭스(83)를 공급한다. 추정기 매트릭스(83)는 하기의 공식에 따라 출력들 R(m) 및 X(m)을 생성한다 :In the implementation of the EQ5400 AC resistance weld control, the line impedance estimator 8 continuously maintains the memory of the previous value for the observed VTA estimates for quadrants 2 and 3. These signals are represented as the outputs of the unit delay blocks 81 and 82 in FIG. 8 and are labeled V wc TA (q2, n-1) and V wc TA (q3, n-1), respectively. As determined by the assertion of the LI_COMPUTE signal, the line impedance estimator 8 at the time of line impedance values
Figure 112008035294274-PCT00005
And
Figure 112008035294274-PCT00006
Create a new estimate of. In the nth line period, all values provided by the digital ITA generator 6 when the LI_COMPUTE signal is asserted.
Figure 112008035294274-PCT00007
,
Figure 112008035294274-PCT00008
,
Figure 112008035294274-PCT00009
, And
Figure 112008035294274-PCT00010
As well as the values provided by the digital VTA generator 5
Figure 112008035294274-PCT00011
And
Figure 112008035294274-PCT00012
, And the aforementioned delayed volt-time domain values
Figure 112008035294274-PCT00013
And
Figure 112008035294274-PCT00014
This estimator matrix 83 is supplied. The estimator matrix 83 produces outputs R (m) and X (m) according to the following formula:

Figure 112008035294274-PCT00015
(8)
Figure 112008035294274-PCT00015
(8)

여기서, R(m) 및 X(m)는 각각 m번째 추정치에 대한 저항의 순간 추정치들 및 유도 리액턴스이다. 상기 매트릭스 공식을 넘어서는 수학이 후속하여 도출될 것이다.Where R (m) and X (m) are instantaneous estimates and inductive reactances of resistance for the m th estimate, respectively. Mathematics beyond the matrix formula will subsequently be derived.

라인 임피던스 추정치를 계산하는데 고려된 가정들은 1) 임의의 시각에 용접 버스(the weld bus)에 부하를 주는 장치는 단 하나가 존재한다, 및 2) 구동점 전압은 사인 곡선이고 계산이 기초하는 간격에 걸쳐 일정하게 유지된다는 것이다. 그러나, 용접 전력 버스로부터 전류를 끌어올 수 있는 다른 장치들의 존재나 활동을 개별 용접 제어가 사전에 알지 못하는 것과, 추정치가 생성된 라인 주기들에 걸쳐 다른 장비가 상기 가정들 중 하나 또는 둘 모두를 위반하면서 용접 버스에 부하를 주고 있을 경우에 위에서 공식 (8)에 의해 생성된 순간 추정치에 에러가 있을 수 있는 것이 인지된다. 이러한 조건의 완화를 돕기 위하여, 값들 R(m) 및 X(m)의 각각은 런 투 런(R2R) 필터들(85 및 87)을 활용하여 필터링된다. 상기 동일한 필터들의 형태에 대한 블록도가 도 9에 도시된다. 상기 필터들은 하기의 일반적인 형태를 갖는 자기회귀 필터들이다 :The assumptions considered in calculating the line impedance estimates are: 1) there is only one device that loads the weld bus at any time, and 2) the drive point voltage is a sinusoid and the interval on which the calculation is based. Is kept constant throughout. However, individual welding control does not know in advance the presence or activity of other devices that can draw current from the welding power bus, and other equipment is not able to make one or both of these assumptions over the line periods in which the estimate was generated. It is recognized that there may be an error in the instantaneous estimate produced by Equation (8) above in case of a violation of the welding bus load. To help alleviate this condition, each of the values R (m) and X (m) is filtered utilizing run-to-run (R2R) filters 85 and 87. A block diagram for the form of the same filters is shown in FIG. 9. The filters are autoregressive filters having the following general form:

Figure 112008035294274-PCT00016
(9)
Figure 112008035294274-PCT00016
(9)

여기서, u(m)은 상기 필터(도 8의 R(m) 또는 X(m))에 대한 입력이고, x(m)은 내부 상태 변수이고, Kf는 필터 상수로서 0≤Kf≤1이고, y(m)은 필터의 출력으로서 각각 도 8의

Figure 112008035294274-PCT00017
또는
Figure 112008035294274-PCT00018
이다.Here, u (m) is input to a (R (m) or X (m) of Fig. 8) the filter, x (m) is an internal state variable, K f is a filter coefficient 0≤K f ≤1 Y (m) is the output of the filter, respectively,
Figure 112008035294274-PCT00017
or
Figure 112008035294274-PCT00018
to be.

런 투 런 필터들은 개별 임피던스 추정치들에서 생성될 수 있는 에러들을 "순조롭게 처리(smooth out)"하는 경향이 있고, 개별 추정치들 R(m) 및 X(m)을 이용함에 따라 이루어지는 것보다 더욱 일관성 있는 추정치를 도출한다. 실제로, (Kf=1을 설정함으로써 이루어질 수 있는) 필터링되지 않은 개별 추정치들 R(m) 및 X(m)을 바로 이용하는 것은 완벽한 결과들을 산출했다 - 런 투 런 필터들은 본 발명이 동작하는데 필수적이지 않고 본 발명을 제한하는 것으로 고려되어서는 안된다. 그러나, 차량 정비소와 같은 시끄러운 환경에서의 동작을 위해, Kf=0.25를 이용한 상 기 런 투 런 필터들의 포함이 상기 가정들이 위반된 조건에 대비하여 소음 면역의 추가적 수단을 제공하는 것이 실험적으로 밝혀졌다. Run-to-run filters tend to "smooth out" errors that can be generated in individual impedance estimates, and are more consistent than those made by using individual estimates R (m) and X (m). Derive estimates. Indeed, using the unfiltered individual estimates R (m) and X (m) directly (which can be done by setting K f = 1) yielded perfect results-run to run filters are essential for the operation of the present invention. And should not be considered as limiting the invention. However, for operation in noisy environments such as car repair shops, it has been experimentally found that the inclusion of these run-to-run filters with K f = 0.25 provides an additional means of noise immunity against conditions in which these assumptions are violated. lost.

라인 임피던스 관리 기능부(9)의 기능은 PRG의 어느 주기들에서 라인 임피던스 추정치 기능부(8)를 실행하는지 결정하는 것이다. 본 실시예에서는, 전류가 흐르는 제1 주기에서 라인 임피던스 추정기(8)를 실행하는 것이 목적이며, 전류가 흐르지 않는 여러 주기들이 상기 제1 주기에 이어진다. 통상적인 차량 애플리케이션에서는, 저항 용접 제어가 일반적으로 수초 동안에 유휴 상태이고, 반면에 차량 일부 또는 전체 차량은 용접될 상태로 이동된다. 전류가 흐르지 않는 상기 기간 동안에, PRG(10)는 전력 시스템의 왜곡되지 않은 구동점 전압 파형을 획득할 수 있다. 전력원의 전압 파형이 주기마다 많이 변동되지 않는다는 것이 가정되면, 용접 이전 최종 라인 주기에서 전압 파형은 용접이 시작된 제1 주기에서 전력원의 구동점 전압 파형을 나타낸다는 것이 가정될 수 있다. 라인 임피던스 관리 기능부(9)의 기능은 상기 조건에 대하여 시스템을 모니터링하고, 적당한 조건이 검출될 때 라인 임피던스 추정기 기능부(8)의 실행을 트리거하는 것이다.The function of the line impedance management function 9 is to determine in which periods of the PRG the line impedance estimate function 8 is executed. In this embodiment, it is an object to implement the line impedance estimator 8 in a first period in which current flows, with several periods in which no current flows following the first period. In typical vehicle applications, resistance welding control is generally idle for a few seconds, while some or all of the vehicle is moved to the welded state. During this period of time when no current flows, the PRG 10 may acquire an undistorted drive point voltage waveform of the power system. If it is assumed that the voltage waveform of the power source does not vary much from cycle to cycle, it can be assumed that the voltage waveform in the last line period before welding represents the drive point voltage waveform of the power source in the first period in which welding started. The function of the line impedance management function 9 is to monitor the system for such conditions and to trigger the execution of the line impedance estimator function 8 when a suitable condition is detected.

도 10은 PRG 주기당 한번 실행되는 DSP 펌웨어 엔티티인 라인 임피던스 관리 기능부(9)의 흐름도이다. 라인 임피던스 관리 기능부(9)에 대한 적분은 정적 IDLE 카운터이고, PRG가 견실하게 전력원 전압 파형을 쫓는 것을 보장하기에 충분한 기간 동안 시스템이 유휴 상태일 때를 결정하기 위해 라인 임피던스 관리 기능부(9)에 의하여 사용된다. 도 10을 참조하면, 라인 주기 n 동안에 1401에서 펌웨어 논리로의 입력에 따라, 가장 먼저 라인 임피던스 관리 기능부(9)는 시스템이 라인 주 기 n 동안에 용접되어 있는지의 여부를 결정 블록(1403)에서 결정한다. 라인 주기 n 동안에 시스템이 용접되어 있지 않음이 가정되면, 프로세스 블록(1405)으로 진행되는데, 여기서는 적분 IDLE 카운터가 DSP에 의해 증가된다. 일단 카운터가 증가되면, 결정 블록(1407)에서, PRG가 전력원 전압을 정확하게 쫓는 것을 보장하기 위해 요구되는 비-용접 주기들의 최소 개수를 지시하는 설계 파라미터인 정수 숫자 NLI와 상기 결과 카운트가 비교된다. 유휴 카운터의 값이 NLI보다 더 크다면, 전제조건 개수의 비-용접 주기들이 충족되었고 카운트의 값이 프로세스 블록(1409)에서 NLI로 설정된다. 프로세스 블록(1411)으로 진행이 이루어지고, 여기서는 LI_COMPUTE 세마포어가 논리적 FALSE 값에 설정되는데, 상기 논리적 FALSE 값은 라인 임피던스 추정기(7)에 라인 임피던스의 갱신이 수행되지 않아야 함을 지시한다.10 is a flowchart of a line impedance management function 9 which is a DSP firmware entity executed once per PRG period. The integration for the line impedance management function 9 is a static IDLE counter, and the line impedance management function (to determine when the system is idle for a period of time sufficient to ensure that the PRG reliably follows the power source voltage waveform) 9) are used. Referring to FIG. 10, upon input to firmware logic at 1401 during line period n, first the line impedance management function 9 first determines at block 1403 whether the system is welded during line period n. Decide If it is assumed that the system is not welded during line period n, then flow proceeds to process block 1405, where the integral IDLE counter is incremented by the DSP. Once the counter is incremented, in decision block 1407, the result count is compared with an integer number N LI , which is a design parameter that indicates the minimum number of non-welding cycles required to ensure that the PRG accurately follows the power source voltage. do. If the value of the idle counter is greater than N LI , the precondition number of non-welding periods has been met and the value of the count is set to N LI in process block 1409. Proceeding to process block 1411 is made, where the LI_COMPUTE semaphore is set to a logical FALSE value, which indicates to the line impedance estimator 7 that no update of line impedance should be performed.

결정 블록(1407)에서 라인 임피던스 관리 기능부(9)가 IDLE 카운터의 값이 NLI보다 작거나 동일하다고 결정하면, 프로세스 블록(1411)으로 바로 제어가 전달되고 LI_COMPUTE 세마포어는 상기와 같이 논리적 FALSE 값으로 설정된다. 일단 프로세스 블록(1411)이 실행되면, 다음 차례의 PRG 주기에서 다시 실행되기 전까지 1413에서 루틴이 종료된다.If the line impedance management function 9 determines in block 1407 that the value of the IDLE counter is less than or equal to N LI , control is passed directly to process block 1411 and the LI_COMPUTE semaphore is a logical FALSE value as described above. Is set. Once process block 1411 is executed, the routine ends at 1413 until it is executed again in the next PRG cycle.

결정 블록(1403)을 다시 참조하면, 용접 전류가 용접 주기 n에서 흐르고 있다고 결정되면, 제어는 결정 블록(1415)으로 전달되는데, 여기서는 IDLE 카운터의 값이 값 NLI와 비교된다. IDLE 카운터의 값이 값 NLI와 정확하게 같지 않다고 결정되면, 불충분한 수의 비-용접 주기들이 라인 임피던스의 새로운 추정치를 보장하기 위해 검출되었다. 상기 조건은 NLI 라인 주기들 미만의 개별 용접들 사이에 중지가 발생했을 때 존재하거나 또는 단순히 시스템이 용접을 실행하는 중간에 머지않아 있기 때문에 존재한다. 어느 경우이든, 불충분한 수의 비-용접 주기가 루틴에 의해 검출되면, LI_COMPUTE 세마포어는 프로세스 블록(1417)에서 논리적 FALSE 상태에 설정되고 IDLE 카운터 값은 프로세스 블록(1419)에서 0에 설정된다.Referring back to decision block 1403, if it is determined that a welding current is flowing in welding period n, control passes to decision block 1415, where the value of the IDLE counter is compared to the value N LI . If it is determined that the value of the IDLE counter is not exactly equal to the value N LI , an insufficient number of non-welding periods have been detected to ensure a new estimate of line impedance. This condition exists when a break occurs between individual welds below N LI line periods or because the system is shortly in the middle of performing the weld. In either case, if an insufficient number of non-welding cycles are detected by the routine, the LI_COMPUTE semaphore is set to logical FALSE state at process block 1417 and the IDLE counter value is set to zero at process block 1419.

결정 블록(1415)에서, IDLE 카운터 값이 NLI에 동등한 경우, 라인 임피던스 추정을 실행 및 갱신하기 위한 조건이 충족된다. 제어는 프로세스 블록(1421)으로 전달되고, 여기서는 LI_COMPUTE 세마포어가 TRUE에 설정된다. 일단 이렇게 설정되면, 제어는 프로세스 블록(1419)에 전달되고, 여기서는 IDLE 카운터 값이 위에서와 같이 0에 설정된다. 일단 프로세스 블록(1419)이 실행되면, 다음 차례의 PRG 주기에서 다시 실행되기 전까지 루틴은 위에서와 같이 1413에서 종료한다.At decision block 1415, if the IDLE counter value is equal to N LI , then the conditions for executing and updating the line impedance estimate are met. Control is passed to process block 1421, where LI_COMPUTE semaphore is set to TRUE. Once so set, control is passed to process block 1419, where the IDLE counter value is set to zero as above. Once process block 1419 is executed, the routine ends at 1413 as above until executed again in the next PRG cycle.

도 11은 PRG 시스템의 위상 에러 추정기(2)를 기술하는 확대된 블록도이다. 상기 기능부는 DSP 펌웨어에 구현되고, 사분면들(2 및 3)로부터의 구동점 전압 추정치

Figure 112008035294274-PCT00019
Figure 112008035294274-PCT00020
가 구동점 전압 추정기(7)에 의해 생성된 이후 사분면(q4) 동안에 PRG 주기당 한 번 실행된다. 각각의 라인 주기 n 동안에, 상기 블록은 사분면들(2 및 3)로부터의 개방 회로 볼트-시간 추정치들, 즉
Figure 112008035294274-PCT00021
Figure 112008035294274-PCT00022
를 활용하고, 상기 개방 회로 볼트-시간 추정치들은 내부 시간 베이스(즉, PRG 타이밍 주기) 및추정된 구동점 전압 사이의 에러를 추정하기 위해 구동점 전압 추정기(7)에 의해 공급된 것이다. 도 11의 블록도는 하기의 수학식을 구현한다 : 11 is an enlarged block diagram describing the phase error estimator 2 of the PRG system. The function is implemented in the DSP firmware, and the drive point voltage estimates from quadrants 2 and 3
Figure 112008035294274-PCT00019
And
Figure 112008035294274-PCT00020
Is executed once per PRG period during quadrant q4 after is generated by the drive point voltage estimator 7. During each line period n, the block has open circuit volt-time estimates from quadrants 2 and 3, ie
Figure 112008035294274-PCT00021
And
Figure 112008035294274-PCT00022
And the open circuit volt-time estimates are supplied by the drive point voltage estimator 7 to estimate the error between the internal time base (ie, the PRG timing period) and the estimated drive point voltage. The block diagram of FIG. 11 implements the following equation:

Figure 112008035294274-PCT00023
(10)
Figure 112008035294274-PCT00023
10

상기 수학식이 어떻게 에러를 추정하는지가 후속하여 논의될 것이다.How the above equation estimates error will be discussed later.

PRG 상태 기계(3)는 PRG의 상태를 결정하고, PRG 타이밍 및 실제 전력 시스템 타이밍 사이의 관계에 대하여 아무것도 알려지지 않은 경우 초기화 프로세스를 통해 PRG를 상기 PRG가 전력 시스템과 "동기화"로 선언되고 용접이 시작될 수 있는 지점으로 가이드한다. 도 12는 PRG 상태 기계(3)의 시스템 상태도를 나타낸다. PRG 상태 기계(3)의 출력은 집합 {NOSYNC, SYNCING, SYNC}의 값을 취하는 PRG 상태 변수 PRGState(n)이다.The PRG state machine 3 determines the state of the PRG, and if nothing is known about the relationship between the PRG timing and the actual power system timing, the initialization process causes the PRG to be declared "synchronized" with the power system and welded. Guide to the point where it can begin. 12 shows a system state diagram of the PRG state machine 3. The output of the PRG state machine 3 is a PRG state variable PRGState (n) that takes the value of the set {NOSYNC, SYNCING, SYNC}.

PRG 상태 기계(3)는 DSP 펌웨어에 구현되고, 현재 PRG 주기 동안에 위상 에러 추정기(2)가 실행된 이후 PRG가 사분면(4)에 있을 때 실행된다. 도 12에서 PON으로 지시된 전력-온 상태로부터, 시스템 상태는 바로 NOSYNC에 설정된다. 시스템이 NOSYNC 상태에 있을 때, PRG 사분면들 및 관찰된 라인 전압 파형 사이의 관계에 관하여 아무것도 추정되지 않는다. NOSYNC 상태에서 PRG(10)의 목적은 라인 전압

Figure 112008035294274-PCT00024
을 관찰하고 사분면(q2)으로부터 사분면(q3)으로의 전이 부근에서 상기
Figure 112008035294274-PCT00025
의 양으로부터 음으로의 제로 크로싱(the positive to negative zero crossing)이 이루어지도록 PRG 사분면들을 정렬하는 것이다. 상기 조건이 존재하는 것은 하기의 세 가지 조건들의 충족에 의해 결정된다 :The PRG state machine 3 is implemented in the DSP firmware and runs when the PRG is in quadrant 4 after the phase error estimator 2 is executed during the current PRG period. From the power-on state indicated by PON in Fig. 12, the system state is immediately set to NOSYNC. When the system is in the NOSYNC state, nothing is estimated about the relationship between the PRG quadrants and the observed line voltage waveform. The purpose of the PRG (10) in the NOSYNC state is the line voltage
Figure 112008035294274-PCT00024
Is observed and is located near the transition from quadrant q2 to quadrant q3.
Figure 112008035294274-PCT00025
The PRG quadrants are aligned to achieve the positive to negative zero crossing. The presence of such conditions is determined by the fulfillment of three conditions:

조건 1 : 앞으로 AVTA(n-1)로서도 언급되는, 선행 라인 주기로부터 사분면의 절대적 볼트-시간 영역들의 합, 즉

Figure 112008035294274-PCT00026
은 최소값보다 더 크다. 상 기 조건은 시스템이 실제로 단지 전력 시스템의 개방 회로 조건에 따른 불규칙 잡음이 아니라 최소값의 전력 시스템에 의해 전달되는 실제 전압을 쫓고 있음을 보장하기 위해 요구된다. EQ5400 AC 저항 용접 제어의 실제 설계에서, 상기 조건을 충족시키기 위해 요구되는 최소 AVTA는 라인 전압이 PRG와 적절하게 동기화될 때 30볼트 RMS의 사인 전압 입력을 인가함으로써 획득될 수 있는 이론적 값이다(그러나, 다른 전압들이 사용될 수도 있다).Condition 1: The sum of the absolute volt-time regions of the quadrant from the preceding line period, also referred to as AVTA (n-1) in the future, i.e.
Figure 112008035294274-PCT00026
Is greater than the minimum value. This condition is required to ensure that the system is actually chasing the actual voltage delivered by the power system of the minimum value, not just random noise due to the open circuit conditions of the power system. In the actual design of the EQ5400 AC resistance welding control, the minimum AVTA required to meet the above conditions is a theoretical value that can be obtained by applying a sine voltage input of 30 volts RMS when the line voltage is properly synchronized with the PRG (but Other voltages may be used).

조건 2 : VdpTA(q2,n)의 값은 양의 값이고, VdpTA(q3,n)의 값은 음의 값이다. 이는 "트랙킹될" 전력 파형의 제로 크로싱이 현재의 사분면들(q2 및 q3) 사이의 어딘가에서 발생한다는 것을 나타낸다.Condition 2: The value of V dp TA (q2, n) is a positive value and the value of V dp TA (q3, n) is a negative value. This indicates that zero crossing of the power waveform to be "tracked" occurs somewhere between the current quadrants q2 and q3.

조건 3 : 위상 에러 추정기에 의해 계산되는 에러 값(e(n))은 PRG가 폐루프 획득을 시작할 수 있도록 하기에 "충분히 작다". EQ5400 AC Resistance Weld Control에 있어서, 이 값은 대략 22.4°이다.Condition 3: The error value e (n) calculated by the phase error estimator is "sufficiently small" to allow the PRG to start a closed loop acquisition. For the EQ5400 AC Resistance Weld Control, this value is approximately 22.4 °.

NOSYNC 상태에 있을 때, EQ5400 AC Resistance Weld Control은 전류를 도통시키도록 허용되지 않는다. 이에 대한 하나의 의도된 결과로, 구동점 전압은 EQ5400 AC Resistance Weld Control의 입력 단자에서 시스템에 의해 관측되는 것과 동일하다. PRG(10)와 입력 사인곡선 간의 공칭적인 정렬을 달성하기 위해서, 도 3에 도시된 PRG 보상기 상수들(kx0, kx1, ki, kp 및 K2)은 시스템이 NOSYNC 상태에 있을 때 제로로 강요되어 유지되는 상태 변수들의 값(x0(n), x1(n) 및 x2(n)) 및 제로로 설정되고, 그럼으로써 PRG(10)는 공칭 값(TSnom)으로부터의 인터럽트 샘플 링 기간을 변경하지 않는다. 이는 고정된 PRG 사이클 주파수를 유도하는 동시에 NOSYNC 모드를 유도한다.When in the NOSYNC state, the EQ5400 AC Resistance Weld Control is not allowed to conduct current. As an intended result of this, the drive point voltage is the same as observed by the system at the input terminal of the EQ5400 AC Resistance Weld Control. In order to achieve a nominal alignment between the PRG 10 and the input sinusoid, the PRG compensator constants kx0, kx1, ki, kp and K2 shown in FIG. 3 remain forced to zero when the system is in the NOSYNC state. Is set to the values x0 (n), x1 (n), and x2 (n) and zero of the state variables being set, so that the PRG 10 does not change the interrupt sampling period from the nominal value TS nom . . This induces a fixed PRG cycle frequency and at the same time induces a NOSYNC mode.

용접 제어 시스템의 공칭적인 동작 라인 주파수 전압은 선험적으로 알려지는 것으로 가정된다. 이를테면, 시스템은 북미에서는 60Hz의 공칭적인 라인 주파수에서 동작하도록 의도되고, 그 주파수는 -일반적으로 +/- 0.2 Hz 내에서- 전력들 생성하는 전력 유틸리티에 의해 매우 정확히 조정될 것이라는 점이 공지되어 있다. NOSYNC 모드에 있을 때, EQ5400 AC Resistance Well Control은 예상된 동작 주파수보다 1Hz 작은 PRG 주파수를 생성할 TSnom의 값을 활용한다. 예컨대, 60Hz에서 동작도록 의도된 시스템의 경우에, TSnom은 132㎲로 설정되고, 이는 대략 59Hz인 PRG 사이클 주파수를 유도한다. 따라서, 실제 관측되는 라인 전압의 양-음 제로 크로싱이 사분면(q2 및 q3)의 외부에서 발생하는 상황에서는, 각각의 후속하는 PRG 사이클에서 라인 전압의 제로 크로싱은 이전 PRG 사이클에서보다는 현 PRG 사이클에서 더 일찍 발생할 것이고, 때로는 다음 PRG 사이클에 "겹칠" 것이다. 결국, 제로 크로싱은 PRG의 q2와 q3 간의 전이 근처에서 발생할 것이다. 정해진 조건들에서는, 선형 주파수가 공칭적인 값이라고 가정하면, 추정되는 위상 에러는 PRG 사이클마다 단지 6°만큼 변해야 하고, 이는, 조건 1이 달성되고 관측되는 파형이 본래 실제로 사인곡선인 것으로 가정하는 경우에, 나머지 조건들이 정상적인 상황들 하에서는 1/3초 내에 충족될 수 있도록 보장한다. 공칭적으로 50Hz에서 동작하는 시스템의 경우에, TSnom은 공칭적인 PRG 사이클 주파수가 대략 49Hz가 되도록 선택된 다.The nominal operating line frequency voltage of the welding control system is assumed to be known a priori. For example, it is known that the system is intended to operate at a nominal line frequency of 60 Hz in North America, and that frequency will be very accurately adjusted by a power utility that generates powers-typically within +/- 0.2 Hz. When in NOSYNC mode, the EQ5400 AC Resistance Well Control utilizes the value of TS nom to generate a PRG frequency that is 1 Hz less than the expected operating frequency. For example, for a system intended to operate at 60 Hz, TS nom is set to 132 Hz, which leads to a PRG cycle frequency of approximately 59 Hz. Thus, in situations where the positive-negative zero crossing of the actual observed line voltage occurs outside of quadrants q2 and q3, the zero crossing of the line voltage in each subsequent PRG cycle is in the current PRG cycle rather than in the previous PRG cycle. It will happen earlier and sometimes "overlap" in the next PRG cycle. Eventually, zero crossing will occur near the transition between q2 and q3 of the PRG. Under certain conditions, assuming linear frequency is a nominal value, the estimated phase error should change by only 6 ° per PRG cycle, assuming that condition 1 is achieved and the waveform observed is actually sinusoidal in nature. In other words, it ensures that the remaining conditions can be met in 1/3 second under normal circumstances. For systems operating nominally at 50 Hz, TS nom is chosen so that the nominal PRG cycle frequency is approximately 49 Hz.

일단 위의 조건들이 충족되면, PRG 상태 머신은 PRG가 SYNCO 상태에 있는 것으로 선언한다. 이 상태에서는, TSnom의 값이 NOSYNC 설정으로 계속 고정되지만, 상수(kx0, kx1, ki, kp, 및 K2)는 그들의 동작 값들로 설정된다. 도 13의 표는 60Hz 동작의 경우에 EQ5400 AC Resistance Weld Control에서 현재 사용되고 있는 PRG 보상기(1)의 파라메트릭 값들을 제공한다.Once the above conditions are met, the PRG state machine declares that the PRG is in SYNCO state. In this state, the values of TS nom remain fixed at the NOSYNC setting, but the constants kx0, kx1, ki, kp, and K2 are set to their operating values. The table in FIG. 13 provides parametric values of the PRG compensator 1 currently being used in the EQ5400 AC Resistance Weld Control for 60 Hz operation.

도 3에 도시되어 있는 상태 변수들의 값(x0(n), x1(n) 및 x2(n))은, SYNCO 상태가 먼저 진입되는 경우에는, 명백히 제로로 초기화된다. 그러나, NOSYNC 상태와는 달리, 이들은 제로로 유지되지 않지만 앞서 설명된 PRG 보상기(1)의 동작에 따른 값들을 가정하도록 허용된다.The values x0 (n), x1 (n) and x2 (n) of the state variables shown in FIG. 3 are explicitly initialized to zero when the SYNCO state is entered first. However, unlike the NOSYNC state, they do not remain zero but are allowed to assume values according to the operation of the PRG compensator 1 described above.

본 명세서에서 설명된 PRG 시스템(10)에 따른 폐루프 방식에서 동작될 때, 선택되는 파라메트릭 값들은 양호한 교란 제거를 갖는 우수한 시스템 응답을 제공할 수 있고, 이는 적절한 전력 시스템 라인 전압들에 응하여 제로로 향하는 추정된 위상 에러 시퀀스(e(n))를 유도하고 또한 도 2에서 요구되는 관측된 전력 전압 파형과 PRG 간의 관계를 설정한다.When operated in a closed loop scheme according to the PRG system 10 described herein, the selected parametric values can provide a good system response with good disturbance rejection, which is zero in response to appropriate power system line voltages. It derives the estimated phase error sequence e (n) that is directed to and also establishes the relationship between the observed power voltage waveform and the PRG required in FIG.

일단 PRG 상수 값들이 설정되고 상태 변수들이 제로로 초기화되면, PRG(10)는 SYNCO 상태에서 동작하도록 허용되어, 아래의 3 가지 이벤트들 중 하나가 발생할 때까지 인터럽트 기간(Ts(n+1))에 대한 수정들을 계산한다.Once the PRG constant values are set and the state variables are initialized to zero, the PRG 10 is allowed to operate in the SYNCO state, until the interrupt duration Ts (n + 1) until one of the three events below occurs. Calculate the modifications to

(1) 관측된 에러(e(n))가 고정된 수보다 많은 수의 연속적인 PRG 사이클들 동안에 고정된 임계값 아래에 있다. (2) 관측된 에러(e(n))가 고정된 수보다 많은 수의 연속적인 PRG 사이클들 동안에 고정된 임계값보다 크다. EQ5400 AC Resistance Weld Control에서는, 이러한 고정된 수가 위의 두 경우들에 있어 30이다. (3) 이전 라인 사이클 동안에 관측된 총 AVTA는 위의 NOSYNC 상태에 대한 설명에서 제공되어진 최소 값 미만이다.(1) The observed error e (n) is below a fixed threshold for more than a fixed number of consecutive PRG cycles. (2) The observed error e (n) is greater than the fixed threshold for more than a fixed number of consecutive PRG cycles. In the EQ5400 AC Resistance Weld Control, this fixed number is 30 in both cases. (3) The total AVTA observed during the previous line cycle is less than the minimum value provided in the description of the NOSYNC state above.

EQ5400 AC Resistance Weld Control에 있어서, SYNCO 상태의 경우에 설정된 에러 임계치는 대략 11.25°이다. 만약 조건 1이 충족된다면, PRG는 SYNC 상태로 전환한다. 만약 조건 2 또는 조건 3 중 어느 하나가 먼저 충족된다면, PRG는 NOSYNC 상태로 다시 전환한다. "정상" 동작 환경들 하에서는 30개의 연속적인 사이클들 동안에 충족되는 에러 임계치 조건은 "SYNC"로의 전환이 이루어질 때까지 매우 작은 위상 에러를 설정하는 것이 필요하다는 주시된다. 60Hz에서 동작하는 시스템의 경우에, 이는 정상 조건들 하에서 1/2초의 안정적인 동작에 상응한다.For the EQ5400 AC Resistance Weld Control, the error threshold set in the case of the SYNCO state is approximately 11.25 °. If condition 1 is met, the PRG transitions to the SYNC state. If either condition 2 or condition 3 is met first, the PRG switches back to the NOSYNC state. Under "normal" operating environments it is noted that the error threshold condition that is met during 30 consecutive cycles requires setting a very small phase error until a switch to "SYNC" is made. In the case of a system operating at 60 Hz, this corresponds to 1/2 second of stable operation under normal conditions.

SYNCO로부터 SYNC 상태로의 전환 시에, 도 3에 도시된 상태 변수들(x0(n), x1(n) 및 x2(n))의 값들은 제로로 초기화되고, TSnom의 값은 SYNCO 상태로부터 마지막으로 생성된 인터럽트 기간 값인 TS(n)으로 설정된다. 정상 조건들 하에서는, TSnom의 이러한 새로운 값이 라인 전압의 것과 매우 근사한 PRG 사이클 기간을 생성하고, 그럼으로써 시스템은 이제 라인 전압과의 동기화를 유지하기 위해서 PRG에 대한 인터럽트 샘플 기간에 대한 최소한의 수정들만을 필요로 한다.Upon switching from SYNCO to SYNC state, the values of the state variables x0 (n), x1 (n) and x2 (n) shown in FIG. 3 are initialized to zero, and the value of TS nom is from the SYNCO state. It is set to TS (n) which is the last generated interrupt duration value. Under normal conditions, this new value of TS nom creates a PRG cycle period very close to that of the line voltage, so that the system now makes minimal modifications to the interrupt sample period for the PRG to maintain synchronization with the line voltage. I only need them.

SYNC 상태에서는, EQ5400 AC Resistance Weld Control은 용접에 허용된다. 일단 SYNC 상태에서는, PRG가 아래의 두 조건들 중 하나가 발생할 때까지 그 상태로 유지된다.In the SYNC state, the EQ5400 AC Resistance Weld Control is allowed for welding. Once in the SYNC state, the PRG remains in that state until one of the following two conditions occurs.

조건 1 : 에러 추정치(e(n))의 크기가 5개보다 많은 수의 연속적인 PRG 사이클들 동안에 대략 22°초과하고, 이 경우에는 시스템이 SYNCO 상태로 다시 전환한다. 이는 PRG로 하여금 전력 시스템에서 발생할 수 있는 임의의 최소의 교란이 발생하도록 하고, 동시에 그 교란이 큰 경우에는 용접을 불가능하게 하고 또한 라인 전압과의 동기화를 재획득하려 시도한다.Condition 1: The magnitude of the error estimate e (n) exceeds approximately 22 ° for more than five consecutive PRG cycles, in which case the system switches back to the SYNCO state. This causes the PRG to generate any minimum disturbance that may occur in the power system, while at the same time disabling welding if the disturbance is large and also attempting to reacquire synchronization with the line voltage.

조건 2 : 이전 라인 사이클에 걸쳐 관측된 총 AVTA는 위의 NOSYNC 상태 설명에서 설명된 최소 AVTA보다 작다. 만약 이러한 상황이 발생한다면, PRG는 NOSYNC 상태로 즉시 떨어지고, 시스템은 초기화되어 위의 NOSYNC 상태에 대한 설명에 따라 동작한다.Condition 2: The total AVTA observed over the previous line cycle is less than the minimum AVTA described in the NOSYNC state description above. If this happens, the PRG immediately drops to the NOSYNC state, and the system is initialized and operated according to the description of the NOSYNC state above.

용접 타이머 내의 위상 기준 생성기(10)는 사이리스터의 점화를 위한 타이밍 기반을 제공한다. 그것은 또한 RMS 전압 추정기 기능부(디지털 전압계)뿐만 아니라 RMS 전류 추정기 기능부(디지털 전류 계량기)의 타이밍을 구동한다. 위상 에러 추정 방법은 관측된 입력 라인 전압의 일부들을 시스템에 통합시키는 것에 기초한다.Phase reference generator 10 in the welding timer provides a timing basis for ignition of the thyristor. It also drives the timing of the RMS current estimator function (digital current meter) as well as the RMS voltage estimator function (digital voltmeter). The phase error estimation method is based on integrating some of the observed input line voltages into the system.

아래의 설명은 AC 저항 용접 애플리케이션에 있어서 본 발명의 동작을 이해하는데 유용한 수식을 나타낸다.The following description presents formulas useful for understanding the operation of the present invention in AC resistance welding applications.

전력 분산 시스템의 수학적인 회로 모델에 있어서는, 전력 생성 및 분산 시스템에 의해 생성되는 전압이 수식(11)의 형태를 갖는 이상적인 구동점 전압 소 스(Vdp(t))로서 모델링될 수 있고:In the mathematical circuit model of the power distribution system, the voltage generated by the power generation and distribution system can be modeled as an ideal drive point voltage source (V dp (t)) in the form of equation (11):

Figure 112008035294274-PCT00027
식(11)
Figure 112008035294274-PCT00027
Formula (11)

여기서, f는 주파수이고,

Figure 112008035294274-PCT00028
는 기준 시간 t=0에 대한 사인곡선의 위상이고, Vm(t)는 시간의 함수로서 표기되는 피크 전압이다. 이러한 논의의 시점에서는, Vm(t)가 시간에 따라 변하는 조정 항이라는 것이 인지된다. 분석을 간단하게 할 Vm(t)의 반응에 대한 가정들이 그로 인해서 이루어질 것이다.Where f is the frequency,
Figure 112008035294274-PCT00028
Is the phase of the sinusoid with respect to the reference time t = 0 and V m (t) is the peak voltage expressed as a function of time. At the point of this discussion, it is recognized that V m (t) is an adjustment term that changes over time. Assumptions on the response of V m (t) will thereby be made which will simplify the analysis.

본 발명의 위상 기준 생성기(10)의 목적은 아래의 2 가지 조건들이 유지되도록 하기 위해서 구동점 전압(Vdp(t))을 계속해서 트랙킹할 수 있는 내부 시간축을 생성하는데 있다: 조건 1: 위상 기준 생성기의 기본적인 기간(T)은 식(0.11)에서 f에 상응한다. 조건 2 : PRG와 전압 소스(Vdp(t)) 간에 관측되는 위상 에러는 사인곡선 파형의 양-음의 제로 크로싱에서 제로이다.The purpose of the phase reference generator 10 of the present invention is to create an internal time base that can continuously track the drive point voltage V dp (t) to ensure that the following two conditions are maintained: Condition 1: Phase The basic period T of the reference generator corresponds to f in equation (0.11). Condition 2: The phase error observed between the PRG and the voltage source V dp (t) is zero at the positive-negative zero crossing of the sinusoidal waveform.

식(11)을 참조하면, 현재의 분석에 있어서 기본적인 가정은 용접 제어에 대한 입력 전력 소스가 고정된 그리고 면밀하게 공지된 주파수의 사인곡선 소스이지만, 내부 위상 기준 생성기(10)에 대해서는 비공지되고 고정된 위상이다. 위의 식(11)에서 전압 조정 항(Vm(t))은 천천히 변하고 있고 또한 계산들이 기초되는 간격에 걸쳐 효과적으로 상수라는 것이 또한 가정된다.Referring to equation (11), the basic assumption in the present analysis is that the input power source for the welding control is a fixed and closely known sinusoidal source of frequency, but is unknown for the internal phase reference generator 10. It is a fixed phase. It is also assumed that the voltage adjustment term V m (t) in equation (11) above is slowly changing and also effectively constant over the interval on which the calculations are based.

위상 기준 생성기(10)는 본래 파형을 생성하지 않지만, PRG의 타이밍은 자신 이 트랙킹하려 시도하는 사인곡선의 기본 기간의 주파수보다 두 배인 주파수의 구형파로서 보여질 수 있다. 이러한 표현에 있어서, 하나의 PRG 사이클은 구형파의 두 사이클들을 포함한다. 이러한 구상은 디지털 신호 프로세서(DSP)에서 PRG의 실질적인 구현에 있어서 DSP가 출력으로서 구형파를 생성하는 것이 가능하기 때문에 이용되고, 따라서 그것은 오실로스코프를 사용하여 사인곡선에 대해 관측될 수 있다.Although the phase reference generator 10 does not inherently generate a waveform, the timing of the PRG may be viewed as a square wave of frequency twice that of the fundamental period of the sinusoidal curve it attempts to track. In this representation, one PRG cycle includes two cycles of a square wave. This concept is used in the practical implementation of the PRG in a digital signal processor (DSP) because it is possible for the DSP to generate a square wave as an output, so it can be observed for a sinusoid using an oscilloscope.

도 14는 위상 기준 생성기가 입력 사인곡선과 완전한 동기 상태에 있다는 가정에서 그 입력 사인곡선과 함께 이러한 표현을 나타낸다. 이러한 표현에 있어서는, 도 14에서 사인곡선을 사분면들(q1, q2, q3 및 q4)로 분할함으로써 사인곡선의 각 사이클 동안에 위상 기준 생성기의 4 가지 "전환들"이 확인될 수 있다. 사인곡선과 동기화될 수 있거나 혹은 그렇지 않을 수 있는 PRG에 대해 "사분면들"이 정해진다는 것을 명심하는 것이 중요하다.Figure 14 shows this representation with its input sinusoid assuming that the phase reference generator is in complete synchronization with the input sinusoid. In this representation, four “transitions” of the phase reference generator can be identified during each cycle of the sinusoid by dividing the sinusoid into quadrants q1, q2, q3 and q4 in FIG. 14. It is important to note that "quadrants" are defined for a PRG that may or may not be synchronized with the sinusoid.

EQ5400 AC Resistance Weld Control의 아날로그-디지털 변환기 기능은, 설계에 의해서, PRG와 동기화되고, 내부 PRG 라인 사이클마다 라인 전압 파형의 일정한 수의 균일하게 이격된 샘플들을 취한다. EQ5400 AC Resistance Weld Control의 실제 구현에 있어서는, 아날로그-디지털 변환기가 PRG 사이클마다 128 개의 이러한 디지털화된 전압 샘플들을 생성하거나, 혹은 사분면마다 32 개의 샘플들을 생성한다. PRG의 각각의 사분면에 걸쳐 전압의 진정한(true) 수리적 적분을 생성할 수 있는 시스템에 상주하는 기능이 있다는 것을 가정한다. 이런 분석에서 관심 사항은 도 14의 음영(shaded) 영역들(VTA2 및 VTA3)을 나타내는 사분면들(q2 및 q3) 상 에서 전압-시간 영역이다. 사인 곡선이 180도 지점을 중심으로 기수 대칭을 가지기 때문에, 도 14에서 PRG가 사인 곡선과 동기화될 때, 전압-시간 영역들(VTA2 및 VTA3)은 동일하지만, 반대 부호를 가지며, 따라서 상기 영역들이 부가되면, 전압-시간 영역의 순수 합은 영인 것을 알 수 있다.The analog-to-digital converter function of the EQ5400 AC Resistance Weld Control, by design, is synchronized with the PRG and takes a constant number of uniformly spaced samples of the line voltage waveform per internal PRG line cycle. In a practical implementation of the EQ5400 AC Resistance Weld Control, the analog-to-digital converter generates 128 such digitized voltage samples per PRG cycle, or 32 samples per quadrant. It is assumed that there is a function residing in the system that can generate a true mathematical integral of voltage across each quadrant of the PRG. Of interest in this analysis is the voltage-time domain on quadrants q2 and q3 representing the shaded regions VTA2 and VTA3 in FIG. 14. Since the sinusoidal curve has radix symmetry around the 180 degree point, when the PRG is synchronized with the sinusoidal curve in FIG. 14, the voltage-time regions VTA2 and VTA3 have the same but opposite signs, so that the regions When added, it can be seen that the net sum of the voltage-time domain is zero.

PRG가 동기화되지 않을 때는 상기 경우가 아니다. 도 15는 입력 전압의 포지티브 대 네가티브 제로 교차가 각도(ε) 만큼 PRG의 q2로부터 q3로 전이부의 뒤짐(lag) 조건을 도시한다. 이 경우, VTA2 및 VTA3에 의해 표현된 전압-시간 영역들이 동일한 크기를 가지지 않는 것을 쉽게 알 수 있다. 도 14와 도 15를 비교하여, PRG가 입력 전압을 유도할 때 VTA2의 계산된 크기는, PRG가 동기화될 때보다 크고, 계산된 크기 VTA3는 PRG가 동기화될 때보다 작다는 것을 알 수 있다. 따라서, VTA2 및 VTA3는 VTA2 포지티브 및 VTA3 네가티브의 부호인 양들로서 부가되고, 그 결과 포지티브 양이 발생하고, 이것은 입력 전압에 관련하여 PRG의 앞섬(leading)을 가리킨다. 유사하게 만약 PRG가 입력 전압에 뒤지면, VTA2 및 VTA3의 합이 네가티브 양일 것이고, 이것은 레깅(lagging) 조건을 나타내는 것을 알 수 있다. This is not the case when the PRG is not synchronized. FIG. 15 shows the lag conditions of the transition from q2 to q3 of the PRG by the positive to negative zero crossing angle ε of the input voltage. In this case, it can be easily seen that the voltage-time regions represented by VTA2 and VTA3 do not have the same magnitude. 14 and 15, it can be seen that the calculated magnitude of VTA2 when the PRG derives the input voltage is larger than when the PRG is synchronized, and the calculated magnitude VTA3 is smaller than when the PRG is synchronized. Thus, VTA2 and VTA3 are added as quantities that are the sign of VTA2 positive and VTA3 negative, resulting in a positive amount, which indicates the leading of the PRG with respect to the input voltage. Similarly, if PRG lags behind the input voltage, the sum of VTA2 and VTA3 will be a negative amount, which indicates that it represents a lagging condition.

PRG 및 입력 전압 사인 곡선 사이의 작은 위상 에러 값(ε)들에 대해, VTA2 및 VTA3의 표준 합은 위상 에러의 매우 우수한 직접적인 평가를 제공한다. 도 15와 관련하여, PRG라 불리는 시간을 가진 입력 전압 파장(Vdp(t))을 기술하는 방정식은 다음과 같다:For small phase error values ε between PRG and the input voltage sinusoid, the standard sum of VTA2 and VTA3 provides a very good direct estimate of the phase error. With reference to FIG. 15, the equation describing the input voltage wavelength V dp (t) with time called PRG is as follows:

Figure 112008035294274-PCT00029
(12)
Figure 112008035294274-PCT00029
(12)

여기서 Vm은 전압 사인 곡선의 고정된 크기이고, f는 사인 곡선의 주파수이고 ε는 사인곡선 및 PRG 사이의 위상 에러이다. 다시 반복하기 위하여, 주파수가 공지되었고, 모두 3개의 이들 값들이 일정하다는 것이 가정된다. 상기된 바와 같이, 포지티브(ε)는 사인곡선이 PRG에 뒤지거나, 똑같이 PRG가 사인곡선을 앞서는 것을 가리킨다. PRG의 기본 기간은 T로 표시되고, 만약 PRG 및 사인곡선이 동일한 기본 주파수를 가진다는 것이 가정되면, T는 다음에 의해 f와 관련된다:Where V m is the fixed magnitude of the voltage sinusoid, f is the frequency of the sinusoid and ε is the phase error between the sinusoid and the PRG. To repeat again, the frequency is known and it is assumed that all three of these values are constant. As noted above, positive ε indicates that the sinusoid is behind the PRG, or equally the PRG is ahead of the sinusoid. The fundamental period of the PRG is denoted T, and if it is assumed that the PRG and sinusoid have the same fundamental frequency, T is associated with f by:

Figure 112008035294274-PCT00030
(13)
Figure 112008035294274-PCT00030
(13)

도 15에서, 간격(q2)은 폐쇄된 시간 간격[T/4,T2]으로서 표현된다. 간격(q3)은 폐쇄된 간격[T2,3T/4]으로 표현된다. 이들 간격들이 정의되어, VTA2로 표현된 q2상 사인곡선의 적분은 다음과 같다:In Fig. 15, the interval q2 is represented as a closed time interval [T / 4, T2]. The interval q3 is represented by the closed interval [T2, 3T / 4]. These intervals are defined so that the integral of the q2 phase sinusoid expressed in VTA2 is:

Figure 112008035294274-PCT00031
(14)
Figure 112008035294274-PCT00031
(14)

평면 구조와의 관계를 사용하여:Using the relationship with the planar structure:

Figure 112008035294274-PCT00032
(15)
Figure 112008035294274-PCT00032
(15)

방정식(14)은 간단히 다음과 같이 된다:Equation (14) is simply as follows:

Figure 112008035294274-PCT00033
(16)
Figure 112008035294274-PCT00033
(16)

유사하게, VTA3는 다음과 같이 제공된다:Similarly, VTA3 is provided as follows:

Figure 112008035294274-PCT00034
(17)
Figure 112008035294274-PCT00034
(17)

VTA2 및 VTA3를 덧셈하는 것은 하기 방정식을 형성한다:Adding VTA2 and VTA3 forms the following equation:

Figure 112008035294274-PCT00035
(18)
Figure 112008035294274-PCT00035
(18)

VTA2로부터 VTA3를 감산하면 다음과 같다:Subtract VTA3 from VTA2 as follows:

Figure 112008035294274-PCT00036
(19)
Figure 112008035294274-PCT00036
(19)

지금, 양(E)는 하기와 같이 정의된다:Now, the amount E is defined as follows:

Figure 112008035294274-PCT00037
(20)
Figure 112008035294274-PCT00037
20

VTA2 및 VTA3에 대하여 (16) 및 (17)을 대입하고 단순화하는 것은 하기 방정식을 형성한다:Substituting and simplifying (16) and (17) for VTA2 and VTA3 form the following equation:

Figure 112008035294274-PCT00038
(21)
Figure 112008035294274-PCT00038
(21)

이것은 작은 위상 에러(ε) 값에 대해, 하기와 같이 근사화된다:This is approximated as follows for small phase error (ε) values:

Figure 112008035294274-PCT00039
(22)
Figure 112008035294274-PCT00039
(22)

따라서, 작은 위상 에러 값들에 대해, 전압-시간 영역들에 의해 계산된 양(E)은 주어진 가정들 하에서 위상 에러(라디안)의 우수한 평가를 제공한다. 이 런 위상 에러 평가는 라인 전압과 동기하여 PRG를 유도하기 위하여 폐루프 피드백 시스템에 사용될 수 있다.Thus, for small phase error values, the amount E calculated by the voltage-time domains provides a good estimate of the phase error (in radians) under given assumptions. This phase error estimate can be used in a closed loop feedback system to derive the PRG in synchronization with the line voltage.

상기된 바와 같이, EQ5400 AC 레지스턴스 용접 제어는 외부 연속 시간 신호들의 샘플들이 아날로그 대 디지털 컨버터를 사용하여 이산 고정 시간 간격들에서 취해지는 샘플된 데이터 시스템이다. 이들 샘플들은 설계적으로 PRG의 타이밍에 동기화되고, 실제로 PRG 기간은 바람직한 실시예에서 128 상기 샘플들을 얻기 위하여 요구된 시간으로서 정의된다. 연속적인 시간 신호 x(t)는 하기 방정식에 따라 이산 샘플 포인트들 x(k)의 시퀀스에 의해 샘플링된 데이터 시스템에 근사화된다:As mentioned above, the EQ5400 AC resistance weld control is a sampled data system in which samples of external continuous time signals are taken at discrete fixed time intervals using an analog to digital converter. These samples are designed to be synchronized to the timing of the PRG, and in practice the PRG period is defined as the time required to obtain 128 said samples in the preferred embodiment. The continuous time signal x (t) is approximated to a data system sampled by a sequence of discrete sample points x (k) according to the following equation:

Figure 112008035294274-PCT00040
(23)
Figure 112008035294274-PCT00040
(23)

여기서 Ts는 시스템의 기본 샘플 기간이다 - EQ5400 AC 레지스턴스 용접 제어의 경우 DSP 인터럽트 간격. 하기에서, 값 x(k)는 엔티티 x(t)의 k 번째 기본 샘플이다. 예를들어, 이것은 (11)의 관찰된 전압 파형에 인가하는 것은 하기 시퀀스를 제공한다:Where T s is the default sample period of the system-DSP interrupt interval for EQ5400 AC resistance weld control. In the following, the value x (k) is the k th basic sample of entity x (t). For example, this application to the observed voltage waveform of (11) gives the following sequence:

Figure 112008035294274-PCT00041
(24)
Figure 112008035294274-PCT00041
(24)

상기 시퀀스의 예로서, (24)의 파라메트릭 값들이 도 16에 도시된 테이블에 제공하자. 이것은 라인 사이클 당 128 샘플들에서 480 VRMS, 60Hz로 샘플링하는 것에 대응한다. 대응 샘플들은 도 17에서 스템(stem) 도면으로 도시된다.As an example of such a sequence, let the parametric values of 24 be provided in the table shown in FIG. This corresponds to sampling at 480 VRMS, 60 Hz at 128 samples per line cycle. Corresponding samples are shown in the stem diagram in FIG. 17.

EQ5400 AC 레지스턴스 용접 제어에서, 전압은 상기된 바와 같이 이산 간격들에서 샘플되고, 전압-시간 영역 적분에 대한 사다리꼴 근사화는 수행된다. 만약 내부 PRG 기간에 걸쳐 디지털 전압계 기능에 의해 얻어진 샘플들의 수가 Ns.이면, 사분에 걸쳐 얻어진 N/4 샘플들이 있다. VwcTA(q2) 및 VWCTA(q3)라 표시된 사분면들(2 및 3)의 전압-시간 영역의 평가들은 하기 방정식을 사용하여 생성된다:In the EQ5400 AC resistance weld control, the voltage is sampled at discrete intervals as described above, and a trapezoidal approximation for voltage-time domain integration is performed. If the number of samples obtained by the digital voltmeter function over the internal PRG period is N s ., There are N / 4 samples obtained over four minutes. The evaluations of the voltage-time domains of the quadrants 2 and 3 labeled V wc TA (q2) and V WC TA (q3) are generated using the following equation:

Figure 112008035294274-PCT00042
(25)
Figure 112008035294274-PCT00042
(25)

And

Figure 112008035294274-PCT00043
(26)
Figure 112008035294274-PCT00043
(26)

여기서, 인덱스 "j"는 상기된 바와 같이 PRG 사이클 내 전압 파형(DSP 인터럽트)의 j 번째 샘플이다.Here, index "j" is the j th sample of the voltage waveform (DSP interrupt) in the PRG cycle as described above.

큰 전류들이 짧은 기간들 동안 유도되는 저항 용접 애플리케이션에서, 라인 임피던스의 존재는 관찰된 전압의 "모양"을 붕괴하여, 더 이상 사인곡선이 아니다. 그 다음 저항 용접기 같은 AC 위상 제어기에 대한 전류 방정식을 개발하고, 관찰된 사인곡선에 대한 라인 임피던스의 효과들을 조사한다.In resistance welding applications where large currents are induced for short periods of time, the presence of line impedance collapses the "shape" of the observed voltage, which is no longer sinusoidal. We then develop a current equation for an AC phase controller, such as a resistance welder, and investigate the effects of line impedance on the observed sinusoid.

수리적 해는 두 개의 부분들에서 개발되었다. 첫째, 저항 및 인덕턴스 성분들 모두를 가진 부하를 구동하는 고착된 구동점 전압 소스의 전류 방정식은 조사된다. 다음, 저항 및 인덕티브 라인 임피던스 엘리먼트들은 구동점 전압 소스 및 전압이 실제로 관찰되는 포인트 사이에 직렬로 도입되고, 용접 제어에 의해 관찰된 구동점 전압 및 실제 전압은 조사된다.The mathematical solution is developed in two parts. First, the current equation of a fixed drive point voltage source driving a load having both resistance and inductance components is investigated. Next, the resistance and inductive line impedance elements are introduced in series between the driving point voltage source and the point where the voltage is actually observed, and the driving point voltage and the actual voltage observed by the welding control are examined.

도 18은 인덕티브 부하를 구동하는 저항 용접기 같은 AC 위상 제어용 이상적인 회로 모델을 도시한다. Vdp(t) 라벨의 이상적인 전압 소는 시스템에 소스 전압을 제공한다. SW1으로 표시된 스위치는 요구에 따라 개폐하고, 위상 제어의 고형 스위칭 엘리먼트들을 형성하는 사이리스터들을 나타낸다. 부하는 레지스터(Rload) 및 인덕터(Lload)를 포함한다. 다음 전류는 라벨 i(t)이고, 부하에 인가된 전압은 Vload(t)이다.18 shows an ideal circuit model for AC phase control, such as a resistance welder driving inductive loads. The ideal voltage source on the label V dp (t) provides the source voltage to the system. The switch labeled SW1 opens and closes on demand and represents thyristors that form the solid state switching elements of the phase control. The load includes a resistor R load and an inductor L load . The next current is label i (t) and the voltage applied to the load is V load (t).

상기된 바와 같이, 이런 제 1 시나리오에서, Vdp(t)는 하기 형태의 사인 전압 소스이다:As noted above, in this first scenario, V dp (t) is a sinusoidal voltage source of the form:

Figure 112008035294274-PCT00044
(27)
Figure 112008035294274-PCT00044
(27)

여기서 ω는 다음과 같이 주파수(Hz)에 관련된 사인곡선 라디안 주파수이다:Where ω is the sinusoidal radian frequency relative to frequency (Hz) as follows:

Figure 112008035294274-PCT00045
(28)
Figure 112008035294274-PCT00045
(28)

SCR 같은 반도체 스위치가 스위칭 장치로서 사용될 때, 이 장치의 간단한 모델은 사인 전압 소스의 영 교차점으로부터 명령된 시간(τ)에서 스위치를 폐쇄하는 것이다. 상기 스위치가 닫히고 전류가 흐르기 시작하면, 이는 상기 전류가 자연적으로 스스로를 소멸시킬 때까지 계속하여 흐르며, 이 때 상기 스위치는 전압을 차단한다. 이러한 조건 하에서, 상기 회로에서의 전류 흐름은 다음의 시간의 함수로서 주어진다:When a semiconductor switch such as SCR is used as the switching device, a simple model of this device is to close the switch at the commanded time τ from the zero crossing of the sine voltage source. When the switch closes and current begins to flow, it continues to flow until the current naturally dissipates itself, at which point the switch cuts off the voltage. Under these conditions, the current flow in the circuit is given as a function of time:

Figure 112008035294274-PCT00046
Figure 112008035294274-PCT00046

(29)(29)

여기서 φ는 "래그 각도(lag angle)"로 지칭되며, 다음과 같이 저항 및 인덕턴스에 관련된다:Where φ is referred to as the "lag angle" and relates to resistance and inductance as follows:

Figure 112008035294274-PCT00047
(30)
Figure 112008035294274-PCT00047
(30)

그리고 T는 전도(conduction) 시간, 즉 점화(firing) 시간으로부터 상기 전류가 자연적으로 스스로를 소멸시킬 때까지 경과된 시간이며, 다음과 같이 간명하게 수학적으로 표현된다:And T is the conduction time, ie the time that elapses from the firing time until the current naturally dissipates itself, and is simply expressed mathematically as follows:

Figure 112008035294274-PCT00048
(31)
Figure 112008035294274-PCT00048
(31)

함수 u(t)는 흔히 "단위 계단 함수"로서 알려져 있으며, 다음과 같이 수학적으로 정의된다:The function u (t) is commonly known as the "unit step function" and is defined mathematically as follows:

Figure 112008035294274-PCT00049
(32)
Figure 112008035294274-PCT00049
(32)

등식(29)의 기원들과 그 미분(derivation)은 이후에 논의될 것이다.The origins of equation 29 and its derivatives will be discussed later.

일반적으로, 등식(29)은 전도 시간에 대한 폐쇄 형태(closed form)로는 풀릴 수 없지만, 반복 방법들을 이용하여 근사치들을 유도할 수 있다. 등식(29)은 주파수(frequency)로 정규화(normalize)될 수 있으며 따라서 시간 독립적일 수 있다. 위상 제어(phase control)의 임피던스 Zload, 점화 각도(firing angle) α 및 전도 각(conduction angle), γ를 다음과 같이 정의한다:In general, equation 29 cannot be solved in a closed form for conduction time, but iterative methods can be used to derive approximations. Equation 29 can be normalized to frequency and thus time independent. The impedance Z load , firing angle α and conduction angle, γ of phase control are defined as follows:

Figure 112008035294274-PCT00050
Figure 112008035294274-PCT00050

And

Figure 112008035294274-PCT00051
Figure 112008035294274-PCT00051

그리고 θ를 관측 각도(observation angle), 즉 사인 곡선(sinusoid)의 제로 교차(zero crossing) 후의 각도라고 하자. 그러면 (29)는 다음과 같이 된다:Let θ be the observation angle, that is, the angle after the zero crossing of the sinusoid. Then (29) becomes:

Figure 112008035294274-PCT00052
Figure 112008035294274-PCT00052

이는 상기 위상 제어 등식의 "정규화된(normalized) 형태이다.This is the "normalized" form of the phase control equation.

다음에, 본 발명에 대한 수학적 기초를 형성하는 집중정수 파라미터 시스템(lumped parameter system)의 더 복잡한 회로 모델을 고려한다. 도 19에 도시된, 본 모델에서, 용접 전력(weld power)원을 이전의 논의에서와 같이 "경직된(stiff)" 것으로 가정하지는 않지만, 세 개의 집중정수 회로 엘리먼트들을 포함한다, 즉: 상기의 것과 동일한, 본래의 "경직된" 구동점 전압원 Vdp(t)와 Rline으로 라벨링되는, 직렬 집중정수 라인 저항; 및 상기 구동점 전압원과 상기 용접 제어 사이에 삽입되는 Lline으로 라벨링되는, 직렬 집중정수 라인 인덕턴스.Next, consider a more complex circuit model of a lumped parameter system that forms the mathematical basis for the present invention. In this model, shown in FIG. 19, it is not assumed that the weld power source is "stiff" as in the previous discussion, but includes three lumped constant circuit elements, i.e. Series lumped constant line resistance, labeled as the original, "rigid" drive point voltage source, V dp (t) and R line ; And an L line inserted between the drive point voltage source and the welding control.

상기 전력원의 본 집중정수 파라미터 모델은 상기 가정된 경직된(stiff) 전압원과 상기 용접 제어의 입력 단들 간의 모든 소스들로부터의 저항을 결합한다. 이는 배선들, 버스웨이(busway), 스위치 접촉 등과 같은, 분배 변압기의 와인딩 저항, 상기 변압기의 인덕턴스, 상기 전력 분배 시스템의 저항 및 인덕턴스를 포함한다. 본 선 임피던스는 부하 임피던스에 대해 상당할 수 있다. 도 19에서, 상기 용접 제어에 의해 관측되는 전압은 Vwc(t)로 라벨링되며, 상기 용접 제어가 부하시 점화(fire)하는 조건들 하에서, Rline 및 Lline을 통해 흐르는 전류에 의해 Vdp(t)로부터 달라진다.This concentrated constant parameter model of the power source combines the resistance from all sources between the hypothesized stiff voltage source and the input stages of the welding control. This includes the winding resistance of the distribution transformer, the inductance of the transformer, the resistance and inductance of the power distribution system, such as wires, busway, switch contacts, and the like. This line impedance can be significant for the load impedance. In FIG. 19, the voltage observed by the welding control is labeled V wc (t), and V dp by the current flowing through R line and L line under conditions where the welding control fires under load. from (t).

도 19를 참조하면, 몇가지 사항들이 명백하다: 용접 전류, i(t)를 결정하는데 대한 선 임피던스 및 부하 임피던스 인자(factor); 흐르는 전류가 없으며, 따라서 상기 선 임피던스에 걸친 전압 강하가 없다면, 상기 용접 제어가 관측하는 전압, Vwc(t)은, 소스 전압, Vdp(t)와 같다. 그러나, 전류가 상기 회로에서 흐르는 중일 때, 상기 용접 제어에 의해 관측되는 전압은 상기 전압원의 전압, Vdp(t)가 아니며, 이는 상기 라인 저항 및 라인 인덕턴스에 걸친 전압 강하들 때문이다.Referring to Fig. 19, several things are clear: the welding current, the line impedance and load impedance factor for determining i (t); If there is no current flowing and therefore no voltage drop across the line impedance, the voltage V wc (t) observed by the welding control is equal to the source voltage, V dp (t). However, when current is flowing in the circuit, the voltage observed by the welding control is not the voltage of the voltage source, V dp (t), because of the voltage drops across the line resistance and line inductance.

요소적인 회로 분석으로부터, 상기 전류에 대해 다음과 같이 쓸 수 있다:From the elementary circuit analysis, for the current we can write:

Figure 112008035294274-PCT00053
Figure 112008035294274-PCT00053

여기서 Req 및 Leq는, 이 경우에, 등가 직렬 저항 및 인덕턴스이며, 다음과 같이 주어진다:Where R eq and L eq , in this case, are equivalent series resistance and inductance, and are given as:

Figure 112008035294274-PCT00054
Figure 112008035294274-PCT00054

And

Figure 112008035294274-PCT00055
Figure 112008035294274-PCT00055

그리고 φ, 및 T는 도 18의 간소 모델을 기술하는 등식들 마다(그러나 상기 등가치들을 이용하여) 계산된다. 상기 용접 제어에 의해 관찰되는, 전압 Vwc(t)는, Vdp(t)로써 모델링되는 이상 전압원에 다음과 같이 관련된다:And φ, and T are computed per equation (but using the equivalents) describing the simple model of FIG. The voltage V wc (t), observed by the welding control, is related to the ideal voltage source modeled as V dp (t) as follows:

Figure 112008035294274-PCT00056
Figure 112008035294274-PCT00056

상기 용접 제어의 전압계에 의해 관찰되는 전압은 꽤 복잡해지며, 그 효과를 시각화하는 것은 어렵다. 그러나, 도 21은, 도 20에 도시되는 표에서 제시되는, 도 19의 회로의 매개 값(parametric value)들에 대한 관찰된 전압 상의 라인 저항 및 라인 인덕턴스의 효과를 나타내는 시뮬레이션 결과를 도시한다. 제시된 시뮬레이션 및 차트들은, 상기 작업에 적합한 상업적으로 이용가능한 소프트웨어 패키지인, MATLAB을 이용하여 생성되었다.The voltage observed by the voltmeter of the welding control becomes quite complicated and it is difficult to visualize the effect. However, FIG. 21 shows simulation results showing the effect of line resistance and line inductance on the observed voltage on the parametric values of the circuit of FIG. 19, presented in the table shown in FIG. 20. The simulations and charts presented were generated using MATLAB, a commercially available software package suitable for this task.

도 21의 구동점 전압원의 전압 파형(상단)을 도 21의 용접 제어의 전압계 함수에 의해 관측될 전압 파형(중앙)과 비교하면, 상기 관측되는 전압 파형은 소스 전압의 현저히 왜곡된 버전이다. 부하시, 상기 용접 제어는 직접 상기 구동점 전 압원, Vdp(t)을 관찰할 수 없는데, 이는 엄격히 수학적인 구성개념(construct)이며, 그리하여 전압을 측정하기 위해 접속(connection)들을 적용할 특정한 포인트가 없기 때문이다. 실제 소스 전압을 모니터링하기 위해 상기 전력 분배 시스템에서 적절한 포인트를 발견할 수 있다고 하더라도, 그 모니터 포인트는 상기 용접 제어로부터 어느 정도 거리에 위치할 것이며, 상기 용접 제어가 국부화(localize)된, 독립형(stand alone) 엔티티가 되게 하는 것이 바람직하다. EQ5400 AC Resistance Weld Control은 입력 단들에서의 전압을 관찰한다.Comparing the voltage waveform (top) of the driving point voltage source of FIG. 21 with the voltage waveform (center) to be observed by the voltmeter function of the welding control of FIG. 21, the observed voltage waveform is a significantly distorted version of the source voltage. Under load, the welding control cannot directly observe the drive point voltage source, V dp (t), which is strictly a mathematical construct, and thus specific to apply connections to measure voltage. Because there is no point. Although a suitable point can be found in the power distribution system to monitor the actual source voltage, the monitor point will be located some distance from the welding control, and the welding control is localized. stand alone). The EQ5400 AC Resistance Weld Control monitors the voltage at the inputs.

도 21에 도시된 전압 왜곡은 본 발명의 이점 없이 두 가지 면에서 AC 저항 용접 제어(AC resistance weld control)의 성능을 제한한다. 첫 번째 제한은 앞서 상세히 논의한 위상 추정 방법을 도 21의 왜곡된 파형(중앙)에 적용하는 것은 구동점 전압원에 대해 상기 위상의 부정확한 추정을 생성한다. 상기 제시된 위상 오차 추정 방법을 이용하는, 전술한 예에 있어서, 동일한 방법을 용접 동안 도 21의 상기 관측되는 용접 제어 전압, Vwc(t)(중앙)에 적용하여, 상기 위상 기준 생성기(phase reference generator)가 본래 선 전압원 Vdp(t) 상에 "로크(lock)"되었다면(용어 "로크(lock)"는 용접 전에 생성되는 영 위상 오차(zero phase error)를 의미함), 위상 오차 추정기는 근사적으로 -7.7 도(degree)의 위상 오차를 가져온다. PRG가 용접 동안 본 추정 오차에 대해 반응하도록 허용된다면, 본 시스템의 타이밍은 부정확할 것이며, 본 시스템은 사이리스터(thyristor)들이 타겟 용접 전류를 달성하는데 잘못된 점화 포인트들을 발생시킬 것이다. 폐 루프 제어가 채택되어 점 화 포인트들을 변경하여 일정한 전류를 획득한다면, 상기 발생한 위상 오차에 대한 반응은 적어도 용접 전류에 있어서 방해를 야기할 것이다. 저항 용접들이 일반적으로 짧기 때문에(총 10 라인 사이클의 순서 상으로), 그러한 방해는 용접의 야금(metallurgy)에 영향을 끼칠 수 있다.The voltage distortion shown in FIG. 21 limits the performance of AC resistance weld control in two ways without the benefit of the present invention. The first limitation is that applying the phase estimation method discussed in detail above to the distorted waveform (center) of FIG. 21 produces an incorrect estimate of the phase relative to the drive point voltage source. In the above example, using the presented phase error estimation method, the same method is applied to the observed welding control voltage, V wc (t) (center) of FIG. 21 during welding, so that the phase reference generator ) Is originally "locked" on line voltage source V dp (t) (the term "lock" means zero phase error generated before welding), the phase error estimator is approximated. This results in a phase error of -7.7 degrees. If the PRG is allowed to respond to this estimation error during welding, the timing of the system will be inaccurate and the system will generate false ignition points for the thyristors to achieve the target welding current. If closed loop control is employed to change the ignition points to obtain a constant current, the response to the generated phase error will cause at least a disturbance in the welding current. Since resistive welds are generally short (in order of a total of 10 line cycles), such disturbance can affect the metallurgy of the weld.

두 번째 제한은 도 21의 용접 제어에 의해 측정되는 RMS 전압이 구동점 전압언 모델 Vdp(t)보다 낮다는 것이다. 주어진 본 예시에서, 상기 전압원의 RMS 값이 480 볼트인 반면, 도 21의 파형(중앙)의 RMS 전압은 453 볼트이다. 이는 상기 용접 제어에 의해 직접적으로 관측되는 파형이다. 일부 선행 기술인 용접 제어들의 일 특징은 관측되는 전압들의 변동들을 자동적으로 보상하여, 전류를 일정하게 유지하려고 하는 능력이다. 라인 저항 및 리액턴스를 구비한 시스템의 용접 전류 등식의 전술한 확장으로부터, 사이리스터의 주어진 발화점에 대해 전달되는 전류가 구동점 전압과 등가, 저항 및 인덕턴스(부하 및 선 값들을 포함함)에 의존적이라는 점이 분명하다. 따라서, 상기 관측된 선 전압(이는 전류가 흐를 때 구동점 전압과 다르다)을 전압 보상에 대한 기초로서 이용하는 것은 용접 제어 성능에 대한 제약을 가져온다. 역으로, 본 발명에 기재된 상기 추정된 구동점 전압을, 선 전압 보상을 위한 기초로서 이용할 수 있는 점은 이러한 점에서 중요한 개선을 가져온다.The second limitation is that the RMS voltage measured by the welding control in FIG. 21 is lower than the drive point voltage design model V dp (t). In this example given, the RMS value of the voltage source is 480 volts, while the RMS voltage of the waveform (center) of FIG. 21 is 453 volts. This is a waveform observed directly by the welding control. One feature of some prior art welding controls is the ability to automatically compensate for variations in observed voltages to keep the current constant. From the foregoing extension of the welding current equation of a system with line resistance and reactance, it is noted that the current delivered for a given ignition point of the thyristors depends on the equivalent of the drive point voltage, resistance and inductance (including load and line values). Obvious. Thus, using the observed line voltage (which is different from the drive point voltage when the current flows) as a basis for voltage compensation introduces constraints on welding control performance. Conversely, the fact that the estimated drive point voltage described in the present invention can be used as a basis for line voltage compensation results in a significant improvement in this respect.

적절한 사이리스터 발화점(타이밍)들을 생성하기 위해 도 19의 회로 모델에 기초하는 용접 제어의 효율성은 PRG가 자신과 구동점 소스 전압의 수학적 모델 간의 상대적인 위상 오차를 추정할 수 있는 정확도에 따른다. 논의한 바와 같이, 저 항 용접에서 전류를 전도시키는 바로 그 동작은 용접 제어에 의해 관측되는 전압 파형을 왜곡시키며, 전술한 방법을 직접적으로 상기 관측된 전압에 적용하는 것은 사이리스터들의 발화 타이밍에 있어서 오차들을 초래할 것이다.The efficiency of the welding control based on the circuit model of FIG. 19 to generate the appropriate thyristor firing points (timings) depends on the accuracy with which the PRG can estimate the relative phase error between itself and the mathematical model of the driving point source voltage. As discussed, the very action of conducting current in resistance welding distorts the voltage waveform observed by welding control, and applying the above method directly to the observed voltage results in errors in the thyristors firing timing. Will effect.

그러나, 라인 저항 및 라인 리액턴스(인덕턴스)의 매개 값들이 추정될 수 있다고 가정하자. 만일 그렇다면, 등식(40)으로부터, 그리고 용접 제어의 입력에서의 용접 제어 전압 Vwc(t), 부하 전류 i(t), 부하 전류의 미분, di(t)/dt의 관측으로부터, 개방 회로 이상 전압원의 추정치(estimate), Vdp *(t)는, 다음을 이용하여 이뤄질 수 있다:However, assume that the parameters of line resistance and line reactance (inductance) can be estimated. If so, from the equation 40 and from the observation of the welding control voltage V wc (t), the load current i (t), the derivative of the load current, di (t) / dt at the input of the welding control, an open circuit fault The estimate of the voltage source, V dp * (t), can be made using:

Figure 112008035294274-PCT00057
Figure 112008035294274-PCT00057

소스 전압

Figure 112008035294274-PCT00058
를 추정하기 위해 상기 수학식들을 적용하고, 이후에 상기 추정된 전압을 PRG에서의 위상 에러를 계산할 때 사용하는 것은 PRG의 더 정확한 타이밍, 따라서 사이리스터들의 점화 포인트들을 제공해야 하며, 피드-포워드(feed-forward) 제어 방식에서 도 19의 모델의 사용을 더 용이하게 한다. 따라서, 본 발명의 일 특징은 전력 분배 시스템의 라인 레지스턴스 및 라인 리액턴스를 추정하는 수단이다.Source voltage
Figure 112008035294274-PCT00058
Applying the above equations to estimate, and then using the estimated voltage in calculating the phase error in the PRG should provide more accurate timing of the PRG, thus ignition points of the thyristors, and feed-forward -forward) to facilitate the use of the model of FIG. 19 in a control scheme. Thus, one feature of the present invention is a means for estimating line resistance and line reactance of a power distribution system.

수학식들을 전개하는 진행을 위해, Vdp(t)가 하기의 식을 획득하도록 식(40)을 풀 수 있다:To proceed with developing the equations, equation (40) can be solved so that V dp (t) obtains the following equation:

Figure 112008035294274-PCT00059
Figure 112008035294274-PCT00059

상기 관계식은 부하 임피던스 엘리먼트들, Rload 및 Lload의 값들과는 독립적이다. 전술된 것과 같이, 밀착 제어는 이산 간격들로 Vwe(t)를 추정(측정)할 수 있는 디지털 전압 샘플링 함수(아날로그 대 디지털 컨버터) 및 이산 간격들로 i(t)의 값을 유사하게 추정할 수 있는 디지털 전류 샘플링 함수를 포함한다. 만약 Rline 및 Lline의 값들이 추정될 수 있다면, 식(42)은 순간 구동 포인트 전압 Vdp(t)이 추정될 수 있음을 표시한다.The relation is independent of the values of the load impedance elements, R load and L load . As described above, close control similarly estimates the value of i (t) at discrete intervals and a digital voltage sampling function (analog to digital converter) that can estimate (measure) V we (t) at discrete intervals. It includes a digital current sampling function. If the values of R line and L line can be estimated, equation (42) indicates that the instantaneous driving point voltage V dp (t) can be estimated.

전술된 것과 같이, EQ5400 AC Resistance Weld Control은 포인트들의 시퀀스 {tk}에서 하기와 같이 정의되는 이산 간격들에서의 전압 및 전류 표시 신호들을 샘플링하는 샘플링된 데이터 시스템으로서 동작한다:As mentioned above, the EQ5400 AC Resistance Weld Control operates as a sampled data system that samples voltage and current indication signals at discrete intervals defined as follows in the sequence of points {t k }:

tk=kTs t k = k T s

상기 Ts는 기본 샘플링 간격이다. 상기 식을 식(42)에 적용하는 것은 하기와 같이 주어지는 시퀀스 내에서 k번째 샘플로 포인들의 시퀀스 Vdp(k)를 산출한다:T s is the basic sampling interval. Applying the above equation to equation (42) yields a sequence of points V dp (k) with k th samples in the sequence given by:

Figure 112008035294274-PCT00060
Figure 112008035294274-PCT00060

이후에, 인덱스 "k"가 발생할 때마다, 상응하는 샘플 시간은 t=kT, k=0,1,2,...,s 인 것으로 이해된다. 상기 이해 내용에서, 상기 식(43)의 명명법(nomenclature)은 하기의 식을 산출하도록 간략화된다:Thereafter, whenever the index "k" occurs, it is understood that the corresponding sample time is t = kT, k = 0, 1, 2, ..., s . In the above understanding, the nomenclature of equation (43) is simplified to yield the following equation:

Figure 112008035294274-PCT00061
Figure 112008035294274-PCT00061

밀착 제어는 각각의 포인트에서 도함수 시퀀스 di(k)/dt를 제공하지 않지만 전압 시퀀스 Vwe(k) 및 전류 i(k)의 추정치들을 제공하는 샘플링 함수들을 제공한다. 그러나, 도함수 시퀀스에 대한 간략화는 하기와 같은 제 1 후향 차분 △i(k)을 정의함으로써 실행될 수 있고:Tightness control does not provide a derivative sequence di (k) / dt at each point but provides sampling functions that provide estimates of the voltage sequence V we (k) and current i (k). However, the simplification for the derivative sequence can be performed by defining the first backward difference Δi (k) as follows:

△i(k) = i(k)-i(k-1) 식(45)Δi (k) = i (k) -i (k-1) equation (45)

하기의 식을 사용하여 도함수를 근사화하고:The derivative is approximated using the following equation:

Figure 112008035294274-PCT00062
Figure 112008035294274-PCT00062

식(46)을 식(44)에 대입하여 하기의 식을 제공한다:Substituting Eq. (46) into Eq. (44) gives the following equation:

Figure 112008035294274-PCT00063
Figure 112008035294274-PCT00063

지금, Xleq를 하기의 식으로 정의하고:Now, define X leq as:

Figure 112008035294274-PCT00064
Figure 112008035294274-PCT00064

상기 Ts는 시스템의 공지된 샘플 주기이다. 상기 식을 대입하여, 하기의 식 을 제공한다:T s is the known sample period of the system. By substituting the above formula, the following formula is provided:

Figure 112008035294274-PCT00065
Figure 112008035294274-PCT00065

Rline 및 Xleq의 가정된 상수 값들을 추정하는 몇몇 방법들이 탐구된다. 이를 수행하기 위해, 발전되는 일반적인 접근 방식 및 바람직한 방법에 의해 개발이 시작될 것이다. 주어진 샘플 k에서 식(49)을 검사할 때, 측정치들을 통해 시스템에 "공지될" 수 있는 3개의 양(quantity)들이 존재한다: 1) 디지털 전압계 기능을 사용하여 측정될 수 있는 Vwe(k), 2) 디지털 전류 미터 기능을 사용하여 측정될 수 있는 i(k), 3) 식(45)에 따른 i(k) 및 i(k-1)의 지식에 의해 계산될 수 있는 △i(k). 식 내에는 3개의 공지되지 않는 값들, 즉 Vdp(k), Rline 및 Xleq가 존재한다. 상기 값들 중 어느 것도 전류가 흐를 때 관측할 수 없으며, 시퀀스 Vdp(k)는 항상 일정한 것은 아니다. Rline 및 Xleq 의 추정치를 생성하기 위해 진행할 수 있는 몇가지 방식들이 있지만, 각각의 경우에 직접 관측할 수 없는 Vdp(k)의 속성과 관련하여 몇가지 가정들이 실행되어야 한다. Several methods of estimating the assumed constant values of R line and X leq are explored. In order to accomplish this, development will begin by the general approach and preferred method being developed. When examining equation (49) for a given sample k, there are three quantities that can be "known" to the system via measurements: 1) V we (k) which can be measured using the digital voltmeter function. ), 2) i (k) which can be measured using the digital current meter function, 3) Δi (which can be calculated by the knowledge of i (k) and i (k-1) according to equation (45). k). There are three unknown values in the formula, V dp (k), R line and X leq . None of these values can be observed when current flows, and the sequence V dp (k) is not always constant. There are several ways you can proceed to produce estimates of R line and X leq , but in each case some assumptions must be made regarding the properties of V dp (k) that cannot be observed directly.

Rline 및 Xleq의 일정한 값들을 추정하기 위한 몇가지 가능한 방법은 시스템이 구별되는 샘플 시간들 k0, k1, k2(단조 증가 순서일 필요는 없다)에서 측정가능한 양들의 관측들을 획득하는 것을 가정하고, Vdp(k1), Vdp(k2), Vdp(k3) 사이에 하기와 같이 표현될 수 있는 공지된 일정한 수학식이 존재한다고 가정하는 것이다:Some possible methods for estimating constant values of R line and X leq assume that the system obtains measurable quantities of observations at distinct sample times k0, k1, k2 (not necessarily in monotonically increasing order), It is assumed that there is a known constant equation between V dp (k1), V dp (k2), and V dp (k3) that can be expressed as follows:

Figure 112008035294274-PCT00066
Figure 112008035294274-PCT00066

상기 M1 및 M2는 공지된 상수들이다. 상기 설정에서, 3개의 샘플들에 대하여 하기의 행렬 식들을 기록할 수 있다:M 1 and M 2 are known constants. In this setup, the following matrix equations can be recorded for three samples:

Figure 112008035294274-PCT00067
Figure 112008035294274-PCT00067

상기 경우에,In this case,

V=A*U 식(52)이고,V = A * U equation (52),

상기 V는 측정된 전압 포인트들의 행렬이다:V is a matrix of measured voltage points:

Figure 112008035294274-PCT00068
Figure 112008035294274-PCT00068

U는 관측할 수 없는 양들(그 중 2개의 양들, Rline 및 Xleq 는 상기 추정의 목표 대상임)의 행렬이고:U is a matrix of unobservable quantities (two of which, R line and X leq are the targets of the estimate):

Figure 112008035294274-PCT00069
Figure 112008035294274-PCT00069

A는 (51)에 따라 V 및 U에 관련된 관측가능하고 공지된 양들의 행렬이다:A is a matrix of observable and known quantities related to V and U according to (51):

Figure 112008035294274-PCT00070
Figure 112008035294274-PCT00070

만약 행렬 A가 특이행렬이 아니면, A의 수학적 역변환이 존재하며, 하기의 식을 획득하기 위해 (51)을 풀 수 있고:If matrix A is not singular, then there is a mathematical inversion of A, and we can solve (51) to obtain the following equation:

Figure 112008035294274-PCT00071
Figure 112008035294274-PCT00071

따라서 Rline 및 Xleq의 추정치를 획득할 수 있다. 식(56)은 Vdp(k0)의 값을 산출할 수 있지만, 본 발명의 대부분의 중요한 값들은 라인 레지스턴스 및 리액턴스이다.Therefore, estimates of R line and X leq can be obtained. Equation (56) can yield the value of V dp (k 0), but most important values of the present invention are line resistance and reactance.

상기 방법에서 한가지 중요한 변형은 Vdp(k)가 정수 주기 Ns를 가지는 k내에서 주기적이며, 따라서:One important variant in this method is that cyclical in k where V dp (k) has an integer period N s , and thus:

Figure 112008035294274-PCT00072
Figure 112008035294274-PCT00072

자연수들의 세트 내의 p의 값들에 대하여, p={1,2,...}이다. 이는 1) 구동 포인트 전압이 주기적이고, 2) 전술된 것과 같이 PRG 주기가 Ns 샘플들(DSP 중단들)을 포함하기 때문에 본 발명의 관점에서 흥미롭다. 따라서, 만약 PRG가 구동 포인트 전압으로 이미 동기화되면, 상기 주기적인 관계식이 존재하고, 공지된다. 만약 k0, k1, k2가 하기의 식과 같이 관련되면:For the values of p in the set of natural numbers p = {1,2, ...}. This is interesting in the context of the present invention because 1) the drive point voltage is periodic and 2) the PRG period as described above contains N s samples (DSP interrupts). Thus, if the PRG is already synchronized to the drive point voltage, the periodic relation exists and is known. If k0, k1, k2 are related as in the following equation:

Figure 112008035294274-PCT00073
Figure 112008035294274-PCT00073

p1 및 p2 모두가 자연수들일 때, 식(57)으로부터 식(56)에서의 M1=1 및 M2=1을 산출한다. 일반적으로, 상기 방법은 샘플들이 서로 다른 PRG 사이클들에서 동일한 상대 "위치"에서 취득되는 것을 의미한다. 물론, 식(56)에서 M1 및 M2=1을 세팅하는 것은 행렬이 특이 행렬이 아니고 변환될 수 있음을 보장하지 않는 것이며, 따라서 상기 방법은 일반적인 경우에서 실행될 수 없다. 특히, 상기 방법을 사용하는 시스템이 "안정 상태"에서 동작하며, 따라서 전류 및 전류 차이가 동일한 각각의 샘플 포인트에서 취득되는 경우에, 행렬은 명백하게 특이행렬이 될 수 있고, 방법은 Rline 및 Xleq의 사용가능한 추정치들을 발생할 수 없다.When both p1 and p2 are natural numbers, M 1 = 1 and M 2 = 1 in equation (56) are calculated from equation (57). In general, the method means that samples are taken at the same relative "position" in different PRG cycles. Of course, setting M 1 and M 2 = 1 in equation (56) does not guarantee that the matrix is not singular and can be transformed, so the method cannot be implemented in the general case. In particular, if the system using the method operates in a "stable state", and thus the current and the current difference are obtained at the same respective sample point, the matrix can be clearly singular, and the method is R line and X No usable estimates of leq can be generated.

Rline 및 Xleq의을 추정하기 위한 서로 다른 더 실용적인 수단들을 탐색하기 위해, 하기의 식에 식(49)를 대입한다:To search for other more practical means for estimating R line and X leq , substitute equation (49) into the following equation:

Figure 112008035294274-PCT00074
Figure 112008035294274-PCT00074

지금, 3개의 데이터 샘플들에 대한 행렬식을 기록할 수 있다:Now, we can record the determinant for three data samples:

Figure 112008035294274-PCT00075
Figure 112008035294274-PCT00075

상기 샘플들 중 하나(k0로 함) 동안, 전류 및 전류차가 모두 제로로 가정하 면, 전술한 계산은 현저하게 간단히 될 수 있다. 만일 상기와 같이 될 경우, 식(60)으로부터, 다음과 같이 식을 나타낼 수 있다:During one of the samples (referred to as k0), assuming that both current and current difference are zero, the above calculation can be significantly simplified. If it becomes as above, from equation (60), the equation can be expressed as:

Figure 112008035294274-PCT00076
(61)
Figure 112008035294274-PCT00076
(61)

만일 (57)을 적용하면, 식은 다음과 같이 된다. If (57) is applied, the equation becomes

Figure 112008035294274-PCT00077
(62)
Figure 112008035294274-PCT00077
(62)

이는 선형 저항 및 리액턴스를 설명할 수 있다. This may explain the linear resistance and reactance.

Figure 112008035294274-PCT00078
(63)
Figure 112008035294274-PCT00078
(63)

이는 또한 전류 및 전류차 행렬이 정칙 행렬(non-singular)이지만, 단지 2×2 행렬임을 가정한다. It also assumes that the current and current difference matrices are non-singular, but only 2 × 2 matrices.

전류가 흐르지 않고 흐르고 있지 않던(따라서, 전류 및 전류차가 포인트(k1)에서 모두 제로임) 라인 사이클이 발견될 수 있다는 가정은, 기계적 용접 "팁"들이 금속이 서로 결합되게 하는 동안 용접 전류의 애플리케이션은 전류가 흐르지 않는 기간만큼 통상적으로 선행하는 저항 용접 애플리케이션에서는 이치에 맞다. 더욱이, 일단 전류가 흐르기 시작하면, 용접의 제1 라인 사이클에서 흐르는 전류는 전류의 연속한 라인 사이클과 상이할 것이라는 것은 상당히 이치에 맞는데, 그 이유는 금속에 대한 이러한 강제가 통상적으로 완전하지 않고, 안정 상태가 금속이 실제로 용융되기 시작할 때까지 도달하지 않을 것이기 때문이다. The assumption that line cycles can be found where no current is flowing and therefore not flowing (and therefore current and current difference are both zero at point k1) is the application of welding current while mechanical welding "tips" allow the metals to be bonded to each other. This makes sense in conventional resistance welding applications as long as no current flows. Moreover, it is reasonably reasonable that once the current begins to flow, the current flowing in the first line cycle of the weld will be different from the continuous line cycle of the current, since this forcing on the metal is usually not complete, This is because the steady state will not reach until the metal actually begins to melt.

계속적인 전개를 위해, 전류가 흐르고 있지 않은 것으로 알려진 PRG 사이클 및 전류가 흐르는 것으로 알려진 다른 PRG 사이클들에서 샘플들이 취해질 수 있음이 가정되면, 식(57)에 의해 모든 샘플들을 강제할 필요가 없으며, 샘플들이 쌍(ka, kb)으로 취해지면 다음과 같이 된다. For continued deployment, if it is assumed that samples can be taken in a PRG cycle known to not flow and other PRG cycles known to flow, there is no need to force all samples by equation (57), If samples are taken in pairs (ka, kb),

Figure 112008035294274-PCT00079
(64)
Figure 112008035294274-PCT00079
(64)

특히, 두 쌍의 데이터 포인트들

Figure 112008035294274-PCT00080
Figure 112008035294274-PCT00081
이 존재한다고 가정하면 다음과 같이 된다. In particular, two pairs of data points
Figure 112008035294274-PCT00080
And
Figure 112008035294274-PCT00081
Assuming this exists,

Figure 112008035294274-PCT00082
(65), 및
Figure 112008035294274-PCT00082
65, and

Figure 112008035294274-PCT00083
(66)
Figure 112008035294274-PCT00083
(66)

그리고, k01 및 k02는 전류가 흐르고 있지 않은 PRG 사이클들로부터 취해진 샘플들이며, k1 및 k2는 전류가 흐르고 있는 PRG 사이클들로부터 취해지며, 특히 (57)이 각각의 쌍

Figure 112008035294274-PCT00084
Figure 112008035294274-PCT00085
에 대해 적용되는 것을 가정한다. 그러면 (67)에서 역행렬이 존재한다고 다시 가정하고 다음과 같이 식을 나타낼 수 있다. And k 01 and k 02 are samples taken from the PRG cycles in which no current is flowing, and k 1 and k 2 are taken from the PRG cycles in which current is flowing, in particular (57) for each pair.
Figure 112008035294274-PCT00084
And
Figure 112008035294274-PCT00085
Assume that it applies to. Then at (67) we can assume again that an inverse exists, and we can write

Figure 112008035294274-PCT00086
(67)
Figure 112008035294274-PCT00086
(67)

이러한 방법은

Figure 112008035294274-PCT00087
Figure 112008035294274-PCT00088
의 추정이 두 라인 사이클 내에서 개별 DSP 샘플들로부터 행해지게(그러나 요구하지는 않음) 하는데, 하나는 전류가 흐르고 있지 않으며, 하나는 전류가 흐른다. 이를 허용하는 것은 (67)에서 역행렬이 존재할 가능성을 매우 향상시킨다. These methods
Figure 112008035294274-PCT00087
And
Figure 112008035294274-PCT00088
An estimate of is made (but not required) from the individual DSP samples within two line cycles, one without current and one with current. Allowing this greatly improves the likelihood that an inverse exists in (67).

공장 환경에서, 실제 구동점 전압의 크기는 시간에 따라 변화하지 않으며, 이러한 변화는 선형 저항 및 선형 리액턴스의 추정의 정확성에 영향을 미칠 수 있는 하나의 요소이다. 시간상으로 훨씬 더 떨어진 라인 사이클들이 전술한 논의에서 선택되면, 구동점 전압 크기는 현저히 상이할 가능성이 더 높다. 따라서, 개시된 본 발명의 실시예에서, 전류가 흐르고 측정되는 라인 사이클이 실질적인 개수의 라인 사이클들에 대해 전류가 흐르고 있지 않은 라인 사이클들의 시퀀스에 인접하도록 인접한 라인 사이클들이 선택된다. 이하에서 이러한 특정한 실시예가 본 발명의 유용성을 제한하지 않음을 이해할 것이며, 특히 라인 저항 및 라인 리액턴스가 특정 라인 사이클에서 전류가 흐르고 있고, 연속한 라인 사이클에서 전류가 흐르지 않는 시퀀스를 이용하여 계산되는 실시예를 생각할 수 있다. 본 발명의 실시예는 바람직한데, 그 이유는 만일 전류가, 전류를 도통시키기 전에 현저한 수의 라인 사이클들에 대해 흐르지 않는다면, PRG는 전류가 흐르기 시작할 때 구동점 전압과 정확하게 동기화될 것이기 때문이다. 개시된 PRG 구현에서 하나의 라인 사이클에 응답하여 자연적인 지연이 존재하기 때문에, 전류가 흐르고 있지 않은 긴 기간 이후 전류가 흐르는 제1 라인 사이클에서 취해진 전류 샘플들은 측정들이 행해진 후까지 PRG에 영향을 미칠 수 없다. 이는 샘플들을 얻기 위한 이상적인 조건이다. In a factory environment, the magnitude of the actual drive point voltage does not change over time, and this change is one factor that can affect the accuracy of the estimation of linear resistance and linear reactance. If line cycles farther apart in time are selected in the discussion above, the drive point voltage magnitude is more likely to be significantly different. Thus, in the disclosed embodiment of the present invention, adjacent line cycles are selected such that the line cycle through which current flows and is measured is adjacent to the sequence of line cycles where no current flows for a substantial number of line cycles. It will be understood that this particular embodiment does not limit the usefulness of the present invention, and in particular, that the line resistance and line reactance are calculated using a sequence in which current flows in a certain line cycle and no current flows in successive line cycles. You can think of an example. Embodiments of the present invention are preferred because if the current does not flow for a significant number of line cycles before conducting the current, the PRG will be exactly synchronized with the drive point voltage when current begins to flow. Since there is a natural delay in response to one line cycle in the disclosed PRG implementation, current samples taken in a first line cycle through which current flows after a long period of non-current flow may affect the PRG until after measurements have been taken. none. This is an ideal condition for obtaining samples.

계속해서, 이하와 같이 가정한다: (1) 시스템이 시간 기간 동안 용접하지 않아서, 관찰된 용접 제어 전압

Figure 112008035294274-PCT00089
이 소스 전압
Figure 112008035294274-PCT00090
과 같으며, Subsequently, assume the following: (1) The weld control voltage observed because the system did not weld for a period of time.
Figure 112008035294274-PCT00089
This source voltage
Figure 112008035294274-PCT00090
Is the same as

즉,

Figure 112008035294274-PCT00091
(68)In other words,
Figure 112008035294274-PCT00091
(68)

(2) 소정의 두 라인 사이클의 기간 동안, 구동점 전압

Figure 112008035294274-PCT00092
의 변조 항은 일정하며, 다음과 같이 표현될 수 있다. (2) the driving point voltage for a period of two predetermined line cycles
Figure 112008035294274-PCT00092
The modulation term of is constant and can be expressed as follows.

Figure 112008035294274-PCT00093
(69)
Figure 112008035294274-PCT00093
(69)

이러한 조건들 하에서 정확하게 한 기간 떨어져서 취해진 두 샘플 포인트들을 고려하자; 하나는 용접 전류가 흐르고, 다른 하나는 정확하게 한 PRG 기간이 떨어지며 전류가 흐르지 않는다. PRG 기간당 Ns 샘플들(DSP 인터럽트들)이 존재한다는 것을 다시 상기하자. 전술한 가정하에서, 다음과 같이 나타낼 수 있다. Consider two sample points taken exactly one period apart under these conditions; One flows a welding current, the other falls exactly one PRG period and no current flows. Recall again that there are N s samples (DSP interrupts) per PRG period. Under the foregoing assumption, it can be expressed as follows.

Figure 112008035294274-PCT00094
(70)
Figure 112008035294274-PCT00094
(70)

이를 식(49)에 적용하면, 하나의 라인 사이클 동안 전류가 흐르고 있지 않고 연속한 라인 사이클에 대해 전류가 흐르는 특정한 경우에 대해 다음과 같이 나타낼 수 있다. Applying this to equation (49), it can be expressed as follows for a particular case where no current flows for one line cycle and current flows for successive line cycles.

Figure 112008035294274-PCT00095
(71)
Figure 112008035294274-PCT00095
(71)

만일 전류 및 전류차 값이 제로가 아니고 서로 명백히 다른, 인접한 라인 사이클들로부터 두 세트의 샘플들(샘플들 k1 및 k2(k1과 k2는 같지 않음)) 을 선택할 수 있다면, 다음과 같은 행렬 폼으로 나타낼 수 있으며, If two sets of samples (samples k1 and k2 (k1 and k2 are not equal)) can be selected from adjacent line cycles, where the current and current difference values are not zero and are distinctly different from each other, the matrix form Can be represented,

Figure 112008035294274-PCT00096
(72)
Figure 112008035294274-PCT00096
(72)

이는 아래와 같은 행렬 폼을 얻기 위해, 역행렬이 정치 행렬이라고 가정하고, 행렬 폼에서 계산될 수 있다. This can be calculated in the matrix form, assuming that the inverse matrix is a static matrix, to obtain a matrix form as follows.

Figure 112008035294274-PCT00097
(73)
Figure 112008035294274-PCT00097
(73)

식(73)은 라인 임피던스 파라미터들이 추정될 수 있는 하나의 수단을 제공한다. Equation (73) provides one means by which line impedance parameters can be estimated.

라인 임피던스 파라미터 추정들을 하기 위해 개별 포인트들을 사용하는 잠재적인 제한은 관측된 신호들이 일반적으로 "잡음"이 있고, 특히 많은 온 오프 제어 및 전력 회로들 및 다른 스위칭 소자가 있는 공장 환경에서는 더욱 심하다. 라인 저항 및 라인 리액턴스의 계산된 값들은 식(73)에서 사용된 전압 및 전류의 실제 값들에 민감하다. The potential limitation of using individual points to make line impedance parameter estimates is more severe in factory environments where the observed signals are generally “noise”, especially with many on / off control and power circuits and other switching devices. The calculated values of line resistance and line reactance are sensitive to the actual values of the voltage and current used in equation (73).

파라미터들을 추정하는 더욱 강고한 수단이 이제 제공된다. 전술한 바와 같이, 시스템은 사분면(quadrant) 추정을 제공하기 위해 사용된 사다리꼴 적분을 이용하여 각각의 사분면에 대해 VTA를 생성한다. 이는 신호들이 비상관 현상, 제로 평균 잡음에 의해 훼손될 때, 많을 샘플들의 합에 대한 평균을 취하는 것이 추정의 편차를 줄인다는 확률 프로세스의 연구에서 이해된다. 전압-시간 영역, 전류-시간 영역 및 전류-차 영역은 이러한 추정을 완료하기 위해 사용될 수 있다. 일반적인 시퀀스 x(k)의 경우, 사분면 q에 대한 x(k)의 XTA(q,n), (q=q1, q2, q3, q4)인, 일반적인 "X-시간 영역" 및 PRG 라인 사이클 n은 으로 한정하며,

Figure 112008035294274-PCT00098
(74) A more robust means of estimating parameters is now provided. As mentioned above, the system generates a VTA for each quadrant using the trapezoidal integration used to provide quadrant estimates. This is understood in the study of the probability process that when signals are corrupted by uncorrelated phenomena, zero mean noise, taking the average over the sum of many samples reduces the deviation of the estimate. The voltage-time domain, current-time domain and current-differential domain can be used to complete this estimation. For the typical sequence x (k), the generic "X-time domain" and PRG line cycle n, where X (k), x (k), (q = q1, q2, q3, q4) of x (k) for quadrant q Is limited to,
Figure 112008035294274-PCT00098
(74)

여기서 j는 시퀀스 x(k)의 지수이지만, PRG 사이클의 시작으로부터 인덱스되는데, 즉 j=0은 PRG 함수(10)의 q4 내지 q1의 전이에 대응한다. 이러한 정의로, 사분면 q 에 대한 관측된 용접 전압의 추정된 전압-시간 영역,

Figure 112008035294274-PCT00099
은, Where j is the exponent of the sequence x (k) but is indexed from the beginning of the PRG cycle, ie j = 0 corresponds to the transition of q4 to q1 of the PRG function 10. With this definition, the estimated voltage-time domain of the observed welding voltage for quadrant q,
Figure 112008035294274-PCT00099
silver,

Figure 112008035294274-PCT00100
이며,
Figure 112008035294274-PCT00100
Is,

이는 PRG 함수(10)에서 사용된 사분면의 전압-시간 영역을 계산하기 위해 사용된 정확한 합이다. 이제, 정확한 아날로그식 방식으로,

Figure 112008035294274-PCT00101
,
Figure 112008035294274-PCT00102
Figure 112008035294274-PCT00103
을 다음과 같이 정의한다. This is the exact sum used to calculate the voltage-time domain of the quadrant used in the PRG function 10. Now, in an accurate analog way,
Figure 112008035294274-PCT00101
,
Figure 112008035294274-PCT00102
And
Figure 112008035294274-PCT00103
Define as

Figure 112008035294274-PCT00104
Figure 112008035294274-PCT00104

다음으로, 식(49)이 각각의 샘플 n에 대해 구동점 전압 샘플

Figure 112008035294274-PCT00105
을 관측된 용접 전압 샘플
Figure 112008035294274-PCT00106
, 전류 샘플
Figure 112008035294274-PCT00107
및 제1 전류차
Figure 112008035294274-PCT00108
와 관련시키는 선형식 임을 관찰한다. 그것은 선형 관계이기 때문에, 상기 관계는 또한 양(quantity)들 XTA(q)에 동일하게 적용된다:Next, equation (49) shows a driving point voltage sample for each sample n.
Figure 112008035294274-PCT00105
Observed weld voltage sample
Figure 112008035294274-PCT00106
Current samples
Figure 112008035294274-PCT00107
And first current difference
Figure 112008035294274-PCT00108
Observe that this is a linear equation. Since it is a linear relationship, the relationship also applies equally to the quantities XTA (q):

Figure 112008035294274-PCT00109
(79)
Figure 112008035294274-PCT00109
(79)

여기서, Rline 및 Xleq는 상수 파라미터들로 가정한다. Here, R line and X leq are assumed to be constant parameters.

파라미터들을 추정하기 위해 사용되는 상한(quadrant)들로서 q2 및 q3을 선택하여, 하나가 (행렬 형태로) 획득된다:By selecting q2 and q3 as quadrants used to estimate the parameters, one is obtained (in matrix form):

Figure 112008035294274-PCT00110
(80)
Figure 112008035294274-PCT00110
(80)

용어(nomenclature) R* line 및 X* leq는 각각 전력 분산 시스템의 저항 및 인덕턴스의 추정들을 나타내며, 인덱스들 (q2,n) 및 (q3,n)은 전류가 흐르고 있는 현재 라인 사이클의 상한들 2 및 3으로부터의 상한 추정들이고, 인덱스들 (q2,n-1) 및 (q3,n-1)은 전류가 흐르지 않고 있는 이전 라인 사이클로부터의 상한들 2 및 3을 지정한다. 다시, 하나는 획득할 추정된 파라미터들에 대하여 설명할 수 있다:The terms nomenclature R * line and X * leq represent the estimates of the resistance and inductance of the power distribution system, respectively, and the indices (q2, n) and (q3, n) are the upper limits of the current line cycle in which current is flowing. And upper bound estimates from 3, the indices (q2, n-1) and (q3, n-1) specify upper bounds 2 and 3 from the previous line cycle in which no current is flowing. Again, one can describe the estimated parameters to obtain:

Figure 112008035294274-PCT00111
(81)
Figure 112008035294274-PCT00111
(81)

이러한 중요한 결과는 위의 도 8에서 R* line(m) 및 X* leq(m) 값들을 계산하기 위해 EQ5400 AC 저항 용접(weld) 제어에서의 라인 임피던스 파라미터 추정에서 이용되는 방법이다. This important result is the method used in line impedance parameter estimation in the EQ5400 AC resistance weld control to calculate R * line (m) and X * leq (m) values in FIG. 8 above.

AC 저장 용접 제어에 의해 전달되는 용접 전류에 대한 폐쇄 형태 솔루션은 이제 라플라스 변환 기법들을 이용하여 전개된다. 이러한 분석은 스티프(stiff)한 구동 포인트 전압 소스 및 이상적 사이리스터(thyristor) 스위치들을 가정한다. 결과들은 시간뿐만 아니라 관측 각도의 함수로서 제공된다. 점화(firing) 포인트 및 부하 임피던스의 함수로서 사이리스터의 전도 시간 또는 각도를 결정하는 조건들이 또한 제공된다. The closed form solution for the weld current delivered by the AC storage weld control is now developed using Laplace transform techniques. This analysis assumes a stiff drive point voltage source and ideal thyristor switches. The results are provided as a function of observation angle as well as time. Conditions are also provided that determine the conduction time or angle of the thyristor as a function of firing point and load impedance.

도 22는 저장 용접 제어기 및 관련된 전력 분산 시스템과 용접 부하에 대한 단순화된 럼프(lumped) 파라미터 회로 모델이며, 이러한 모델은 용접 제어기의 수학적 계산들을 획득하기 위해 사용될 것이다. 럼프 파라미터 모델은 용접 전력 소스(11), 용접 제어기(20) 및 용접 부하 임피던스(30)를 포함한다. 용접 전력 소스(11)는 두 개의 회로 엘리먼트들인 전압 소스 Vs(t)(12) 및 직렬로 접속된 럼프 라인 임피던스 Zline로서 모델링되며, 전압 소스 Vs(t)(12)는 직렬 임피던스를 가지지 않는 이상적 전압 소스로 가정되며, 임피던스 Zline은 이상적이고 선형적으로 가정되고 이상적 전압 소스 및 용접 부하 전류에 비례하는 용접 제어 사이의 전압 강드롭을 생성한다. 용접 타이머(20)는 전류 변환기(24)를 통한 부하 전류 Iload 및 자신의 입력 터미널들에 적용되는 전압 Vwc(t)를 관측할 수 있다. 고체 상태 사이리스터 스위치들(22)을 사용하여, 용접 타이머는 대응하는 용접 전류 Iload(t)와 함께 자신의 출력 터미널들에서의 용접 전압 Vload(t)를 생성한다. 용접 부하 임피던 스(44)는 용접 변환기(20), 워크피스(workpiece), 툴링(tooling)(22), 픽스처(fixture)들 및 다른 임피던스 소스들을 포함한다. 수학적 계산들을 단순화하기 위해, 모든 이러한 엘리먼트들의 임피던스는 용접 제어의 출력 터미널들에 반영되는 하나의 임피던스 양인 Zload로 럼핑된다. 용접 제어가 전압 Vload(t)를 부하 임피던스에 인가하면, 결과 전류는 Iload(t)이다. 22 is a simplified lumped parametric circuit model for a storage welding controller and associated power distribution system and welding load, which model will be used to obtain the mathematical calculations of the welding controller. The lump parameter model includes a welding power source 11, a welding controller 20, and a welding load impedance 30. The welding power source 11 is modeled as two circuit elements, the voltage source V s (t) 12 and the lumped line impedance Z line connected in series, the voltage source V s (t) 12 having a series impedance. The ideal voltage source is assumed to have no impedance Z line , and the impedance Z line creates a voltage drop between the ideal voltage source and welding control proportional to the welding load current. The welding timer 20 can observe the load current I load through the current transducer 24 and the voltage V wc (t) applied to its input terminals. Using solid state thyristor switches 22, the welding timer generates a welding voltage V load (t) at its output terminals with the corresponding welding current I load (t). Welding load impedance 44 includes a weld transducer 20, a workpiece, tooling 22, fixtures and other impedance sources. To simplify the mathematical calculations, the impedance of all these elements is lumped with Z load , the amount of one impedance reflected at the output terminals of the weld control. If the welding control applies the voltage V load (t) to the load impedance, the resulting current is I load (t).

다음으로, 라인 임피던스 Zline은 0으로 가정되며, 전압 소스 Vs(t)는 다음과 같은 형태의 이상적 소스로서 고려된다:Next, the line impedance Z line is assumed to be zero, and the voltage source V s (t) is considered as an ideal source of the form:

Vs(t)=Vsin(2πft) (82) V s (t) = Vsin (2πft) (82)

여기서 V는 라인 전압의 크기이고, f는 라인 전압 소스의 라인 주파수(Hz)이다. 이러한 시간 함수로서의 정현파는 도 23(상부)에 도시되어 있다. 이러한 파형의 제로 크로싱들은 다음의 포인트들에서 발생한다는 것을 유의하도록 한다:Where V is the magnitude of the line voltage and f is the line frequency (Hz) of the line voltage source. This sinusoid as a function of time is shown in FIG. 23 (top). Note that zero crossings of this waveform occur at the following points:

Figure 112008035294274-PCT00112
(83)
Figure 112008035294274-PCT00112
(83)

주파수 의존성을 제거하기 위해, 저항 용접 애플리케이션에서의 타이밍은 통상적으로 시간보다는 각도 단위로 표현된다. 이러한 분석에서, (시간에 대응하는) 관측 각도는 θ로 지정된다. 도 23(하부)은 관측 각도의 함수로서 전압 파형을 도시하며, 정현파의 네거티브 대 포지티브 제로 크로싱으로 참조되는 0도들을 가진다. 이러한 경우에, 정현파의 제로 크로싱들은 다음의 각도들에 위치한다:To eliminate frequency dependency, timing in resistance welding applications is typically expressed in degrees rather than time. In this analysis, the viewing angle (corresponding to time) is designated by θ. FIG. 23 (bottom) shows the voltage waveform as a function of the viewing angle and has zero degrees referred to as the negative to positive zero crossing of the sine wave. In this case, the sinusoidal zero crossings are located at the following angles:

θ=180*n, n=0,1,... (84)θ = 180 * n, n = 0,1, ... (84)

사이리스터 스위치들은 전압 드롭을 가지지 않는 이상적인 스위치들로 가정된다. 용접 변환기의 1차(primary)측에 반영되는 부하 임피던스는 도 24에 도시된 바와 같이 럼프 부하 저항 Rload 및 직렬 부하 인덕턴스 Lload로서 합리적으로 모델링될 수 있다. Thyristor switches are assumed to be ideal switches that do not have a voltage drop. The load impedance reflected on the primary side of the weld transducer can be reasonably modeled as lump load resistance R load and series load inductance L load as shown in FIG. 24.

고체 상태 사이리스터 웰딩 콘택터를 점화하는 효과는 도 23에 도시된 전압 소스의 제로 크로싱과 관련하여 시간 t=τ(또는 각도 α)에서 도 24의 스위치를 닫는다. 도 25는 사이리스터 점화로부터 야기되는 전압 파형을 도시한다. 스위치가 당겨지고 전류가 부하에 흐르기 시작하면, 스위치는 도 25(상부)에 도시된 바와 같은 시간 t=τ+tcond에서 또는 도 25(하부)에 도시된 바와 같은 각도 θ=α+γ에서 전류가 다시 0이 될 때까지 닫힌 상태로 유지된다. tcond 또는 γ의 실제값은 점화 포인트 및 부하 회로 파라미터들에 따라 좌우되며 여기에서 획득될 것이다. 수학적으로, 부하에 인가되는 전압은 다음과 같은 형태를 가진다:The effect of igniting the solid state thyristor welding contactor closes the switch of FIG. 24 at time t = τ (or angle α) with respect to the zero crossing of the voltage source shown in FIG. 23. 25 shows the voltage waveform resulting from thyristor ignition. When the switch is pulled and current begins to flow to the load, the switch is either at time t = τ + t cond as shown in FIG. 25 (top) or at an angle θ = α + γ as shown in FIG. 25 (bottom). It remains closed until the current goes back to zero. The actual value of t cond or γ depends on the ignition point and load circuit parameters and will be obtained here. Mathematically, the voltage applied to the load takes the form:

Figure 112008035294274-PCT00113
(85)
Figure 112008035294274-PCT00113
(85)

여기서 u(t)는 단위 스텝 함수이다. Where u (t) is the unit step function.

이러한 분석의 목적은 위의 (82)에서 주어지고 도 23에 도시된 바와 같이 소스 전압 vs(t)의 제로 크로싱과 관련하여 시간 τ에서의 사이리스터 스위치를 점화로부터 야기되는 용접 전류에 대한 폐쇄 형태 솔루션을 전개하는 것이다. 추가적으로, 전류 파형의 형태는 도 23(하부)에서 설명되는 바와 같이 관측 각도 θ의 함 수로서 제공될 것이다. 또다른 중요한 양은 결과적인 전도 시간 tcond 또는 이에 상응하는 전도 각도 γ이며, γ는 사이리스터가 전도되는 각도 또는 대안적으로 사이리스터 점화의 결과로서 전류가 흐르는 각도로서 정의된다. The purpose of this analysis is given in (82) above and as shown in FIG. 23 a closed form for the welding current resulting from ignition of the thyristor switch at time τ in relation to the zero crossing of the source voltage v s (t). Is to deploy the solution. In addition, the shape of the current waveform will be provided as a function of the observation angle θ as described in FIG. 23 (bottom). Another important amount is the resulting conduction time t cond or the corresponding conduction angle γ, which is defined as the angle at which the thyristor conducts or alternatively the angle at which current flows as a result of the thyristor ignition.

다음의 가정들은 용접 전류의 분석을 단순화하기 위해 이루어진다:The following assumptions are made to simplify the analysis of welding current:

1. 전압 소스 vs(t)는 이상적이며 그리하여 "스티프(stiff)"하다고 가정된다. 그리하여 라인 임피던스가 존재하지 않는다. 1. The voltage source v s (t) is ideal and is therefore assumed to be "stiff". Thus, there is no line impedance.

2. 전압 소스의 주파수는 일정하게 유지된다. 2. The frequency of the voltage source remains constant.

3. 사이리스터 스위치는 전압 드롭을 가지지 않는 이상적인 스위치로 가정된다. 사이리스터가 트리거되면, 사이리스터를 통해 흐르는 전류가 정확하게 0이 될 때까지 사이리스터가 전도된다. 3. The thyristor switch is assumed to be an ideal switch with no voltage drop. When the thyristor is triggered, the thyristor is conducted until the current flowing through the thyristor is exactly zero.

4. 제1측에 반영되는 부하 저항 및 부하 인덕턴스를 포함하는 부하 임피던스는 용접 동안 일정하다고 가정된다. 이러한 가정은 선형, 시불변 시스템을 나타내게 된다. 4. The load impedance, including the load resistance and load inductance reflected on the first side, is assumed to be constant during welding. This assumption represents a linear, time invariant system.

이러한 가정들 하에서, 정현파 입력 전압의 제로 크로싱과 관련하여 시간 τ에서의 사이리스터 점화로부터 야기되는 부하 전류 iload(t)에 대한 폐쇄 형태 솔루션은 다음과 같다:Under these assumptions, the closed form solution for the load current i load (t) resulting from the thyristor ignition at time τ in relation to the zero crossing of the sinusoidal input voltage is:

Figure 112008035294274-PCT00114
(86)
Figure 112008035294274-PCT00114
(86)

여기서, V는 정현파 입력 전압의 크기이고; R은 용접 변환기의 제1측에 반영 된 용접 변환기, 건(gun) 및 툴링의 저항이고; L은 용접 변환기의 제1측에 반영된 용접 변환기, 건 및 툴링의 인덕턴스이고; ω는 라인 전압 소스의 라디안 주파수이고; φ는 식 (87)에 의해 정의되는 부하 임피던스의 래그(lag) 각도이고;Where V is the magnitude of the sinusoidal input voltage; R is the resistance of the weld transducer, gun and tooling reflected on the first side of the weld transducer; L is the inductance of the weld transducer, gun and tooling reflected on the first side of the weld transducer; ω is the radian frequency of the line voltage source; φ is the lag angle of the load impedance defined by equation (87);

Figure 112008035294274-PCT00115
(87)
Figure 112008035294274-PCT00115
(87)

τ는 도 25에 도시된 바와 같은 라인 전압의 제로 크로싱과 관련하여 사이리스터가 점화된 시간이다. τ is the time that the thyristor is ignited in relation to the zero crossing of the line voltage as shown in FIG.

관측 각도 θ와 관련하여 표현된 부하 전류 i(θ)는 다음과 같다:The load current i (θ) expressed in relation to the observation angle θ is:

Figure 112008035294274-PCT00116
(88)
Figure 112008035294274-PCT00116
(88)

여기서, θ는 정현파 전압 소스의 네거티브 대 포지티브 제로 크로싱으로부터 측정된 관측 각도이고; φ는 위의 식 (87)에 의해 주어진 바와 같은 부하 임피던스의 래그 각도이고; α는 식 (89)에 의해 τ와 관련된 점화 각도이고; Where θ is the observed angle measured from the negative to positive zero crossing of the sinusoidal voltage source; φ is the lag angle of the load impedance as given by equation (87) above; α is the ignition angle associated with τ by equation (89);

α=ωτ (89)α = ωτ (89)

|Zload|는 식 (90)에 의해 주어지는 부하 임피던스의 크기이다:| Z load | is the magnitude of the load impedance given by equation (90):

Figure 112008035294274-PCT00117
(90)
Figure 112008035294274-PCT00117
(90)

전도 시간(

Figure 112008035294274-PCT00118
) 및 유사한 전도각(
Figure 112008035294274-PCT00119
)에 대한 값들은 다음과 같다:Fall time
Figure 112008035294274-PCT00118
) And similar conduction angles (
Figure 112008035294274-PCT00119
) Are the following values:

Figure 112008035294274-PCT00120
Figure 112008035294274-PCT00120

Figure 112008035294274-PCT00121
Figure 112008035294274-PCT00121

경직된 용접(weld) 소스가 부하에 제공되는 전압 파형의 단순한 표현을 제공하는 것으로 가정한다. 도22를 참조하면, 라인 임피던스가 존재하지 않는 경우, 용접 제어에 의해 관측되는 전압(

Figure 112008035294274-PCT00122
)은 전압 소스(
Figure 112008035294274-PCT00123
)의 것과 동일하다. 라인 임피던스가 존재하면, 용접 제어에 의해 관측되는 라인 전압(
Figure 112008035294274-PCT00124
)은 라인 임피던스를 통해 흐르는 전류에 의한
Figure 112008035294274-PCT00125
의 것으로부터 감소될 것이다. It is assumed that a rigid weld source provides a simple representation of the voltage waveform provided to the load. Referring to Fig. 22, when there is no line impedance, the voltage observed by the welding control (
Figure 112008035294274-PCT00122
) Is the voltage source (
Figure 112008035294274-PCT00123
Same as). If line impedance is present, the line voltage observed by welding control (
Figure 112008035294274-PCT00124
) Is caused by the current flowing through the line impedance
Figure 112008035294274-PCT00125
Will be reduced from

용접 전류에 대한 라인 임피던스의 영향을 분석하기 위해서, 당업자는 라인 임피던스와 부하 임피던스를 하나의 엔티티로 럼프(lump)할 수 있다. 라인 임피던스가 또한 본질적으로 유도성(inductive)이라고 가정하면(분산 시스템의 커패시턴스를 무시함), 등가 저항 및 인덕턴스가 다음과 같이 정의될 수 있다:To analyze the effect of line impedance on the welding current, one of ordinary skill in the art can lump the line impedance and the load impedance into one entity. Assuming line impedance is also essentially inductive (ignoring the capacitance of a distributed system), the equivalent resistance and inductance can be defined as:

Figure 112008035294274-PCT00126
Figure 112008035294274-PCT00126

Figure 112008035294274-PCT00127
Figure 112008035294274-PCT00127

이러한 값들이 상술한 다양한 등식들로 대체되면, 결과적인 전류는 용접 제어에서 실제로 일어나는 것에 대한 정확한 추정치가 된다. If these values are replaced by the various equations described above, the resulting current is an accurate estimate of what actually happens in the weld control.

고정된 라디안 라인 주파수(

Figure 112008035294274-PCT00128
)가 시스템이 선형이고 시 불변(time invariant)이라고 가정하기 위해서 요구된다. 이러한 가정이 없다면, 라플라스 변환 기술이 사용될 수 없다. 다행스럽게도, 이러한 가정은 애플리케이션에서 매우 높은 정도로 실현된다. Fixed radian line frequency (
Figure 112008035294274-PCT00128
Is required to assume that the system is linear and time invariant. Without this assumption, the Laplace transform technique cannot be used. Fortunately, this assumption is realized to a very high degree in the application.

이상적인 사이리스터가 간략화를 위해 가정된다. 고정된 전압 강하를 갖는 사이리스터 모델, 또는 이러한 사이리스터에 대한 임의의 선형 모델이 사용될 수도 있었다. 고정된 전압 강하를 통합하는 모델이 사용되면, 이는 DC 전압 소스로 모델링된다. 선형 시스템 모델에서, 결과적인 용접 전류가 발화시간(firing time)에서 시스템에 가해진 DC 전압 및 상술한 등식들에서 표현된 바와 같이 사인파에 대한 응답의 중첩으로 표현될 수 있다. An ideal thyristor is assumed for simplicity. Thyristor models with a fixed voltage drop, or any linear model for these thyristors, could be used. If a model is used that incorporates a fixed voltage drop, it is modeled as a DC voltage source. In the linear system model, the resulting welding current can be expressed as a superposition of the DC voltage applied to the system at firing time and the response to the sine wave as expressed in the equations described above.

일정한 부하 임피던스가 럼프된 파라미터의 분석을 선형, 시불변 시스템으로 모델링하는 것을 허용하기 위해서 요구된다. 인덕턴스는 주로 워크피스(work piece) 및 툴의 기하학적 구조에 의해 결정되며, 이는 툴링의 기하학적 구조가 변화함에 따라 변경될 수 있다. 이러한 일 예는 션트(shunt)들 및 케이블들이 용접 개시시에 "점프"하는 경향을 갖는 것이다. 저항은 일반적으로 1/2 사이클에서 일반적으로 매우 일정하다. 너무 많은 열이 인가되는 경우 주조된(molten) 금속이 용접 팁들로부터 방출되고, 용접 팁들로부터 스파크들의 소나기가 발산되는 것처럼 주조된 금속이 관측되는 현상인, 익스펄션(expulsion) 기간 동안, 저항은 매우 빠르게 변경될 수 있다. 이러한 경우, 용접 전류의 형태는 상술한 등식들을 잘 따르 지 않을 것이다. Constant load impedance is required to allow modeling the analysis of lumped parameters into a linear, time invariant system. Inductance is mainly determined by the work piece and the geometry of the tool, which can change as the geometry of the tooling changes. One such example is that shunts and cables have a tendency to "jump" at the start of welding. The resistance is generally very constant, typically at 1/2 cycle. During an expulsion period, when the excessive amount of heat is applied, the molten metal is released from the welding tips and the cast metal is observed as if a shower of sparks is emitted from the welding tips. Can be changed quickly. In this case, the shape of the welding current will not follow the above equations well.

용접 전류의 기본적인 형태는 아래에서 논의되는 바와 같이 유도될 수 있다. 도24의 회로에 대한 루프 등식은 다음과 같다:The basic form of welding current can be derived as discussed below. The loop equation for the circuit of Figure 24 is as follows:

Figure 112008035294274-PCT00129
Figure 112008035294274-PCT00129

등식(0-67)에 대해 라플라스 변환을 취하면 다음과 같다:Taking the Laplace transform for the equation (0-67):

Figure 112008035294274-PCT00130
Figure 112008035294274-PCT00130

또는or

Figure 112008035294274-PCT00131
Figure 112008035294274-PCT00131

도24에서 다음과 같이 정리될 수 있다:In Figure 24 it can be arranged as follows:

Figure 112008035294274-PCT00132
Figure 112008035294274-PCT00132

여기서 I(S)에 대해 정리하면 다음과 같다:Here I can summarize I (S) as follows:

Figure 112008035294274-PCT00133
Figure 112008035294274-PCT00133

부하 전류에 대한 라플라스 변환을 얻기 위해서, 등식(99)에 등식(97)를 곱 하면 다음과 같다:To obtain the Laplace transform for the load current, multiplying equation (99) by equation (97):

Figure 112008035294274-PCT00134
Figure 112008035294274-PCT00134

이는 다음과 같이 정리될 수 있다:This can be summarized as follows:

Figure 112008035294274-PCT00135
Figure 112008035294274-PCT00135

여기서 F(S)는 다음과 같다:Where F (S) is:

Figure 112008035294274-PCT00136
Figure 112008035294274-PCT00136

이제, 라플라스 변환의 다음 특성들에 주목한다:Now note the following properties of the Laplace transform:

1.

Figure 112008035294274-PCT00137
는 시간 지연을 의미하며, 즉 One.
Figure 112008035294274-PCT00137
Means a time delay, i.e.

Figure 112008035294274-PCT00138
이다.
Figure 112008035294274-PCT00138
to be.

2. 도함수의 라플라스 변환은 다음과 같다:2. The Laplace transform of the derivative is:

Figure 112008035294274-PCT00139
Figure 112008035294274-PCT00139

(103) 및 (104)의 관점에서 등식(101)를 살펴보면, F(s)의 역 라플라스 변환은 f(t)이고, 부하 전류 i(t)는 다음과 같다:Looking at equation 101 in terms of (103) and (104), the inverse Laplace transform of F (s) is f (t) and the load current i (t) is:

Figure 112008035294274-PCT00140
Figure 112008035294274-PCT00140

따라서, f(t)가 (102)로부터 발견될 수 있다면, 등식(105)는 용접 전류를 유도하는 방법을 보여준다. F(s)는 다음과 같이 부분 분수 표현으로 확장될 수 있다:Thus, if f (t) can be found from 102, equation 105 shows how to induce a welding current. F (s) can be expanded to a fractional fraction representation as follows:

Figure 112008035294274-PCT00141
Figure 112008035294274-PCT00141

등식(106)에서 크로스-승산 및 모음(gathering)은 다음 수식을 제공한다:Cross-multiplication and gathering in equation 106 provide the following equation:

Figure 112008035294274-PCT00142
Figure 112008035294274-PCT00142

등식(107)은 's'에 대한 다항식이다. s의 모든 값들에 대해서 (107)를 만족시키기 위해서, 상기 다항식의 각 항의 계수들은 모두 0이어야 한다. 이는 a,b, 및 c 사이에 다음 관계식을 제공한다:Equation 107 is a polynomial for 's'. In order to satisfy (107) for all values of s, the coefficients of each term of the polynomial must all be zero. This gives the following relationship between a, b, and c:

Figure 112008035294274-PCT00143
Figure 112008035294274-PCT00143

Figure 112008035294274-PCT00144
Figure 112008035294274-PCT00144

And

Figure 112008035294274-PCT00145
Figure 112008035294274-PCT00145

(106)에서 'a'에 대해 풀어보면 다음과 같다:Solve for 'a' at (106):

Figure 112008035294274-PCT00146
Figure 112008035294274-PCT00146

(108)로부터, 'b'는 다음과 같다:From 108, 'b' is as follows:

Figure 112008035294274-PCT00147
Figure 112008035294274-PCT00147

'c'에 대해 (109)를 풀어보면 다음과 같다:Solve (109) for 'c' as follows:

Figure 112008035294274-PCT00148
Figure 112008035294274-PCT00148

(111)를 대체하고 간략화하면 다음과 같다:Substitute and simplify (111) as follows:

Figure 112008035294274-PCT00149
Figure 112008035294274-PCT00149

(111),(112), 및 (114)를 (106)으로 다시 대체하면 다음과 같다:Substituting again (111), (112), and (114) for (106) gives:

Figure 112008035294274-PCT00150
Figure 112008035294274-PCT00150

(115)에 대해 역 라플라스 변환을 취하면 다음과 같다:Taking the inverse Laplace transform for (115) gives:

Figure 112008035294274-PCT00151
Figure 112008035294274-PCT00151

(116)의 도함수를 구하면 다음과 같다:The derivative of (116) is given by:

Figure 112008035294274-PCT00152
Figure 112008035294274-PCT00152

(116) 및 (117)을 (105)에 치환하면 다음과 같다:Substitution of (116) and (117) with (105) is as follows:

Figure 112008035294274-PCT00153
Figure 112008035294274-PCT00153

항들을 재배치하면 다음과 같다:Rearrange the terms as follows:

Figure 112008035294274-PCT00154
Figure 112008035294274-PCT00154

(119)를 간소화하기 위해 사용될 수 있는 2개의 삼각 항등원은 다음과 같다:Two triangular identity sources that can be used to simplify (119) are:

Figure 112008035294274-PCT00155
Figure 112008035294274-PCT00155

Figure 112008035294274-PCT00156
Figure 112008035294274-PCT00156

상기 항등원들을 (119)에 적용하면 다음과 같다:Applying the above identity to (119) is as follows:

Figure 112008035294274-PCT00157
Figure 112008035294274-PCT00157

AC 회로 분석의 기본 개념은 R-L 회로의 지연각의 개념이며, φ로 표시되고 다음과 같이 정의된다:The basic concept of AC circuit analysis is the concept of the delay angle of the R-L circuit, denoted by φ and defined as:

Figure 112008035294274-PCT00158
Figure 112008035294274-PCT00158

이것으로부터 다음의 관계가 기재될 수 있다:From this the following relationship can be described:

Figure 112008035294274-PCT00159
Figure 112008035294274-PCT00159

Figure 112008035294274-PCT00160
Figure 112008035294274-PCT00160

이들 관계의 이용을 용이하게 하기 위해, 우선 (122)를 통해 L/L = 1의 양을 곱하고 항들을 재배치하면 다음과 같다:To facilitate the use of these relationships, first multiply the amount of L / L = 1 through 122 and rearrange the terms as follows:

Figure 112008035294274-PCT00161
Figure 112008035294274-PCT00161

이제 (124) 및 (125)를 적용하면 다음과 같다:Applying (124) and (125) now gives:

Figure 112008035294274-PCT00162
Figure 112008035294274-PCT00162

(127)에 (120)을 적용하면 다음과 같다:Applying (120) to (127) gives:

Figure 112008035294274-PCT00163
Figure 112008035294274-PCT00163

식(128)은 라인 전압의 제로 크로싱, 용접 변압기의 1차 코일에 반영되는 등가 부하 저항 R 및 부하 인덕턴스 L과 라디안 라인 주파수 ω에 관한 발화 시간 τ의 매개 변수 값들에 대한 시간의 함수로서 용접 전류의 방정식에 관한 전형적인 형태이다.Equation (128) is the welding current as a function of time for the zero crossing of the line voltage, the equivalent load resistance R and the load inductance L reflected in the primary coil of the welding transformer and the parameter values of the firing time τ with respect to the radian line frequency ω. Typical form of the equation of.

사이리스터가 발화되는 포인트는 보통 발화 시간보다는 발화각 α의 항으로 표현된다. 발화각 α는 다음 식에 의해 발화 시간 τ 및 라디안 라인 주파수 ω에 관련된다:The point at which the thyristor fires is usually expressed in terms of the angle of fire α rather than the time of fire. The fire angle α is related to the fire time τ and the radian line frequency ω by the following equation:

Figure 112008035294274-PCT00164
Figure 112008035294274-PCT00164

마찬가지로, 다음 식에 의해 관측각 θ를 정의할 수 있다.Similarly, the observation angle θ can be defined by the following equation.

Figure 112008035294274-PCT00165
Figure 112008035294274-PCT00165

이러한 두 가지 양이 정의되면, 다음과 같이 (128)의 지수 함수를 재작성할 수 있다:Once these two quantities are defined, we can rewrite the exponential function at (128) as follows:

Figure 112008035294274-PCT00166
Figure 112008035294274-PCT00166

(131)에 (123), (130) 및 (129)를 적용하면 다음과 같다:Applying 123, 130 and 129 to 131 is as follows:

Figure 112008035294274-PCT00167
Figure 112008035294274-PCT00167

또한, R-L 회로의 AC 부하 임피던스의 크기는 다음과 같이 구해진다:In addition, the magnitude of the AC load impedance of the R-L circuit is obtained as follows:

Figure 112008035294274-PCT00168
Figure 112008035294274-PCT00168

(128)에 (133), (132), (129) 및 (130)을 치환하면 발화각 α, 회로 지연각 φ 및 관측각 θ에 관한 용접 전류의 식으로서 다음과 같다:Substituting (133) for (133), (132), (129), and (130) as equation of the welding current for the firing angle α, the circuit delay angle φ and the observation angle θ is as follows:

Figure 112008035294274-PCT00169
Figure 112008035294274-PCT00169

도 26은 도 27에 나타낸 매개 변수 값들을 식(134)에 적용한 결과의 전류 파형의 플롯이다.FIG. 26 is a plot of the current waveform as a result of applying the parameter values shown in FIG. 27 to equation (134).

사이리스터가 발화하고 전류가 전도를 시작하면, 사이리스터는 제로 크로싱에서 전류가 자연스럽게 자체적으로 소화될 때까지 전류의 전도를 계속한다. 식(128)을 이용하면, 사이리스터가 오프로 전환되는 시간은 다음을 만족시킨다:When the thyristors ignite and the current begins to conduct, the thyristors continue to conduct the current at zero crossing until the current naturally extinguishes itself. Using equation (128), the time that the thyristor is turned off satisfies:

Figure 112008035294274-PCT00170
Figure 112008035294274-PCT00170

여기서 i(t)는 상기 (128)에 의해 주어진다. 식(135)는 전도 시간이 사이리스터의 점화(t = τ에서)와 용접 전류가 다시 처음으로 0을 지나는 시간 사이의 간격이라는 수학적으로 엄격한 문장이다. tcond에 대한 폐쇄된 형태의 해법은 없지만, 식(128)은 비교적 고도의 정확도로 풀릴 수 있다. 마찬가지로, 전도각 γ는 다음 식을 만족하는 각이다:Where i (t) is given by (128) above. Equation 135 is a mathematically rigorous statement that the conduction time is the interval between the ignition of the thyristor (at t = τ) and the time when the welding current first passes zero again. There is no closed form solution for t cond , but equation (128) can be solved with a relatively high degree of accuracy. Likewise, the conduction angle γ is an angle satisfying the following equation:

Figure 112008035294274-PCT00171
Figure 112008035294274-PCT00171

용접 회로의 선형 럼프 파라미터 모델을 가정하면, 용접 전류에 대한 폐쇄된 형태의 해법을 찾을 수 있다. 본원에 제시된 분석은 상당히 많은 가정을 하지만, 이들 중 일부는 실제 용접 응용에서는 의심스러운 것으로 여겨질 수도 있으며, 제시된 결과들은 일반적으로 용접 전류에 대한 "해법"으로서 받아들여졌고 논문에서 반복적으로 참조되어 왔다. 용접 전압 소스에 의해 제공되는 소스 임피던스에 대한 모델을 통합하면 시스템의 보다 정확한 모델링이 쉽게 달성될 수 있으며, 각각에 대한 선형 모델을 가정하면 사이리스터의 효과 또한 쉽게 조사될 수 있다.Assuming a linear lump parametric model of the welding circuit, a closed form solution to the welding current can be found. While the analysis presented herein makes quite a few assumptions, some of these may be considered suspicious in real welding applications, and the results presented are generally accepted as "solutions" to welding current and have been repeatedly referenced in the paper. . By integrating the model for the source impedance provided by the welding voltage source, more accurate modeling of the system can be easily achieved, and assuming a linear model for each, the effect of the thyristor can also be easily investigated.

특정 실시예들이 도시 및 설명되었지만, 발명의 진의를 크게 벗어나지 않으면서 변형이 이루어질 수 있으며, 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.While specific embodiments have been shown and described, modifications may be made without departing substantially from the spirit of the invention, and the scope of protection is limited only by the appended claims.

Claims (41)

저항 용접 제어에 사용하기 위해 전력 분배 시스템의 구동점(driving point) 전압을 추적(tracking)하기 위한 위상 기준 생성기로서,A phase reference generator for tracking the driving point voltage of a power distribution system for use in resistance welding control, 디지털 신호 처리기를 포함하고, Includes a digital signal processor, 상기 디지털 신호 처리기는,The digital signal processor, 관측 전압의 볼트(volt)-시간 영역을 생성하기 위한 디지털 볼트-시간 영역 생성기;A digital volt-time domain generator for generating a volt-time domain of the observed voltage; 관측 전류의 전류-시간 영역과 상기 관측 전류의 전류-차이-시간 영역을 생성하기 위한 디지털 전류-시간 영역 및 전류-차이-시간 영역 생성기;A digital current-time domain and current-difference-time domain generator for generating a current-time domain of the observed current and a current-differential-time domain of the observed current; 라인 임피던스 추정기(estimator); 및A line impedance estimator; And 상기 디지털 볼트-시간 영역 생성기로부터의 값들을 수신하도록 구성된 구동점 전압 영역 추정기를 포함하며,A drive point voltage domain estimator configured to receive values from the digital volt-time domain generator, 상기 디지털 전류-시간 영역 및 전류-차이-시간 영역 생성기와 상기 라인 임피던스 추정기는 상기 구동점 전압의 추정치들을 생성하는, Wherein the digital current-time domain and current-difference-time domain generator and the line impedance estimator produce estimates of the driving point voltage, 위상 기준 생성기.Phase Reference Generator. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 아날로그 신호 대 디지털 신호로부터의 각각의 상기 관측 전압 및 상기 관측 전류를 변환하기 위한 아날로그 대 디지털 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하 는 위상 기준 생성기.And an analog-to-digital converter for converting each of the observed voltages and the observed currents from an analog signal to a digital signal. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 관측 전압 및 관측 전류의 아날로그 대 디지털 변환을 트리거하는 간격 타이머(interval timer)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 기준 생성기.And an interval timer for triggering an analog-to-digital conversion of the observed voltage and observed current. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 위상 기준 생성기에 의해 생성되는 타이밍 사이클과 상기 추정 구동점 전압 사이의 위상 차를 추정하도록 구성된 위상 에러 추정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 기준 생성기.And a phase error estimator configured to estimate a phase difference between the timing cycle generated by the phase reference generator and the estimated driving point voltage. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 위상 에러 추정기는 상기 위상 기준 생성기에 의해 생성되는 매 타이밍 사이클 동안 한번 상기 디지털 신호 처리기의 펌웨어에서 구현되는 것을 특징으로 하는 위상 기준 생성기.The phase error estimator is implemented in the firmware of the digital signal processor once during every timing cycle produced by the phase reference generator. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 추정 구동점 전압과의 동기 위상을 향해 상기 타이밍 사이클을 이동시키기 위해, 상기 타이밍 사이클의 주파수를 조절하도록 구성된 보상기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 기준 생성기.And a compensator configured to adjust the frequency of the timing cycle to move the timing cycle toward a synchronous phase with the estimated driving point voltage. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 보상기는 상기 타이밍 사이클이 상기 추정 구동점 전압에 시간지연(lag)될 때 상기 타이밍 사이클의 주파수를 증가시키거나, 상기 타이밍 사이클이 상기 추정 구동점 전압에 리드할 때 상기 타이밍 사이클의 주파수를 감소시키는 것을 특징으로 하는 위상 기준 생성기.The compensator increases the frequency of the timing cycle when the timing cycle is lags to the estimated drive point voltage, or decreases the frequency of the timing cycle when the timing cycle leads to the estimated drive point voltage. Phase reference generator, characterized in that. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 타이밍 사이클의 전류 사분면(quadrant)의 지표를 제공하도록 구성된 사분면 생성기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 기준 생성기.And further comprising a quadrant generator configured to provide an indication of the current quadrant of the timing cycle. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 저항 용접기를 점화시키는 신호를 제공하기 위한 출력을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 기준 생성기.And an output for providing a signal to ignite the resistance welder. 저항 용접 시스템을 위한 용접 제어장치로서,As a welding controller for a resistance welding system, 공급 전압의 추정 구동점 전압을 제공하고, 용접 동작 동안 상기 용접 시스템의 사이리스터(thyristor)를 점화시키기 위한 신호를 생성하도록 구성된 위상 기준 생성기;A phase reference generator configured to provide an estimated drive point voltage of a supply voltage and generate a signal to ignite a thyristor of the welding system during a welding operation; 입력 라인 전압의 샘플링 값들을 제공하기 위한 입력 라인 및 상기 위상 기 준 생성기에 결합된 전압계; 및A voltmeter coupled to the input line and the phase reference generator for providing sampling values of an input line voltage; And 라인 전류의 샘플링 값들을 제공하기 위한 상기 입력 라인 및 상기 위상 기준 생성기에 결합된 전류계Ammeter coupled to the input line and the phase reference generator for providing sampling values of line current 를 포함하는 용접 제어장치.Welding control device comprising a. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 위상 기준 생성기는,The phase reference generator, 디지털 볼트-시간 영역 생성기, 디지털 전류-시간 영역 및 전류-차이-시간 영역 생성기, 임피던스 추정기, 및 구동점 볼트-영역 추정기를 포함하도록 구성된 디지털 신호 처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 제어장치.And a digital signal processor configured to include a digital volt-time domain generator, a digital current-time domain and current-difference-time domain generator, an impedance estimator, and a driving point volt-domain estimator. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 디지털 볼트-시간 영역 생성기는 상기 입력 라인 전압의 샘플링 값들을 기초로 상기 입력 라인 전압의 추정치를 생성하는 것을 특징으로 하는 용접 제어장치.And the digital volt-time domain generator generates an estimate of the input line voltage based on sampling values of the input line voltage. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 디지털 전류-시간 영역 및 전류-차이-시간 영역 생성기는 상기 라인 전류의 샘플링 값들로부터 상기 라인 전류의 차이값과 상기 라인 전류의 추정치를 생성하는 것을 특징으로 하는 용접 제어장치.And said digital current-time domain and current-difference-time domain generators generate a difference value of said line current and an estimate of said line current from sampling values of said line current. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 디지털 신호 처리기는 상기 입력 라인 전압의 추정치와 상기 라인 전류의 추정치, 및 상기 라인 전류의 차이값을 기초로, 라인 저항과 라인 리액턴스를 생성하도록 구성된 라인 임피던스 추정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 제어장치.The digital signal processor further comprising a line impedance estimator configured to generate line resistance and line reactance based on the estimate of the input line voltage and the estimate of the line current and the difference between the line currents. Control unit. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 디지털 신호 처리기는 상기 입력 라인 전압의 추정치, 상기 라인 전류의 추정치, 및 상기 라인 전류, 상기 라인 저항과 상기 라인 리액턴스의 차이값을 기초로, 상기 구동점 볼트-시간 영역의 추정치를 제공하도록 구성된 구동점 볼트-시간 영역 추정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 제어장치.The digital signal processor is configured to provide an estimate of the driving point volt-time region based on the estimate of the input line voltage, the estimate of the line current, and the difference between the line current, the line resistance and the line reactance. And a drive point bolt-time domain estimator. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 디지털 신호 처리기는 주파수를 가진 위상 기준 생성기 타이밍 사이클을 제공하기 위한 사분면 생성기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 제어장치.And the digital signal processor further comprises a quadrant generator for providing a phase reference generator timing cycle with frequency. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 디지털 신호 처리기는 상기 구동점 전압과 상기 타이밍 사이클 사이의 위상 에러를 추정하기 위한 위상 에러 추정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 제어장치.And the digital signal processor further comprises a phase error estimator for estimating a phase error between the driving point voltage and the timing cycle. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 디지털 신호 처리기는 상기 타이밍 사이클이 상기 구동점 전압과 동기화되도록 상기 타이밍 사이클의 주파수를 조절하기 위한 보상기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 제어장치.And the digital signal processor further comprises a compensator for adjusting the frequency of the timing cycle such that the timing cycle is synchronized with the driving point voltage. 용접 제어장치에 사용하기 위한 디지털 위상 기준 생성기로서,Digital phase reference generator for use in welding controls, 샘플링 입력 라인 전압과 샘플링 입력 라인 전류의 아날로그 대 디지털 변환을 재발생을 기초로 트리거하도록 구성된 간격 타이머; 및An interval timer configured to trigger an analog-to-digital conversion of the sampling input line voltage and the sampling input line current based on regeneration; And 샘플링 입력 라인 전압과 샘플링 입력 라인 전류의 상기 아날로그 대 디지털 변환의 각각의 완료에 의해 개시되는 인터럽트 루틴을 실행하도록 구성된 디지털 신호 처리기A digital signal processor configured to execute an interrupt routine initiated by each completion of the analog to digital conversion of sampling input line voltage and sampling input line current 를 포함하고, 미리 결정된 수의 상기 인터럽트 루틴은 타이밍 사이클을 규정하며, 상기 디지털 신호 처리기는 상기 입력 라인 전압의 볼트-시간 영역 추정치, 상기 입력 라인 전류의 전류-시간 영역 추정치, 상기 입력 라인 전류의 전류-차이-시간 영역 추정치, 및 라인 임피던스 추정치를 생성하도록 추가적으로 구성되는,And a predetermined number of the interrupt routines define timing cycles, the digital signal processor further comprising a volt-time domain estimate of the input line voltage, a current-time domain estimate of the input line current, Further configured to generate a current-difference-time domain estimate, and a line impedance estimate, 디지털 위상 기준 생성기.Digital Phase Reference Generator. 제 19 항에 있어서,The method of claim 19, 상기 디지털 신호 처리기는 상기 입력 라인 전압의 구동점 볼트-영역 추정치를 제공하도록 추가적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 위상 기준 생성기.And the digital signal processor is further configured to provide a drive point volt-area estimate of the input line voltage. 저항 용접 시스템의 구동점 전압 추정 방법으로서,As a method of estimating the driving point voltage of a resistance welding system, 샘플링 전압 값 및 샘플링 전류 값의 세트들을 획득하기 위해 시스템의 공급 전압과 공급 전류를 주기적으로 샘플링하는 단계;Periodically sampling the supply voltage and supply current of the system to obtain sets of sampling voltage value and sampling current value; 샘플링 전압 값 및 샘플링 전류 값의 제 1 세트를 획득하는 단계;Obtaining a first set of sampling voltage values and sampling current values; 샘플링 전압 값 및 샘플링 전류 값의 제 2 세트를 획득하는 단계;Obtaining a second set of sampling voltage values and sampling current values; 샘플링 전압 값 및 샘플링 전류 값의 제 3 세트를 획득하는 단계;Obtaining a third set of sampling voltage values and sampling current values; 각각의 상기 제 1 세트, 상기 제 2 세트 및 상기 제 3 세트에 대해 전류 차이값을 계산하는 단계; 및Calculating a current difference value for each of the first set, the second set, and the third set; And 상기 제 1 세트의 샘플링 전압 값, 샘플링 전류 값 및 계산된 전류 차이값, 상기 제 2 세트의 샘플링 전압 값, 샘플링 전류 값 및 계산된 전류 차이값, 및 상기 제 3 세트의 샘플링 전압 값, 샘플링 전류 값 및 계산된 전류 차이값을 기초로, 상기 시스템의 추정 라인 저항과 추정 라인 리액턴스를 생성하는 단계The first set of sampling voltage values, the sampling current values and the calculated current difference values, the second set of sampling voltage values, the sampling current values and the calculated current difference values, and the third set of sampling voltage values, the sampling currents. Generating an estimated line resistance and an estimated line reactance of the system based on the value and the calculated current difference value 를 포함하는 구동점 전압 추정 방법.Driving point voltage estimation method comprising a. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 상기 샘플링 전압 값 및 샘플링 전류 값의 제 1 세트를 획득하는 단계는,Acquiring the first set of sampling voltage values and sampling current values comprises: 상기 전류가 흐르는지 또는 흐르지 않는지를 결정하는 단계; 및Determining whether the current is flowing or not flowing; And 상기 전류가 흐르지 않을 때 상기 전압을 샘플링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동점 전압 추정 방법.Sampling the voltage when the current is not flowing. 제 21 항에 있어서,The method of claim 21, 상기 샘플링 전압의 볼트 시간 영역을 생성하는 단계;Creating a volt time region of the sampling voltage; 상기 샘플링 전류의 전류 시간 영역을 생성하는 단계; Creating a current time domain of the sampling current; 상기 샘플링 전류의 전류 차이 시간 영역을 생성하는 단계; 및Generating a current difference time domain of the sampling current; And 상기 샘플링 전압의 상기 볼트 시간 영역, 상기 샘플링 전류의 상기 전류 시간 영역, 상기 샘플링 전류의 상기 전류 차이 시간 영역, 추정 라인 저항 및 추정 라인 리액턴스를 이용하여, 추정 구동점 전압 시간 영역을 생성하는 단계Generating an estimated driving point voltage time region using the volt time region of the sampling voltage, the current time region of the sampling current, the current difference time region of the sampling current, an estimated line resistance, and an estimated line reactance 를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동점 전압 추정 방법.Drive point voltage estimation method comprising a. 제 23 항에 있어서,The method of claim 23, 상기 추정 구동점 전압 시간 영역을 이용하여 저항 용접 장치의 사이리스터의 점화를 구동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동점 전압 추정 방법.And driving the ignition of the thyristor of the resistance welding device using the estimated drive point voltage time domain. 제 23 항에 있어서,The method of claim 23, 상기 샘플링 전압의 볼트 시간 영역을 생성하는 단계, 상기 샘플링 전류의 전류 시간 영역을 생성하는 단계, 및 상기 샘플링 전류의 전류 차이 시간 영역을 생성하는 단계는 사분면 기반으로 사분면 상에서 수행되는 것을 특징으로 하는 구동점 전압 추정 방법.Generating a volt time region of the sampling voltage, generating a current time region of the sampling current, and generating a current difference time region of the sampling current are performed on a quadrant based on a quadrant; Point voltage estimation method. 제 25 항에 있어서,The method of claim 25, 상기 시스템의 공급 전압과 공급 전류를 주기적으로 샘플링하는 단계는 각각의 사분면에 대해 설정 횟수만큼 상기 공급 전압과 전류를 샘플링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동점 전압 추정 방법.And periodically sampling the supply voltage and the supply current of the system comprises sampling the supply voltage and current for a set number of times for each quadrant. 제 23 항에 있어서,The method of claim 23, 상기 추정 구동점 전압 시간 영역을 이용하여 상기 공급 전압과 내부 위상 기준 사이의 위상 에러를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동점 전압 추정 방법.And calculating a phase error between the supply voltage and an internal phase reference using the estimated drive point voltage time domain. 제 27 항에 있어서,The method of claim 27, 상기 샘플링 전압의 상기 볼트 시간 영역, 상기 샘플링 전류의 상기 전류 시간 영역, 상기 샘플링 전류의 상기 전류 차이 시간 영역, 추정 라인 저항 및 추정 라인 리액턴스를 이용하여, 상기 추정 구동점 전압 시간 영역을 생성하는 단계에서, 상기 계산된 위상 에러를 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동점 전압 추정 방법.Generating the estimated driving point voltage time region using the volt time region of the sampling voltage, the current time region of the sampling current, the current difference time region of the sampling current, an estimated line resistance and an estimated line reactance. And using the calculated phase error. 저항 용접 제어장치의 구동점 전압 추정 시스템으로서, A drive point voltage estimation system of a resistance welding control device, 샘플링 전압 값과 샘플링 전류 값의 다수의 세트들을 획득하기 위해, 시스템의 공급 전압과 공급 전류를 주기적으로 샘플링하기 위한 회로;Circuitry for periodically sampling a supply voltage and a supply current of the system to obtain a plurality of sets of sampling voltage values and sampling current values; 상기 샘플링 전압의 볼트 시간 영역을 생성하기 위한 회로;Circuitry for generating a volt time region of said sampling voltage; 상기 샘플링 전류의 전류 시간 영역을 생성하기 위한 회로;Circuitry for generating a current time domain of the sampling current; 상기 샘플링 전류의 전류 차이 시간 영역을 생성하기 위한 회로;Circuitry for generating a current difference time domain of the sampling current; 전류가 흐르는지 흐르지 않는지를 결정하기 위한 회로;Circuitry for determining whether current flows or not; 상기 전류가 흐르지 않을 때 샘플링 전압 값과 샘플링 전류 값의 제 1 세트를 획득하기 위한 회로; Circuitry for obtaining a first set of sampling voltage values and sampling current values when the current is not flowing; 상기 전류가 흐를 때 샘플링 전압 값과 샘플링 전류 값의 제 2 세트를 획득하기 위한 회로; 및Circuitry for obtaining a second set of sampling voltage values and sampling current values when the current flows; And 상기 제 1 세트의 샘플링 전압 값과 샘플링 전류 값, 및 상기 제 2 세트의 샘플링 전압 값과 샘플링 전류 값을 기초로, 상기 시스템의 추정 라인 저항 및 추정 라인 리액턴스를 생성하기 위한 회로Circuitry for generating an estimated line resistance and an estimated line reactance of the system based on the first set of sampling voltage values and sampling current values, and the second set of sampling voltage values and sampling current values. 를 포함하는 구동점 전압 추정 시스템.Driving point voltage estimation system comprising a. 제 29 항에 있어서,The method of claim 29, 상기 샘플링 전압의 볼트 시간 영역, 상기 샘플링 전류의 전류 시간 영역, 상기 샘플링 전류의 전류 차이 시간 영역, 상기 추정 라인 저항, 및 상기 추정 라 인 리액턴스를 이용하여 추정 구동점 전압 시간 영역을 생성하기 위한 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동점 전압 추정 시스템.A circuit for generating an estimated driving point voltage time region using the volt time region of the sampling voltage, the current time region of the sampling current, the current difference time region of the sampling current, the estimated line resistance, and the estimated line reactance The driving point voltage estimation system further comprises. 제 30 항에 있어서,The method of claim 30, 상기 추정 구동점 전압 시간 영역을 이용하여 저항 용접장치의 사이리스터의 점화를 구동시키기 위한 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동점 전압 추정 시스템.And a circuit for driving the ignition of the thyristor of the resistance welding device using the estimated driving point voltage time domain. 제 30 항에 있어서,The method of claim 30, 상기 시스템은 디지털 신호 처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동점 전압 추정 시스템.And the system comprises a digital signal processor. 제 29 항에 있어서,The method of claim 29, 상기 샘플링 전압의 볼트 시간 영역을 생성하고, 상기 샘플링 전류의 전류 시간 영역을 생성하며, 상기 샘플링 전류의 전류 시간 차이 영역을 생성하기 위한 회로는 상기 샘플링 전압의 볼트 시간 영역 생성, 상기 샘플링 전류의 전류 시간 영역 생성, 및 상기 샘플링 전류의 전류 차이 시간 영역 생성을 사분면 기반으로 사분면 상에서 수행하기 위한 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동점 전압 추정 시스템.A circuit for generating a volt time region of the sampling voltage, generating a current time region of the sampling current, and generating a current time difference region of the sampling current, generates a volt time region of the sampling voltage, the current of the sampling current. And circuitry for performing time domain generation, and the current difference time domain generation of the sampling current on a quadrant basis on a quadrant basis. 제 32 항에 있어서,The method of claim 32, 상기 시스템의 공급 전압과 공급 전류를 주기적으로 샘플링하기 위한 회로는 각각의 사분면에 대해 설정 횟수만큼 상기 공급 전압과 공급 전류를 샘플링하기 위한 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동점 전압 추정 시스템.And a circuit for periodically sampling the supply voltage and the supply current of the system comprises a circuit for sampling the supply voltage and the supply current for a set number of times for each quadrant. 저항 용접장치의 점화 엘리먼트들의 타이밍을 위한 구동점 전압 추정 방법으로서,A drive point voltage estimation method for timing of ignition elements of a resistance welding device, 다수의 미리 결정된 간격들에서 전력 분배 시스템의 공급 전압과 공급 전류를 측정하는 단계;Measuring a supply voltage and a supply current of the power distribution system at a plurality of predetermined intervals; 상기 공급 전압과 상기 공급 전류의 측정값들을 기초로 라인 저항과 라인 리액턴스를 추정하는 단계; 및Estimating line resistance and line reactance based on the measured values of the supply voltage and the supply current; And 상기 공급 전압과 상기 공급 전류의 측정값들, 및 상기 추정된 라인 저항과 라인 리액턴스를 기초로, 상기 구동점 전압을 추정하는 단계Estimating the driving point voltage based on the measured values of the supply voltage and the supply current and the estimated line resistance and line reactance. 를 포함하는 구동점 전압 추정 방법.Driving point voltage estimation method comprising a. 제 35 항에 있어서,36. The method of claim 35 wherein 상기 공급 전압의 측정값들로부터 상기 공급 전압의 전압 시간 영역을 계산하는 단계;Calculating a voltage time domain of the supply voltage from the measurements of the supply voltage; 상기 공급 전류의 측정값들로부터 상기 공급 전류의 전류 시간 영역을 계산하는 단계; 및Calculating a current time domain of the supply current from the measurements of the supply current; And 상기 공급 전류의 측정값들로부터 상기 공급 전류의 전류 차이 시간 영역을 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 전압 시간 영역, 상기 전류 시간 영역, 및 상기 전류 차이 시간 영역은 상기 구동점 전압을 추정하기 위해 이용되는 것을 특징으로 하는 구동점 전압 추정 방법.Calculating a current difference time domain of the supply current from the measured values of the supply current, wherein the voltage time domain, the current time domain, and the current difference time domain are used to estimate the driving point voltage. A drive point voltage estimation method, characterized in that it is used. 제 35 항에 있어서,36. The method of claim 35 wherein 상기 라인 저항과 라인 리액턴스를 추정하는 단계는,Estimating the line resistance and the line reactance, 전류가 흐르지 않을 때 제 1 세트의 샘플링 전압 값과 샘플링 전류 값을 측정하는 단계;Measuring a first set of sampling voltage values and sampling current values when no current flows; 전류가 흐를 때 제 2 세트의 샘플링 전압 값과 샘플링 전류 값을 측정하는 단계; 및Measuring a second set of sampling voltage values and sampling current values when current flows; And 상기 제 1 세트의 샘플링 전압 값과 샘플링 전류 값, 및 상기 제 2 세트의 샘플링 전압 값과 샘플링 전류 값을 기초로, 상기 시스템의 추정 라인 저항과 추정 라인 리액턴스를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동점 전압 추정 방법.Generating an estimated line resistance and an estimated line reactance of the system based on the first set of sampling voltage values and sampling current values, and the second set of sampling voltage values and sampling current values. A drive point voltage estimation method. 제 37 항에 있어서,The method of claim 37, wherein 각각의 상기 다수의 미리 결정된 간격들 동안 상기 전류가 흐르는지 흐르지 않는지를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동점 전압 추정 방법.And determining whether the current is flowing or not flowing during each of the plurality of predetermined intervals. 제 38 항에 있어서,The method of claim 38, 상기 추정 구동점 전압을 기초로 저항 용접장치의 사이리스터에 점화 신호를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동점 전압 추정 방법.And providing an ignition signal to a thyristor of a resistance welding apparatus based on the estimated driving point voltage. 제 35 항에 있어서,36. The method of claim 35 wherein 상기 공급 전압과 상기 추정 구동점 전압 사이의 위상 에러를 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동점 전압 추정 방법.Estimating a phase error between the supply voltage and the estimated driving point voltage. 제 40 항에 있어서,The method of claim 40, 상기 추정 구동점 전압의 추가적인 계산들을 위한 피드백으로서 상기 추정 위상 에러를 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동점 전압 추정 방법.And using said estimated phase error as feedback for further calculations of said estimated drive point voltage.
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