SU1609580A1 - Способ управлени процессом зар да конденсаторной батареи сварочной машины и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сварочному производству и может быть использовано в конденсаторных машинах дл  управлени  процессом зар да батареи рабочих конденсаторов. Цель изобретени  - повышение качества сварного соединени  за счет повышени  точности зар да конденсаторной батареи. Измер ют напр жение на батарее рабочих конденсаторов и производ т сравнение измеренного напр жени  с заданным. В каждом полупериоде рассчитывают прогнозируемое напр жение на батарее в последующем полупериоде, сравнивают полученную величину с заданной. При этом, если прогнозируема  величина меньше заданной, зар д батареи осуществл ют на минимальном (естественном) угле включени  зар дного тиристора, в противном случае рассчитывают угол включени  в последнем полупериоде. Устройство дл  осуществлени  способа содержит микроэвм, аналого-цифровой преобразователь, датчик напр жени  на батерее конденсаторов, блок синхронизации с сетью, блок ввода, первый формирователь импульсов. В устройство введены блок измерени  угла поджига, блок управлени  формирователем импульсов, второй формирователь импульсов и коммутатор. При этом учитываетс  реальна  зависимость между углом поджига зар дного тиристора и напр жением на батарее конденсаторов. 2 с.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Description

б, первый формирователь 7 импульсов, блок 8 управлени  формирователем импульсов, коммутатор 9, второй формирователь 10 импульсов .

В качестве микроЭВМ может быть применена микроэвм К1816 ВЕ48, блок 4 ввода может быть выполнен на микросхеме К580Вв55, а блок 8 управлени  формирователем импульсов может выполнен на микросхеме К580ВИ53.

Способ осуществл ют следующим образом .

В исходном состо нии программа, реализующа  алгоритм управлени  процессом зар да (фиг. 4} и величина напр жени  Uc, до которого необходимо зар дить батарею конденсаторов, хран тс  в пам ти микро- ЭВМ 6, а батаре  рабочих конденсаторов не зар жена. По команде Пуск на зар д конденсаторов , котора  вводитс  через блок 4 ввода в микроэвм 6, последн   начинает выполн ть заданную программу. Блок 1 синхронизации с сетью формирует синхроимпульсы Ё начале каждого полупериода. При по влении очередного синхроимпульса микроэвм 6 выдает управл ющий сигнал на первый формирователь 7 импульсов, который формирует импульс поджига Уимп и разрешает работу коммутатора 9, через который УИМП подаетс  на управл ющий электрод зар дного тиристора. В первом полупериоде зар да угол поджига микро- ЭВМ не измер ет, так как его величина равна нулю а О, что соответствует Убат 0. Зар дный тиристор в первом полупериоде включаетс  сразу при поступлении Уимп на его управл ющий электрод. Напр жение на батарее Убат начинает нарастать и в момент, когда Убат Усети, зар дный тиристор выключаетс . Блок 5 измерени  угла поджига формирует импульс, по которому микро- ЭВМ 6 выдает управл ющий сигнал на блок 4 ввода дл  измерени  напр жени  на батарее и прекращает работу первый формирователь 7 импульсов. Затем с блока 4 ввода поступает сигнал на АЦП 3, по которому последний производит аналого-цифровое преобразрвание текущего значени  напр жени  на батарее и в виде цифрового кода передает данные в блок4 ввода. МикроЭВМ 6 считывает эти данные с выхода блока 4 ввода и записывает в пам ть величину напр жени  У, а также рассчитывает величину приращени  напр жени  в данном полупериоде по формуле: ДУт Ут - Убат. Затем микроэвм 6 формирует импульс, который через блок 4 ввода поступает на вход АЦП 3 и прекращает его работу. МикроЭВМ ожидает очередного синхроимпульса. При

его поступлении микроЭВМ б начинает отсчет угла поджига и параллельно этому выдает сигнал на первый формирователь 7 импульсов, который формирует импульс

поджига УИМП и разрешает работу коммутатора 9. Когда Усети сравниваетс  с У i открываетс  зар дный тиристор и падение напр жени  между его анодом и катодом становитс  равным нулю ЛУт 0. В этот

0 момент с блока 5 измерени  угла поджига приходит импульс на ЭВМ 6. При его по влении микроэвм прекращает отсчет угла поджига. Его величина «2 заноситс  в па- м ть микроэвм. Угол а2 соответствует ми5 нимальному углу поджига тиристора при напр жении на батарее, равном Ут. Происходит процесс зар дки батареи. Он заканчиваетс , когда Усети станет равным Убат. В этрт момент от блока 5 измерени  поступает

0 импульс на микроЭВМ 6, котора  прекращает работу первого формировател  7 импульсов и формирует управл ющий сигнал на блок 4 ввода дл  измерени  напр жени  на батарее. После выполнени  операций изме5 рени  аналогично первому полупериоду микроэвм 6 измер ет и заносит в пам ть величину напр жени  на батарее после второго полупериода У2. Затем рассчитываетс  приращение ДУ2 на батарее во втором по0 лупериоде ДУ2 У2 - Ут, величина относительного изменени  приращени 

ди

напр жени  К2

ДУ1

и прогнозируемое

значение напр жени  на батарее после

третьего полупериода Уз У2 + К2 ДЦЬ. После сравнени  Уз с заданным значением УС зар д батареи в следующем полупериоде продолжаетс , если Ус Уз . Зар д производитс  до тех пор, пока после п-го полупериода прогнозируемое значение напр жени  на батарее Уп+1 станет больше Ус (фиг. 2). В этом случае микроЭВМ 6 прекращает работу первого формировател  7 импульсов поджига. Дл  последнего полупериода угол поджига тиристоров рассчитываетс  следующим образом. Прин в, что угол наклона зависимости an f (ДУп) в пределах п-1, п и п+1 периодов не измен етс , ЭВМ методом экстрапол ции рассчитывает угол an- i по формуле (из подоби  треугольников ABC и АДЕ):

, ДУс-ДУл-1 an + 1 an

-On-t

ДУп-ДУп-1 ДУс-ДУп

Ди-ДУп-Г где ап,оГп-1 измер емые углы поджига тиристора в п и п-1 периодах соответственно;

Д Ui, Л Un - 1 - приращение напр жени  на батарее конденсаторов в п и п-1 периодах соответственно;

Uc - требуемое напр жение зар да конденсаторной батареи;

А DC Uc - Un - приращение напр жени  на конденсаторах, на которое требуетс  дозар дить батарею в последнем полупериоде .

При по влении очередного синхроимпульса , ЭВМ передает величину Оп +1 в цифровом коде на вход блока 8 управлени  формирователем импульсов. Последний отрабатывает этот угол и через определенный промежуток времени, пропорциональный 2п -Ь 1 , выдает управл ющий сигнал на вто- рюй формирователь 10 импульсов. В свою очередь второй формирователь 10 импульсов разрешает работу коммутатора 9, через который поджигающий импульс поступает на управл ющий электрод зар дного тиристора .

Таким образом, до последнего полупериода зар да обеспечиваетс  поступление максимальных порций энергии из сети в батарею конденсаторов, а в последнем полупериоде количество поступаемой энергии рассчитывает микроЭВМ, вследствие чего достигаетс  высока  скорость и точность зар да .

Введение блока измерени  угла поджи- га дает возможность измер ть угол включени  зар дного тиристора в каждом полупериоде частоты питающей сети, что позвол ет определить закон его изменени  в процессе зар да и рассчитать угол поджи- га тиристора в последнем полупер иоде зар да . Введение блока управлени  формирователем импульсов, второго формировател  импульсов и коммутатора позволило в последнем полупериоде сформировать и подать на управл ющий электрод зар дного тиристора в рассчитанный момент времени поджигающий импульс , а в предшествующих полупериодах поджигать тиристор на минимальном угле.

Способ опробован в устройстве управлени  дл  конденсаторной сварочной машины СМС-6 с емкостью батареи С 200 мкф, зар дное сопротивление R 600 Ом, Um 800 В.

Зар д батареи конденсаторов производили до напр жени  Uc 216 В.

Шесть полупериодов зар д выполн лс  на минимальных углах включени  тиристора , а на седьмом производили регулировку угла включени  ctn +1 согласно предлагаемому способу. В таблице представлены величины напр жени  на батарее Un в конце

каждого полупериода, углы включени  тиристора Оп . приращени  напр жени  AUnB каждом полупериоде и рассчитанные величины относительного приращени  напр же- ни  Кп. Прогнозируемое значение напр жени  в последнем седьмом полупериоде составило UiVn Un + Кп Л Ц, 203 + + 0,932 X 27,9 229 В, что больше заданной величины Uc. Поэтому в последнем полупериоде производили корректировку угла под- жига «n-f 1, чтобы дозар дить батарею конденсаторов на величину А Uc Uc - Un 216 - 203 138. Расчетное значение угла Оп + 1 определ ли по формуле

13-29.9

On -f 1 0,221 X

27,9-29,9

0

5

0

5

0

5

0

5

После задани  угла Оп -I-1 и зар да батареи в последнем полупериоде измер ли напр жение на конденсаторах Uc реальн , которое составило 217,7 В. Погрешность зар да батареи по предлагаемому способу составила Uc - Uc реальн. 216 - 217,7 -1,7 В, что в процентном выражении равно 0,8%.

Предлагаемый способ отличаетс  от прототипа тем, что учитывает реальную зависимость между углом поджига зар дного тиристора и напр жением на батарее конденсаторов , что повышает точность зар да, а также тем, что позвол ет производить зар д емкости при минимальных углах включени  тиристора, что увеличивает скорость зар да, т.е. производительность машины.

Устройство управлени  процессом зар да конденсаторной батареи сварочной машины отличаетс  от известного более простым аппаратурным решением и наличием микроэвм. Оно может быть встроено в гибкие автоматические системы с промышленными роботами. Устройство позвол ет производить быструю переналадку сварочного оборудовани  путем задани  другого режима работы микроЭВМ.

Claims (2)

1. Способ управлени  процессом зар да конденсаторной батареи сварочной машины , при котором измер ют напр жение на батарее конденсаторов, сравнивают измеренное напр жение с заданным значением в каждом полупериоде питающей сети и определ ют момент включени  тиристора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества сварного соединени  за счет повышени  точности зар да конденсаторной батареи, зар д осуществл ют при минимальном угле включени  до тех пор, пока требуемое напр жение зар да конденсаторной батареи Uc не превысит прогнозируемое напр жение на батарее конденсаторов Un + 1 в п + 1-м полупериоде, определ емое по формуле

где Un - напр жение на батарее конденсаторов в п-м полупериоде, an- число полупериодов зар да батареи конденсаторов;

AUi, AUn-1 - приращени  напр жени  соответственно в п-м и п-1-м полупериодах;

после каждого полупериода измер ют угол включени  тиристора Оп и при превышении прогнозируемого напр жени  на батарее конденсаторов в п+1 полупериоде требуемого напр жени  зар да конденсаторной батареи угол ctn -{-1 включени  тиристора определ ют по формуле

«п

l

AUc-AUn-i AUn-AUn-1

AUc-AUn AU,-AUn-i

где On и Oh-1 - измеренные углы включени  тиристора соответственно в п-м и п-1-м полупериодах;

AUc- приращение напр жени  на конденсаторах , на которое тр ебуетс  дозар дить батарею конденсаторов в последнем полупериоде, определ емое по формуле

AUc Uc-Un.

2. Устройство дл  управлени  процессом зар да конденсаторной батареи сварочной машины, содержащее датчик напр жени  на рабочей батарее конденсаторов , выход которого через аналого-цифровой преобразователь соединен с блоком ввода, выход которого соединен с первым входом микроэвм, шина данных которой соединена с входами блока ввода, второй

вход микроэвм соедиен с выходом блока синхронизации с сетью, а также первый формирователь импульсов, отличающеес  тем, что, в него введены блок измерени  угла поджига и последовательно

соединенные блок управлени  формирователем импульсов, второй формирователь импульсов и коммутатор, второй вход которого соединен с выходом первого формировател  импульсов, а его вход соединен с

первым выходом микроЭВМ, третий и четвертый входы которой соединены соответственно с выходом блока измерени  угла поджига и с выходом блока управлени  формирователем импульсов, входы которого соединены с шиной данных ЭВМ.

Т

Utamtt}

tft

fjad JA

(7,5- (7,5- (7,« .

«„,«(7,25

.J H (7.2

л„ 0,221

.1B2

0.1

4(,7 ли„ 27,9

rO /5 2(7 25 J(7 J5 «(7

фи 2 3

uU.B I

5