CS259691B1 - Zapojení regulátoru pro svařovací zdroj s řízeným usměrňovačem a vyhlazovací tlumivkou - Google Patents

Abstract

Účelem zapojení regulátoru pro svařovací zdroj je optimalizace regulace v celém rozsahu svařovacích proudu. Zapojení sestává z bloku napájení a zdroje žádané hodnoty proudu, .jehož výstup je spojen jednak s komparátorem žádané hodnoty proudu s hysterezí a jednak s druhým spínačem a s regulátorem proudu. Výstup komparátoru žádané hodnoty proudu je spojen s prvním a druhým spínačem, jejíchž výstupy jsou spojeny se vstupy regulátoru proudu. Výstup z čidla proudu je přes zesilovač skutečné hodnoty proudu a odpor spojen s jedním vstupem regulátoru proudu. Výstup zesilovače skutečné hodnoty proudu je dále přes komparátor skutečné hodnoty proudu a hysterezí spojen s dalším vstupem regulátoru proudu a třetím spínačem, který je rovněž spojen a výstupem regulátoru proudu, který je déle propojen přes komutátor říz%ní uhlu zážehu s blokem koncových stupňů zapalovacích impulsů. Další vstup komparátoru řízení úhlu zážehu je spojen s výstupem bloku synchronizace, spojeného se zdrojem napájecího napětí.

Description

Vynález se týká zapojení regulátoru pro svařovací zdroj s řízeným usměrňovačem a vyhlazovací tlumivkou.

Svařovací zdroje konstruované na principu tyristorových usměrňovačů s výrazným pulsačním charakterem proudu vyžadují vyhlazovací tlumivku. Tato musí být konstruována na plný výkon měniče, i když požadavek vyhlazení proudu je přísnější především na nízkých proudových úrovních při velkém zaregulování úhlu žážehu. Při vyšších svařovacích proudech je požadavek na zvlnění proudu nižší. Tlumivka dimenzovaná na konstantní zvlněný u níž nedochází k přesycení s vyšším proudem, splňuje podmínku konstantního dynamického chování v celém proudovém rozsahu, je však rozměrově i hmotnostně velká. Dojde-li k přesycení tlumivky např. na 50% nominálního proudu, zvýší se zvlnění proudu, což by samo nebylo, jak vyplývá z předchozího na závadu. Problémem však zůstává dynamika zdroje určená nejen tlumivkou, ale i konstantami regulátoru. Většina regulátorů je obvodově řešena jako PI.

- 2 Zoptimalizujeme-li chování takového regulátoru v případě použití tlumivky s lomenou charakteristikou (viz obr. 1 přesycení) pro nízké proudy (strmější část charakteristiky kj, nebude zdroj stabilní na vyšších proudech (dojde k rozkmitání). Optimalizujeme-li regulátor pro proudy vyšší (druhá část charakteristiky k₂)_; je zdroj na nižších proudech dynamicky nevyhovující a fyzikální svařovací vlastnosti jsou snížené, zvláště stabilita oblouku.

Tyto nevýhody odstraňuje zapojení regulátoru pro svařovací zdroj podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že výstup bloku napájení a zdroje žádané hodnoty proudu je spojen jednak se vstupem komparátoru žádané hodnoty proudu s hysterezí a jednak přes první odpor s prvním vstupem regulátoru proudu a výstup komparátoru žádané hodnoty proudu s hysterezí je spojen jednak se vstupem prvního spínače a jednak se vstupem druhého spínače, jehož první výstup je spojen s prvním vstupem a jehož druhý výstup je spojen s druhým vstupem regulátoru proudu.

Čtvrtý vstup regulátoru proudu je spojen s prvním výstupem a jeho pátý vstup je spojen s druhým výstupem prvního spínače. První vstup regulátoru proudu je před druhý odpor spojen s výstupem zesilovače skutečně hodnoty proudu, jehož vstup je spojen s vý-βtupém čidla proudu a zároveň je výstup zesilovače skutečné hodnoty proudu spojen se vstupem komparátoru skutečné hodnoty proudu s hysterezí, jehož výstup je spojen e třetím vstupem regulátoru proudu a současně s prvním vstupem třetího spínače, jehož druhý výstup je uzemněn a třetí výstup je spojen s výstupem regulátoru proudu, který je zároveň spojený s prvním vstupem komparátoru řízení úhlu zážehu, jehož druhý vstup je spojen s výstupem bloku synchronizace, jehož vstup je spojen se zdrojem napájecího napětí. Výstup komparátoru řízení úhlu zážehu je spojen se vstupem bloku koncových stupňů zapalovacích impulsů, jehož výstup je spojen s řídíčími elektrodami tyristorů.

- 3 Zapojení regulátoru pro svařovací zdroj s řízeným,, usměrňovačem a vyhlazovací tlumivkou podle vynálezu jednoduchou adapcí konstant regulátoru, odvozenou od velikosti žádané hodnoty proudu, která je v souladu se změnou strmosti charakteristiky vyhlazovací tlumivky, optimalizuje regulátor pro celý rozsah, svařovacích proudů (viz obr. 1). Regulátor je doplněn obvodem pro optimální tvar startovací vlny při zapálení oblouku umožňující start s nejvyšší strmostí proudu z úhlu zážehu 90*el.

Příklad zapojení regulátoru pro svařovací zdroj s řízeným usměrňovačem a vyhlazovací tlumivkou podle vynálezu je na přiloženém .výkresu, kde na obr. 1 je znázorněna charakteristika tlumivky a na obr. 2 je blokové schéma zapojení obvodu.

Zapojení regulátoru pro svařovací zdroj sestává z bloku 1 napájení a zdroje žádané hodnoty proudu, na jehož vstup 1.1 je přivedeno napájecí napětí a jehož výstup 1»2 je spojen jednak se vstupem 3.1 komparátoru 2 žádané hodnoty proudu s hysterezí a jednak přes první odpor R4 s prvním vstupem 5.1 regulátoru £ proudu. Výstup

3.2 komparátoru 2 žádané hodnoty proudu s hysterezí je spojen jednak se vstupem 9.1 prvního spínače a jednak se vstupem 10.1 druhého spínače 10, jehož první výstup

10.2 je spojen s prvním vstupem 5.1 a jehož druhý výstup

10.3 je spojen s druhým vstupem 5.2 regulátoru £ proudu.

v

Čtvrtý vstup 5.4 regulátoru 2 pxoudu je spojen s prvním výstupem 9.2 a jeho pátý vstup 5.5 je spojen a druhým: výstupem 9.3 prvního spínače 2· £*·νηί vstup 5.1 regulátoru £ pioudu je přes druhý odpor R5 spojen s výstupem

2.2 zesilovače 2 skutečné hodnoty proudu, jehož vstup 2.1 je spojen s výstupem čidla proudu 12 a zároveň je výstup 2,2 zesilovače 2 skutečné hodnoty proudu spojen se vstupem 4.1 komparátoru 4 skutečné hodnoty proudu

- 4 s hysterezí, jehož výstup 4.2 je spojen s třetím vstupem

5.3 regulátoru. £ proudu a současně s prvním vstupem 11,1 třetího spínače EL. Vnitřní zapojení regulátoru 2 proudu je tvořeno sériovým spojením prvního kondenzátorů Cl a prvního vstupního odporu Rl, zapojeným mezi jeho druhý a třetí vstup 5,2 a 5.3. Společný uzel prvního vstupního odporu Rl a prvního kondenzátorů Cl je přes druhý kóndenzátor C2 spojen s prvním vstupem 5.1 Tegulátoru 2 Proudu a zároveň s prvním vstupem operačního zesilovače VI, v jehož zpětné vazbě je zapojen třetí kondenzátor C3 v sérii s třetím a druhým vstupním odporem R3 a R2.

Vývody druhého odporu R2 tvoří čtvrtý a pátý vstup 5.4 a 5.5 regulátoru 2 pioudu. Druhý vstup operačního zesilovače VI je uzemněn. První výstup 11,2 třetího spínače .11 je uzemněn a jeho druhý výstup 11,3 je spojen s výstupem. 5.6 regulátoru 2 proudu, který je zároveň spojený s prvním vstupem 7.1 komparátoru χ řízení úhlu zážehu, jehož druhý V’³'*'¹¹? 7·2 je spojen s výstupem 6,2 bloku 6 synchronizace. Vstup 6.1 bloku 6 synchronizace je spojen se zdrojem napájecího napětí a výstup 7.3 komparátoru χ řízení úhlu zážehu je spojen se vstupem 8.1 bloku 8. koncových stupňů zapalovacích impulsů, jehož výstup 8.2 je spojen s řídicími elektrodami tyristorů usměrňovače.

Funkce regulátoru pro svařovací zdroj s řízeným usměrňovačem a vyhlazovací tlumivkou podle -vynálezu je následující:

Skutečná hodnota proudu, zobrazená na výstupu zesilovače 2 skutečné hodnoty proudu je přivedena na komparátor £ skutečné hodnoty proudu s hysterezí, který vyhodnotí moment uzavření proudového svařovacího okruhu. Jeho výstup je přiveden na třetí spínač 11, který odblokuje výstup regulátoru 2 Proudu (start z 90‘elektrických) a dále zavede derivační složku proudu na jeho vstup přes člen Rl, Cl. Výstup bloku 2 zesilovače ekutečné hodnoty proudu a bloku 1 napájení a zdroje žádané hodnoty proudu

- 5 je přiveden na vstup PID regulátoru £ proudu, jehož výstup je spolu s výstupem bloku £ synchronizace přiveden na vstup komparátoru 2 řízení úhlu zážehu a přes něj pak dále na blok 8 koncových stupňů zapalovacích impulsů. Výstup bloku 1 žádané hodnoty proudu je přiveden na komparátor 2 žádané hodnoty proudu s hysterezí, jehož hladina je nastavena na úroveň zlomu charakteristiky zobrazené na obr, 1. Výstup 3.2 tohoto komparátoru ovládá první á druhý spínač 9 a 10, které mění PID konstanty regulátoru Jji proudu.

Claims (1)

1. Zapojení regulátoru pro svařovací .zdroj s řízeným v

   usměrňovačem a vyhlazovací tlumivkou, vyznačené tím, že výstup (1.2) bloku (l) napájení a zdroje žádané hodnoty proudu je spojen jednak se vstupem (3.1) komparátoru „(3) žádané hodnoty proudu s hysterezí'a jednak přes prVní odpor (R4) s prvním vstupem (5.1) regulátoru (5) proudu a výstup (3.2) komparátoru (3) žádané hodnoty proudu s hysterezí je spojen jednak se vstupem (9.1) prvního spínače (9) a jednak se vstupem (10.1) druhého spínače (10), o

   jehož první výstup (10.2) je spojen s prvním vstupem (5.1) a jehož druhý výstup (10.3) je spojen s druhým vstupem (5.2) regulátoru (5) proudu, jehož čtvrtý vstup (5.4) je spojen s prvním výstupem (9.2) a jehož pátý vstup (5.5) je spojen s druhým výstupem (9.3) prvního spínače (9) a dále první vstup (5.1) regulátoru (5) proudu je přes druhý odpor (R5) spojen s výstupem (2.2) zesilovače (2) skutečné hodnoty proudu, jehož vstup (2.1) je spojen s výstupem čidla proudu (12) a zároveň je výstup (2.2) zesilovače (2) skutečné hodnoty proudu spojen se Vstupem (4.1) komparátoru (4) skutečné hodnoty proudu s hysterezí, jehož výstup (4.2) je spojen s třetím vstupem (5.3) regulátoru (5) proudu a současně s prvním vstupem (11.1) třetího spínače (11), jehož první výstup (11.2) je uzemněn a druhý výstup (11.3) je spojen s výstupem (5.6) regulátoru (5) proudu, který je zároveň spojený s prvním vstupem (7.1) komparátoru (7) řízení úhlu zážehu, jehož druhý vstup (7.2) je spojen s výstupem (6.2) bloku (6) synchronizace, jehož vstup (6.1) je spojen se zdrojem napájecího napětí a dále výstup (7.3) komparátoru (7) řízení úhlu zážehu je spojen se vstupem (8.1) bloku (8) koncových stupňů zapalovacích impulsů, jehož výstup (8.2) je spojen s řídícími elektrodami tyristorů měniče.