Фазовый регулятор

 

Изобретение относится к силовой электронике и предназначено для работы в источниках питания для дуговой электросварки постоянным током, питающихся от трехфазной сети переменного тока и имеющих в своем составе тиристорный выпрямитель, собранный по шестифазной схеме. Цель изобретения - повышение надежности, ремонтопригодности, качества регулирования энергетических параметров и помехозащищенности сварочного источника питания. Фазовый регулятор содержит однофазный синхронизирующий трансформатор, вторичная обмотка которого зашунтирована конденсатором и образует контур, настроенный на частоту сетевого напряжения, и является одной из ступеней помехозащиты. Второй ступенью помехозащиты является одновибратор, формирующий импульс длительностью 17-18 мс и связанный выходом с входом одновибратора, который вырабатывает сбрасывающий импульс интегратора-генератора пилообразного напряжения. Формирование последовательности коммутирующих импульсов по шести каналам с интервалом через 60 эл.град. происходит благодаря сравнению пилообразного напряжения с рядом постоянных напряжений, снимаемых с выходов прецизионной резисторной матрицы и изменяющихся пропорционально апплитуде пилообразного напряжения. Благодаря последнему удается получить симметричную работу фазовращателя и обеспечить синхронизацию от одной фазы. Устройство имеет контур стабилизации по регулируемому параметру (току или напряжению). 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1473922 (59 4 В 23 К 9 00 9 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4255837!30-27 (22) 20.04.87 (46) 23.04.89. Бюл. № 15 (71) Ковельский завод сельскохозяйственных машин им. 50-летия СССР (72) Л. Ф. Николаев и В. Е. Полищук (53) 621.791.75 (088.8) (56) Львов Н. С., Гладков Э. А. Автоматика и автоматизация сварочных процессов.

М.: Машиностроение, 1982, с. 138 — 142. (54) ФАЗОВЫЙ РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к силовой электронике и предназначено для работы в источниках питания для дуговой электросварки постоянным током, питающихся от трехфазной сети переменного тока и имеющих в своем составе тиристорный выпрямитель, собранный по шестифазной схеме. Цель изобретения — повышение надежности, ремонтопригодности, качества регулирования энергетических параметров и помехозащищенности сварочного источника питания. Фазовый регулятор содержит однофазный синхронизирующий трансформатор, вторичная

Изобретение относится к силовой электронике и предназначено для использования в источниках питания установок для электродуговой сварки постоянного тока с питанием их от трехфазгой сети переменного тока и с шестифазной схемой выпрямителя.

Цель изобретения — повышение надежности, ремонтопри годности, качества регулирования и помехозащищенности сварочного источника питания.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого фазового регулятора; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства. обмотка которого зашунтирована конденсатором и образует контур, настроенный на частоту сетевого напряжения, и является одной из ступеней помехозащиты. Второй ступенью помехозащиты является одновибратор, формирующий импульс длительностью

17 — 18 мс и связанный выходом с входом одновибратора, который вырабатывает сбрасывающий импульс интегратора-генератора пилообразного напряжения. Формирование последовательности коммутирующих импульсов по шести каналам с интервалом через 60 эл. град. происходит благодаря сравнению пилообразного напряжения с рядом постоянных напряжений, снимаемых с выходов прецизионной резисторной матрицы и изменяющихся пропорционально ампли.туде пилообразного напряжения. Благодаря последнему удается получить симметричную работу фазовращателя и обеспечить синхронизацию от одной фазы. Устройство имеет контур стабилизации по регулируемому параметру (току или напряжению). 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Фазовый регулятор состоит из синхронизирующего трансформатора 1, первичная обмотка которого подключена к нулевому и одному из фазных (например, фазы А) проводов сети, вторичная, зашунтированная конденсатором 2, подключена к входу управляемого фазовращателя 3. В устройство введены микросхема 4 и резистор 5, компаратор 6, переменные резисторы 7 — 9, причем выход фазовращателя 3 соединен с неинвертирующим входом компаратора 6, а управляющи и вход — с выходом алгебраичес кого сумматора (элементы 4, 5 и 10), один из входов которого связан с ф1г пьтром 1! низких частот, второй — — с подвижным кон

1473922

3 тактом переменного резистора 8 (задатчика энергетических режимов сварки), соединенного с подстроечными резисторами 7 и 9— ограничителями пределов регулировки, выход компаратора 6 соединен с входом первого одновибратора 12, выход первого одновибратора соединен с входом второго одновибратора 13, выход второго одновибратора соединен с управляющим входом ключа 14. В состав устройства входит также неинвертирующий интегратор, состоящий из 10 элементов 14 — 17 и резисторы 18 — 23, причем выход интегратора подключен к объединенным неинвертирующим входам компараторов 24 — 29. Между инвертирующими входами компараторов 24 и 25, 25 и 26, 26 и 27, 27 и 28, 28 и 29, а также между инвертирующим входом компаратора 29 и общим проводом включены резисторы 18 — 23. Выходы компараторов 24 — 29 через дифференцирующие цепочки (элементы 30 и 31, 32 и 33, 34 и 35, 36 и 37, 38 и 39, 40 и 41) подключены к входам эмиттерных повторителей 42 — 47. Выходы эмиттерных повторителей являются выходами устройства и подключаются к управляющим электродам тиристоров источника питания сварочной установки. Выход интегратора подключен к входу детектора 48 2 амплитудных значений, а выход последнегосоединен с инвертирующим входом компаратора 24 и выводом резистора 18 (фиг. 1).

Опорное напряжение (+Б-) порядка

10 В положительной полярности относительно общего провода подается на неинвертирующий вход операционного усилителя 17 и подстроечный резистор 7. Объединенные катоды тиристоров сварочного источника питания соединяются с общим проводом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Интегратор, собранный на элементах

14 — 17, является генератором линейно нарастающего напряжения, так как на его неинвертирующий вход подано опорное напряжение положительной полярности. Ключ 14 через каждый полный период сети (в установившемся режиме) сбрасывает интегратор путем разряда конденсатора 16, для чего с выхода второго одновибратора 13 на управляющий вход ключа подаются импульсы длительностью 300 — 500 мкс. Таким образом, на выходе интегратора формируется пилообразное напряжение («пила») положительной полярности. Оно сравнивается с постоянным напряжением, снимаемым с выхода детектора 48 амплитудных значений и матрицированным (U — 14) с помощью прецизионной матрицы резисторов 18 — 23, на входах компараторов 24 — 29. Функциональное назначение названных компараторов и матрицы — получение импульсов со сдвигом на 60 эл. град. Более подробно: в начале

«пилы» на компараторах 24 — 29 нулевой уровень, через 55 эл. град. начала «пилы»

4, на выходе компаратора 29 устанавливается

«единичный» уровень (на всех остальных в это время — нулевой), через 115 эл. град.— на выходе компаратора 28 появляется «единичный» уровень, через 175 эл. град. — на выходе компаратора 27, через 235 эл. град.— на выходе компаратора 26, через 295 эл. град. — на выходе компаратора 25, через

355 эл. град. — на выходе компаратора 24 появляется единичный уровень, через

360+2...3 эл. град. компараторы 24 — 29 обнуляются. Каждый период процесс повторяется. Для выполнения данного условия необходимо: равенство сопротивлений резисторов 18 — 22 и несколько меньшее, чем у

18 — 22 сопротивление резисторов 23, а также амплитуда «пилы» должна быть несколько (на 3 — 5Я) больше значения опорного напряжения. Передние фронты импульсов компараторов дифференцируются соответствующими дифференцирующими цепочками, усиливаются по току эмиттерными повторителями 42 — 47 и подаются на управляющие электроды тиристоров выпрямителя источника питания сварочной установки (фиг. 2).

Введение в состав устройства детектора 48 амплитудных значений необходимо для симметричной работы схемы (распределение углов отпирания тиристоров через 60 эл. град при изменении частоты сетевого напряжения. Коэффициент передачи амплитудного детектора должен составлять 0,95 — 0,97. При коэффициенте, равном 1, устройство не формирует управляющий импульс на один из тиристоров.

Фазовое регулирование происходит сле. дующим образом.

С вторичной обмотки трансформатора напряжение синусоидальной формы (фиг. 2) поступает на вход фазовращателя 3, управляемого напряжением. В зависимости от напряжения на управляющм входе, на выходе фазовращателя 3 фаза сигнала может изменяться (по отношение к фазе входного сигнала) в пределах 180 — 0 эл. град. Синусоидальное напряжение с выхода фазовращателя 3 поступает на неинвертирующий вход компаратора 6, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы, передние фронты которых совпадают с моментами перехода через ноль с отрицательного в положительное по полярности напряжение с выхода фазовращателя 3. Передними фронтами названных прямоугольных импульсов запускается одновибратор 12, формирующий прямоугольный импульс длительностью 17 — 18 мс.

Назначение одновибратора — защита устройства от помех. Передним фронтом импульса с выхода одновибратора 12 запускается одновибратор 13, формирующий импульс длительностью 400 — 500 мкс, необходимый для сброса интегратора. Таким образом, фазовое регулирование происходит за счет сдвига пилообразного напряжения относительно синусоидального напряжения сети.

1473922

Формула изобретения

A 1

-zzo

К управ.

Мел rnPo dan rvu- .

pacmopoE

/(мы лира

Пределы регулирования фазы фазовращателя — 170...— 5 эл. град., при этом угол отпирания тиристоров изменяется в пределах

0 — 165 эл. град. Стабилизация энергетических параметров происходит за счет алгебраического суммирования напряжения задатчика 8 и напряжения обратной связи, снимаемого с выхода фильтра 11 низких частот.

По сравнению с известным предлагаемый фазовый регулятор легче диагностируется в случае отказа, может быть выполнен в меньшем объеме, проще в ремонте и наладке, меньше подвержен воздействию помех по цепям питания появляется возможность его использования в однофазных схемах.

1. Фазовый регулятор, содержащий синхронизирующий трансформатор, формирователь коммутирующих импульсов, схему регулирования угла отпирания тиристоров, канал обратной связи по регулируемому параметру, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, ремонтопригодности, качества регулирования и помехозащищенности сварочного источника питания, первичная обмотка синхронизирующего трансформатора подключена к нулевому и одному из фазных проводов сети, вторичная обмотка зашунтирована конденсатором, емкость которого и индуктивность вторичной обмотки образует контур, настроенный на частоту сети, и подключена к входу управляемого фазовращателя, причем один ее вывод подключен к общему проводу регулятора, выход управляемого фазовращателя соединен с инвертирующим входом первого компаратора, инвертирующий вход первого компара6 тора соединен с общим проводом, а выход — с входом первого одновибратора, выход первого одновибратора соединен с входом второго одновибратора, выход второго одновибратора соединен с управляющим входом ключа, подключенного параллельно конденсатору неинвертирующего интегратора, вход последнего подключен к источнику опорного напряжения положительной полярности, относительно общего провода ре10 гулятора, выход — к объединенным неинвертирующим входам шести компараторов, с второго по седьмой, выходы последних через дифференцирующие цепочки подключены к эмиттерным повторителям, выходы эмиттерных повторителей являются выхо15 дами регулятора и подключаются к управляющим электродам тиристоров выпрямителя, между иивертирующими входами второго и третьего и четвертого, четвертого и пятого, пятого и шестого, шестого и седьмого, ком20 параторов подключены одинаковые по сопротивлению резисторы, между инвертирующими входом седьмого компаратора и общим проводом подключен резистор, при этом его сопротивление меньше сопротивления вышеуказанных резисторов, с инвертирующим вхо25 дом второго компаратора соединен выход амплитудного детектора, входом соединенного с выходом интегратора.

2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что управляющий вход фазовращателя соединен с выходом алгебраического сумматора, З0 неинвертирующий вход которого соединен с подвижным контактом переменного резистора-задатчика энергетических параметров, инвертирующий вход соединен с выходом фильтра низких частот, вход последнего соединен с выходом датчика сигнала обратной связи.

1473922

У, граа пригн на оыхо компа

П7ОРО

2 ... 2

АоММ гпиру аде импу сы

Сиг ю. оы хода

Сорась даюир е авпульсы

@иг. 2

Составитель В. Пучинский

Редактор Н. Лазаренко Техред И. Верес Корректор Л. Патай

Заказ 1794/! 0 Тираж 892 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», r Ужгород, ул. Гагарина, 101