Способ управления процессом заряда конденсаторной батареи сварочной машины и устройство для его осуществления
Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано в конденсаторных машинах для управления процессом заряда батареи рабочих конденсаторов. Цель изобретения - повышение качества сварного соединения за счет повышения точности заряда конденсаторной батареи. Измеряют напряжение на батарее рабочих конденсаторов и производят сравнение измеренного напряжения с заданным. В каждом полупериоде рассчитывают прогнозируемое напряжение на батарее в последующем полупериоде, сравнивают полученную величину с заданной. При этом, если прогнозируемая величина меньше заданной, заряд батареи осуществляют на минимальном (естественном) угле включения зарядного тиристора, в противном случае рассчитывают угол включения в последнем полупериоде. Устройство для осуществления способа содержит микроэвм, аналого-цифровой преобразователь, датчик напряжения на батерее конденсаторов, блок синхронизации с сетью, блок ввода, первый формирователь импульсов. В устройство введены блок измерения угла поджига, блок управления формирователем импульсов, второй формирователь импульсов и коммутатор. При этом учитывается реальная зависимость между углом поджига зарядного тиристора и напряжением на батарее конденсаторов. 2 с.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4286375/31-27 (22) 20.07.87 (46) 30.11.90. Бюл. М 44 (71) Институт электросварки им. Е.О. Патона (72) Н.В. Подола, В,С. Гавриш, И.В. Романюк и С,В. Ковалев (53) 621.791.762(088.8) (56) Сварка в машиностроении. Справочник под ред. Ю.Н. Зорина Т, 4, M.: Машиностроение, с. 224-226. Авторское свидетельство СССР N- 1092010, кл. В 23 К 11/26, 1982. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЗАРЯДА КОНДЕНСАТОРНОЙ БАТАРЕИ СВАРОЧНОЙ МАШИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано в конденсаторных машинах для управления процессом заряда батареи рабочих конденсаторов. Цель изобретения — повышение качества сварного соединения за счет повышения точности заряда конденсаторной батареи. Измеряют напряжение на баИзобретение относится к сварочному производству и может быть использовано в конденсаторных машинах для управления процессом заряда батареи рабочих конденсаторов. Целью изобретения является повышение качества сварного соединения, за счет повышения точности заряда конденсаторной батареи. На фиг, 1 представлена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 — график изменения на„„« Ы„„1609580 А1 тарее рабочих конденсаторов и производят сравнение измеренного напряжения с заданным. В каждом полупериоде рассчитывают прогнозируемое напряжение на батарее в последующем полупериоде, сравнивают полученную величину с заданной. При этом, если прогнозируемая величина меньше заданной, заряд батареи осуществляют на минимальном (естественном) угле включения зарядного тиристора, в противном случае рассчитывают угол включения в последнем полупериоде. Устройство для осуществления способа содержит микроЭВМ, аналого-цифровой преобразователь, датчик напряжения на батарее конденсаторов, блок синхронизации с сетью, блок ввода, первый формирователь импульсов. В устройство введены блок измерения угла поджига, блок управления формирователем импульсов, второй формирователь импульсов и коммутатор. При этом учитывается реальная зависимость между углом поджига зарядного тиристора и напряжением на батарее конденсаторов. 2 с.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл. пряжения на рабочей батарее конденсаторов; на фиг. 3 — график изменения угла поджига а в зависимости от напряжения на батарее U6ar, на фиг. 4 — алгоритм управления процессом заряда конденсаторной батареи по предлагаемому способу, Устройство управления процессам заряда конденсаторной батареи сварочной машины содержит блок 1 синхронизации с сетью, датчик 2 напряжения на рабочей батарее конденсаторов, АЦП 3, блок 4 ввода, блок 5 измерения угла поджига, микроЭВЯ 1609580 6, первый формирователь 7 импульсов, блок 8 управления 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 управления формирователем импульсов может выполнен на микросхеме К580ВИ53. Способ осуществляют следующим образом. В исходном состоянии программа, реализующая алгоритм управления процессом заряда (фиг. 4) и величина напряжения 0с, до которого необходимо зарядить батарею конденсаторов, хранятся в памяти микроЭВМ 6, а батарея рабочих конденсаторов не заряжена, По команде "Пуск" на заряд конденсаторов, которая вводится через блок 4 ввода в микроЭВМ 6, последняя начинает выполнять заданную программу, Блок 1 синхронизации с сетью формирует синхроимпульсы В начале каждого полупериода, При появлении очередного синхроимпульса микроЭВМ 6 выдает управляющий сигнал на первый формирователь 7 импульсов, который формирует импульс поджига 0имл и разрешает работу коммутатора 9, через который 0><> подается на управляющий электрод зарядного тиристора. В первом полупериоде заряда угол поджига микроЭВМ не измеряет, так как его величина равна нулю а1 = О, что соответствует 0бдт = О. Зарядный тиристор в первом полупериоде включается сразу при поступлении UvMn на его управляющий электрод, Напряжение на батарее UI>a начинает нарастать и в моме лт, когДа UI>a = Uce», заРЯДный тиРистоР выключается. Блок 5 измерения угла поджига формирует импульс, по которому микроЭВМ 6 выдает управляющий сигнал на блок 4 ввода для измерения напряжения 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 преобразование текущего значения напряжения на батарее и в виде цифрового кода передаетданные в блок4 ввода, МикроЭВМ 6 считывает эти данные с выхода блока 4 ввода и записывает в память величину напряжения 01, а также рассчитывает величину приращения напряжения в данном полупериоде по формуле: 501 = 01 — UIax. Затем микроЭВМ 6 формирует импульс, который через блок 4 ввода поступает на вход АЦП 3 и прекращает его работу. МикроЭВМ ожидает очередного синхроимпульса, При 50 его поступлении микроЭВМ 6 начинает отсчет угла поджига и параллельно этому выдает сигнал на первый формирователь 7 импульсов, который формирует импульс поджига О, и разрешает работу коммутатора 9. Когда 0«» сравнивается с 0> открывается зарядный тиристор и падение напряжения между его анодом и катодом становится равным нулю Л0т— = О. В этот момент с блока 5 измерения угла поджига приходит импульс на ЭВМ 6, При его появлении микроЭВМ прекращает отсчет угла поджига, его величина а> заносится в память микроЭВМ, Угол Qz соответствует минимальному углу поджига тиристора при напряжении на батарее, равном UI. Происходит процесс зарядки батареи. Он заканчиВаЕТСЯ, КОГДа 0сс» CTBHBT РаВНЫМ 0бат. В этот момент от блока 5 измерения поступает импульс на микроЭВМ 6, которая прекращает работу первого формирователя 7 импульсов и формирует управляющий сигнал на блок 4 ввода для измерения напряжения на батарее. После выполнения операций измерения аналогично первому полупериоду микроЭВМ 6 измеряет и заносит в память величину напряжения на батарее после второго полупериода Uz, Затем рассчитывается приращение Л0 на батарее во втором полупериоде Л 02 = 02 — 0<, величина относительного изменения приращения Л0 напряжения Kz = и прогнозируемое Л01 значение напряжения на батарее после третьего полупериода 0з = 02 + Kz Л02. После сравнения 0з с заданным значением 0с заряд батареи в следующем полупериоде продолжается, если О, > 0з. Заряд произ1 водится до тех пор, пока после и-го полупериода прогнозируемое значение напря>кения на батарее Un+I станет больше 0с (фиг, 2). В этом случае микроЭВМ 6 прекращает работу первого формирователя 7 импульсов поджига, Для последнего полупериодг угол поджига тиристоров рассчитывается следующим образом. Приняв, что угол наклона зависимости Qn = f (Л 3„) в пределах п-1, п и и+1 периодов не изменяется, ЭВМ методом экстраполяции рассчитывает угол а„ -, по формуле (из подобия треугольников АВС и АДЕ); Л0с — Л0п — 1 Q„+ 1 — — а, Л0с — AUn h,L4 — h,U.-— 1 где а„, а„-1 — измеряемые углы поджига тиристора в и и и-1 периодах соответственно; 1609580 Л LL, Л Un -1 — приращение напряжения на батарее конденсаторов в и и п-1 периодах соответственно; 0e — требуемое напряжение заряда конденсаторной батареи; h Uc = Uc — 0п — приращение напряжения на конденсаторах, на которое требуется дозарядить батарею в последнем полупериоде. При появлении очередного синхроимпульса, ЭВМ передает величину ап + 1 в цифровом коде на вход блока 8 управления формирователем импульсов. Последний отрабатывает этот угол и через определенный промежуток времени, пропорциональный an+1, выдает управляющий сигнал на второй формирователь 10 импульсов. В свою очередь второй формирователь 10 импульсов разрешает работу коммутатора 9, через который поджигающий импульс поступает на управляющий электрод зарядного тиристора. Таким образом, до последнего полупериода заряда обеспечивается поступление максимальных порций энергии иэ сети в батарею конденсаторов, а в последнем полупериоде количество поступаемой энергии рассчитывает микроЭВМ, вследствие чего достигается высокая скорость и точность заряда. Введение блока измерения угла поджига дает возможность измерять угол включения зарядного тиристора в каждом полупериоде частоты питающей сети, что позволяет определить закон его изменения в процессе заряда и рассчитать угол поджига тиристора в последнем полупериоде заряда. Введение блока управления формирователем импульсов, второго формирователя импульсов и коммутатора позволило в последнем полупериоде сформировать и подать на управляющий электрод зарядного тиристора в рассчитанный момент времени поджигающий импульс, а в предшествующих полупериодах поджигать тиристор на минимальном угле. Способ опробован в устройстве управления для конденсаторной сварочной машины СМС-6 с емкостью батареи С = 200 мкф, зарядное сопротивление R - =600 Ом, U = =800 В. Заряд батареи конденсаторов производили до напряжения U = 216 B. Шесть полупериодов заряд выполнялся на минимальных углах включения тиристора, а на седьмом производили регулировку угла включения а, +1 согласно предлагаемому способу. В таблице представлены величины напряжения на батарее U< в конце 55 каждого полупериода, углы включения тиристора а, приращения напряжения A Un e каждом полупериоде и рассчитанные величины относительного приращения напряжения К . Прогноэируемое значение напряжения в последнем седьмом полупериоде составило U > =0л+ К Л U, =203+ + 0,932 х 27.9 = 229 В, что больше заданной величины U<. Поэтому в последнем полупериоде производили корректировку угла поджига а, +>, чтобы дозарядить батарею конденсаторов на величину Л 0С - Uc — U = 216 — 203 = 13 В. Расчетное значение угла а, + i определяли по формуле ап+ i =0,221 х 13 — 29,9 — 0,182 X = 0,511 рад. х Послезаданияугла а +1изаряда батареи в последнем полупериоде измеряли напряжение на конденсаторах U< р „,, которое составило 217,7 В. Погрешность заряда батареи по предлагаемому способу составила д= Uc Uc peanuts. = 216 217,7 = 1,7 В, что в процентном выражении равно 0,8 . Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что учитывает реальную зависимость между углом поджига зарядного тиристора и напряжением на батарее конденсаторов, что повышает точность заряда, а также тем, что позволяет производить заряд емкости при минимальных углах включения тиристора, что увеличивает скорость заряда, т,е. производительность машины. Устройство управления процессом заряда конденсаторной батареи сварочной машины отличается от известного более простым аппаратурным решением и наличием микроЭВМ. Оно может быть встроено в гибкие автоматические системы с промышленными роботами. Устройство позволяет производить быструю переналадку сварочного оборудования путем задания другого режима работы микроЭВМ. Формула изобретения 1, Способ управления процессом заряда конденсаторной батареи сварочной машины, при котором измеряют напряжение на батарее конденсаторов, сравнивают измеренное напряжение с заданным значением в каждом полупериоде питающей сети и определяют момент включения тиристора, о т л и ч э ю шийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет повышения точности заряда конденсаторной батареи, заряд осуществляют при минимальном угле включения до тех пор, пока требуемое напряжение заряда конден1609580 саторной батареи 0с не превысит прогнозируемое напряжение на батарее конденсаторов U> + 1 в и + 1-м полупериоде, I определяемое по формуле ЬU u,+>=u,+„„" п — 1 где 0 — напряжение на батарее конденсаторов в и-м полупериоде, а и — число полупериодов заряда батареи конденсаторов; AL4, ЛО -1 — приращения напряжения соответственно в и-м и и-1-м полупериодах; после каждого полупериода измеряют угол включения тиристора а и при превышении прогнозируемого напряжения на батарее конденсаторов в n+1 полупериоде требуемого напряжения заряда конденсаторной батареи угол ап + > включения тиристора определяют по формуле Лu„- Au.- 44+1 = п д „ h,Ос — h,Оп h,L4 — Au.— где Qn и а — 1 — измеренные углы включения тиристора соответственно в и-м и и-1-м полупериодах; Л0 — приращение напряжения на конденсаторах, на которое требуется дозарядить батарею конденсаторов в последнем полупериоде, определяемое по формуле 5 Au -u,— u... 2, Устройство для управления процессом заряда конденсаторной батареи сварочной машины, содержащее датчик напряжения на рабочей батарее конденса10 торов, 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 15 вход микроЭВМ соедиен с выходом блока синхронизации с сетью, а также первый формирователь импульсов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, в него введены блок измерения угла поджига и последовательно 20 соединенные блок управления формирователем импульсов, второй формирователь импульсов и коммутатор. второй вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, а его вход соединен с 25 первым выходом микроЭВМ, третий и четвертый входы которой соединены соответственно с выходом блока измерения угла поджига и с выходом блока управления формирователем импульсов, входы которого со30 единены с шиной данных ЭВМ. 1609580 Фиа. t 160esso 1609580 Маиат Пуск гслв? Да Hem I ил,r =ил+"л "л пиеа Фиг.4 Составитель Г.Чайковский Техред М.Mîðãåíòàë Корректор С.Шекмар Редактор Ю.Середа Заказ 3694 Тираж 648 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Сиггхриигглупьс есть М Фар шраоаиие ааажигаюшега мпрьса Hem эггрии ОЬпт Р ga орос :Падмымщега ю луяьса изиюеиие ицпрямиия иа5птарге Ь Нт urrspourrпульс есть 7 фа Лапуск сиетчикп угла ааЬ сига форт рпоание лоджигаюшего ив@ яьси Иьтрение угла лоЬига Нет им еуять >sir,n 7 Яа Орос тйкагающегс вщта eneperrue итрмют иа lumepee йл Раивп ариец гпия ил ил-ил-1 лй л ллa0n ! Hem 4+1. 4, . да расчет угж Яашеиая Ы о+1 Нт Йн рпиклупьс elm Аи Яайап е ge 18 80 0nif Форицрп3ониг ппажигюоаега игглупьга
