Способ дискретно-интегрального регулирования тока источника питания газоразрядной технологической установки

 

Использование: для управления источниками питания широкого класса газоразрядных технологических установок. Сущность изобретения: при регулировании тока источника питания газоразрядной технологической установки определяют скорость изменения напряжения на нагрузке и сравнивают ее с граничным значением, которое имеет отрицательную величину. В зависимости от результата сравнения уменьшают или увеличивают ток уставки. Способ позволяет корректировать и задавать такое текущее значение тока устаики, которое учитывает состояние вольт-амперной характеристики нагрузки, ее динамику и положение на ней рабочей точки. Использование способа дает возможность уменьшить вероятность возникновения дугового, разряда нагрузки и таким образом позволяет повысить устойчивость технологического процесса. 4 ил. ел С

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

i QQ С1 Ю

CQ

Ql (21) 4925105/07 . (22) 03,04.91 (46) 15.03.93. Бюл. ¹ 10 (71) Московский энергетический институт (72) С.Г,Обухов, О.Г,Булатов, Т.В.Ремизевич, В,Д.Поляков и М.В.Мишева (73) С.Г.Обухов, О,Г,Булатов, Т.В.Ремизевич и В.Д.Поляков (56) Кунцевич В,М., Чеховой Ю.Н. Нелинейные системы с частотно и широтно-импульсной модуляцией, Киев; Техника. 1970.

Цыпкин Я.З., Попков Ю.С. Теория нелинейных импульсных систем, M. Наука, 1973.

Булатов О.Г, и др. Тиристорно-конденсаторные источники питания для электро.технологии, М.: Энергоатомиздат, 1989, с.114, рис.5.1а.

Заявка Ф РГ № 1950943, кл. Н 01 S 3/13, 1975. (54) СПОСОБ ДИСКРЕТНО-ИНТЕГРАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ИСТОЧНИИзобретение относится к области электротехники и предназначено для управления источником питания гаэораэрядной технологической установки, например в установках ионно-плазменного азотирования.

Целью изобретения является повыше ние устойчивости технологического процесса в условиях изменения вольт-амперной характеристики газового разряда путем уменьшения числа защитных отключений установки и уменьшения вероятности возникновения дугового разряда.

„„5U 18О2875 АЗ (s>>s G 05 F 1/56, Н 02 М 7/48

КА ПИТАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ (57) Использование: для управления источниками питания широкого класса газоразрядных технологических установок.

Сущность изобретения: при регулировании тока источника питания газораэрядной технологической установки определяют скорость изменения напряжения на нагрузке и сравнивают ее с граничным значением, которое имеет отрицательную величину. В зависимости от результата сравнения уменьшают. или увеличивают ток уставки, Способ позволяет корректировать и задавать такое текущее значение тока уставки, которое учитывает состояние вольт-амперной характеристики нагрузки, ее динамику и положение на ней рабочей точки, Использование способа дает возможность уменьшить вероятность возникновения дугового. разряда нагрузки и таким образом позволяет повысить устойчивость технологического процесса. 4 ил.

На фиг.1 показана вольт-амперная характеристика газоразрядной установки; на фиг,2 — зависимость компенсационного воэдействия Л!1 от рассогласования 00 /dt; на фиг.3 — функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.4 — функциональная схема блока задания и регулировки текущего значения тока уставки !у.

Газораэрядная установка, которая является нагрузкой источника питания, обладает высокой динамикой. Ее вольт-амперная характеристика (фиг,1) может изменяться в зависимости от давления, состава и скоро1802875 сти газовых смесей; температуры окружаю. щей среды. Рабочая точка системы в ходе работы может попадать на различные участки характеристики, Поэтому целесообразно задать граничное значение скорости уменьшения напряжения на нагрузке (— бОн/dtrp), обусловленное процессами в управляемом тлеющем разряде (отсутствие тенденции к контрэкции). Сущность предлагаемого способа состоит в коррекции и задании такого текущего тока уставки, которое учитывает состояние вольт-амперной характеристики газового разряда, ее динамику и положение нэ ней рабочей точки.

Задано минимально возможное значе-, ние напряжение на газовом разряде Онпг р, при котором отключают установку во избежание перехода газового разряда к режиму контракции, задан требуемый технологический ток ly0, задана наибольшая допустимая скорость уменьшения напряжения на

НаГРУЗКЕ О krp = (-dUk/dtrp) И ДОПУСтИМЫй шаг нарастания тока уставки Л I.

Приведен один возможный способ вычисления приращения тока уставки, который состоит в следующем: сначала текущее значение тока уставки задают равным lyo, измеряют напряжение на нагрузке U» e момент времени t1, по истечении времени (t2 — t1), т.е, в момент t2 измеряют значение напряжения на нагрузке Uk2, вычисляют скорость, изменения напряжения на нагрузке как отношение (Uk1 — Uk2)/(t2 — t1) = Uk u сравнивают Uk u U krp. Если Uk < Ukrp, ток уставки уменьшают скачком на величину, равную Л l1 = К*i1<<>>. Коэффициент пропорциональности К вычисляют по формуле

К = (UH — Онгр)/(Uk Ukrp) п1ах, где (Он Онгр)

max — максимальная разность скорости изменения напряжения на нагрузке, при которой процесс имеет обратимый характер в целях избежания отключения установки при возможном переходе газового разряда в дуговой.

Если U k > U kгр, и текущий ток устэвки меньше заданного тока устэвки Iyo, то текущий ток устэвки увеличивают до достижения тока !уО с шагом AI.

Рассмотрим конкретный пример регулирования тока источника питания лазерной технологической установки по предложенному способу на примере устройства, представленного на фиг.3, 4, Устройство выполнено на базе источника питания с дозированной передачей энергии в цепь газового разряда, Тиристоры 1, 3 и 2, 4 соединены по мостовой схеме. В диагональ моста включены дозирующий конденсатор 5 и датчик тока дозирующего конденсатора 6. Индуктивность 7, обратный диод 8 и нагрузка 9 подключаются последовательно с конденсатором 5. Система управления источником питания состоит из схемы сравнения 10, интегратора 11, порогового устройства 12, схемы "И" 13, формирователя импульсов 14, .распределителя импульсов 15, усилителей импульсов 16 и

17, датчика тока газового разряда 18, датчи10 ка напряжения газового разряда 19, блока задания и регулировки тока уставки 20. Блок

20 состоит из схемы сравнения 21, блока выключения 22, дифференцирующего блока 23, схемы сравнения 24, формиро15 вателя приращения тока устзвки 25, сумматора 26.

На соответствующие пары тиристоров

1, 3 и 2, 4 (фиг.3) подаются сигналы от системы управления. Каждый раэ в диагонали

20 моста оказывается включен дозирующий конденсатор 5 и датчик тока дозирующего конденсатора 6. Слежение за тбком дозирующего конденсатора необходимо с целью . повышения коммутационной устойчивости

25 источника питания. Управляющие сигналы на соответствующие пары тиристоров получаются следующим образом: сигнал с датчика тока газового разряда 18 одновременно подается на вход схемы

30 сравнения 10 в качестве обратной связи по току системы управления и поступает на один из входов блока задания и регулировки тока уставки 20 (фиг.3), на второй вход кото рого подается сигнал с датчика напряжения

35 на газовом разряде 19. В 21 происходит сравнение напряжения на газовом разряде . с заданным порогом Онпор и при Он < Онпор блок 22 выключает источник питания путем задания текущего тока уставки ly - О, а при

40 Uk > Uknop в 23 вычислЯетсЯ пРоизвоДнаЯ

dUk/dt. В схеме сравнения 24 происходит.

СРаВНЕНИЕ U k И U krp И ПРИ U í < Онгр В 25 формируется сигнал приращения текущего тока уставки Л l1 = K*ly, который поступает

45 на вход сумматора 26. При О н > О нгр ток. уставки увеличивают до величины ly0 с шагом Л I. Новое полученное значение тока уставки подается на второй вход схемы сравнения 10, разность текущего тока устав-;

50 ки и мгновенного значения тока газового разряда с выхода схемы сравнения поступает на вход интегратора 11. После интегрирования сигнал поступает на вход порогового устройства 12. Момент сравнения сигнала

55 интегратора с порогом фиксируется в схеме

"И" 13 и вместе с сигналом датчика тока дозирующего конденсатора 6 применяется для формирования управляющих импульсов на тиристоры. Формирователь импульсов

1802875

Фиг. 1 нтр) Фиг. 2

14 подает сигнал на вход распределителя импульсов 15, дальше сигнал поступает на входы усилителей импульсов 16, 17 для последующего отпирания соответствующей пары тиристоров;

Таким образом, предлагаемый способ задания и регулирования тока уставки источника питания газоразрядной технологической установки-позволяет улучшить качества технологического процесса за счет уменьшения числа защитных отключений вызванных переходом газового разряда в дуговой.

Ф о р мул а и зоб рете н и я

Способ дискретно-интегрального регулирования тока источника йитания газоразрядной технологической установки, заключающийся в том, что в каждом цикле регулирования задают ток уставки !то, измеряют текущее значение тока нагрузки, выделяют.сигнал токового рассогласования и компенсационно воздействуют им на источник питания, отл ич а ю щи и с я тем, что, с целью повышения устойчивости технологического процесса в условиях изменения вольт-амперной характеристики нагрузки, в

5 каждом цикле регулирования измеряют напряжение 0< на нагрузке, сравнивают его спороговым значением 0 cop, заданным из . условия минимально возможного напряжения тлеющего разряда, и Ilpl4 0н > 0нпор

10 определяют скорость изменения напряжения на нагрузке б0Н/dt, сравнивают ее с гранитным значением (d0„/dt) р, и при (dUg/dt) < -(б0н/dt)rp уменьшают ток устав15 ки за время, не превышающее времени перехода тлеющего разряда в дуговой; до значения, при котором выполнено неравенство (д0н/dt) >-(б0н/dt)rp, а при (dUH/dt) >

>(dU

1802875

Составитель Т, Ремизевич

Техред М.Моргентал Корректор М, Максимишинец Редактор С, Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 862 Тираж Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушскэя наб., 4/5