Способ управления процессом заряда конденсаторной батареи сварочной машины и устройство для его осуществления

(5 ц 5 В 23 К 11/26 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(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 А 1 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 микро- ЭВМ, 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 Обат, 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, микроЭВЯ55 6, первый формирователь 7 импульсов, блок 8 управления формирователем импульсов, коммутатор 9, второй формирователь 10 импульсов.В качестве микроЭВМ может быть применена микроЭВМ К 1816 ВЕ 48, блок 4 ввода может быть выполнен на микросхеме К 580 Вв 55, а блок 8 управления формирователем импульсов может выполнен на микросхеме К 580 ВИ 53.Способ осуществляют следующим образом.В исходном состоянии программа, реализующая алгоритм управления процессом заряда (фиг. 4) и величина напряжения Ос, до которого необходимо зарядить батарею конденсаторов, хранятся в памяти микро- ЭВМ 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 Оимл и разрешает работу коммутатора 9, через который Оимл подается на управляющий электрод зарядного тиристора. В первом полупериоде заряда угол поджига микро- ЭВМ не измеряет, так как его величина равНа НУЛЮ а 1 = О, ЧтО СООтВЕтСтаувт Обет = О. Зарядный тиристор в первом полупериоде включается сразу при поступлении Оимл на его управляющий электрод, Напряжение на батарее Обет начинает нарастать и в моме 1 т, когда Обет = Осети, заРЯдный тиРистоР выключается. Блок 5 измерения угла поджига формирует импульс, по которому микро- ЭВМ 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 блок 4 ввода, МикроЭВМ 6 считывает эти данные с выхода блока 4 ввода и записывает в память величину напряжения О 1, а также рассчитывает величину приращения напряжения в данном полупериоде по формуле: Л О 1 = О 1 - Обет. Затем микроЭВМ 6 формирует импульс, который через блок 4 ввода поступает на вход АЦП 3 и прекращает его работу. МикроЭВМ ожидает очередного синхроимпульса, При 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 его поступлении микроЭВМ 6 начинает отсчет угла поджига и параллельно этому выдает сигнал на первый формирователь 7 импульсов, который формирует импульс поджига О,м, и разрешает работу коммутатОРа 9. КОГДа Осети СРаВНИВаЕтСЯ С 01 ОтКРЫ- вается зарядный тиристор и падение напряжения между его анодом и катодом становится равным нулю ЬО= 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 2 заносится в память микроЭВМ, Угол а 2 соответствует минимальному углу поджига тиристора при напряжении на батарее, равном О 1. Происходит процесс зарядки батареи. Он заканчи- ВаЕТСЯ, КОГДа Осети СтаНЕт РаВНЫМ Обет 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 О 2, Затем рассчитывается приращение ЬО 2 на батарее во втором полупериоде Ь О 2 = О 2 - О 1, величина относительного изменения приращенияЛ 02напряжения К 2 = и прогнозируемоеЛО 1значение напряжения на батарее после третьего полупериода Оз = О 2 + К 2 Л 02.1После сравнения Оз с заданным значением Ос заряд батареи в следующем полупериоде продолжается, если ОсОз. Заряд произ 1водится до тех пор, пока после и-го полупериода прогнозируемое значение напрякения на батарее Ол+1 станет большеОс (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 ал =1(Л 3 л) в пределах п, п и и+1 периодов не изменяется, ЭВМ методом экстраполяции рассчитывает угол а-, по формуле (из подобия треугольников АВС и АДЕ);ЬОс - ЛОл - 1ал +1 =алО дО ЛО - ЬОЛО -ЛО -1где а а, - 1 - измеряемь 1 е углы поджига тиристора в и и ипериодах соответственно;5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Л О, Л Оп -1 - приращение напряжения на батарее конденсаторов в и и ппериодах соответственно;Ос - требуемое напряжение заряда конденсаторной батареи;Л Ос = Ос - Ол - приращение напряжения на конденсаторах, на которое требуется дозарядить батарею в последнем полупериоде.При появлении очередного синхроимпульса, ЭВМ передает величину ал +1 в цифровом коде на вход блока 8 управления формирователем импульсов. Последний отрабатывает этот угол и через определенный промежуток времени, пропорциональный ап+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 СМСс емкостью батареи С = 200 мкф, зарядное сопротивление В = 600 Ом, Оа = =800 В.Заряд батареи конденсаторов производили до напряжения Ос = 216 В.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 Ол в конце каждого полупериода, углы включения тиристора ап, приращения напряжения ЛО в каждом полупериоде и рассчитанные величины относительного приращения напряжения Кп. Прогноэируемое значение напряжения в последнем седьмом полупериоде составило Ом 1 = Оп+ Кп Л О, = 203 + + 0,932 х 27.9 = 229 В, что больше заданной величины Ос. Поэтому в последнем полупериоде производили корректировку угла поджига ап+1, чтобы дозарядить батарею конденсаторов на величину Л Ос" Ос - Ое = = 216 - 203 = 13 В. Расчетное значение угла ап +1 определяли по формуле% + 1 = 0,221 х13 - 29,9- 0,182 х= 0,511 рад.х 13 279После задания угла ав + 1 и заряда батареи в последнем полупериоде измеряли напря- ЖЕНИЕ На КОНдЕНСатОраХ Ос реальн КоторОЕ составило 217,7 В. Погрешность заряда батареи по предлагаемому способу составила д= Ос Ос реальн. = 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 а ю щ и й с я 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 конден 1609580саторной батареи Ос не превысит прогнозируемое напряжение на батарее конденсаторов О + 1 в и + 1-м полупериоде,определяемое по формулеЬО гО +1=О +ЬОп - 1где О - напряжение на батарее конденсаторов в и-м полупериоде, а и - число полупериодов заряда батареи конденсаторов;ЬО, ЬО- приращения напряжения соответственно в и-м и и-м полупериодах;после каждого полупериода измеряют угол включения тиристора аи при превышении прогнозируемого напряжения на батарее конденсаторов в и+1 полупериоде требуемого напряжения заряда конденсаторной батареи угол ап +1 включения тиристора определяют по формулеЬО - ЬОйо + 1 = 0 пЬЬОс - ЬОпЬО, - ЬОгде ап и а - 1 - измеренные углы включения тиристора соответственно в и-м и и-м полупериодах; ЬОс - приращение напряжения на конденсаторах, на которое требуется дозарядить батарею конденсаторов в последнем полупериоде, определяемое по формуле 5 ЬО -О2, Устройство для управления процессом заряда конденсаторной батареи сварочной машины, содержащее датчик напряжения на рабочей батарее конденса 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 блокасинхронизации 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 со единены с шиной данных ЭВМ.1609580 пят Пуск еспв 1 да НЕщ4+ = л+Кла "л лоиеи Фиг. 4 Составитель Г.ЧайковскийТехред М.М.оргентал Корректор С.Шекмар Редактор Ю.Середа Заказ 3694 Тираж 648 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 саораюпуаьс еспвМ йуюрИваепаджигаюшегампрьсп йел мриц Орр РИзмерениенапрюжицпноаащорге О,Иещ сцицпюипуюс еащь7Аа Лопуск счетюка угла пЮвгафарт рааонце паджцгоюшегацвцпса ньтренце угпо пайага ЫлФюерениеиапрмютНО Нюарее йп РаивппрцроценцаьЦ й ЕМ лОл ллаОп У НггпЙт+уЬда рас чсдп угпа орошения сЕ и+1