Адаптивный регулятор сварочного тока

Авторы патента:

H02M7/538 - в двухтактной схеме (H02M 7/5375 имеет преимущество)

H02M7/00 - Преобразование энергии переменного тока на входе в энергию постоянного тока на выходе; преобразование энергии постоянного тока на входе в энергию переменного тока на выходе

Владельцы патента RU 2529871:

Общество с ограниченной ответственностью "Центр энергетических технологий" (RU)

Изобретение относится к области электротехники, а именно к сварочному оборудованию, в частности к управлению сварочными инверторами. Технический результат заключается в снижении дисперсии силового тока и снижении обрыва дуги и технологических коротких замыканий. Для этого заявленное устройство содержит датчик тока, реальное дифференцирующее звено, диод, фильтр, звено выборки-хранения, компаратор, схему запуска, реверсивный счетчик, генератор тактовых импульсов, делитель, коммутирующий ключ, сумматоры и регулятор тока. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области электротехники, а именно к сварочному оборудованию, в частности к устройствам управления сварочными инверторами.

Сварочные инверторы положительно зарекомендовали себя среди потребителей. Хорошая управляемость, возможность работы в различных режимах, компактность, экономичность выгодно отличают их от классических сварочных устройств. Однако в работе с такими электротехнологическими аппаратами требуются определенные навыки, отсутствие которых не исправляется качеством используемого оборудования. Это связано с тем, что в процессе ручной электродуговой сварки человек является звеном технологического процесса - обеспечивает стабильность горения дуги (поддерживает длину дугового промежутка в допустимых пределах). Таким образом, человек оказывается включенным в контур управления и его параметры влияют на показатели сварки: производительность, качество сварки и т.д. Заявка посвящена синтезу системы управления сварочным инвертором с возможностью адаптивной настройки сварочного инвертора под конкретного человека.

Известно техническое решение (см. патент RU №2311719 C1, опубл. 27.11.2007), в котором в типовую схему управления транзисторным инвертором вводится дополнительно логическая схема в составе двух логических элементов И и двух датчиков напряжения на конденсаторах инвертора, причем выходы упомянутых датчиков напряжения и выходы упомянутой системы управления инвертором подключены соответственно к входам двухвходовых логических элементов И, а выходы упомянутых логических элементов И связаны с соответствующими управляющими входами транзисторов полумостового транзисторного инвертора.

Также известно техническое решение (патент RU №2412031 C1, опубл. 20.02.2011), в котором инвертор содержит два параллельно включенных по входу модуля, каждый из которых выполнен по схеме «косой полумост», параллельно вторичной обмотке трансформатора подключена резонансная RC-цепочка. Выходы первого и второго модулей инвертора подключены соответственно к первой и второй первичным обмоткам трансформатора, включенным встречно по отношению друг к другу, а выход вторичной обмотки трансформатора является выходом устройства.

Патентный поиск показал отсутствие устройств с возможностью адаптивной настройки сварочного инвертора под конкретного человека.

Техническим результатом за счет применения такой настройки является снижение дисперсии силового тока и снижение числа обрывов дуги и технологических коротких замыканий.

Технический результат достигается тем, что адаптивный регулятор сварочного тока содержит реальное дифференцирующее звено, диод, фильтр. Особенностью является то, что выход фильтра соединен с входом звена выборки-хранения, компаратора и схемы запуска, выход звена выборки-хранения соединен с входом компаратора, выходы которого соединены с входами реверсивного счетчика, выход схемы запуска подключен последовательно к выходу генератора тактовых импульсов, выходы которого подключены к звену выборки-хранения, реверсивному счетчику и делителю импульсов, выход делителя импульсов подключен к коммутирующему ключу, который коммутирует сигнал между сумматорами, выходы которых подключены к регулятору тока.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на которой изображена функциональная схема сварочного инвертора.

Предлагаемое устройство содержит последовательно соединенные датчик 1 тока, реальное дифференцирующее звено 2, диод 3, фильтр 4, выход которого соединен с входом звена 5 выборки-хранения, компаратора 6 и схемы 8 запуска. Выход звена 5 выборки-хранения соединен с входом компаратора 6, выходы которого соединены с входами реверсивного счетчика 7, выход схемы 8 запуска подключен последовательно к входу генератора 9 тактовых импульсов, выходы которого подключены к звену 5 выборки-хранения, реверсивному счетчику 7 и делителю 10 импульсов. Выход делителя 10 импульсов подключен к коммутирующему ключу 14, который коммутирует сигнал между сумматорами 11 и 12, выходы которых подключены к регулятору 13 тока.

Устройство работает следующим образом. Силовой ток измеряется с помощью датчика 1 тока и поступает на реальное дифференцирующее звено 2. Полученный сигнал пропускается через диод 3 и через фильтр 4. На выходе фильтра 4 сигнал U_дис характеризует уровень дисперсии I_д силового тока. При отсутствии I_д сигнал U_дис=0 и схема 8 запуска удерживает адаптивный регулятор в состоянии K=K₀, T=T₀, где K₀ и T_{0 -} нулевые значения коэффициента передачи и постоянной времени регулятора, заданные в середине диапазона регулирования, что позволяет изменять их в сторону уменьшения или увеличения. При появлении тока I_д сигнал U_дис>0, срабатывает схема 8 запуска, которая включает в работу генератор 9 тактовых импульсов. Звено 5 выборки-хранения обеспечивает временную задержку сигнала, поэтому на вход компаратора 6 поступают дисперсии текущего (b) и предшествующего такта (а). На выходе компаратора 6 формируются два сигнала, условно (+) и (-) в зависимости от соотношения дисперсий на контролируемых тактах. Это позволяет управлять реверсивным счетчиком 7. Выход реверсивного счетчика 7 коммутируется сигналом делителя 10 импульсов за счет коммутирующего ключа 14. Поэтому первые n тактов реверсивного счетчика 7 управляют изменением (настройкой) коэффициента K, последующие n тактов - настройкой постоянной времени T. Сумматоры 11 и 12 суммируют сигналы K и K₀, T и T₀ соответственно и подают их на вход регулятора 13 тока в пределах K_min<K₀±n₁ΔK<K_max и Т_min<Т₀±n₂ΔТ<Т_max. Затем цикл повторяется.

Достигаемый технический результат обусловлен подавлением колебаний силового тока дуговой сварки за счет реализации непрерывной адаптации схемы по текущим значениям дисперсии и, как следствие, снижением количества обрывов сварочной дуги и технологических замыканий, стабилизацией процесса сварки, повышением качества сварного шва.

Адаптивный регулятор сварочного тока, характеризующийся тем, что содержит датчик тока, реальное дифференцирующее звено, диод, фильтр, выход которого соединен с входом звена выборки-хранения, компаратора и схемы запуска, выход звена выборки-хранения соединен с входом компаратора, выходы которого соединены с входами реверсивного счетчика, выход схемы запуска подключен последовательно к выходу генератора тактовых импульсов, выходы которого подключены к звену выборки-хранения, реверсивному счетчику и делителю импульсов, выход делителя импульсов подключен к коммутирующему ключу, предназначенному для коммутации сигнала между сумматорами, выходы которых подключены к регулятору тока.

Изобретение относится к трехфазному источнику бесперебойного питания. Технический результат заключается в осуществлении заявленного изобретения без использования ступенчатого изменения в работе двух преобразователей электроэнергии так, чтобы на нагрузку могла подаваться стандартная трехфазная электроэнергия.

Преобразователь постоянного тока в переменный ток // 2523698

Изобретение относится к преобразователям электрической энергии, конкретно к автономным инверторам напряжения и может быть использовано во вторичных источниках питания в общепромышленной технике, а так же в преобразователях собственных нужд для локомотивов на железнодорожном транспорте.

Способ и устройство управления выходным сигналом, подлежащим достаке в нагрузку, и система бесперебойного питания // 2521086

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах БП и обратных преобразователях Технический результат - повышение надежности и эффективности для пользователей и поставщиков.

Адаптивное интегрирующее устройство синхронизации // 2513024

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах управления тиристорными преобразователями постоянного и переменного тока. Технический результат - повышение точности работы в условиях нестационарности частоты сети.

Мостовой преобразователь напряжения // 2510864

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах регулирования мощности, передаваемой в нагрузку. Технический результат - повышение энергетической эффективности и надежности.

Мостовой преобразователь напряжения // 2510864

Стабилизированный квазирезонансный преобразователь // 2510862

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах электропитания радиолокационных станций, устройств радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Способ и система беспроводного управления переключающими устройствами сети электропитания // 2510124

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления множеством силовых преобразователей, в частности электронных частотных преобразователей, посредством беспроводной связи.

Вентильный преобразователь переменного тока с распределенными тормозными сопротивлениями // 2506691

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводах и высоковольтной технике. Техническим результатом является повышение надежности за счет исключения полного отказа установки, использующей вентильный преобразователь.

Преобразователь частоты и стабилизатор напряжения источника бесперебойного питания // 2498487

Изобретение относится к области электротехники, к управлению преобразователем, связанным, по меньшей мере, с одним из источников бесперебойного питания. Техническим результатом является устранение искажений из сигнала управления, улучшение работы преобразователя, снижение гармонических искажений и субгармонических колебаний из сигнала управления.

Трехфазный источник бесперебойного питания большой мощности // 2529017

Система преобразования мощности // 2525863

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования подведенной электрической мощности в выходные мощности во множестве различных фаз.

Выпрямитель переменного напряжения // 2525608

Изобретение относится к электронике, в частности к средствам выпрямления переменного электрического напряжения. Целью изобретения является увеличение значения постоянного напряжения, генерируемого устройством.

Выпрямитель переменного напряжения // 2525171

Выпрямитель переменного напряжения // 2525169

Статический преобразователь частоты и подмодуль статического преобразователя частоты для зарядки или разрядки накопителя энергии // 2524363

Изобретение относится к преобразовательной технике. Для получения подмодуля (13) для зарядки или разрядки накопителя (22) энергии с конденсаторным блоком (14) и схемой (15) силовых полупроводниковых приборов, содержащей подключаемые и отключаемые силовые полупроводниковые приборы (16, 17), причём конденсаторный блок (14) и схема (15) силовых полупроводниковых приборов соединены друг с другом таким образом, что в зависимости от управления силовыми полупроводниковыми приборами (16, 17) на выходных зажимах (19, 20) подмодуля (1) формируется напряжение, падающее на конденсаторе, или нулевое напряжение, причем подмодуль (13) обеспечивает индивидуальное согласование процесса зарядки с требованиями соответствующего накопителя энергии и, кроме того, является недорогим, предлагается, чтобы накопитель (22) энергии подсоединялся к подмодулю (13) через стабилизатор (21) постоянного напряжения, причем чтобы стабилизатор (21) постоянного напряжения был соединен с конденсаторным блоком (14) и был оборудован для преобразования напряжения (Uc) конденсатора, падающего на конденсаторном блоке (14), в зарядное напряжение, необходимое для зарядки накопителя (22) энергии, а также для преобразования разрядного напряжения (EL), падающего при разряде на накопителе (22) энергии, в напряжение (Uc) конденсатора.

Многоуровневый преобразователь напряжения // 2523332

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователе напряжения источника питания. Технический результат - повышение надежности.

Многозонный преобразователь постоянного тока в переменный // 2523001

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям электрической энергии, предназначенным для преобразования постоянного тока в регулируемый переменный, и может быть использовано в регулируемых электроприводах переменного тока и в качестве регулируемого второго преобразователя в преобразователях частоты с промежуточным звеном постоянного напряжения.

Трехфазный инвертор с переменной структурой // 2521605

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах бесперебойного электроснабжения для преобразования напряжений постоянного тока в трехфазную симметричную систему напряжений переменного тока.

Источник питания для электротехнологических установок // 2520572

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания электротехнических установок, например, индукционного нагрева.

Dc/dc-преобразователь // 2531375

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и является DC/DC-преобразователем с трансформаторной связью между источником питания и нагрузкой. Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности заявленного устройства. Для этого заявленное устройство содержит импульсный трансформатор для передачи энергии в цепь нагрузки, коммутатор тока первичной обмотки трансформатора, выпрямитель тока вторичной обмотки трансформатора и конденсатор выходного фильтра, включенный параллельно нагрузке постоянного тока, кроме того, каждый вентильный элемент выпрямителя включен между соединенным с ним выводом вторичной обмотки и одним из выводов конденсатора выходного фильтра, введена для каждого вентильного элемента дополнительно цепь в виде трехполюсника, его первый вывод подключен к точке соединения вывода вторичной обмотки и вентильного элемента, а второй и третий выводы трехполюсника подключены к выводам конденсатора выходного фильтра, в трехполюснике между вторым и третьим его выводами включена диодная цепь в виде первого и второго диодов, а между первым выводом трехполюсника и средней точкой диодной цепи включен конденсатор, также в трехполюсник дополнительно введена демпфирующая RC-цепь в виде резистора и конденсатора, соединенных последовательно, которая шунтирует первый или второй диоды, содержащиеся в трехполюснике. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.