Адаптивный регулятор сварочного тока

Адаптивный регулятор сварочного тока

Реферат

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.