一種二次變流弧焊機的控制電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種二次變流弧焊機的控制電路，其特征在于，包括：電流電壓設定單元，包括第一電子開關和與所述第一電子開關輸入端相連的RC濾波電路，用于設定和切換焊接參數；恒流控制單元，包括第二電子開關、第一反相器、一級比例積分電路和二級比例積分電路，用于在工作時保持焊接電流恒定；恒壓控制單元，包括第二反相器、比例積分電路和電子電抗器，用于在工作時保持焊接電壓恒定。本實用新型提供的一種二次變流弧焊機的控制電路，基于電子開關和多個功能單元恒流恒壓任意外特性輸出，提高了弧焊二次變流器可靠性并擴大了其應用領域。
【專利說明】一種二次變流弧焊機的控制電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及弧焊設備領域，特別是指一種二次變流弧焊機的控制電路。
【背景技術】
[0002]隨著焊接技術的發展，在當今的工業生產已經成為非常重要的金屬加工手段。尤其在造船、港口機械、壓力容器、油氣管線、金屬結構廠房、電力建設等行業顯得更加重要，焊接效率、焊接質量、焊接安全作業的要求也越來越高。同一作業面多工位、多工種立體作業隨處可見，已經對安全生產構成威脅，在高溫、高濕環境特別是沿江靠海的生產企業常有操作工人被弧焊電源電擊事件發生。因此采用直流集中供電分布DCTODC的焊接電源在國外開始流行起來，在國內也必將迅速推廣。國外產品二次變流器大多采用混合模擬控制技術，變流器功能固化，不能很好的滿足不同工藝場景要求。
實用新型內容
[0003]有鑒于此，本實用新型的目的在于提出一種基于電子開關和多個功能單元的二次變流弧焊機的控制電路，以滿足多種焊接方法。
[0004]基于上述目的本實用新型提供的一種二次變流弧焊機的控制電路，包括:
[0005]電流電壓設定單元，包括第一電子開關和與所述第一電子開關輸入端相連的RC濾波電路；
[0006]恒流控制單元，包括第二電子開關、第一反相器、一級比例積分電路和二級比例積分電路；
[0007]恒壓控制單元，包括第二反相器、比例積分電路和電子電抗器。
[0008]優選的，所述電流電壓設定單元中，所述第一電子開關的型號為4053 ;第一電阻、第二電阻、第一電容組成RC濾波電路并連接至所述第一電子開關的第一輸入端，用于接收來自二次變流弧焊機遙控器的焊接參數設定信號；第三電阻、第四電阻、第二電容組成RC濾波電路并連接至所述第一電子開關的第二輸入端，用于接收來自二次變流弧焊機面板的焊接參數設定信號。
[0009]優選的，所述恒流控制單元中，所述第二電子開關的型號為4053 ;由第五電阻、第六電阻、第一運放組成的射隨電路依次連接所述第二電子開關、一級比例積分電路和二級比例積分電路，用于傳輸電流給定信號；由第一二極管、第七電阻、第八電阻、第二運放組成的射隨電路依次連接所述第一反相器、一級比例積分電路和二級比例積分電路，用于傳輸電流反饋信號。
[0010]優選的，所述一級比例積分電路由第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第三電容、第十二電阻、第三運放組成，用于給定信號和反饋信號的誤差比例積分放大；所述二級比例積分電路由第十三電阻、電第十四阻、第十五電阻、第四電容、第四運放組成，用于動態響應速
度調整。
[0011]優選的，所述恒壓控制單元中，由第十六電阻、第五運放組成的射隨電路依次連接所述二反相器和比例積分電路，用于傳輸電壓給定信號；由第十七電阻、第五電容、第五運放組成的射隨電路連接所述比例積分電路，用于傳輸電壓反饋信號。
[0012]優選的，所述比例積分電路由第十八電阻、第十九電阻、第二十電阻、第二十一電阻、第六電容、第七電容、第六運放組成，用于電壓信號和反饋信號的誤差比例積分放大和電壓閉環控制。
[0013]優選的，所述比例積分電路的輸出端連接所述電子電抗器，所述電子電抗器由電阻第二十二、第二十三電阻、第二二極管、第八電容組成，用于波形控制。
[0014]從上面所述可以看出，本實用新型提供的一種二次變流弧焊機的控制電路，基于電子開關和多個功能單元恒流恒壓任意外特性輸出，提高了弧焊二次變流器可靠性并擴大了其應用領域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為應用本實用新型實施例的二次變流弧焊機結構框圖；
[0016]圖2為本實用新型實施例的電流電壓設定單元電路圖；
[0017]圖3為本實用新型實施例的恒流控制單元電路圖；
[0018]圖4為本實用新型實施例的恒流控制單元的輸出特性曲線；
[0019]圖5為本實用新型實施例的恒壓控制單元電路圖；
[0020]圖6為本實用新型實施例的恒壓控制單元的輸出特性曲線。
【具體實施方式】
[0021]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。
[0022]參考圖1，為應用本實用新型實施例的二次變流弧焊機結構框圖。
[0023]本實用新型實施例的控制電路104應用于二次變流弧焊機，所述的二次變流弧焊機主要包括:
[0024]弧焊二次變流器主回路101，包括依次連接的弧焊電源輸入端、輸入接錯防止裝置、基于IGBT或MOSFET大功率半導體串并聯單元、電容儲能堆及電容充電電流限制電路、功率半導體散熱系統、輸出電抗器和電源輸出端。
[0025]基于可控硅的輸入接錯防止裝置102，包括大功率可控硅、可控硅驅動模塊。
[0026]基于電流電壓復合感應的VRD裝置103，包括電壓信號識別控制裝置和電流信號識別控制裝置、電流信號傳感器和電壓信號傳感器、12V輔助電源及其導通切斷裝置、電壓信號和電流信號分別由信號識別控制裝置依據信號閥值輸入給對應電路模塊判斷輸出回路接觸狀態并根據結果輸出功率輸出允許或禁止信號。
[0027]基于電弧電壓傳感技術的送絲裝置105，包括送絲機構、控制系統，所述送絲機構包括印刷繞組電機；所述控制系統包括非隔離DCDC模塊、電磁閥控制驅動、送絲速度調整單元，該非隔離DCDC模塊將輸入寬范圍15V-105V直流電源轉變成穩定可控直流電源并輸出為送絲機構供電；電磁閥控制驅動包括15-105V轉換成12V電源變換單元和電磁閥通斷控制；送絲速度調整單元依據熔化速度=送絲速度調節算法對非隔離DCDC模塊進行控制，將供給送絲機構的印刷繞組電機的電樞電壓進行改變，來調節印刷繞組電機轉速的變化從而改變送絲速度而調整電弧弧長在正常工作范圍內。
[0028]上述的二次變流弧焊機以及其各個主要組成部分均為現有技術，具體的電路結構不再詳述。
[0029]本實用新型實施例提供的一種二次變流弧焊機的控制電路，參考圖1，包括:
[0030]電流電壓設定單元106，包括第一電子開關和與所述第一電子開關輸入端相連的RC濾波電路；
[0031]恒流控制單元107，包括第二電子開關、第一反相器、一級比例積分電路和二級比例積分電路；
[0032]恒壓控制單元108，包括第二反相器、比例積分電路和電子電抗器。
[0033]參考圖2，為本實用新型實施例的電流電壓設定單元電路圖。
[0034]本實施例的電流電壓設定單元中，所述第一電子開關NI的型號為4053 ;第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容Cl組成RC濾波電路并連接至所述第一電子開關NI的第一輸入端Z0，用于接收來自二次變流弧焊機遙控器的焊接參數設定信號；第三電阻R3、第四電阻R4、第二電容C2組成RC濾波電路并連接至所述第一電子開關NI的第二輸入端Zl，用于接收來自二次變流弧焊機面板的焊接參數設定信號。[0035]依據R/P選擇開關信號確定設定信號的來源，當R/P=l為高電壓信號時，接收來自二次變流弧焊機面板的設定信號，給定信號通過第一電子開關NI的C通道:第二輸入端Zl、輸出端Z，傳遞給給定信號；當R/P=0為低電壓信號時，接收來自二次變流弧焊機遙控器的設定信號，給定信號通過第一電子開關NI的C通道:第二輸入端Z0、輸出端Z，傳遞給給定信號。
[0036]參考圖3，為本實用新型實施例的恒流控制單元電路圖。
[0037]本實施例的恒流控制單元中，所述第二電子開關N8的型號為4053 ;由第五電阻R8、第六電阻R9、第一運放N14A組成的射隨電路依次連接所述第二電子開關NS、一級比例積分電路和二級比例積分電路，用于傳輸電流給定信號；由第一二極管V1、第七電阻R17、第八電阻R18、第二運放N14C組成的射隨電路依次連接所述第一反相器、一級比例積分電路和二級比例積分電路，用于傳輸電流反饋信號。
[0038]所述一級比例積分電路由第九電阻R22、第十電阻R15、第十一電阻R16、第三電容C9、第十二電阻R23、第三運放NlOA組成，用于給定信號和反饋信號的誤差比例積分放大；所述二級比例積分電路由第十三電阻R24、電第十四阻R25、第十五電阻R26、第四電容C12、第四運放NlOB組成，用于動態響應速度調整。
[0039]具體的電流給定信號通過第五電阻R8、第六電阻R9、第一運放N14A構成射隨電路提高信號帶載能力和抗擾能力，并傳遞給一級比例積分電路和二級比例積分電路。電流反饋信號由第一二極管V1、第七電阻R17、第八電阻R18、第二運放N14C構成的射隨電路提高信號帶載能力和抗擾能力，并經過由第二十四電阻R19、第二十五電阻R21、第二十六電阻R20、第七運放N14B構成的反相器，將輸入信號反相并傳遞給一級比例積分電路和二級比例積分電路。一級比例積分電路完成給定信號和反饋信號的誤差比例積分放大，二級比例積分電路主要完成動態響應速度調整，從而滿足焊接過程參數調整的速度，當反饋電流大于給定電流時，由一級比例積分電路和二級比例積分電路輸出負誤差量，輸出脈寬變窄，輸出電流變小；反之則輸出脈寬變寬，輸出電流變大。[0040]參考圖4，為本實用新型實施例的恒流控制單元的輸出特性曲線。
[0041]在恒流特性輸出時，在電源正常工作范圍內，焊接電流不隨焊接電壓的高低發生變化，輸出外特性為陡降特性。如圖4中電弧由正常位置LO變化至LI (變長)或L2 (變短)，而焊接電流卻沒有發生變化，當電弧電壓超過35V時進入自然特性段，此段中焊接電流隨電壓升高而降低，當電弧電壓地于20V時進入短路推力特性段，此段中焊接電流隨電壓降低而升高。此中特性可以用于MMA、PMIG/PMAG、SAW、PLASMA、CAG等焊接切割方法，如果去掉推力特性還可以應用與T IG、PTIG、ACTIG等。
[0042]參考圖5，為本實用新型實施例的恒壓控制單元電路圖；
[0043]本實施例的恒壓控制單元中，由第十六電阻R53、第五運放N12C組成的射隨電路依次連接所述二反相器和比例積分電路，用于傳輸電壓給定信號；由第十七電阻R51、第五電容C22、第五運放N12A組成的射隨電路連接所述比例積分電路，用于傳輸電壓反饋信號。
[0044]所述比例積分電路由第十八電阻R57、第十九電阻R58、第二十電阻R59、第二十一電阻R60、第六電容C25、第七電容C106、第六運放N12B組成,用于電壓信號和反饋信號的誤差比例積分放大和電壓閉環控制。
[0045]所述比例積分電路的輸出端連接所述電子電抗器，所述電子電抗器由電阻第二十二 R61、第二十三電阻R62、第二二極管V5、第八電容C26組成，用于波形控制。
[0046]具體的電壓給定信號通過由第十六電阻R53、第五運放N12C構成射隨電路提高信號帶載能力和抗擾能力，并經過第二十七電阻R54、第二十八電阻R55、第二十九電阻R56、第八運放N12D構成的反相器，將輸入信號反相并傳遞給比例積分電路；電壓反饋信號由第十七電阻R51、第五電容C22、第五運放N12A構成的射隨電路提高信號帶載能力和抗擾能力，并傳遞給比例積分電路。比例積分電路由第十八電阻R57、第十九電阻R58、第二十電阻R59、第二十一電阻R60、第六電容C25、第七電容C106、第六運放N12B組成，進行多階比例積分，完成給定信號和反饋信號的誤差比例積分放大，完成電壓閉環控制實現恒壓特性曲線控制，為了滿足焊接工藝需要必須進行輸出電流波形控制，波形控制由電子電抗器完成，電子電抗器由電阻第二十二 R61、第二十三電阻R62、第二二極管V5、第八電容C26組成，實現燃弧和短路階段不同輸出電流曲線的控制從而滿足焊接過程穩定的需求。
[0047]圖6為本實用新型實施例的恒壓控制單元的輸出特性曲線。
[0048]在恒壓特性輸出時，在電源正常工作范圍內，焊接電壓不隨焊接電流的大小發生變化，輸出外特性為平特性。如圖6中電弧由正常位置LO變化至LI (變長)或L2 (變短)，而焊接電壓卻沒有發生變化，當電弧弧長變短，焊接電流增加，電弧弧長變長，焊接電流降低。此中特性可以用于MIG/MAG、PMIG/PMAG、SAff等焊接。
[0049]所屬領域的普通技術人員應當理解:以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種二次變流弧焊機的控制電路，其特征在于，包括: 電流電壓設定單元，包括第一電子開關和與所述第一電子開關輸入端相連的RC濾波電路； 恒流控制單元，包括第二電子開關、第一反相器、一級比例積分電路和二級比例積分電路； 恒壓控制單元，包括第二反相器、比例積分電路和電子電抗器。
2.根據權利要求1所述的控制電路，其特征在于，所述電流電壓設定單元中，所述第一電子開關(NI)的型號為4053 ;第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第一電容(Cl)組成RC濾波電路并連接至所述第一電子開關(NI)的第一輸入端(Z0)，用于接收來自二次變流弧焊機遙控器的焊接參數設定信號；第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第二電容(C2)組成RC濾波電路并連接至所述第一電子開關(NI)的第二輸入端(Z1)，用于接收來自二次變流弧焊機面板的焊接參數設定信號。
3.根據權利要求1所述的控制電路，其特征在于，所述恒流控制單元中，所述第二電子開關(N8)的型號為4053 ;由第五電阻(R8)、第六電阻(R9)、第一運放(N14A)組成的射隨電路依次連接所述第二電子開關(NS)、一級比例積分電路和二級比例積分電路，用于傳輸電流給定信號；由第一二極管(VI)、第七電阻(R17)、第八電阻(R18)、第二運放(N14C)組成的射隨電路依次連接所述第一反相器、一級比例積分電路和二級比例積分電路，用于傳輸電流反饋信號。
4.根據權利 要求3所述的控制電路，其特征在于，所述一級比例積分電路由第九電阻(R22)、第十電阻(R15)、第十一電阻(R16)、第三電容(C9)、第十二電阻(R23)、第三運放(NlOA)組成，用于給定信號和反饋信號的誤差比例積分放大；所述二級比例積分電路由第十三電阻(R24)、電第十四阻(R25)、第十五電阻(R26)、第四電容(C12)、第四運放(NlOB)組成，用于動態響應速度調整。
5.根據權利要求1所述的控制電路，其特征在于，所述恒壓控制單元中，由第十六電阻(R53)、第五運放(N12C)組成的射隨電路依次連接所述二反相器和比例積分電路，用于傳輸電壓給定信號；由第十七電阻(R51)、第五電容(C22)、第五運放(N12A)組成的射隨電路連接所述比例積分電路，用于傳輸電壓反饋信號。
6.根據權利要求5所述的控制電路，其特征在于，所述比例積分電路由第十八電阻(R57)、第十九電阻(R58)、第二十電阻(R59)、第二十一電阻(R60)、第六電容(C25)、第七電容(C106)、第六運放(N12B)組成，用于電壓信號和反饋信號的誤差比例積分放大和電壓閉環控制。
7.根據權利要求5所述的控制電路，其特征在于，所述比例積分電路的輸出端連接所述電子電抗器，所述電子電抗器由電阻第二十二(R61)、第二十三電阻(R62)、第二二極管(￥5)、第八電容(026)組成，用于波形控制。
【文檔編號】B23K9/10GK203738200SQ201420068595
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年2月17日 優先權日:2014年2月17日
【發明者】羅建坤 申請人:羅建坤