专利名称：Igbt型高频逆变直流电焊机防粘功能电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电焊机电路，特别是一种IGBT型高频逆变直流电焊机防粘功能电路。
背景技术：
改革开放以来，国民经济快速增长，“科技创新，自主创新”已成为目前国内工业发展的主流，我国工业正逐步向集约型、节能减排、低碳的方向发展。随着工业的发展，电焊机作为工业生产中不可或缺的焊接装备得到广泛的应用。MMA焊接指的是一种焊接方法，其中处于电极夹之中的焊条作为焊接电极，电弧在焊条和工件之间燃烧，作为焊接电极的焊条随着焊接的进行而不断缩短。电极夹必须不断地向工件的方向移动，以使电极和熔融焊缝之间的距离保持不变。MMA焊接几乎可用于任何条件之下，因此它是焊接行业相当通用的方法。TIG是指氩弧焊，又叫气体保护焊，是利用外加气体作为保护介质的一种电弧焊方法，将空气隔离在焊区之外，防止焊区的氧化。氩弧焊技术是在普通电弧焊原理的基础上，利用氩气对金属焊材的保护，通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成溶池，使被焊金属和焊材达到冶金结合的一种焊接技术，由于在高温熔融焊接中不断送上氩气，使焊材不能和空气中的氧气接触，从而防止了焊材的氧化。其优点是电弧和熔池可见性好，操作方便，没有熔渣或很少熔渣，无需焊后清渣。IGBT逆变直流电焊机是一种新型的弧焊电源，其良好的电气性能和显著的节能效果在各种基础建设行业得到了充分的体现。目前我国的IGBT逆变直流电焊机的技术大部分采用的是PWM技术，通过专业的SG3525 PWM控制集成电路调节IGBT功率开关管的占空比从而达到输出电流大小的调节。普通型TIG(氩弧)/MMA(手工)电焊机在焊接过程中，如果输出端发生相互短路，将使焊件和焊条粘接在一起。对于TIG焊机，必须将钨针拆下重新打磨；对于MMA焊机，则必须将焊机断电或者强制分开，在强制分开时，会因输出电流大而产生较大的电弧，容易使焊枪或者焊件报废。科研单位与企业的技术人员在不断地探索、研究，希望研制出一种性能优越的电焊机，以降低生产过程中焊件和焊条粘接导致焊枪或者焊件报废所造成的损失，虽然取得了一定的进展，但在实际运用中仍然存在着尚未克服的技`术难题。
发明内容本实用新型的目的在于克服以上不足，提供一种IGBT型高频逆变直流电焊机防粘功能电路，该电路将在焊接过程中实时地对电弧电压进行自动检测，通过判断处理正确地获得电焊机的状态，有效防止短路的发生，避免焊枪和工件的损坏。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是含有延时电路1、延时电路I1、延时电路II1、电流比较电路1、电流调节器、PWM控制电路、IGBT驱动电路、高频逆变直流电源主电路、电焊机输出电极、电流检测电路、隔离电压检测电路、电压比较电路、电流比较电路I1、T/Μ选择信号端、外部电流给定信号端、开关SW1-SW4、二极管D1-D5、反相器Y1-Y4、电阻R1-R3，外部电流给定信号端依次接开关SW1、SW2、SW3，开关SW3另一端接指示灯，指示灯连接电流调节器，电流调节器连接PWM控制电路，PWM控制电路连接IGBT驱动电路，IGBT驱动电路连接高频逆变直流电源主电路，电源自高频逆变直流电源主电路输入，高频逆变直流电源主电路接电焊机输出电极，电焊机输出电极负极接电流检测电路，电流检测电路依次通过电流比较电路1、延时电路I与开关SWl相连接，电流检测电路同时连接指示灯，隔离电压检测电路一端接在高频逆变直流电源主电路和电焊机输出电极之间的线路上，一端连接电压比较电路，电压比较电路连接延时电路II，延时电路II接反相器Y2，反相器Y2接二极管D4正极，开关SWl上并联有电阻Rl和二极管D1，电阻Rl和二极管Dl串联，二极管D1、开关SW2和开关SW3上并联有二极管D2和开关SW4，开关SW4与二极管D2正极串联，电流检测电路同时接电流比较电路II，电流比较电路II接反相器Y3，反相器Y3接二极管D5正极，T/M选择信号端接反相器Yl，反相器Yl接二极管D3正极，二极管D3、D4、D5负极均与开关SW4相连接，二极管D3、D4、D5负极均通过电阻R3接地，T/M选择信号端和反相器Yl之间的线路上和开关SW2之间连接有导线，延时电路II同时通过延时电路III和反相器Y4与开关SW4相连接，开关SW4与反相器Y4、延时电路III上并联有电阻R2，构成了一种IGBT型高频逆变直流电焊机防粘功能电路。本实用新型解决其技术问题所采用的技术原理是防粘功能电路通过对电焊机输出电压和输出电流的实时检测，通过电子电路或可编程器件实现对电压和电流信号的比较、延时和逻辑判断，结合前面占空比的调节电路，正确地控制IGBT驱动电路的输出，达到不同状态下对应的输出电流要求，从而保证焊件和焊条不发生粘接现象。防粘电路主要通过控制电流给定值来实现的，当检测到输出短路时，经过判断产生控制信号，使输出电流为较小值，防止焊枪和焊件的沾粘。TIG电焊机的正常工作电压一般为10V-17V，MMA电焊机的正常工作电压一般为15V-25V。一般将输出电流控制在0. 5-2A之间，这样就很容易将钨针和被焊件分开，不会导致焊枪和焊件的报废。电流调节器给定值是由开关SW1-SW4在逻辑控制信号下组合形成的，逻辑控制信号是由电流检测电路和电压检测电路、延时电路、电流比较电路等广生。当选择为手工焊接模式(T/M为高电平)时，开关SW4始终处于关断状态、SW2始终处于导通状态，电流调节器给定由开关SWl和SW3组合产生。当开始焊接时，输出电压由高到低，信号In变高，Fn经延时变低，此期间开关SW3开通。同时，当电流还没有建立时，信号A2为高，开关SWl开通。外部电流给定信号和In信号共同作用，用于起弧电流给定，一旦起弧后，A2信号变低，SWl关断，外部电流给定信号通过R1、D1、SW2、SW3作为电流调节器给定。当焊机起弧后，如果输出电压在t3时间内起来的话，In会经过延时tl变为零，Fn会保持为高电平，进入正常的焊接过程。如果焊机的输出电压在t3时间内没有起来，In保持高电平，在延时时间t3内Fn为高电平，SW3导通，电流调节器的给定为起弧电流值，t3时间之后，因为电压没有起来，表示发生粘结，Fn降为零，将电流给定设置为零，使输出电流为零，达到防粘的目的。当选择为氩弧焊接模式(T/M为低电平)时，开关SW2始终处于关断状态、SW4的状态受反相器Y2、Y3输出控制。电流调节器给定由开关SW3和SW4组合产生。其过程分析和上面类同。当In为高电平或A3为高电平时，SW4都处于关断状态。因此，起弧电流由In信号经R2设定。如果在延时时间t3内，焊机正常起弧，输出电压升高，则In变为零，Fn保持高电平，由于输出电流建立，A3变为低电平，SW3导通，外部电流给定可以加到电流调节上。经过tl时间后，In降为零，电流调节器给定完全由外部电流给定信号决定。当发生粘结时，输出电压不会上升，In为高电平，经过反相器Y2后使得SW4断开，同时经过延时t3后，Fn变为零，SW3断开，电流给定为零，达到防粘的目的。本实用新型的有益效果是该电路将在焊接过程中实时地对电弧电压进行自动检测，通过判断处理正确地获得电焊机的状态，有效防止短路的发生，避免焊枪和工件的损坏。该电路结构简单，运行可靠，解决了新型TIG(氩弧)/MMA(手工)电焊机的焊接防粘问题，有效减少焊接过程的损耗。
下面是结合附图和实施例对本实用新型进一步描述图1是IGBT型高频逆变直流电焊机防粘功能电路原理图；图2是IGBT型高频逆变直流电焊机防粘功能电路电流检测及相关功能的信号分析图；图3是防粘功能电路没有粘结时电压检测及相关功能的信号分析图；图4是防粘功能电路发生粘结时电压检测及相关功能的信号分析图。在图中，I延时电路1、2电流比较电路1、3电流调节器、4PWM控制电路、5IGBT驱动电路、6高频逆变直流电源主电路、7电焊机输出电极、8电流检测电路、9隔离电压检测电路、10电压比较电路、11延时电路11、12电流比较电路11、13延时电路II1、14T/M选择信号端、15外部电流给定信号端。
具体实施方式
外部电流给定信号端15依次接开关SWl、Sff2, Sff3,开关SW3另一端接指示灯，指示灯连接电流调节器3，电流调节器3连接PWM控制电路4，PWM控制电路4连接IGBT驱动电路5，IGBT驱动电路5连接高频逆变直流电源主电路6，电源自高频逆变直流电源主电路6输入，高频逆变直流电源主电路6接电焊机输出电极7，电焊机输出电极7负极接电流检测电路8，电流检测电路8依次通过电流比较电路12、延时电路Il与开关SWl相连接，电流检测电路8同时连接指示灯，隔离电压检测电路9 一端接在高频逆变直流电源主电路6和电焊机输出电极7之间的线路上，一端连接电压比较电路10，电压比较电路10连接延时电路1111，延时电路IIll接反相器Y2，反相器Y2接二极管D4正极，开关SWl上并联有电阻Rl和二极管D1，电阻Rl和二极管Dl串联，二极管D1、开关SW2和开关SW3上并联有二极管D2和开关SW4，开关SW4与二极管D2正极串联，电流检测电路8同时接电流比较电路1112，电流比较电路II12接反相器Y3，反相器Y3接二极管D5正极，T/Μ选择信号端接反相器Yl，反相器Yl接二极管D3正极，二极管D3、D4、D5负极均与开关SW4相连接，二极管D3、D4、D5负极均通过电阻R3接地，T/Μ选择信号端14和反相器Yl之间的线路上和开关SW2之间连接有导线，延时电路IIll同时通过延时电路III13和反相器Y4与开关SW4相连接，开关SW4与反相器Y4、延时电路II113上并联有电阻R2，构成了一种IGBT型高频逆变直流电焊机防粘功能电路。该防粘功能电路通过对电焊机输出电压和输出电流的实时检测，通过电子电路或可编程器件实现对电压和电流信号的比较、延时和逻辑判断，结合前面占空比的调节电路，正确地控制IGBT驱动电路5的输出，达到不同状态下对应的输出电流要求，从而保证焊件和焊条不发生粘接现象。防粘电路主要通过控制电流给定值来实现的，当检测到输出短路时，经过判断产生控制信号，使输出电流为较小值，防止焊枪和焊件的沾粘。TIG电焊机的正常工作电压一般为10V-17V，MMA电焊机的正常工作电压一般为15V-25V。一般将输出电流控制在O. 5-2A之间，这样就很容易将钨针和被焊件分开，不会导致焊枪和焊件的报废。电流调节器给定值是由开关SW1-SW4在逻辑控制信号下组合形成的，逻辑控制信号是由电流检测电路8和隔离电压检测电路9、延时电路11、延时电路II11、延时电路II113、电流比较电路12、电流比较电路1112等产生。实施例1当选择为手工焊接模式(T/Μ为高电平)时，开关SW4始终处于关断状态，开关SW2始终处于导通状态，电流调节器3给定由开关SWl和开关SW3组合产生。按照图2-图4的信号时序，当开始焊接时，输出电压由高到低，信号In变高，Fn经延时变低，此期间开关SW3开通。同时，当电流还没有建立时，信号A2为高，开关SWl开通。外部电流给定信号和In信号共同作用，用于起弧电流给定，一旦起弧后，A2信号变低，Sffl关断，外部电流给定信号通过R1、D1、SW2、SW3作为电流调节器3给定。当焊机起弧后，如果输出电压在t3时间内起来的话，In会经过延时tl变为零，Fn会保持为高电平，进入正常的焊接过程。信号分析如图3所示。如果焊机的输出电压在t3时间内没有起来，In保持高电平，在延时时间t3内Fn为高电平，SW3导通，电流调节器3的给定为起弧电流值，t3时间之后，因为电压没有起来，表示发生粘结，Fn降为零，将电流给定设置为零，使输出电流为零，达到防粘的目的。信号分析如图4所示。实施例2当选择为氩弧焊接模式(T/Μ为低电平)时，开关SW2始终处于关断状态，SW4的状态受反相器Y2、Y3输出控制。电流调节3给定由开关SW3和SW4组合产生。其过程分析和实施例一类同。当In 为高电平或A3为高电平时，SW4都处于关断状态，因此，起弧电流由In信号经R2设定。如果在延时时间t3内，焊机正常起弧，输出电压升高，则In变为零，Fn保持高电平，由于输出电流建立，A3变为低电平，SW3导通，外部电流给定可以加到电流调节上。经过tl时间后，In降为零，电流调节器3给定完全由外部电流给定信号决定。当发生粘结时，输出电压不会上升，In为高电平，经过反相器Y2后使得SW4断开，同时经过延时t3后，Fn变为零，SW3断开，电流给定为零，达到防粘的目的。
权利要求1.1GBT型高频逆变直流电焊机防粘功能电路，含有延时电路1、延时电路I1、延时电路II1、电流比较电路1、电流调节器、PWM控制电路、IGBT驱动电路、高频逆变直流电源主电路、电焊机输出电极、电流检测电路、隔离电压检测电路、电压比较电路、电流比较电路I1、T/M选择信号端、外部电流给定信号端、开关SW1-SW4、二极管D1-D5、反相器Y1-Y4、电阻R1-R3，其特征是外部电流给定信号端依次接开关SWl、Sff2, Sff3,开关SW3另一端接指示灯，指示灯连接电流调节器，电流调节器连接PWM控制电路，PWM控制电路连接IGBT驱动电路，IGBT驱动电路连接高频逆变直流电源主电路，电源自高频逆变直流电源主电路输入，高频逆变直流电源主电路接电焊机输出电极，电焊机输出电极负极接电流检测电路，电流检测电路依次通过电流比较电路1、延时电路I与开关SWl相连接，电流检测电路同时连接指示灯，隔离电压检测电路一端接在高频逆变直流电源主电路和电焊机输出电极之间的线路上，一端连接电压比较电路，电压比较电路连接延时电路II，延时电路II接反相器Y2，反相器Y2接二极管D4正极，开关SW I上并联有电阻Rl和二极管Dl，电阻Rl和二极管Dl串联，二极管D1、开关SW2和开关SW3上并联有二极管D2和开关SW4，开关SW4与二极管D2正极串联，电流检测电路同时接电流比较电路II，电流比较电路II接反相器Y3，反相器Y3接二极管D5正极，T/M选择信号端接反相器Yl，反相器Yl接二极管D3正极，二极管D3、D4、D5负极均与开关SW4相连接，二极管D3、D4、D5负极均通过电阻R3接地，T/M选择信号端和反相器Yl之间的线路上和开关SW2之间连接有导线，延时电路II同时通过延时电路III和反相器Y4与开关SW4相连接，开关SW4与反相器Y4、延时电路III上并联有电阻R2，构成了 IGBT型高频逆变直流电焊机防粘功能电路。
专利摘要IGBT高频逆变直流电焊机防粘功能电路，涉及一种电焊机电路，包括延时电路、电流比较电路、电流调节器、PWM控制电路、IGBT驱动电路、高频逆变直流电源主电路、电流检测电路、隔离电压检测电路、电压比较电路。电流调节器连接PWM控制电路，PWM控制电路连接IGBT驱动电路，IGBT驱动电路连接高频逆变直流电源主电路。该电路将在焊接过程中实时地对电弧电压进行自动检测，通过判断处理正确地获得电焊机的状态，有效防止短路的发生，避免焊枪和工件的损坏。该电路结构简单，运行可靠，解决了新型TIG(氩弧)/MMA(手工)电焊机的焊接防粘问题，有效减少焊接过程的损耗。
文档编号B23K9/10GK202894547SQ201220651140
公开日2013年4月24日 申请日期2012年11月18日 优先权日2012年11月18日
发明者陈明祥, 刘连华, 曹以龙 申请人:盐城鼎力达焊接科技有限公司