一种带电极短路保护的逆变式焊割电源的制作方法

本发明涉及逆变电焊机技术领域，特别涉及一种带电极短路保护的逆变式焊割电源。

背景技术：
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目前市场现有的等离子切割机有多种型号，但机器多功能单一，其电极与喷嘴发生短路时，容易将维弧继电器电路烧毁。

技术实现要素：
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鉴于此，有必要设计一种带电极短路保护的逆变式焊割电源。

一种带电极短路保护的逆变式焊割电源，包括：电源、空气开关、一次三相整流、缓启动电路、滤波电路、IGBT逆变电路、二次全波整流电路以及输出阻容吸收电路依次连接，二次全波整流电路输出端的正极连接地线和维弧电路，负极连接割枪；维弧电路的维弧输出端与电极短路保护电路连接，电极短路保护电路与所述地线连接，电极短路保护电路、主控制板和IGBT逆变电路依次连接；

电极短路保护电路包括：第一插座的一接线端接地，另一接线端接24V直流电，另一接线端依次顺序连接第一电阻、第二电阻和运算放大器的同向输入端，第九电阻和第五电容并联后一端连接在第二电阻和运算放大器的同向输入端之间，另一端接地；第九电容和第五电阻的一端都接24V直流电，第九电容另一端接地，第五电阻另一端接15V直流电，第三电阻的一端接第五电阻的另一端，第三电阻的另一端接第四电阻；第一稳压二极管的负极、第六电容的一端和第七电解电容的正极接入第三电阻和第五电阻之间，第一稳压二极管的正极，第六电容的另一端和第七电解电容的负极接地；运算放大器的反向输入端接入第三电阻和第四电阻之间，且与第八电容一端连接，第八电容的另一端和运算放大器的负电源端接地；运算放大器的正电源端接15V直流电，第八电阻一端接运算放大器的正电源端另一端接第二二极管的负极和光耦合器中发光二极管的正极，第二二极管的正极与运算放大器的输出端、光耦合器中发光二极管的负极连接；光耦合器中光敏三极管的两端与第十二电容的两端连接，第十二电容的两端与第二变压器的两个同名端连接，第二变压器的另外两个接线端分别与第十电容的一端和第十一电容的一端连接，第十电容的另一端和第十一电容的另一端相连接，第十电容的一端和第十一电容的一端与第三插座的两个接线端连接，其中，第三插座用于关闭脉冲宽度调制PWM信号；第一插座接地的一端顺序与第六电阻、第七电阻、第一电容连接，第一电容远离第七电阻的一端与第一二极管负极连接，第一二极管正极接入第一电阻和第二电阻之间，第六电阻远离第七电阻的一端和第一电容远离第七电阻的一端分别与第一变压器的两个同名端连接，第一变压器的另外两个接线端两端连接第二电容的两端，第二电容的一端还连接第三电容的一端，第三电容另一端连接第四电容的一端，第四电容的另一端与第二电容的另一端连接，第三电容和第四电容之间引出的连接线接机壳，第三电容的一端引出为输出端正极，第四电容的另一端引出为输出端的负极，第二插座的三个接线端分别接输出端的正极、负极以及机壳，其中，第二插座用于接入电极短路检测信号。

本发明等离子切割机自带手工电弧焊，可以在一台焊机上面实现2台焊机的功能，使用性非常好。可以为用户降低设备成本，体积轻，节能环保。这种结构焊割电源，可以切割低碳钢，高碳钢金属以及铝。可以在切割金属板材之后方便进行手工焊。可以使用焊条排号(422/506)等多种规格焊条，制作成本低。在使用过程中电极与喷嘴短路后机器不会烧维弧继电器，而是机器会进入封波状态保护。从而关闭了PWM驱动信号，提高等离子切割机的可靠性。

附图说明：

附图1是一幅较佳实施方式的带电极短路保护的逆变式焊割电源的结构示意图。附图2是一幅较佳实施方式的电极短路保护电路图。

具体实施方式：

如附图1和图2所示，一种带电极短路保护的逆变式焊割电源，包括：电源、空气开关、一次三相整流、缓启动电路、滤波电路、IGBT逆变电路、二次全波整流电路以及输出阻容吸收电路依次连接，二次全波整流电路输出端的正极连接地线和维弧电路，负极连接割枪；维弧电路的维弧输出端与电极短路保护电路连接，电极短路保护电路与所述地线连接，电极短路保护电路、主控制板和IGBT逆变电路依次连接；

电极短路保护电路包括：第一插座J1的一接线端2脚接地，另一接线端1脚接24V直流电，另一接线端2脚依次顺序连接第一电阻R1、第二电阻R2和运算放大器U1的同向输入端3脚，第九电阻R9和第五电容C5并联后一端连接在第二电阻R2和运算放大器U1的同向输入端3脚之间，另一端接地；第九电容C9和第五电阻R5的一端都接24V直流电，第九电容C9另一端接地，第五电阻R5另一端接15V直流电，第三电阻R3的一端接第五电阻R5的另一端，第三电阻R3的另一端接第四电阻R4；第一稳压二极管Z1的负极、第六电容C6的一端和第七电解电容C7的正极接入第三电阻R3和第五电阻R5之间，第一稳压二极管Z1的正极，第六电容C6的另一端和第七电解电容C7的负极接地；运算放大器U1的反向输入端2脚接入第三电阻R3和第四电阻R4之间，且与第八电容C8一端连接，第八电容C8的另一端和运算放大器U1的负电源端4脚接地；运算放大器U1的正电源端8脚接15V直流电，第八电阻R8一端接运算放大器U1的正电源端8脚，另一端接第二二极管D2的负极和光耦合器U2中发光二极管的正极，第二二极管D2的正极与运算放大器U1的输出端1脚、光耦合器U2中发光二极管的负极连接；光耦合器U2中光敏三极管的两端与第十二电容C12的两端连接，第十二电容C12的两端与第二变压器T2的两个同名端连接，第二变压器T2的另外两个接线端分别与第十电容C10的一端和第十一电容C11的一端连接，第十电容C10的另一端和第十一电容C11的另一端相连接，第十电容C10的一端和第十一电容C11的一端与第三插座J3的两个接线端1脚和2脚连接，其中，第三插座用于关闭脉冲宽度调制PWM信号；第一插座J1接地的一端顺序与第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1连接，第一电容C1远离第七电阻R7的一端与第一二极管D1负极连接，第一二极管D1正极接入第一电阻R1和第二电阻R2之间，第六电阻R6远离第七电阻R7的一端和第一电容C1远离第七电阻R7的一端分别与第一变压器T1的两个同名端连接，第一变压器T1的另外两个接线端两端连接第二电容C2的两端，第二电容C2的一端还连接第三电容C3的一端，第三电容C3另一端连接第四电容C4的一端，第四电容C4的另一端与第二电容C2的另一端连接，第三电容C3和第四电容C4之间引出的连接线接机壳，第三电容C3的一端引出为输出端正极out+脚，第四电容C4的另一端引出为输出端的负极out-脚，第二插座J2的三个接线端1脚、5脚和3脚分别接输出端的正极、负极以及机壳，其中，第二插座J2用于接入电极短路检测信号。

一次侧整流滤波包括：经过空气开关连接三相整流桥经过PTC缓启动电路采用电解电容滤波，以及电解电容并联放电电阻和均压电阻得到平滑的直流电给逆变桥电路。主控制电路包括按照电流的流向的方向的顺序连接：采用原边电流峰值反馈，PWM脉冲调制电路，驱动信号放大电路，以及驱动隔离电路。主控制电路设计有电弧状态识别电路，实现有电接触仿触点功能，采用前馈信号实现等离子状态下，和电极短路保护电路。切割电流(含转移弧)电流给定控制电路，动作时序要求：即只有电弧建立，切割电流才开始缓缓上升。大气阀才开始送气。电流给定控制电路手工焊电流是等离子切割机电流的4倍，等离子切割实际电流为80A/112V,手工焊电流为320A、32.8V，通过HCNR200线性光耦实现电流给定信号线性隔离，隔离后的电流给定信号为负信号。一次侧整流滤波之后，得到平滑的540V直流电送到逆变桥逆变转换成20KHZ的高频电压给主变压器，主变压器的次级为2组次级，一组为：手工电弧焊绕组，一组为等离子切割机绕组。在手工电弧焊状态有仿触点功能，在等离子状态空载为封波，通过程序电路控制PWM信号。等离子的最小电流即为维弧电流＝18A，维弧电流为恒流，维弧电流不会随切割电流上升而变大。当起弧后利用主弧检测信号来关闭转移弧交流接触器。电流是缓缓上升，没有冲击。

电极短路保护电路的工作过程：

1，电极短路控制电路的工作过程，当J2插座在正常的情况下(电极没有短路)，维弧是接控制板的地。R1，R2给UI运放的同相端3脚提供一个基准电压。运放的3脚同向端高于2脚反向端。这个时候运放的输出1脚为高电平。光耦的U2，第二脚为高。所以处于截止状态。当电极短路后，维弧是接地，与OUT-短路后，通过二极管D1反串把R1与R2的串联电压拉低，这个时候运放U1的同向端为低电平。运放U1的反向端2脚还是高。所以运放的输出端为低电平。光耦的U2的第二脚为低。光耦的U2导通，光耦U2的3脚接地，4脚直接拉低控制板的UC3846的第一脚电压，让PWM停止工作。从而达到保护的目的。