一种分体潜水式焊接电源的制作方法

本发明涉及一种电源，具体是一种分体潜水式焊接电源。

背景技术：

水下焊接一般具有焊接电源远离施工地点的特点，例如在海上进行水下焊接修复时，焊接电源一般放在特定的船舱内，通过较长的焊接电缆连接的工件和焊把处。在这种情况下，焊接电缆上的压降影响较大。除此之外，电缆连接点、焊接回路切断装置（如闸刀开关）以及工件接地处，由于所处的自然环境湿度大，易锈蚀，增加接触电阻以及由此引入的压降都将影像焊接效果。增加导体截面积固然能降低回路阻抗，改善焊接过程。在实际施工过程中，所需焊接电缆长度随着水深的增加而增加，回路阻抗带来的负面影响随之加剧。采用大线径优质电缆固然能较大限度地抑制回路阻抗导致的压降，但过外径过粗的焊接电缆由于其较大的自重为施工过程带来极大不便，这一点，在水下机器人焊接时将体现的更为明显。若能减少线缆的数量和重量，将大幅简化设备的布放过程。

除此之外，传统焊机的电源外特性曲线特征也限制了水下焊接质量的提高。由于与陆上常压环境相比，水下环境的压力较大。在水的压力下，电弧产生径向收缩，电弧的截面积减小。电弧长度一定，横截面积减小，导致电弧的电阻增大。水下电弧除了受到水压的作用而产生收缩外，水的冷却也会使其收缩。电弧的收缩导致水下电源外特性曲线与空气中差异较大。根据经典电弧理论，电弧静特性-电源动特性的正确匹配，是实现高稳定燃弧过程，进而获得高质量焊缝的基础。因此，水下焊接施工过程中，特别是水下药芯焊丝焊接过程，急需一种能与其自身电弧静特性曲线匹配的焊机，获得符合要求的电源外特性，提高焊接质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种分体潜水式焊接电源，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种分体潜水式焊接电源，包括第一组件和第二组件，第一组件位于陆上，靠近供电电网，第二组件潜入水中，靠近焊接施工区域，第一组件和第二组件之间采用水密导线连接，第一组件包括陆上组件、人机交互界面和陆上载波通讯装置，第二组件包括水下电源组件、水下载波通讯装置和外特性控制器，所述陆上组件除通过电力电缆与水下电源组件相连接外，陆上组件还与人机交互界面和陆上载波通讯装置相连接，为人机交互界面和陆上载波通讯通讯装置提供电力，人机交互界面与陆上载波通讯通讯装置相连接，陆上载波通讯装置还与电力电缆连接，将控制指令转换成载波信号，传递到水下载波通讯装置，水下电源组件通过电力电缆与陆上组件相连接，除输出符合要求的电压用于焊接的外，还为水下载波通讯装置和外特性控制器提供能源，水下载波通讯控制器从电力电缆上接受载波信号，通过解码获取操作者的指令，并将焊机的运行状态转换成载波信号，反馈到陆上载波通讯装置，外特性控制器从载波通讯装置处获取对焊机输出电压幅值uset、微升斜率θ、空载电压u0、引弧成功判定电流imin，最大输出电流imax信息，并通过特定的控制方式，依据特定的控制算法，实现如图2所示的可控外特性。

作为本发明进一步的方案：所述外特性控制器通过实时采集焊机输出端的电流iout和电压uout，对输出特性进行控制，与传统的恒流外特性或恒压外特性采用单一闭环控制不同，本发明涉及的外特性控制器在恒压外特性基础上，通过如下控制算法对对输出电压uout进行控制：

uout=u0，（i≤imin）；

uout=uset+iout*tanθ，（imin＜i＜imax）；

uout=0，（i≥imax）。

作为本发明再进一步的方案：所述外特性控制器根据水下焊接与切割工艺要求，输出可调的外特性曲线。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用低压载波通讯方式传输控制信号，减少了焊接电源整机的两个部分之间线缆的数量，不仅便于水下电源的布防与回收，而且提高了焊接电源能量和控制信号传输的可靠性和稳定，在此基础上，针对水下湿法焊接电弧特性，采用电流反馈控制，实现对焊接电源外特性的定制和输出，从而可以有效、便捷的针对不同工况的要求开发相应的焊接工艺，提高焊接质量。

附图说明

图1为本发明的结构原理框图。

图2为本发明可控外特性示意图。

图3为本发明中500a分体潜水式水下焊接电源示意图。

图4为本发明中500a微升外特性电源外特性曲线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中，大水深条件下的水下湿法焊接过程，一般需要将焊机固定在船舱内部，由自动焊接机构在水下完成焊接任务。在这种情况下，采用本发明可以最大限度减少线缆数量，便于设备的布放与焊接质量的提高。

根据本发明原理，设计了一款如图3所示的500a分体式水下湿法焊接电源，该电源分为陆上组件和水下组件两部分。

陆上组件除包括整流、滤波等功能之外，还包括液晶显示屏与基于max2990的载波通讯系统。陆上组件通过高压水密电缆与水下电源组件相连接外，陆上组件还与液晶显示屏和max2990载波通讯系统相连接，为液晶显示屏和max2990载波通讯系统提供电力。

液晶显示屏与max2990载波通讯系统相连接，操作者可以通过按键输入控制指令、设置焊接电压、电流、引弧电压、短路电流等参数以及显示焊机当前运行状态。陆上max2990载波通讯系统还与高压水密电缆连接，将控制指令转换成载波信号，传递到水下max2990载波通讯系统。

水下组件除包括水下逆变整流组件外，还包括水下max2990载波通讯系统和基于atmega128单片机微升外特性控制系统。水下逆变整流组件通过高压水密电缆与陆上组件相连接，为水下max2990载波通讯系统和atmega128单片机控制系统提供能源。水下max2990载波通讯系统从高压水密电缆上接受载波信号，通过解码获取操作者的指令，并将焊机的运行状态转换成载波信号，反馈到陆上max2990载波通讯系统。基于atmega128单片机外特性控制系统从载波通讯装置处获取对焊机输出电压幅值uset、微升斜率θ等信息，并通过特定的控制方式，依据特定的控制算法，实现如图4所示的可控外特性。

基于atmega128单片机外特性控制系统利用电流传感器和电压传感器通过实时采集焊机输出端的电流iout和电压uout，对输出特性进行控制。本发明涉及的外特性控制器在恒压外特性基础上，通过如下控制算法对对输出电压uout进行控制。

uout=uset，（i≤20a）；

uout=uset+iout*tanθ，（20a＜i＜500a）；

uout=0，（i≥500a）。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。