一种220v和380v双电源igbt逆变多功能焊机的制作方法_3

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。这样的电路,称为上电缓冲电路。主要是防止电源开关S1接通瞬间,由于C13?C20部分的电解电容上没有电压,相当于短路,会形成较大的浪涌电流,烧坏电源开关SIM点。而上电缓冲电路的作用,就是通过合闸瞬间串入RR1?RR2热敏电阻的方法来限制浪涌电流的。并且,RR1?RR2热敏电阻的阻值,是随其温度上升而增大的。因此,上电缓冲电路可起到较好的保护作用。附图6中的整流电路主要是通过DB1和DB2整流器来实现。通过整流器可把供电电源的交流变换为脉动直流。附图6中,C13~C20部分的电解电容、J1B和J2B继电器的触头、J1A和J2A继电器的线包及其控制电路则构成电压检测、倍压转换和滤波控制。本发明焊机的供电电源为220V或380V<a)当供电电源为单相380V时,AC1和AC2处于较高电源电压,通过电源电压检测控制电路的作用,VR1会击穿。U1和U2光耦中的发光二极管发光,其内部的三极管导通。使Q4三极管导通,Q1晶闸管(SCR)导通。同时,ZD2稳压管不会击穿、稳压,Q6三极管不导通,J1A和J2A继电器不动作;ZD1稳压管会击穿、稳压,使连接至CN2接口的380V指示灯点亮。此时,由于J1A和J2A继电器不动作,继电器的J1B和J2B触头不闭合。单相380V通过DB1和DB2整流器变换为脉动直流信号。后级的电解电容进行滤波,使+VCC和-VCC形成稳定的直流电压。一方面供给前面提及的半桥逆变主电路工作。另一方面,加至U4(TL431)程控管等器件组成的控制电路。由于此时+VCC和-VCC之间的直流电压较高,U4 (TL431)程控管导通,使U3光耦中的发光二极管发光,其内部的三极管导通。D3 二极管导通,通过其箝位作用,使Q6三极管不导通,这就确保了 J1A和J2A继电器不动作,防止它们误动作而烧坏控制电路;2)当供电电源为220V时,AC1和AC2处于较低的电源电压,通过电源电压检测控制电路的作用,VR1不会击穿。U1和U2光耦中的发光二极管不会发光,其内部的三极管不导通。使Q4三极管不导通或截止,Q1晶闸管(SCR)也不会导通。同时,ZD2稳压管会击穿、稳压,Q6三极管导通,J1A和J2A继电器动作;同时使连接至CN2接口的220V指示灯点亮。此时,由于J1A和J2A继电器动作,继电器的J1B和J2B触头闭合。220V通过DB1和DB2整流器变换为脉动直流信号。后级的电解电容进行倍压转换和滤波,使+VCC和-VCC仍然形成稳定的、较高的直流电压。一方面供给前面提及的半桥逆变主电路工作。另一方面,加至U4(TL431)程控管等器件组成的控制电路。由于此时+VCC和-VCC之间的直流电压相对较低,U4(TL431)程控管不导通,使U3光耦中的发光二极管不会发光,其内部的三极管不会导通。而Q5三极管导通,Q3三极管不导通或截止。D3 二极管不导通,使Q6三极管导通,这就确保了 J1A和J2A继电器动作可靠。附图6中,光耦U1~U3的作用则主要是把高压回路与低压的控制电路部分进行电气隔离,确保控制电路工作的稳定性和可靠性。
[0035]T1驱动变压器、U9集成PWM芯片(SG3525A)、Q18~Q21场效应管、Q9?Q10和Q13?Q14三极管及其周围的二极管(如D27和D29)、稳压管(如D24?D25)、电阻(如R95、R40?R41、R47?尺48)、电容(如020、024丄39丄42和045),以及附图3中靠近03附0的(:1^:4、01~04、1?1~1?4等组成逆变主电路中Q1~Q2和Q3~Q4 IGBT管的驱动电路控制部分。Q1~Q2、Q3~Q4 IGBT管的两路驱动电路形式基本是一致的。由于U9芯片(SG3525A)的11脚和14脚输出Pmi信号驱动功率小,故需要经过Q9?Q10和Q13?Q14、Q18~Q21场效应管、T1驱动变压器,以及上述很多外围的器件等组成的驱动控制电路进行功率放大。再通过T1驱动隔离变压器去控制Q1~Q2和Q3~Q4IGBT管的通或断工作状态。附图7中,U9芯片的11脚和14脚输出控制信号是两组PWM方波脉冲信号。其方波的频率是固定的,有几十KHz。它由该芯片的RT、CT脚连接的电阻和电容参数(如R46和C23等)决定。两组方波脉冲信号在时间上有一个固定的时间差,专业上也称为死区时间。它是保障IGBT两组开关交替工作的重要参数之一。该时间是通过U9芯片的外围器件(如R46和C23等)参数设置而确定的。至于如何确定,查看U9芯片的相关使用资料或说明即可了解。这里不再重复。这里需要说明的是:U9芯片输出的HVM脉冲宽度调制信号是决定焊机逆变主电路输出电压和电流大小的信号。它的脉冲宽度取决于:1)手工焊(含氩弧焊)控制状态时,由焊接电流给定信号与输出电流反馈信号共同决定。控制的对象或目标是输出电流大小。空载时,反馈信号很小。控制电路产生一个占空比较大的PWM脉冲信号,使Q1?Q2、Q3~Q4两组IGBT管处于交替导通状态,最终使逆变主电路输出空载电压。当操作者调节好前面板上焊接电流的电位器,并进行焊接时,控制电路通过FLQ分流器(300A/75mv),可检测到输出电流信号。一方面,获得焊机电流表显示的输出电流信号。在其它控制电路(主要是附图4部分的操作和显示控制电路)的作用下实现电流数字显示表的显示。另一方面,检测到的电流信号,在其它控制电路(主要是附图7和9部分的控制电路)的作用下,经过信号放大等处理,并以此作为电流负反馈控制信号,与焊接电流给定信号进行比较。比较后的差值信号,进行PI(比例和积分)调节控制,其输出的结果控制焊机输出PWM芯片的脉冲宽度或占空比,决定焊机输出电流和电压的大小,实现输出电流参数的准确控制。并使焊机的输出特性为恒流带外拖的下降特性。进一步地说,当焊接电流给定信号不变时,随着焊机电路检测到的电流增加,并且,达到给定的设定值后,焊接电流给定信号与电流负反馈控制信号的差值会随电流增加而减小,通过PI控制后,使焊机输出PWM芯片的脉冲宽度或占空比减小,焊机的输出电压降低。这一过程,也就是所谓的电流截止负反馈控制。即只有当电流达到焊接电流电位器的设定值后才起作用的反馈控制。此后,随着电流微小的增加,电压降低会很多。当电压下降到16V以下时,随着电压的降低,控制电路可使焊机输出PWM芯片的脉冲宽度或占空比增加,使焊接电流按照设定的参数增大,最终形成恒流带外拖的下降特性。当焊接电流给定信号变化时,电流截止负反馈设定值不同,但其它的控制过程是类似的。这样,在电位器设定的最小和最大之间,就可获得无数条下降特性曲线。这样的控制,也是满足手工电弧焊(含氩弧焊)接的基本要求。2)气保焊控制状态时,由焊接电压给定信号与输出电压反馈信号等共同决定。控制的对象或目标是输出电压大小。采用电压负反馈PI控制。空载时,与手工焊控制类似,仍然是输出较大的PWM脉冲宽度信号,获得空载电压。带负载后,则与手工焊的控制有所不同。气保焊,焊机的输出特性控制是平特性,而不是恒流带外拖的下降特性。其特点是:负载电流变化较大,而输出电压变化很小,保持相对稳定。只有当电压给定信号发生改变时,输出的电压才会出现较大变化。以上控制过程,是通过相应的控制电路来实现的。
[0036]L3是一个电流检测器,可检测逆变主电路中,主变压器的初级电流信号。其输出LPa和LPb送至D31?D32和D36?D37等组成的控制电路(见附图9中右上角部分)。主要是检查逆变主电路直流母线是否发生过流现象。如果出现过流,附图7中的过流指示灯D67点亮;Q15(SCR晶闸管)导通,D30 二极管的阴极电位被拉低至低电平(GND),三极管Q11截止,Q12导通,U9芯片11和14脚输出的Pmi信号关闭,焊机逆变主电路IGBT的驱动控制信号关闭,焊机关闭输出。同时,面板过热指示发光二极管点亮,0C/0T端也发出相应信号。
[0037]逆变PWM和IGBT驱动等控制电路部分,其输出DriveA和DriveB、DriveD和DriveC分别为两组PWM脉冲信号,分别去控制逆变主电路中Q1~Q2和Q3~Q4两组IGBT开关的通、断状态。该PWM信号的脉冲宽度受附图7中“12”点的输入给定信号控制。有无PWM信号输出,则取决于附图7中“6”、“7”和“9点的信号控制,实际上就是过流或过热等控制。例如,附图3中C0N4连接的信号是过热信号Tc,即连接至温度保护器。而温度保护器又紧贴在IGBT的铝合金散热器(30)上。当温度保护器过热时,表明主功率器件发生过热现象。此时,附图9中,Tc电位被拉低至低电平(GND),同时,OC端发出相应信号给显示电路,使面板过热指示D10发光二极管点亮,控制电路将关闭PWM信号。防止焊机因过热而烧坏。在(连接至CON13接口的)7令却风机的作用下,当铝合金散热器(30)的温度下降到一定程度后,焊机内部的过热现象消除,热保护器恢复时,控制电路才能继续输出PWM控制信号。同时过热指示灯(黄色)熄灭。这就实现了焊机过热保护。当关闭PWM信号时,焊机不输出电压或电流,使逆变主电路中Q1~Q2和Q3~Q4两组IGBT开关处于关断状态。
[0038]操作和显示控制电路,位于显示电路板(42)上。U2芯片(GC7139C)控制电压显示数码管。其输入UDP信号大小决定着电压表的显示数据。RV1是电压显示数据与实际电压数据的校正微调电位器。U1芯片(GC7139C)控制电流显示数码管。其输入IDP信号大小决定着电流表的显示数据。RV4、RV5分别是电压、电流显示数据与实际电流数据的校正微调电位器。MMA/EN由手工焊(MMA)/气保焊(MIG/MAG)焊接方法选择按钮S1操作电路控制决定。其电路由U3(CD4013)芯片、三极管和按钮S1,以及外围的电阻、电容等组成。本控制电路,焊机供电后开机的控制默认状态为:MMA/ΕΝ为低电平,S卩MIG/MAG气保焊控制状态。同时,Q6三极管导通,D3发光二极管MIG/MAG指示灯点亮。之后,当按压一次S1按钮时,MMA/ΕΝ变为高电平,同时,Q4三极管导通,D4发光二极管MMA指示灯点亮。再次按压S1,则状态会再次翻转。2T/4T焊枪开关操作模式选择电路与上述方法选择电路类似,图中没有给出来。4T/EN状态由2T/4T焊枪开关操作模式选择按钮操作电路控制决定。其电路由U4芯片(CD4013)、三极管Q6和按钮S2,以及外围的电阻、电容等组成。本控制电路,焊机供电后开机的控制默认状态为:4T/EN为低电平,S卩MIG/MAG气保焊4T控制状态。同时发光二极管4T指示灯点亮。之后,当按压一次S2按钮时,4T/EN变为高电平,同时,发光二极管2T指示灯点亮。再次按压S2,则状态会再次翻转。来自逆变HVM和IGBT驱动等控制电路(还可见附图7所示)的0C/0T信号决定着过热指示灯D10是否点亮。RV1为电压给定,Ug和UgL连接至该电压给
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