一种220v和380v双电源igbt逆变多功能焊机的制作方法_4

文档序号:9718071阅读:来源:国知局
定电位器。RV2为电流给定,Ig和IgL连接至该电流给定电位器。RV3为电感给定,di/dtb和di/dta连接至该电感给定电位器,其相关的电路相当于电子电抗器,可改变焊接电弧的特性,改善焊缝成形和降低焊接时的金属飞溅。Ich信号可影响电流数显表的显示单位指示灯和电流表小数点状态。例如,在手工焊下。此时,MMA/ΕΝ变为高电平,Q4三极管导通,D4 MMA指示灯点亮。D9指示灯也是亮的,“V”单位指示灯点亮。Q3三极管导通,D7发光二极管“A”单位指示灯点亮。显示电路部分,两个数码管部分分别显示输出电压和电流值。如果没有焊接,则IDP和UDP的数据会使电路显示预置焊接电流和空载电压。如果是焊接状态,则会使电路显示实际焊接电流和焊接电压。在手工焊状态,“D5”m/min指示灯是不会点亮的。在气保焊下,控制的结果才会是“D5”m/min指示灯点亮。关于其它的控制,大家可以结合电路图进行分析和理解。
[0039]附图9、10的输出特性控制电路部分,主要是根据电压给定电位器(与Ug和UgL相关)、电流或送丝给定电位器(与Ig相关)、电感给定电位器(与di/dtb和di/dta相关)的给定值,以及是选择了手工焊(含氩弧焊)还是气保焊(与MMA/ΕΝ等相关),还有来自输出回路分流器FLQ(300A/75mv)的电流反馈信号If-和If+、电压反馈信号Uf+,以及来自送丝和电磁阀等控制电路(见附图8电路部分)的P/MMA等信号和状态,决定焊机是无输出电压或电流(与过热或过流信号Tc等关闭PWM信号有关),还是有输出电压或电流(有PWM信号输出,与附图7中“12”点的输入给定信号等有关);是显示预置的电流和电压参数,还是显示实际的电流和电压参数等情况(与Ich、SWLOCK电平控制信号等有关)。“Voltage”信号来自实际的电压反馈信号,是经过运算放大器U1D及其外围电路处理的,代表着实际的输出电压大小;“Current”信号来自实际的电流反馈信号,是经过运算放大器U1A及其外围电路处理的,代表着实际的输出电压大小。U5芯片(CD4053)是多路电子开关。主要是控制显示的数据是空载和预置的参数,还是实际的焊接电压和电流数据。例如,当Ich、MMA/ENl、SWLOCK电平控制信号状态使U5C的3脚与4脚接通时,IDP输出的数据是“Current”信号,即实际输出的电流大小。同时,U5A的13脚与14脚也是接通状态的,UDP输出的数据是“Voltage”信号,即实际输出的电压大小。反之,U5C的5脚与4脚接通(同时,U5B的15脚与2脚也接通)时,IDP输出的数据是来自“Ig”的信号,即预置给定的电流大小。类似地,U5A的12脚与14脚处于接通状态时,UDP输出的数据是来自“Ug”信号的,即预置给定的电压大小。MMA/EN电平状态,前面已经提及,是与选择了手工焊还是气保焊相关的。当选择MIG/MAG气保焊时,MMA/EN为低电平;当选择手工焊时,MMA/EN为高电平。从附图9中可以看出,当MMA/EN为高电平时,MMA/EN1为+24V高电平。反之,气保焊时,MMA/EN1则为低电平。在气保焊下,由于MMA/EN1为低电平,三极管Q22截止,U12光耦的发光二极管发光,其内部三极管导通,使R83的输入信号,也就是电流给定这一路信号无效。即气保焊时Ig电位器不起作用。手工焊状态下,P/ΕΝ为高电平,可使三极管Q23导通,通过D55和D56 二极管的箝位,使Ugl点电位拉至较低电平,即其作用是:手工焊时Ug电位器不起作用。
[0040]附图9、10中,控制电路框图中的“12”点的输入给定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)手工焊时,由焊接电流给定信号Ig与输出电流反馈信号If-和If+等共同决定。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处于最大导通状态,最终使逆变主电路输出空载电压。当操作者调节好Ig给定电流并进行焊接时,控制电路通过FLQ分流器(300A/75mv)检测到输出电流If-和If+反馈信号。经过U1A及其外围电路处理后,一方面,通过电路转换为“Current”获得焊机电流表显示的输出电流信号,并实现电流数字显示表的显示。另一方面,检测放大后的电流反馈信号与焊接电流给定Ig信号进行比较。比较后的差值信号,经过后级运算放大器U2B等组成的电流PI(比例+积分)控制电路,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Ig信号不变时,随着检测到的电流反馈If-和If+信号增加,并且达到给定Ig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,通过控制后,使焊机输出PWM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Ug信号与输出电压反馈信号Uf等共同决定。控制的对象或目标是输出电压大小。采用运算放大器U1C等构成的电路进行电压负反馈PI控制。空载时,与手工焊控制类似,仍然是输出较大的HVM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。从附图9中可以看出,改变电感给定电位器的给定值,di/dtb和di/dta会变化,最终会改变焊接电弧的特性。
[0041 ] 对于附图2和附图8的送丝和电磁阀等控制电路部分,其电源电压接口部分有+5V、+ 15V、+24V电压。还有来自焊机前面板的焊枪开关信号SWA和SWB(C0N2插口。气保焊时,通过按下焊枪开关SW1,可实现送丝、送气、焊接过程等控制);控制电磁阀的GAS信号(C0N14接口,当GAS接口端电平为低时,连接至C0N14的电磁气阀动作,可实现保护气的通断控制);送丝电机的控制信号Μ0Τ-和M0T+(C0N3接口,当这两个端子间有输出电压时,连接至此接口的送丝电机运转,可实现送丝控制);电流给定信号(与Ig和IgL相关)和2T/4T状态控制信号等部分。U7ASCD4013芯片;U6为CD40106B芯片。Μ0Τ+和Μ0Τ-接口连接到额定电压为24V的送丝电机。送丝电机属于附图1中送丝机的一个组成部分。当送丝电机转动时,带动焊丝输送到焊枪。实现焊接前的焊丝安装和焊接时的送丝动作。
[0042]附图8中,送丝控制U8芯片TL494是Pmi脉冲宽度调制器。其外围有很多的二极管、电阻和电容等器件。其8和η脚输出端产生固定频率的方波脉冲信号。频率和死区时间由R7和C6决定。U8的8脚和11脚输出的PWM控制信号经过D11和D12、Q1、Q2等组成的电路后去控制Q2 M0S管。通过控制Q2 M0S管的通断时间,从而控制送丝电机的转速。HVM控制脉冲的宽度是由给定的送丝速度值Ig确定的。改变给定的大小即可改变脉宽,最终改变送丝速度的大小。D14二极管组为续流二极管,消除送丝电机的反电势对Q2的不利影响。R12、Q3 M0S管等器件组成的控制电路,构成送丝电机的能耗制动控制电路。当U6F的输入端(13脚)为低电平时,U6F的输出端(12脚)输出高电平。此时,Q3导通,接通电阻R12,使电机绕组上储存的能量快速通过R12释放,从而使送丝电机快速停止转动。这样,焊丝就不致于会伸出焊枪头部气体保护罩太多,影响焊接的正常操作。
[0043]附图8中,气保焊控制时,SWL0CK为低电平。U6A的1脚、2脚、4脚电平受焊枪开关SWA和SWB状态以及2T/4T电平状态控制。当选择2T焊枪操作方式时,2T/4T电平为高电平。此时三极管Q7导通,D17二极管的阴极电位被拉低至低电平“地”。D17的箝位作用,使U6C的5脚为低电平,U6C的6脚,也就是U7A的4脚R(复位)端为高电平。U7A的1脚Q输出端为低电平。此时,如果焊枪开关SWA和SWB合上,则U6A的1脚变为低电平,2脚变为高电平,4脚变为低电平。2脚的高电平使U6F的12脚为低电平,场效应管Q3不会导通,送丝电机能耗制动电路断开。同时,D7的阴极为高电平,一方面使GAS/ΕΝ为高电平,另一方面,使Q5导通,稳压管D15击穿、稳压,Q4场效应管导通,GAS端子接通+24V,电磁气阀动作,可以使保护气体输送到焊枪端头的焊接区进行保护。由于有送丝给定Ig,在TL494及其外围电路的作用下,TL494的8和11脚输出的方波脉冲PWM控制信号经过D11和D12、Q1、Q2等组成的电路后去控制Q2 M0S管。通过控制Q2 M0S管的通断时间,从而控制送丝电机的转速。之后,电弧被引燃,焊接过程开始进行。焊接过程中,PWM控制脉冲的宽度是由给定的送丝速度值Ig确定的。改变给定的大小即可改变脉宽,最终改变送丝速度的大小。实际上就是改变焊接电流的大小。当松开焊枪开关后,U6A的1脚变为高电平,2脚变为低电平,U6B的4脚变为高电平。2脚的低电平使U6F的12脚为高电平,场效应管Q3导通,送丝电机能耗制动电路接通,送丝电机不转动,停止送丝。同时,D7的阴极为低电平,一方面使GAS/ΕΝ为低电平,另一方面,使Q5截止,稳压管D15不会击穿、稳压,Q4场效应管不导通,GAS端子不会接通+24V,电磁气阀不动作,保护气体无法输送。
[0044]附图8中,当选择4T焊枪操作方式时,2T/4T电平为低电平。Q7三极管截止。Ich和ICS为通过电流检测和控制电路后获得的控制信号。当焊机有电流输出时,Ich端子为高电平。当检测到焊机输出电流,并且电流大于一定值时,ICS为低电平。此时,如果焊枪开关SWA和SWB合上,贝IJU6A的1脚变为低电平,2脚变为高电平,4脚变为低电平。2脚的高电平使U6F的12脚为低电平,场效应管Q3不会导通,送丝电机能耗制动电路断开。同时,D7的阴极为高电平,一方面使GAS/ΕΝ为高电平,另一方面,使Q5导通,稳压管D15击穿、稳压,Q4场
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