专利名称：交直流氩弧焊机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电焊机，尤其是一种交直流氩弧焊机。
背景技术：
现有的焊接电源不能实现一机输出交流、直流、直流脉冲和方波交流，也就是说，在又要进行钨极氩弧焊、又要进行手工焊接、又要进行交流焊接等多种焊接方法的场合，必须使用不同的焊机，这当然会给用户造成操作上的不便、以及成本上的增加。
另一方面，现有的焊接电源的内部控制电路为分立电子元件组成，组装麻烦，又容易发生故障，在焊接过程中不能实现各种参数的精确调整，不适应当今产业上的需要。
发明内容
本实用新型的主要目的，就是要提供一种高效的、应用范围广的交直流氩弧焊机，可进行交流、直流、直流脉冲和方波交流焊接；本实用新型的次要目的，就是要实现交直流氩弧焊机内部电路的集成电路化，简化交直流氩弧焊机的组装和维护。
为达成上述目的，本实用新型提出一种交直流氩弧焊机，包括设于机壳壳体的总电源开关、和焊接电缆插座，以及设置于壳体内的内部电路单元，该内部电路单元包括一个整流电路，将从总电源开关输入的三相交流电转换为高压直流电；第一级转换电路单元，将上述高压直流电经转换为高频交流电；第二级转换电路单元，将上述高频交流电转换为焊接用的可控直流或交流电流；以及协调该第一级转换电路单元、和该第二级转换电路单元工作的控制单元。
本实用新型的交直流氩弧焊机效率高，可广泛应用于各类金属的非熔化极惰性气体保护焊，尤其适用于铝、镁等有色金属的薄板焊接，由于内部电路单元采用了先进的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘双极晶体管)逆变技术，实现了对焊接过程的各种参数的精确调整，具有国际先进水平。另外，本实用新型的交直流氩弧焊机内部电路采用了集成电路，简化了组装和维护。
图1为本实用新型的焊机进行MMA焊接时的示意图；图2为本实用新型的前控制面板示意图；图3为本实用新型的焊机配电箱内部结构示意图；图4为本实用新型的内部电路单元的电路图。
具体实施方式
请看图1为本实用新型的焊机进行MMA(Manual Metal Arc手工金属焊)焊接时的示意图，外部电源从一个配电箱输入，本实用新型的焊机包括设于机壳壳体后部的总电源开关(图中未示)、和壳体前面板上的焊接电缆插座、以及设置于机壳内的内部电路，该总电源开关与配电箱相连接；本实用新型采用三相交流电，经该内部电路转换为焊接用的可控直流或交流电流，并从壳体前面板上的焊接电缆插座输出，焊接电缆插座有两个，分别外接被焊工件、和焊钳。
图2为本实用新型的控制前面板功能示意图；如图2所示，本焊机通过选择功能钮可进行交流、直流、直流脉冲和方波交流焊接。
图3为本实用新型的焊机配电箱内部结构示意图；该配电箱箱体的外侧部有一个电源开关1，打开开关1后，外部电源从配电箱的上部进入箱内，从配电箱下部送入本实用新型的焊机，配电箱内还包括一个保险丝2、及接地线4，以保障本实用新型的安全。
为实现上述功能，本机采用了IGBT两级逆变技术，再请看图4，图4为本实用新型的内部电路单元的电路图；下面同时对照附图对本实用新型的焊机的一个实施例进行详述本实用新型的内部电路单元包括一个整流电路，将从总电源开关输入的三相交流电转换为高压直流电；第一级IGBT逆变电路单元，将上述高压直流电经转换为高频交流电；第二级IGBT逆变电路单元，将上述高频交流电转换为焊接用的可控直流或交流电流；以及一个协调该第一级IGBT逆变电路单元、和该第二级IGBT逆变电路单元工作的控制单元。
如图4所示，三相交流电从总电源开关输入，输入后经三相整流模块BR1整流变为直流，再经过第一级IGBT逆变后产生高频交流，经过高频变压器T1变换、二极管模块D1～D4整流后产生低压直流；经过第二级IGBT后输出可控直流或交流电流供焊接。本机前级为逆变恒流源，提供恒定的焊接电流，后级为交流换向，输出可控直流或交流电流。还包括一个协同前后两级工作的程序控制电路；机内并具有各种保护功能，如过热保护、过流保护、欠压保护等等。
其中，第一级IGBT逆变电路单元完成从高压直流到高频交流的逆变功能，该第一级IGBT逆变电路单元主要由IGBT1和IGBT2模块、电路板PCB5、高频变压器T1组成，其中每个IGBT模块内含两个单元C1-C2E1和C2E1-E2，四个单元在驱动电路PCB2控制下轮流工作。工作过程A时，电流方向为IGBT1(C1-C2E1)→高频变压器T1原边(上至下)→IGBT2(C2E1-E2)，能量传递到付边；工作过程B时，电流方向为IGBT2(C1-C2E1)→高频变压器T1原边(下至上)→IGBT1(C2E1-E2)，能量传递到付边；两个过程之间没有停止时间。由于两个过程在高频变压器T1原边形成电流方向相反，使变压器T1工作在交流状态，完成了由直流向交流的变换，即逆变过程。
第二级IGBT逆变电路单元根据输出需要完成对输出电流方向的控制，主要由二极管模块D1-D4、电感L1、模块IGBT3、变压器T2组成，该IGBT3模块和变压器T2分别连接有电缆插座XS(R)和XS(B)，如图1所示，电缆插座XS(R)外接被焊工件，XS(B)外接焊钳，焊接时本机可根据需要在工件和焊钳之间输出焊接电流，形成焊接电弧；模块IGBT3内含两个单元C1-E1C2和E1C2-E2，E1C2为公共端，两个单元在驱动电路PCB4控制下轮流工作。参见图4所示，二极管模块D1、D3组成正相全波整流电路，二极管模块D2、D4组成两个反相全波整流电路，T1中心抽头作为电路中点，经变压器T2连接至输出电缆插座XS(B)。当工作在直流正输出时，电流方向为D1和D3正极→电感L1绕组1、2→模块IGBT3的C1-E1C2单元→输出电缆插座XS(R)→焊接电弧→输出电缆插座XS(B)→变压器T2→电路中点(T1中心抽头)，其余器件不参加工作。当工作在直流负输出时，电流方向为电路中点(T1中心抽头)→变压器T2→输出电缆插座XS(B)→焊接电弧→输出电缆插座XS(R)→模块IGBT3的E1C2-E2单元→电感L1绕组3、4→D2和D4正极，其余器件不参加工作。当工作在交流输出时，由控制电路控制模块IGBT3的两个单元轮流工作，连续重复上述两个过程，在输出端形成交流输出，其中两组整流电路和模块IGBT3的两个单元轮流工作。
控制单元主要包括电路板PCB1、PCB2、PCB3和PCB4，电路板PCB1和PCB2与模块IGBT1和IGBT2相连接，PCB4与模块IGBT3相连接，PCB3与PCB1和PCB4相连接；其中PCB3的功能主要是采集外部设定状态、参数后经运算后形成两级逆变电路所需参数，分别送至PCB1、PCB4；PCB1的功能主要是根据PCB3提供的参数及两级逆变电路的工作要求，采集传感器信号后经过运算形成控制信号，经PCB2放大后驱动第一级逆变电路的IGBT模块工作，并根据电路工作状态完成保护功能。PCB3所形成的参数送至PCB1，经PCB2放大后驱动第一级转换电路的模块IGBT1和IGBT2；PCB3所形成的参数通过PCB4送至控制模块IGBT3，同时生成显示信号在显示面板上进行显示，及气阀控制信号。
本实用新型IGBT模块采用德国西门子公司的产品，其中，IGBT1、IGBT2的型号均为BSM75GB120DN2，IGBT3的型号为BSM300GB60DLC。本实用新型的其他主要芯片的型号请见下表
权利要求1.一种交直流氩弧焊机，包括设于机壳壳体的总电源开关、和焊接电缆插座，以及设置于壳体内的内部电路单元，该内部电路单元包括一个整流电路，将从总电源开关输入的三相交流电转换为高压直流电；其特征是该内部电路单元还包括第一级转换电路单元，将上述高压直流电经转换为高频交流电；第二级转换电路单元，将上述高频交流电转换为焊接用的可控直流或交流电流；以及协调该第一级转换电路单元、和该第二级转换电路单元工作的控制单元。
2.如权利要求1所述的交直流氩弧焊机，其特征是所述第一级转换电路单元包括相互电连接的模块IGBT1、模块IGBT2、电路板PCB5、高频变压器T1；其中模块IGBT1、IGBT2内分别含两个单元C1-C2E1和C2E1-E2，该第一级转换包含两个过程，在过程A中，高压直流电流方向为IGBT1(C1-C2E1)→高频变压器T1原边(上至下)→IGBT2(C2E1-E2)，能量传递到付边；在工作过程B中，高压直流电流方向为IGBT2(C1-C2E1)→高频变压器T1原边(下至上)→IGBT1(C2E1-E2)，能量传递到付边；经上述两个工作过程，高压直流电流被转换为高频交流电，并由变压器T1输出至第二级转换电路单元。
3.如权利要求1所述的交直流氩弧焊机，其特征是所述第二级转换电路单元包括相互电连接的二极管模块D1-D4、电感L1、模块IGBT3、变压器T2，该模块IGBT3和变压器T2分别连接有电缆插座XS(R)和XS(B)，电缆插座XS(R)外接被焊工件，XS(B)外接焊钳；其中模块IGBT3内含两个单元C1-E1C2和E1C2-E2，E1C2为公共端，二极管模块D1、D3组成正相全波整流电路，二极管模块D2、D4组成两个反相全波整流电路，T1中心抽头作为电路中心，经变压器T2连接至输出电缆插座XS(B)，上述两组整流电路和模块IGBT3的两个单元轮流工作，其中该第二级转换包含两个过程，在过程A中，电流方向为D1和D3正极→电感L1绕组1、2→模块IGBT3的C1-E1C2单元→输出电缆插座XS(R)→焊接电弧→输出电缆插座XS(B)→变压器T2→电路中点(T1中心抽头)；在过程B中，电流方向为电路中点(T1中心抽头)→变压器T2→输出电缆插座XS(B)→焊接电弧→输出电缆插座XS(R)→模块IGBT3的E1C2-E2单元→电感L1绕组3、4→D2和D4正极；经上述两个工作过程，前述高频交流电被转换为可控直流或交流电流，并由电缆插座XS(R)和XS(B)输出以产生焊接电弧。
4.如权利要求1所述的交直流氩弧焊机，其特征是该控制单元包括电路板PCB1、PCB2、PCB3和PCB4，电路板PCB1和PCB2与模块IGBT1和IGBT2相连接，PCB4与模块IGBT3相连接，PCB3与PCB1和PCB4相连接；其中PCB3采集根据外部设定状态参数并转换为两级逆变电路所需参数；上述参数送至PCB1，经PCB2放大后驱动第一级转换电路的模块IGBT1和IGBT2；上述参数通过PCB4送至控制模块IGBT3，同时生成显示信号及气阀控制信号。
5.如权利要求2或3所述的交直流氩弧焊机，其特征是所述模块IGBT1、IGBT2的型号均为BSM75GB120DN2，模块IGBT3的型号为BSM300GB60DLC。
6.如权利要求2或3所述的交直流氩弧焊机，其特征是所述焊接电缆插座的型号为DKJ50-1。
7.如权利要求1所述的交直流氩弧焊机，其特征是所述总电源开关与外部电源之间还设有一个配电箱，外部电源从配电箱的上部进入箱内，从配电箱下部送入本焊机，该配电箱箱体的外侧部有一个电源开关(1)，配电箱内还包括一个保险丝(2)、及接地线(4)。
专利摘要一种交直流氩弧焊机，包括设于机壳壳体的总电源开关、和焊接电缆插座，以及设置于壳体内的内部电路单元，该内部电路单元包括一个整流电路；第一级转换电路单元，将整流电路送来的高压直流电经转换为高频交流电；第二级转换电路单元，将上述高频交流电转换为焊接用的可控直流或交流电流；以及协调该第一级转换电路单元、和该第二级转换电路单元工作的控制单元；本交直流氩弧焊机效率高，可广泛应用于各类金属的非熔化极惰性气体保护焊，尤其适用于铝、镁等有色金属的薄板焊接，由于内部电路单元采用了先进的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘双极晶体管)逆变技术，实现了对焊接过程的各种参数的精确调整，具有国际先进水平；另外，由于内部电路采用了集成电路，简化了组装和维护。
文档编号B23K9/32GK2605953SQ0323701
公开日2004年3月10日 申请日期2003年1月21日 优先权日2003年1月21日
发明者李力, 段立昆 申请人:北京时代科技股份有限公司