专利名称：Co2/mag气体保护弧焊电源的输出特性控制设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及焊接过程控制，尤其涉及逆变式C02/MAG气体保 护弧焊电源的输出特性控制设备。
背景技术：
逆变式C02/MAG气体保护焊由于高效节能而得到广泛应用，但是 对于其焊接飞溅较大的实际问题，人们一直在寻求改进措施。其中通过 在焊接设备中对焊接电弧和熔滴过渡进行控制是常用的方法。现有技术 通常体现在以下几方面1. 采用电子电抗器在输出特性控制电路中设置电子电抗器，对于限制短路电流上升率 和限制短路电流峰值有一定的作用，有利于减少焊接飞溅。但是，电子 电抗器的大小需要在焊接时根据焊接电流的大小随时进行调整，在实际 应用中受到限制。2. 脉动送丝控制脉动送丝控制是指在燃弧中期开始加速送丝，使熔滴得到前冲的动 能，随后减速送丝直至短路后停止送丝。该方法的短路过渡频率决定于 脉动送丝频率，因而对短路过渡过程的控制有一定的效果，有利于防止 熔滴尺寸过大，保证焊缝成形。但脉动送丝系统的动态响应差，因此短 路过渡的频率受到限制，同时脉动送丝系统的结构复杂，耐用性和可靠 性难以保证。3. 焊接电流波形控制焊接电流波形控制，是在熔滴过渡的不同阶段输出不同的电流并控 制其变化率，以实现降低焊接飞溅并改善成形的目的。实现这样的控 制，往往需要复杂的硬件电路和软件、运算速度很高的微处理器和容量5很大的存储器，从而使得产品的造价高、竟争力低。 实用新型内容本实用新型的目的在于提出一种逆变式C02/MAG气体保护弧焊电 源的输出特性控制设备。实时控制弧焊电源的输出外特性，从而减少 C02/MAG焊接过程中短路过渡过程的飞溅并改善焊缝成形。为实现上述目的，本实用新型提出了一种C02/MAG气体保护弧焊 电源的输出特性控制设备，包括电压给定处理装置、电压反馈处理装 置、第一电压调节装置、第二电压调节装置、短路电流控制装置和逆变 器电源装置，其中，所述第一电压调节装置，将所述电压给定处理装置的输出电压和所 述电压反馈处理装置输出的反馈电压进行比例积分放大，并输出到所述 第二电压调节装置；所述短路电流控制装置，在姅接短路过渡时，根据所设定的焊接电 流的大小，将所述电压反馈处理装置的输出电压经过微分后输出到所述 第二电压调节装置；所述第二电压调节装置，将所述第一电压调节装置的输出电压和所 述短路电流控制装置的输出电压进行比例放大，并输出到所述逆变器电 源装置。进一步，上述C02/MAG气体保护弧焊电源输出特性控制设备还可 具有以下特点，所述短路电流控制装置进一步包括依次相连的短路过渡电压识别装置、微分装置和比例调节装置，所述短路过渡电压识别装置，根据所述电压反馈处理装置输出的反 馈电压提取出表征焊接短路过渡时的焊接电压；所述微分装置，将所述 焊接电压进行微分并输出微分后的电压；所述比例调节装置，根据焊接 时所设定的焊接电流的大小，将所述微分后的电压按比例分压并输出。进一步，上述C02/MAG气体保护弧焊电源输出特性控制设备还可 具有以下特点，所述短路过渡电压识别装置，包括运算放大器IC25B、 电阻R191、 R192、 R193、电阻R228和电容C119，电阻R191的一端、电阻R228的一端作为输入端，同时与电压《J绩处理装置的输出端 相连，所述电阻R191另一端与运算放大器IC25B的反相端相连，电阻 R192的一端、R228的另一端、C119的一端、R193的一端以及运算放 大器IC25B的正相端相连于一点，R192的另一端接电源，C119的另一 端和R193的另一端相连于一点并同时接地，运算放大器IC25B的输出 端作为短路过渡电压识别装置的输出端，将电压输出到微分装置。进一步，上述C02/MAG气体保护弧焊电源的输出特性控制设备还 可具有以下特点，所述微分装置包括电容C116、电阻R194、 二极管 D28、稳压管ZD9、电位器VRX，所述电阻R194作为输入端与运算放 大器IC25B的输出端相连，电阻R194的输出端与稳压管ZD9的一端 相连，并同时连接于电容C116的一端，电容C116的另一端与二极管 D28、电位器VRX的一端以及中心端相交于一点，并且该点作为微分 装置的输出与比例调节装置相连，稳压管ZD9、 二极管D28和电位器 VRX的另一端均接地。进一步，上述C02/MAG气体保护弧焊电源的输出特性控制设备还 可具有以下特点，比例调节装置包括二极管D26、电容C117、电阻 R182、 R196、 R207、 R209 、 R210 、运算放大器IC25C 、电位器 VRY，微分装置的输出端与二极管D26和电阻R196依次相连，电阻 R196另一端、电阻R182的一端、电位器VRY的一端以及中心端和电 容C117的一端相交于一点，电阻R182的另一端与电阻R209相交，并 同时连接于运算放大器IC25C的反相端，运算放大器IC25C的输出端 与电阻R209的另一端、电阻R207的一端相交一点，运算放大器 IC25C的正相端通过电阻R210接地，电位器VRY和电容C117的另一 端也分别接地，电阻R207的另一端作为输出端与第二电压调节装置相 连。进一步，上述C02/MAG气体保护弧焊电源的输出特性控制设备还 可具有以下特点，第一电压调节装置，包括运算放大器IC25D、电容C67、电阻R204、 R205、 R206、 R208、 R180、 R181、 R501、 R502以 及稳压管ZD5，其中，电阻R501、 R502、 R205、 R206的一端以及运算放大器IC25D的反相端连接于一点，运算放大器IC25D的正相端通 过R204接地，IC25D的输出端与R206的另一端、R208的一端、C67 的一端以及稳压管ZD5的一端连接于一点，R501的另一端作为输入 端，与电压给定处理装置的输出端相连，R502的另一端与电压反馈处 理装置的输出端相连，R205的另一端、C67的另一端以及ZD5的另一 端连接于一点，R208的另一端、R180以及R181的一端相连于一点， R180的另一端接地，R181的另一端作为第一电压调节装置的输出端与 第二电压调节装置相连。进一步，上述C02/MAG气体保护弧焊电源输出特性控制设备还可 具有以下特点，所述电位器VRX采用数字电位器或机械式电位器。进一步，上述C02/MAG气体保护弧烀电源输出特性控制设备还可 具有以下特点，所述电位器VRY采用数字电位器或机械式电位器。本实用新型通过检测C02/MAG焊接过程中的短路状态，实时控制 弧焊电源的输出外特性，抑制焊接短路过渡时的短路电流上升率和短路 电流峰值，从而有效减少C02/MAG焊接过程中短路过渡过程的飞溅、 改善焊缝成形、稳定焊接过程。
附图1是本实用新型实施例中C02/MAG气体保护弧焊电源输出特性控制i殳备的结构示意图；附图2是本实用新型实施例中短路电流控制装置的结构示意图； 附图3是本实用新型实施例中短路电流控制装置的电压波形图； 附图4是本实用新型实施例中C02/MAG气体保护弧焊电源输出特性控制设备原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。如图1所示， 一种C02/MAG气体保护弧焊电源输出特性控制设备，包括电压给定处理装置101、电压反馈处理装置103、第一电压 调节装置105、第二电压调节装置109、短路电流控制装置107、逆变器 电源装置lll，其中，所述电压给定处理装置101，用于将焊接电压给定信号输出到第一 电压调节装置105;所述电压反馈处理装置103,用于将逆变器电源装置111的输出电 压馈送到第一电压调节装置105和短路电流控制装置107;所述第一电压调节装置105，用于将电压给定处理装置101的输出 电压和电压反馈处理装置103输出的反馈电压Ul进行比例积分放大， 并输出到第二电压调节装置109;所述短路电流控制装置107，用于在焊接短路过渡时，根据所设定 的焊接电流的大小，将电压反馈处理装置103输出的电压经过微分后输 出到第二电压调节装置109;所述第二电压调节装置109，用于将第一电压调节装置105的输出 电压和短路电流控制装置107的输出电压U4进行比例放大，并输出到 逆变器电源装置lll，以驱动逆变器电源装置lll;所述逆变器电源装置lll，用于输出弧焊电源的输出电压。如图2所示，所述短路电流控制装置107进一步包括依次相连的短 路过渡电压识别装置1071、微分装置1073和比例调节装置1075。其 中，所述短路过渡电压识别装置1071，用于根据反馈电压Ul提取出表 征焊接短路过渡时的焊接电压U2;所述微分装置1073,用于将U2进行微分并输出微分后的电压U3;所述比例调节装置1075，用于根据焊接时所设定的焊接电流的大 小，将电压U3按适当的比例分压并输出分压后的电压U4。所述短路电流控制装置107的电压波形图如图3所示。当电压反馈处理装置103输出如图所示的波形时，短路过渡电压识别装置1071提 取短路时的电压，并由微分装置1073对该电压进行微分，之后再由比 例调节装置1075按适当的比例分压，以此来限制短路电流上升率和短 路电流峰值。从而达到稳定控制短路电流的目的。在相应实例中，如图4所示，其中，第一电压调节装置105，包括运算放大器IC25D、电容C67、电阻 R204、 R205、 R206、 R208、 R180、 R181 、 R501、 R502以及稳压管 ZD5。电阻R501、 R502、 R205、 R206的一端以及运算放大器IC25D的 反相端连接于一点，运算放大器IC25D的正相端通过R204接地， IC25D的输出端与R206的另一端、R208的一端、C67的一端以及稳压 管ZD5的一端连接于一点，R501的另一端作为输入端，与电压给定处 理装置的输出端相连，R502的另一端与电压反馈处理装置的输出端相 连，R205的另一端、C67的另一端以及ZD5的另一端连接于一点， R208的另一端、R180以及R181的一端相连于一点，R180的另一端接 地，R181的另一端作为第一电压调节装置的输出端与第二电压调节装 置相连；短路过渡电压识别装置1071，包括运算放大器IC25B、电阻 R191、 R192、 R193、电阻R228和电容C119。电阻R191的一端、电 阻R228的一端作为输入端，同时与电压反馈处理装置103的输出端相 连，所述电阻R191另一端与运算放大器IC25B的反相端相连，电阻 R192的一端、R228的另一端、C119的一端、R193的一端以及运算放 大器IC25B的正相端相连于一点，R192的另一端接电源，C119的另一 端和R193的另一端相连于一点并同时接地。运算放大器IC25B的输出 端作为短路过渡电压识别装置1071的输出端，将电压输出到微分装置 1073;微分装置1073包括电容C116、电阻R194、 二极管D28、稳压管 ZD9、电位器VRX。所述电阻R194作为输入端与运算放大器IC25B的输出端相连，电阻R194的输出端与稳压管ZD9的一端相连，并同时 连接于电容C116的一端，电容C116的另一端与二极管D28、电位器 VRX的一端以及中心端相交于一点，并且该点作为微分装置1073的输 出与比例调节装置1075相连，稳压管ZD9、 二极管D28和电位器VRX 的另一端均接地；比例调节装置1075包括二极管D26、电容C117、电阻R182、 R196、 R207、 R209、 R210、运算放大器IC25C、电位器VRY。微分 装置1073的输出端与二极管D26和电阻R196依次相连，电阻R196另 一端、电阻R182的一端、电位器VRY的一端以及中心端和电容C117 的一端相交于一点，电阻R182的另一端与电阻R209相交，并同时连 接于运算放大器IC25C的反相端，运算放大器IC25C的输出端与电阻 R209的另一端、电阻R207的一端相交一点，运算放大器IC25C的正 相端通过电阻R210接地，电位器VRY和电容C117的另一端也分别接 地，电阻R207的另一端作为输出端与第二电压调节装置109相连。其中，上述电位器VRX和电位器VRY采用数字电位器或机械式 电位器，可根据所设定的焊接电流的大小进行调整，并输出分压后的电 压信号，第二电压调节装置109，包括运算放大器IC24D、电阻R183、 R185、 R186、电位器VR15。短路电流控制装置的输出端同时与IC24D 的反相端和R186的一端相连，IC24D的正相端连接R185， R185的另 一端与R183的一端，以及电位器VR15的一端以及中心端连接于一 点，R183的另一端接电源，电位器VR15的另一端接地，IC24D的输 出端与R186的另一端连接于一点，并输出到逆变器电源装置。应当说明的是，本实用新型的描述是为了示例起见，而并不限于本 说明书所述的情形。对于本领域的技术人员，能够根据所述实施例进行 相应的变形。
权利要求1. CO2/MAG气体保护弧焊电源输出特性控制设备，包括电压给定处理装置、电压反馈处理装置、第一电压调节装置、第二电压调节装置、短路电流控制装置和逆变器电源装置，其中，所述第一电压调节装置，将所述电压给定处理装置的输出电压和所述电压反馈处理装置输出的反馈电压进行比例积分放大，并输出到所述第二电压调节装置；所述短路电流控制装置，在焊接短路过渡时，根据所设定的焊接电流的大小，将所述电压反馈处理装置的输出电压经过微分后输出到所述第二电压调节装置；所述第二电压调节装置，将所述第一电压调节装置的输出电压和所述短路电流控制装置的输出电压进行比例放大，并输出到所述逆变器电源装置。
2. 根据权利要求1所述的C02/MAG气体保护孤焊电源输出特性 控制设备，所述短路电流控制装置进一步包括依次相连的短路过渡电压 识别装置、微分装置和比例调节装置，所述短路过渡电压识别装置，根据所述电压反馈处理装置输出的反馈电压提取出表征焊接短路过渡时的焊接电压；所述微分装置，将所述焊接电压进行微分并输出微分后的电压； 所述比例调节装置，根据焊接时所设定的焊接电流的大小，将所述微分后的电压按比例分压并输出。
3. 根据权利要求2所述的C02/MAG气体保护弧焊电源输出特性 控制设备，所述短路过渡电压识别装置，包括运算放大器IC25B、电阻 R191、 R192、 R193、电阻R228和电容C119，电阻R191的一端、电 阻R228的一端作为输入端，同时与电压反馈处理装置的输出端相连， 所述电阻R191另一端与运算放大器IC25B的反相端相连，电阻R192 的一端、R228的另一端、C119的一端、R193的一端以及运算放大器 IC25B的正相端相连于一点，R192的另一端接电源，C119的另一端和 R193的另一端相连于一点并同时接地，运算放大器IC25B的输出端作为短路过渡电压识别装置的输出端，将电压输出到微分装置。
4. 根据权利要求2所述的C02/MAG气体保护弧焊电源输出特性 控制设备，所述微分装置包括电容C116、电阻R194、 二极管D28、稳 压管ZD9、电位器VRX，所述电阻R194作为输入端与运算放大器 IC25B的输出端相连，电阻R194的输出端与稳压管ZD9的一端相连， 并同时连接于电容C116的一端，电容C116的另一端与二极管D28、 电位器VRX的一端以及中心端相交于一点，并且该点作为微分装置的 输出与比例调节装置相连，稳压管ZD9、 二极管D28和电位器VRX的 另一端均接地。
5. 根据权利要求2所述的C02/MAG气体保护弧焊电源输出特性 控制设备，所述比例调节装置包括二极管D26、电容C117、电阻 R182、 R196、 R207、 R209 、 R210 、运算放大器IC25C、电位器 VRY，微分装置的输出端与二极管D26和电阻R196依次相连，电阻 R196另一端、电阻R182的一端、电位器VRY的一端以及中心端和电 容C117的一端相交于一点，电阻R182的另一端与电阻R209相交，并 同时连接于运算放大器IC25C的反相端，运算放大器IC25C的输出端 与电阻R209的另一端、电阻R207的一端相交一点，运算放大器 IC25C的正相端通过电阻R210接地，电位器VRY和电容C117的另一 端也分别接地，电阻R207的另一端作为输出端与第二电压调节装置相 连。
6. 根据权利要求1所述的C02/MAG气体保护弧焊电源输出特性 控制设备，所述第一电压调节装置，包括运算放大器IC25D、电容 C67、电阻R204、 R205、 R206、 R208、 R180、 R181、 R501、 R502以 及稳压管ZD5,其中，电阻R501、 R502、 R205、 R206的一端以及运 算放大器IC25D的反相端连接于一点，运算放大器IC25D的正相端通 过R204接地，IC25D的输出端与R206的另一端、R208的一端、C67 的一端以及稳压管ZD5的一端连接于一点，R501的另一端作为输入 端，与电压给定处理装置的输出端相连，R502的另一端与电压反馈处 理装置的输出端相连，R205的另一端、C67的另一端以及ZD5的另一端连接于一点，R208的另一端、R180以及R181的一端相连于一点， R180的另一端接地，R181的另一端作为第一电压调节装置的输出端与 第二电压调节装置相连。
7. 根据权利要求4所述的C02歴AG气体保护弧焊电源输出特性 控制设备，所述电位器VRX采用数字电位器或机械式电位器。
8. 根据权利要求5所述的C02/MAG气体保护弧焊电源输出特性 控制设备，所述电位器VRY采用数字电位器或机械式电位器。
专利摘要本实用新型提出一种逆变式CO2/MAG气体保护弧焊电源的输出特性控制设备，由第一电压调节装置，将所述电压给定处理装置的输出电压和所述电压反馈处理装置输出的反馈电压进行比例积分放大，并输出到所述第二电压调节装置；再由所述短路电流控制装置，在焊接短路过渡时，根据所设定的焊接电流的大小，将所述电压反馈处理装置的输出电压经过微分后输出到所述第二电压调节装置；然后所述第二电压调节装置，将所述第一电压调节装置的输出电压和所述短路电流控制装置的输出电压进行比例放大，并输出到所述逆变器电源装置。本实用新型能实时控制弧焊电源的输出外特性，减少CO2/MAG焊接过程中短路过渡过程的飞溅并改善焊缝成形。
文档编号B23K9/10GK201102119SQ200720128590
公开日2008年8月20日 申请日期2007年8月17日 优先权日2007年6月18日
发明者洋 刘, 刘作英, 曹玉玺, 李亚群, 赵晨光 申请人:唐山松下产业机器有限公司