专利名称：一种可控硅焊机及其保护电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及焊机技术，尤其涉及一种可控硅焊机及其保护电路。
背景技术：
可控硅焊机一般由三相变压器，平衡电抗器，滤波电抗器，控制变压器，交流接触 器，排风扇，控制线路板，可控硅整流器(SCR)(也称为晶闸管(thyristor))等组成。如图 1所示，焊机的主回路包括交流接触器MS、主变压器Trl、可控硅元件SCRl-6、平衡电抗器 IPL、滤波电抗器DCL等。其中主变压器次级与可控硅整流器SCRl-6接成带平衡电抗器IPL 的双反星形整流电路形式，可提高主变压器的利用率，滤波电抗器DCL可改善焊机的输出 特性，使电弧燃烧稳定。 在可控硅焊机的使用中，如果其内部的晶闸管发生短路故障，很快就会引起主变 压器烧损，在输入缺相情况下使用焊机也会造成焊接的缺陷甚至焊机的损坏，因此有必要 对这些故障进行检测和保护。 现有技术中针对焊机中晶闸管短路一般采取如下的保护方法在配电柜或是焊机 内的输入线处设置熔断保险，当电流过大时使其自动熔断，达到保护目的。但这种方式对于 熔断保险的规格选择有一定的问题，过大则起不到保护作用，而且这样做成本也会比较高。
在国际公布号为W001/13487的"检测故障晶闸管的方法和设备"的专利中提供了 一种对损坏晶闸管的检测方法，该方法通过检测晶闸管工作时其两端的电压来判断晶闸管 是否存在故障。 最近公开国际公开号为WO 2008/072387的专利"溶接装置"公开了一种保护装 置。该保护装置在每一路晶闸管的两端都设置电压检测装置，正常情况下，当晶闸管截止时 会存在反向电压，晶闸管短路后其两端电压会变得很低或为O，利用这种区别，通过电压检 测装置对晶闸管的状态进行判断。当电压检测装置检测到至少有1路晶闸管两端电压始终 很低或为O时，通过信号处理电路可控制串接在交流接触器控制线圈中的继电器动作，从 而断开交流接触器，达到保护的目的。 上述专利的保护装置用电子器件实现，控制电路中使用器件偏多，结构稍显复杂， 这样使由于器件发生损坏造成焊机故障的可能性增大，另外该装置也不能实现输入缺相的 检测和保护。 现有技术针对焊机的缺相保护一般是通过检测缺相后对输入电压值发生的变化 来实现。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是提供一种带有保护电路的可控硅焊机，该保护电 路可检测多种故障并提供保护功能。 本发明提供一种可控硅焊机，包括主变压器；交流接触器，设置在主变压器的初 级侧，用于对主变压器提供或者断开交流电力；晶闸管，设置在主变压器的次级侧，用于控制焊接输出；故障检测电路，设置在晶闸管阳极和阴极之间，故障检测电路在焊机的正常工 作时能够断续导通；检测状态判断电路，与故障检测电路隔离耦合，能够判断故障检测电路 的导通状态，当判断故障检测电路不存在导通状态时，输出异常状态信号；保护执行控制电 路，与检测状态判断电路相连，能够控制交流接触器，用于当接收到来自检测状态判断电路 的异常状态信号时控制交流接触器对主变压器断开交流电力。 根据本发明的可控硅焊机的一个实施例，该焊机的晶闸管有6个，分别与主变压 器的次级的两组三相连接，该两组三相为双反星形接法；故障检测电路至少包括第一故障 检测支路，该第一故障检测支路的一端包括3个节点，分别与所述两组中第一组的第一相、 第二组中与第一相不同的另外两相相连，该第一故障检测支路的另一端与第二组三相相连 的晶闸管的公共连接点相连；其中，该第一组为两组三相中的任意一组，第一相为U、V、W相 中的任意一相。 根据本发明的可控硅焊机的一个实施例，故障检测电路还包括第二故障检测支 路；该第二故障检测支路的一端包括3个节点，分别与所述第二组中不同于所述第一相的 第二相、所述第一组中不同于第二相的另外两相相连，该第二故障检测支路的另一端与所 述第一组三相相连的晶闸管的公共连接点相连。 根据本发明的可控硅焊机的一个实施例，上述第一故障检测支路包括与所述第一
相相连的第一电阻、分别与另外两相相连的第一二极管和第二二极管、与所述公共连接点
相连的第三二极管、以及第二电阻、检测信号发出部分、第三电阻；其中，所述第一电阻和第
一二极管共同并联连接到所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端和第二二极管共同
并联连接到所述检测信号发出部分，所述检测信号发出部分和所述第三电阻、第三二极管
依次串联；所述检测信号发出部分包括并联连接的电容、光电耦合器和二极管。 根据本发明的可控硅焊机的一个实施例，故障检测电路还包括第三、第四故障检
测支路；其中，第三故障检测支路跨接在与所述第一组的第二相连接的晶闸管的两端；第
四故障检测支路跨接在与所述第二组的第一相连接的晶闸管的两端，用于判断待测晶闸管
是否短路。 需要指出的是，主变压器的次级的两组三相为双反星形接法，即U、 V、 W三相为星 形接法，U' 、V' 、W'三相也为星形接法，且与U、V、W相相应反相，本文中的"第一组"、"第 二组"均可指代上述两组中的任一组，每组中的三相也可分别称为"第一相"、"第二相"、"第 三相"，其中"第一组"和"第二组"的"第一相"均指有对应关系的一相(如"第一组"的"第 一相"如果指U相时，"第二组"的"第一相"则指U'相)，虽然"第一组"、"第二组"、"第一 相"、"第二相"这些内容在文中指代时有一定的任意性，但在相近的上下文中出现时却分别 指代相同的组或相同的相，在此特别说明，下文中出现相同内容时此说明也适用，不再特殊 说明。 根据本发明的可控硅焊机的一个实施例，上述检测状态判断电路包括检测信号接 收处理支路和信号相与电路，检测信号接收处理支路与上述故障检测支路对应隔离耦合， 根据故障检测支路的信号输出状态判断信号到信号相与电路，信号相与电路对状态判断信 号进行与门处理后输出到保护执行控制电路。 根据本发明的可控硅焊机的一个实施例，保护执行控制电路包括开关装置，用于 接收来自检测状态判断电路的状态信号，当状态信号为异常状态信号时输出保护信号到交流接触器；供电判断电路，与主变压器的次级控制线圈和开关装置的输出端相连，用于为检 测状态判断电路和开关装置提供电力；其中，当主变压器不带电时，供电判断电路停止提供 电力；当开关装置输出保护信号时，供电判断电路向检测状态判断电路和开关装置提供电 力。 本发明提供的可控硅焊机，通过保护执行控制电路、故障检测电路和检测状态判 断电路构成保护电路，当晶闸管短路或输入缺相时能够断开主变压器的电力供应，为焊机 提供保护，保护电路结构简单并能检测多种故障。 本发明要解决的另一个技术问题是提供一种保护电路，该保护电路结构简单并能 够检测焊机的多种故障。 本发明提供一种用于检测焊机故障的保护电路，包括故障检测电路，设置在焊机 的晶闸管的阳极和阴极之间，该故障检测电路在焊机正常工作时能够断续导通；检测状态 判断电路，与故障检测电路隔离耦合，能够判断故障检测电路的导通状态，当判断故障检测 电路不存在导通状态时，输出异常状态信号；及，保护执行控制电路，与检测状态判断电路 相连，能够控制焊机的交流接触器，当接收到来自检测状态判断电路的异常状态信号时控 制交流接触器对焊机的主变压器断开交流电力。 根据本发明的保护电路的一个实施例，待检测的焊机的晶闸管有6个，分别与主 变压器的次级的两组三相连接，该两组三相为双反星形接法；故障检测电路至少包括第一 故障检测支路，第一故障检测支路的一端包括3个节点，分别与两组中第一组的第一相、第 二组中与第一相不同的另外两相相连，第一故障检测支路的另一端与第二组三相相连的晶 闸管的公共连接点相连；其中，第一组为两组三相中的任意一组，第一相为U、V、W相中的任 意一相。 进一步，第一故障检测支路包括与第一相相连的第一电阻、分别与另外两相相连 的第一二极管和第二二极管、与公共连接点相连的第三二极管、以及第二电阻、检测信号发 出部分、第三电阻；其中，第一电阻和第一二极管共同并联连接到第二电阻的一端，第二电 阻的另一端和第二二极管共同并联连接到检测信号发出部分，检测信号发出部分和第三电 阻、第三二极管依次串联；该检测信号发出部分包括并联连接的电容、光电耦合器和二极 管。 根据本发明的保护电路的一个实施例，其特征在于，故障检测电路还包括第二、第 三、和第四故障检测支路；其中，第二故障检测支路的一端包括3个节点，分别与所述第二 组中不同于第一相的第二相、所述第一组中不同于第二相的另外两相相连，上述第二故障 检测支路的另一端与所述第一组三相相连的晶闸管的公共连接点相连。第三故障检测支路 跨接在与所述第一组的第二相连接的晶闸管的两端，第四故障检测支路跨接在与所述第二 组的第一相连接的晶闸管的两端，用于判断待测晶闸管是否短路。 根据本发明的保护电路的一个实施例，上述保护执行控制电路包括开关装置，用 于接收来自检测状态判断电路的状态信号，当状态信号为异常状态信号时，输出保护信号 到交流接触器；供电判断电路，与主变压器的次级控制线圈和保护执行控制电路的输出端 相连，用于为检测状态判断电路和开关装置提供电力；其中，当主变压器不带电时，供电判 断电路停止提供电力；当开关装置输出保护信号时，供电判断电路向检测状态判断电路和 开关装置提供电力。
本发明提供的保护电路，当晶闸管短路或输入缺相时能够断开主变压器的电力供 应，为焊机提供保护，保护电路结构简单并能检测多种故障。
图1是焊机的主回路部分的电路图； 图2是本发明的焊机的保护电路的一个实施例的结构图；
图3是图2所示的保护电路的故障检测电路的电路图；
图4是本发明的焊机的保护电路的另一个实施例的结构图；
图5是图4所示的保护电路的故障检测电路的电路图； 图6是图4所示的保护电路的检测状态判断电路和保护执行控制电路的电路图。
具体实施例方式
下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。
本发明的保护电路检测焊机的故障的基本原理是，通过本发明的故障检测电路的 光电耦合器或继电器的接线方式，选择主变压器次级与晶闸管连接的特定的3条不同支 路，检测3个晶闸管均截止且相连的3路主变压器次级电压均正常时存在的特定状态。如 果存在此特定状态，光电耦合器或继电器可断续导通，而晶闸管短路或输入缺相故障时则 不会有此状态，光电耦合器或继电器始终不导通。因此本发明的保护电路兼具检测晶闸管 短路和输入缺相故障的两种功能。 图2是本发明的焊机的保护电路的一个实施例的结构图。如图2所示，该保护电 路包括故障检测电路21、检测状态判断电路22和保护执行控制电路23，保护执行控制电路 23和检测状态判断电路22相连，故障检测电路21和检测状态判断电路22之间的连接为隔 离耦合。 一种隔离耦合的实现方式是检测状态判断电路22包括光电耦合器的受光侧，能 够接收故障检测电路21中的光电耦合器的发光侧发出的光信号。另外一种隔离耦合的实 现方式是用继电器(例如光继电器、磁继电器)替代光电耦合器。其中，保护执行控制电路 23用于输出保护信号控制设置在焊机的主变压器的初级侧的交流接触器，通过交流接触器 控制对主变压器提供或者断开交流电力。故障检测电路21耦合在焊机的晶闸管的阳极和 阴极之间，在焊机的正常工作时能够断续导通，在导通时向检测状态判断电路22发送信号 (例如光电耦合器的发光侧发出的光信号)。检测状态判断电路22接收来自故障检测电路 21的信号，能够判断故障检测电路的导通状态，并向保护控制电路23输出状态信号；其中， 当检测状态判断电路22检测到故障检测电路21不存在导通状态时，向保护执行控制电路 23输出异常状态信号，保护执行控制电路23收到异常状态信号后输出保护信号控制交流 接触器对主变压器断开交流电力。 在下文的图3、图5和图6的电路图中，R表示电阻，Q表示晶体管，C表示电容，D 表示二极管，ZD表示稳压管，QR表示晶体管，PC表示光电耦合器(其中，A表示光电耦合器 的发光侧，B表示光电耦合器的受光侧)，MS表示交流接触器，CR表示继电器，Tr表示变压 器，SCR表示晶闸管，IPL表示平衡电抗器。 图3是图2所示的保护电路中的故障检测电路的一个具体例子的电路图。如图3 所示，该故障检测电路包括两个故障检测支路，即，包括PC17A的第一故障检测支路31和包括PC18A的第二故障检测支路32。第一故障检测支31路包括第一电阻R420、第二电 阻R439、第三电阻R440、第一至第三二极管D160-D163、电容器C160、和光电耦合器发光侧 PC17A。其中，C160、PC17A和D162并联，形成检测信号发出部分，两端分别具有公共连接点 1和2 ;R440的一端连接于公共连接点2，另一端和D163的一极(阳极)连接；D163的另一 极(阴极)连接于晶闸管SCR4-6的公共连接点A2 ;D161的一极(阴极)连接于K5，另一 极(阳极)连接于公共连接点1 ;R439的一端连接于公共连接点1，另一端连接于R420和 D160的公共连接点，而R420的另一端连接于K1， D160的另一端连接于K4。从图3中可以 看出，K1、K4和K5分别位于主变压器的次级的两组的不同的三相U、W'和V'上。通过上述 的连接方式，第一故障检测支路31可用于检测SCR4、 SCR5是否短路，同时还可用于检测输 入是否缺少U相或V相。第二故障检测支路32包括R421、 R441、 R442、 D164-D167、 C161、 和PC18A，其内部的连接关系与第一故障检测支路的连接关系相似，为简洁起见，在此不再 详细叙述，本领域的技术人员根据图3结合第一故障检测支路31的描述可实现。需要指出 的是第二故障检测支路32的4个端子R421、 D164、 D165和D167分别连接于K4、 K2、 Kl和 SCR1-3的公共连接点Al，可用于检测SCR1、 SCR2是否短路，同时还可用于检测输入是否缺 少U相或W相。这样在SCR1、SCR2、SCR4和SCR5中任意一个短路或者输入缺少任一相时均 有至少一支光电耦合器无法导通，可为后边的检测状态判断电路提供信号。
需要指出的是，上述第一故障检测支路和第二故障检测支路的4个端子的连接方 式不限于图3中所示的实例，在满足特定要求的前提下可以进行调整，该特定要求为主变 压器的次级为双反星形，即U、V、W相为星形接法，U' 、V' 、W'也为星形接法，且与U、V、W 相相应反相。 将U、 V、W三相称为A组、U' 、V' 、W'三相称为B组，将与U、 V、 W三相分别相连 的三支晶闸管的公共连接点称为A组晶闸管公共连接点、将与U' 、V' 、W'三相分别相连 的三支晶闸管的公共连接点称为B组晶闸管公共连接点。这样，故障检测支路在接线时，例 如与电阻R420(参见图3)相连的一条支路连接了 A组的任一相后(图中为U相)，与二极 管D160、D161相连的两条支路就要分别接到B组的不同的另外两相上(图3中为W' 、V' 相)，上述电阻及二极管的另一侧经过包括光电耦合器的检测信号发出部分、电阻和二极管 (图中为D163)连接至B组晶闸管公共连接点；而当电阻R420支路接到A组的V相后，与 二极管D160、D161相连的两条支路就要分别接到B组的U' 、W'两相，故障检测支路的另 一侧(图中为D163)需连接至B组晶闸管公共连接点；当电阻R420支路接到B组的V'相 后，与二极管D160、D161相连的两条支路就要分别接到A组的U、W两相，故障检测支路的另 一侧(图3中为D163)则需连接至A组晶闸管公共连接点，根据以上原则可有多种组合，在 此不再赘述。 在第一故障检测支路的连接方式确定后，第二故障检测支路的连接方式也可以相 应确定。例如，如果第一故障检测支路的端子D163连接到B组的晶闸管公共连接点，则可 以使第二故障检测支路的端子D167连接到A组的晶闸管公共连接点，并使第二故障检测支 路的端子R421连接于B组的不同于第一故障检测支路的端子R420所连接的相上，而第二 故障检测支路的端子D164和D165分别连接于A组的不同于R421所连接的相的另外两相 上。 另外，故障检测电路除了使用光电耦合器外，也可以使用继电器等其他器件实现
9上述检测和检测信号发送功能。 当然，上述故障检测电路也可以只包括一个故障检测支路，用于检测三相输入中 的两相是否缺相，以及两个晶闸管是否短路。 图4是本发明的焊机的保护电路的另一个实施例的结构图。如图4所示，该保护 电路包括故障检测电路41、检测状态判断电路42和保护执行控制电路43。其中，故障检测 电路41包括第一故障检测支路、第二故障检测支路、第三故障检测支路和第四故障检测支 路；检测状态判断电路42包括检测信号接收处理电路和信号相与电路；保护执行控制电路 43包括供电判断电路、开关电路、延时电路和保护信号输出电路。其中，故障检测电路41中 第一、第二故障检测支路与图3中的第一、第二故障检测支路相似，其第三故障检测支路和 第四故障检测支路跨接在待检测晶闸管的两端，用于判断待测晶闸管是否短路。故障检测 电路41检测到的信号通过光电耦合器的发光侧发送到检测状态判断电路42中的检测信号 接收处理电路，检测信号接收处理电路对信号进行简单的处理后，通过信号相与电路后输 出到保护执行控制电路。在焊机的主变压器带电及保护信号输出电路动作后两种情况下， 电源可以通过供电判断电路给检测状态判断电路42及保护执行控制电路43中其余部分 供电，开关电路的控制信号是来自检测状态判断电路42的输出，如果检测焊机工作状态正 常，开关截止，如果检测到有异常情况则开关导通，向延时电路中的电容充电，一段时间以 后保护信号输出电路动作，输出保护信号，通过作用到原来焊机中的交流接触器控制回路 中使交流接触器断开，使主变压器断电，达到保护的目的。在此之后虽然主变压器不带电， 但根据因上面已说明的原因，电源仍可通过供电判断电路给检测状态判断电路42及保护 执行控制电路43供电，保护信号可一直输出，这样实现了保护的自锁，重启焊机后可解除 此自锁。下面将结合图5和图6的具体电路图来说明该实施例。 图5是图4所示的保护电路的故障检测电路的一个具体应用的电路图。和图3相 比，图5的故障检测电路中除了包括第一故障检测支路31和第二故障检测支路32之外， 还包括第三故障检测支路53和第四故障检测支路54。第三故障检测支路53包括R422、 PC19A、 D169、 D168、 C162。其中，C162、 PC19A和D168并联，两端分别具有第一公共连接点 3和第二公共连接点4 ;电阻R422的一端连接于K6，另一端与第一公共连接点3相连；二极 管D169的一端连接于SCR4-6的公共连接点A2，另一端与第二公共连接点4相连。这样，第 三故障检测支路53跨接在晶闸管SCR6的两端，检测晶闸管SCR 6的反向电压。正常情况 下，光电耦合器可断续导通，当晶闸管SCR6短路后，其反向电压始终为0或过低，则光电耦 合器始终不导通。第四故障检测支路54包括R423、PC20A、D170、D171、C163。其中，C163、 PC20A和D170并联，两端分别具有第一公共连接点和第二公共连接点；电阻R423的一端连 接于K3，另一端与第一公共连接点相连；二极管D171的一端连接于SCR1-3的公共连接点 Al，另一端与第二公共连接点相连。这样，第四故障检测支路54跨接在晶闸管SCR3的两 端，检测晶闸管SCR3的反向电压。正常情况下，光电耦合器可断续导通，当晶闸管SCR3短 路后，其反向电压始终为0或过低，则光电耦合器始终不导通。 和图2中的情况相同，第一故障检测支路31和第二故障检测支路32的连接方式 在满足特定条件下可以调整，用以检测U、 V、 W相输入是否缺相以及4个晶闸管是否短路。 第三故障检测支路53和第四故障检测支路54可以用来检测其他两个晶闸管是否短路。
图6是图4所示的保护电路的检测状态判断电路和保护执行控制电路的一个具体例子的电路图。其中，图6中左边虚框61指示的是检测状态判断电路，而右边虚框62指示 的是保护执行控制电路。 检测状态判断电路61的工作原理如下光电耦合器存在导通状态判定为正常，将 4路做成与的关系，4路都正常时判定为正常，有l路不正常则判定为不正常。
检测状态判断电路61包括检测信号接收处理电路和信号相与电路两部分。其 中，检测信号接收处理电路包括光电耦合器受光侧PC 17B-PC20B、电阻R424-R427 、电容 器C164-C167和电阻R428-R431。当PC17B-PC20B断续导通时，可分别通过R424-R427给 C164-C167充电，R428-R431是放电电阻，由此，正常情况下，C164-C167正极可维持高电 平，由此可接收检测电路的信号并为后边的电路提供信号。C164-C167的正极分别连到 D172-D175的阴极，D172-D175的阳极连接到一起，由此可组成与门，构成四路信号相与电 路。信号相与电路在正常情况下输出高电平，在异常情况下，即当有一支或数支光电耦合器 始终无法导通时，对应的C164-C167中的一个或数个一段时间后放电变为低电平或本身就 无法充电，这样D172-D175构成的与门可输出低电平。 从图6可以看出，检测信号接收处理电路是由4个相对独立的检测信号接收处理 支路组成的，每个支路包括光电耦合器受光侧(例如PC17B)、第一电阻(例如R424)、电容 器(例如C164)和第二电阻(例如R428)，其中，电容器和第二电阻并联，它们的一个公共连 接点接地，另外一个公共连接点与第一电阻的一端相连，第一电阻的另一端与光电耦合器 受光侧相连。检测信号接收处理电路的支路数和故障检测电路中的支路数对应，根据接收 来自故障检测支路的信号输出状态判断信号到信号相与电路。因此，在不同的应用中可以 根据需要选择与故障检测支路数对应的检测信号接收处理支路数。本领域的技术人员根据 图6中的检测状态判断电路的教导可以实现图2中的检测状态判断电路。
保护执行控制电路62接收检测状态判断电路61给出的信号，如信号正常则不动
作，如信号异常则经过一段延时后通过一定方式输出保护信号，控制相关电路动作。保护执 行控制电路62主要包括开关电路、延迟电路、保护信号输出电路和供电判断电路4个部分。 其中，开关电路由串联的ZD25和QR14构成，其中ZD25的阴极与QR14的基极相连，当检测 状态判断电路61输出低电平时开关电路导通，使后边连接的延时电路和保护信号输出电 路起作用。延时电路由R432、R433、C168、ZD26构成，其中，R433和C168并联，C168负极与 R433 —端的公共连接点接地，C168正极与R433另一端的公共连接点连接在位于R432和 ZD26的阴极之间的接点上，R432的另一端与QR14的集电极相连。当QR14导通后通过延时 电路进行一段时间的延时再输出保护信号。因为在使用中QR14可能会因为焊机短时间的 故障状态或其他原因出现短时的导通，但只要导通时间不超过设定的延时时间，后边的保 护电路就不会输出保护信号，这样可做到在不必要时不输出保护信号，不影响焊机的正常 使用。保护信号输出电路由QR15和D177构成，D177的阴极和QR15的集电极相连。QR15 的基极和延时电路ZD26的阳极相连，延时电路输出保护信号后QR15导通，通过D177输出 控制信号控制主回路中的交流接触器，使交流接触器断开，实现保护的目的。在包括供电判 断电路时，QR15导通可使供电判断电路中的QR13维持导通，实现自锁，重启焊机后方可解 除自锁。 供电判断电路包括QR13、PC21、R434-R437、C169、C170、D176、D178、D179。 R437和 D176组成检测保护信号输出电路是否输出信号的第一判断电路，其中，R437的一端和D176的阳极连接，D176的阴极和QR15的集电极连接。PC21、R434-R436、C169、C170、D178、D179 组成检测主变压器是否带电的第二判断电路，具体的连接关系如图6所示。第二判断电路 的两个支路连接主变压器的次级控制线圈的81号线和82号线。第一判断电路、第二判断 电路和QR13的基极连接到公共连接点4 ;QR13的发射极与电源正极相连，集电极和QR14的 发射极以及检测状态判断电路61相连。供电判断电路通过晶体管QR13作为开关来控制是 否向检测状态判断电路61和保护执行控制电路62中其他电路供电，可在主变压器带电或 QR15导通后给其他的电路供电，从而控制整个保护电路是否工作。该晶体管开关的控制信 号有两个，一是通过光电耦合器等器件组成的电路检测主变压器是否带电，若带电，则上述 开关导通，否则不导通；另一个是保护执行控制电路中的保护信号输出电路是否输出保护 信号，若输出，则可使上述开关导通。上述两个控制信号是"或"的关系，任一个起作用都可 使晶体管开关导通。供电判断电路在主变压器带电后才开始向保护电路中的其他部分供 电，以防止保护电路的误操作。这是因为如果没有供电判断电路的上述控制，则当主变压器 不带电时，故障检测电路中的光电耦合器均不导通，使得检测状态判断电路61输出作为保 护电路中的异常信号的低电平，导致保护执行控制电路输出保护信号，使保护电路动作，导 致焊机开机就无法正常工作。保护信号输出电路动作后也可给检测状态判断电路61和保 护执行控制电路62供电是为了实现保护的自锁。在发生异常情况执行保护以后，交流接触 器断开，主变压器会断电，如果供电判断电路仅依据主变压器是否带电判断是否给保护电 路供电，则此时保护电路也会一同断电，无法继续输出保护信号，这样，在短时间内，交流接 触器有可能再次吸合，检测到故障后再断开，在故障状态下反复如此对焊机可能造成损坏， 因此设置了供电判断电路实现保护的自锁功能，一旦保护后，在开机状态下，就可持续输出 保护信号，交流接触器始终无法吸合，等重启焊机后方可解除此自锁。 需要指出的是，可以将上述的开关电路、延时电路和保护信号输出电路看作一个 开关装置，该开关装置可以根据需要增加或者减少包含的组件。 本发明提供的保护电路，通过同一电路既可检测晶闸管的短路故障又可检测输入 缺相故障，并提供相应的保护。可实现一种电路，两种功能。此外，保护电路设计简单，用较 少的器件就可实现检测和保护功能。 而保护执行控制电路中还包括供电判断电路，通过晶体管构成开关来控制是否向 检测状态判断电路和保护执行控制电路中其他电路供电，从而控制保护电路是否需要工 作。供电判断电路在主变压器带电后才开始供电，防止保护电路误动作；供电判断电路在保 护信号输出电路动作后也可供电，实现保护的自锁，重启焊机可解除此自锁，防止在故障状 态下反复保护对焊机造成损坏。 本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明
限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描
述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理 解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
权利要求
一种可控硅焊机，其特征在于，包括主变压器；交流接触器，设置在所述主变压器的初级侧，用于对所述主变压器提供或者断开交流电力；晶闸管，设置在所述主变压器的次级侧，用于控制焊接输出；故障检测电路，设置在所述晶闸管阳极和阴极之间，所述故障检测电路在所述焊机的正常工作时能够断续导通；检测状态判断电路，与所述故障检测电路隔离耦合，能够判断所述故障检测电路的导通状态，当判断所述故障检测电路不存在导通状态时，输出异常状态信号；保护执行控制电路，与所述检测状态判断电路相连，能够控制所述交流接触器，用于当接收到来自所述检测状态判断电路的异常状态信号时控制所述交流接触器对所述主变压器断开交流电力。
2. 如权利要求1所述的焊机，其特征在于，所述晶闸管有6个，分别与所述主变压器的 次级的两组三相连接，所述两组三相为双反星形接法；所述故障检测电路至少包括第一故障检测支路，所述第一故障检测支路的一端包括3 个节点，分别与所述两组中第一组的第一相、第二组中与所述第一相不同的另外两相相连， 所述第一故障检测支路的另一端与所述第二组三相相连的晶闸管的公共连接点相连；其中，所述第一组为所述两组三相中的任意一组，所述第一相为U、 V、 W相中的任意一相。
3. 如权利要求2所述的焊机，其特征在于，所述故障检测电路还包括第二故障检测支 路；所述第二故障检测支路的一端包括3个节点，分别与所述第二组中不同于所述第一相 的第二相、所述第一组中不同于所述第二相的另外两相相连，所述第二故障检测支路的另 一端与所述第一组三相相连的晶闸管的公共连接点相连。
4. 如权利要求2或3所述的焊机，其特征在于，所述第一故障检测支路包括与所述第一 相相连的第一电阻、分别与另外两相相连的第一二极管和第二二极管、与所述公共连接点 相连的第三二极管、以及第二电阻、检测信号发出部分、第三电阻；其中，所述第一电阻和第 一二极管共同并联连接到所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端和第二二极管共同 并联连接到所述检测信号发出部分，所述检测信号发出部分和所述第三电阻、第三二极管 依次串联；所述检测信号发出部分包括并联连接的电容、光电耦合器和二极管。
5. 如权利要求3所述的焊机，其特征在于，所述故障检测电路还包括第三、第四故障检 测支路；其中，所述第三故障检测支路跨接在与所述第一组的第二相连接的晶闸管的两端；所 述第四故障检测支路跨接在与所述第二组的第一相连接的晶闸管的两端，用于判断待测晶 闸管是否短路。
6. 如权利要求2、3或5所述的焊机，其特征在于，所述检测状态判断电路包括检测信号 接收处理支路和信号相与电路，所述检测信号接收处理支路与所述故障检测支路对应隔离 耦合，根据所述故障检测支路的信号输出状态判断信号到所述信号相与电路，所述信号相 与电路对所述状态判断信号进行与门处理后输出到所述保护执行控制电路。
7. 如权利要求2、3或5所述的焊机，其特征在于，所述保护执行控制电路包括开关装置，用于接收来自所述检测状态判断电路的状态信号，当所述状态信号为异常 状态信号时，输出保护信号到所述交流接触器；供电判断电路，与所述主变压器的次级控制线圈和所述开关装置的输出端相连，用于 为所述检测状态判断电路和所述开关装置提供电力；其中，当所述主变压器不带电时，所述供电判断电路停止提供电力；当所述开关装置输 出保护信号时，所述供电判断电路向所述检测状态判断电路和所述开关装置提供电力。
8. —种用于检测焊机故障的保护电路，其特征在于，包括故障检测电路，设置在所述焊机的晶闸管的阳极和阴极之间，所述故障检测电路在所 述焊机正常工作时能够断续导通；检测状态判断电路，与所述故障检测电路隔离耦合，能够判断所述故障检测电路的导 通状态，当判断所述故障检测电路不存在导通状态时，输出异常状态信号；及保护执行控制电路，与所述检测状态判断电路相连，，能够控制所述焊机的交流接触 器，用于当接收到来自所述检测状态判断电路的异常状态信号时控制所述交流接触器对所 述焊机的主变压器断开交流电力。
9. 如权利要求8所述的保护电路，其特征在于，所述晶闸管有6个，分别与所述主变压 器的次级的两组三相连接，所述两组三相为双反星形接法；所述故障检测电路至少包括第一故障检测支路，所述第一故障检测支路的一端包括3 个节点，分别与所述两组中第一组的第一相、第二组中与所述第一相不同的另外两相相连， 所述第一故障检测支路的另一端与所述第二组三相相连的晶闸管的公共连接点相连；其中，所述第一组为所述两组三相中的任意一组，所述第一相为U、 V、 W相中的任意一相。
10. 如权利要求9所述的保护电路，其特征在于，所述故障检测电路还包括第二故障检 测支路；所述第二故障检测支路的一端包括3个节点，分别与所述第二组中不同于所述第 一相的第二相、所述第一组中不同于所述第二相的另外两相相连，所述第二故障检测支路 的另一端与所述第一组三相相连的晶闸管的公共连接点相连。
11. 如权利要求9或10所述的保护电路，其特征在于，所述第一故障检测支路包括与 所述第一相相连的第一电阻、分别与另外两相相连的第一二极管和第二二极管、与所述公 共连接点相连的第三二极管、以及第二电阻、检测信号发出部分、第三电阻；其中，所述第一 电阻和第一二极管共同并联连接到所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端和第二二 极管共同并联连接到所述检测信号发出部分，所述检测信号发出部分和所述第三电阻、第 三二极管依次串联；所述检测信号发出部分包括并联连接的电容、光电耦合器和二极管。
12. 如权利要求10所述的保护电路，其特征在于，所述故障检测电路还包括第三、第四 故障检测支路；其中，所述第三故障检测支路跨接在与所述第一组的第二相连接的晶闸管的两端；所 述第四故障检测支路跨接在与所述第二组的第一相连接的晶闸管的两端，用于判断待测晶 闸管是否短路。
13. 如权利要求8、9或12所述的保护电路，其特征在于，所述检测状态判断电路包括检 测信号接收处理支路和信号相与电路，所述检测信号接收处理支路与所述故障检测支路对 应连接，根据所述故障检测支路的信号输出状态判断信号到所述信号相与电路，所述信号相与电路对所述状态判断信号进行与门处理后输出到所述保护执行控制电路。
14.如权利要求8、9或12所述的保护电路，其特征在于，所述保护执行控制电路包括 开关装置，用于接收来自所述检测状态判断电路的状态信号，当所述状态信号为异常状态信号时，输出保护信号到所述交流接触器；供电判断电路，与所述主变压器的次级控制线圈和所述保护执行控制电路的输出端相连，用于为所述检测状态判断电路和所述开关装置提供电力；其中，当所述主变压器不带电时，所述供电判断电路停止提供电力；当所述开关装置输出保护信号时，所述供电判断电路向所述检测状态判断电路和所述开关装置提供电力。
全文摘要
本发明公开一种可控硅焊机及其保护电路。该保护电路包括故障检测电路，设置在焊机的晶闸管的阳极和阴极之间，故障检测电路在焊机正常工作时能够断续导通；检测状态判断电路，与故障检测电路隔离耦合，能够判断故障检测电路的导通状态，当判断故障检测电路不存在导通状态时，输出异常状态信号；和保护执行控制电路，与检测状态判断电路相连，能够控制焊机的交流接触器，用于当接收到来自检测状态判断电路的异常状态信号时控制交流接触器对主变压器断开交流电力。本发明提供的可控硅焊机及其保护电路，能检测晶闸管短路和输入缺相，保护电路结构简单。
文档编号B23K9/10GK101722347SQ20081014995
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月17日 优先权日2008年10月17日
发明者安原芳道, 靳占伟 申请人:唐山松下产业机器有限公司