专利名称：直流二次变流器的制作方法
技术领域：
直流_次变流器
技术领域：
本实用新型涉及一种直流二次变流器，尤其涉及一种用于弧焊电源的直流二次变流器，提高弧焊电源的输出安全性。
背景技术：
随着焊接技术的发展，在当今的工业生产已经成为非常重要的金属加工手段。尤其在造船、港口机械、压力容器、油气管线、金属结构厂房、电力建设等行业显得更加重要， 焊接效率、焊接质量、焊接安全作业的要求也越来越高。现有技术的焊接作业方式，在同一作业面多工位、多工种立体作业随处可见，已经对安全生产构成威胁，在高温、高湿环境特别是沿江靠海的生产企业常有操作工人被弧焊电源电击事件发生。因此保证弧焊电源的直流二次变流器的输出作业的安全性，提高弧焊作业操作的稳定可靠性，则成为焊接行业所面临的问题。
实用新型内容本实用新型提供一种直流二次变流器，提高弧焊电源的安全性和操作运行的稳定可靠性。为解决上述的技术问题，本实用新型提供一种直流二次变流器，包括依次连接的弧焊电源输入端、开关电源、功率半导体控制装置和电源输出端，其特征在于，还包括依次连接的电压电流复合感应电压降低防触电装置、逻辑运算单元和驱动控制装置，所述驱动控制装置连接并控制功率半导体控制装置。如上所述的弧焊电源装置，还包括电源控制装置、输出特性控制装置和电路保护装置，所述电源控制装置和输出特性控制装置依次连接并连接至逻辑运算单元，所述电路保护装置连接逻辑运算单元。如上所述的弧焊电源装置，所述电压电流复合感应电压降低防触电装置包括分别连接逻辑运算单元的电压信号控制装置和电流信号控制装置，所述电压信号控制装置包括依次连接的电压信号传感器和电压信号检测装置，所述电流信号控制装置包括依次连接的电流信号传感器和电流信号检测装置，所述的电压信号检测装置和电流信号检测装置分别连接逻辑运算单元。如上所述的弧焊电源装置，还包括依次连接的输入接错保护装置和输入接错驱动控制装置，所述输入接错保护装置连接逻辑运算单元。如上所述的弧焊电源装置，所述电压信号传感器包括依次连接的第一分压电路、 积分电路、电气隔离电路、采样电路、消噪电路以及射极跟随输出电路构成。如上所述的弧焊电源装置，所述电压信号检测装置设置第二分压电路，所述第二分压电路设定电压检测分压阈值，当所述电压信号检测装置的输出电压反馈值小于电压检测分压阈值，所述电压信号检测装置输出高电平并开启弧焊电源输出；当所述电压信号检测装置的输出电压反馈值大于或等于分压阈值，所述电压信号检测装置输出低电平并关闭弧焊电源输出。如上所述的弧焊电源装置，所述电流信号检测装置设置第三分压电路，所述第三分电路设定电流检测分压阈值，当电流信号检测装置的输出电压大于或等于电流检测分压阈值时，所述电流信号检测装置输出高电平并控制弧焊电源输出有效；当所述电流信号检测装置的输出电压小于电流检测分压阈值时，所述电流信号检测装置输出低电平并控制弧焊电源无效。如上所述的弧焊电源装置，所述输入接错保护装置包括分别连接逻辑运算单元的电容防浪涌充电装置和导通/截止控制装置。如上所述的弧焊电源装置，所述电容防浪涌充电装置由延迟控制电路、充电控制电路和输出控制电路依次连接构成。如上所述的弧焊电源装置，所述延迟控制电路由电阻R113，电阻R114，二极管 Vl 1，电容C45，电阻Rl 15，晶体管VQ8构成，所述电阻Rl 13与电阻Rl 14串联后与二极管Vl 1 并联并连接至晶体管VQ8的基极，电容C45与电阻Rl 15并联后并分别连接晶体管VQ8的基极和射极，延迟时间长短由R113，R114，C45的数值确定。如上所述的弧焊电源装置，所述输出控制电路由电容V2和充电电路并联构成并连接至晶体管VQ8的集电极，所述的充电电路包括充电线圈KlA和控制弧焊电源主回路功率电容缓慢充电的触点控制装置，当系统上电初期触点控制装置的触点KA4和KA6、KA13和 KAll触点接通，主回路功率电容通过外围限流电阻限定充电电流进行缓慢充电。如上所述的弧焊电源装置，当电容充电电压至80%左右时，KlA线圈导电，触点控制装置的触点KA4和KA8、KA13和KA9导通，并切断充电电路并通过触点控制装置的触点控制所述导通/截止控制装置导通旁路缓慢充电电路，弧焊电源回路正常工作并输出。如上所述，本实用新型的弧焊电源装置通过所设置的电压降低防触电装置及弧焊电源装置，通过电压电流复合感应电压降低防触电装置，分别对弧焊电源的输出回路中的电压信号和电流信号进行检测，并通过电压和电流信号的双重处理后通过逻辑运算单元运算处理后输出控制信号控制驱动控制装置，进而感测控制弧焊电源的输出，实现弧焊电源的安全性输出和可靠性运行，极大便利了焊接行业的安全性操作和工作的安全稳定性，有利于产业的推广应用。
图1是本实用新型直流二次变流器的结构原理图。图2A是本实用新型的直流二次变流器的输出特性控制的恒流曲线图。图2B本实用新型的直流二次变流器的输出特性控制的恒压曲线图。图3是本实用新型的电压降低防触电装置的电压信号传感器的电路原理图。图4是本实用新型的电压降低防触电装置的电压信号检测装置的电路原理图。图5是本实用新型的电压降低防触电装置的电流信号检测装置的电路原理图。图6是本实用新型的电压降低防触电装置的引弧装置的电路原理图。图7是本实用新型的输入接错保护装置的电容防浪涌充电装置的电路原理图。
具体实施方式为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，
以下结合附图及实施方式、结构特征，对本实用新型的具体结构及其功效，详细说明如下。如图1，本实用新型的直流二次变流器，应用于弧焊电源以保障弧焊电源输出的安全和可靠性，包括依次连接的弧焊电源输入端8A、8B、开关电源2、功率半导体控制装置 16和电源输出端8C，还包括依次连接的电压电流复合感应电压降低(VRD，英文=Voltage Reduced-Device，中文名称电压降低装置)防触电装置1、逻辑运算单元13和驱动控制装置4，驱动控制装置4连接并控制功率半导体控制装置16。电源控制装置9和输出特性控制装置10依次连接并连接至逻辑运算单元13，电路保护装置11连接逻辑运算单元13。电路保护装置11包括过流保护装置、欠压保护装置和过载保护装置。输入接错保护装置3和输入接错驱动控制装置14依次连接，输入接错保护装置3连接逻辑运算单元13，而输入接错驱动控制装置14连接可控硅装置15并通过可控硅装置15连接功率半导体控制装置16。 具体实施例中，开关电源采用宽范围输入开关电源。在具体实施例中，为了更容易防止输入接错，本实用新型的弧焊电源的输入接头形式明显区别，弧焊电源输入端的正输入8A采用公插座，负输入8B采用母插座，进一步在输入接头的物理结构上避免DCTODC (直流到直流， 或者直流二次变流)变流器的输入接线错误的可能性，电源输出端为正输出8C。在具体实施例中，功率半导体控制装置为IGBT模组，完成输出电流控制，与IGBT 模组连接的功率电容堆6，完成系统储能滤波作用，冷却装置，提供电源的冷却和散热功能。 弧焊电源输入端包括正输入端8A、负输入端8B，弧焊电源的输出端为正输出端8C。电源控制装置9包括远程遥控器和近程调节器，完成弧焊电源的远程控制/近控模式以及相互之间的切换使用，以实现焊接电流调节。输出特性控制单元10，完成恒流(CC)图2A和恒压(CV)图2B双特性控制，满足手工/半自动/自动焊接工艺要求。过载保护装置、过流保护装置、欠压保护装置实现对电路的保护，并实现弧焊电路的安全性。电源输出端8C还连接输出电感12，完成输出电流平滑滤波等作用，同时在CV状态控制电流上升速度，调节焊接过程的稳定性。逻辑运算单元13，分别接收来自输入接错保护装置3和电压电流复合感应电压降低防触电装置1的信号，并进行逻辑处理和PID运算之后，输出信号至脉宽调制器(PWM，英文Pulse Width Modulation的缩写，中文简称脉宽调制)并输出控制信号以控制弧焊电源。功率半导体控制装置16设置IGBT(IGBT，英文名称Insulated Gate Bipolar Transistor,中文名称绝缘栅双极型晶体管)驱动装置和IGBT模组，IGBT驱动装置完成 IGBT驱动及开关过流/欠压保护措施，IGBT模组完成电源输出电流控制，实现焊接工艺过程中的焊接规范调节。电源输出端，完成弧焊电源输出的电缆的快速连接。本实用新型的电压电流复合感应电压降低防触电装置设置辅助电源，辅助电源由依次连接的辅助电源装置和辅助电源控制装置构成，并和弧焊电源输出端连接，在具体实施例中，辅助电源装置的电压采用12V直流的安全电压，提供待机检测输出回路接触状态电源。在具体实施例中，辅助电源控制装置是12V辅助电源导通/切断装置并以此控制弧焊电源输出端，实现12V直流电源间隙带载工作，降低功耗，让电路在正常焊接过程中切断与焊接回路的连接，提高电路安全性和可靠性。本实用新型的电压电流复合感应电压降低防触电装置包括分别连接逻辑运算单元的电压信号控制装置和电流信号控制装置。电压信号控制装置包括依次连接的电压信号传感器和电压信号检测装置，电流信号控制装置包括依次连接的电流信号传感器和电流信号检测装置，电压信号检测装置和电流信号检测装置分别连接逻辑运算单元。逻辑运算单元接收电压电流复合感应电压降低防触电装置的电压检测信号装置和电流信号检测装置的输出信号，并完成信号逻辑处理和PID运算(指进行比例(P)、积分⑴和微分⑶运算) 并输出脉宽调制(脉冲宽度调制，英文=Pulse Width Modulation的缩写，中文简称脉宽调制)的控制信号，以控制弧焊电源输出端的输出。如图3，为本实用新型的弧焊电源的电压降低防触电装置的电压信号控制装置的电压信号传感器的电路原理结构图。电压信号传感器用以采集弱电压信号，并处理后传输至地拿呀检测装置。本实用新型的电压信号传感器设置第一分压电路，分压电阻R46与分压电阻R47完成对输出电压分压，第一分压电路的分压比例可以设定为10 1。第一分压电路的分压信号经附1，R48，R49，C21，完成动态信号积分。积分信号通过R50和HCl完成电气隔离通过R52采样获得与前面电压分压值相等的信号，该信号经过R51和C22消噪后， 经过W2A射极跟随放大输出电压采样信号UfO，并将采样信号UfO提供给后一级的电压信号检测装置使用。如图4，为本实用新型的电压信号检测装置的电路原理结构图。电压信号检测装置通过电压传感装置的输出端的UfO的电压变化，进而检测输出回路状态并结合电流信号传感器的输出状态，识别输出回路是否接触良好。图3中，mec完成图2中电压信号传感器中输出信号与基准的比较，具体实施例中，电压信号检测装置中设置第二分压电路，第二分压电路由分压电阻R69和分压电阻R68构成并设定电压检测分压阈值，电压检测分压阈值范围可以设定为0. 6V 1. 0V, N16C输出信号经过N7A，N7B, N7C逻辑电路处理完成初期上电复位，复位时间由电阻R65和电容C102的数值确定，当电压信号检测装置的输出电压反馈值低于电压检测分压阈值0. 6V 1.0V，电压信号检测装置输出高电平1，允许脉宽调制器工作，焊接电源工作允许该路信号开放；当电压信号检测装置的输出电压反馈值高于电压检测分压阈值0. 6V 1. 0V,电压检测装置输出低电平0，禁止脉宽调制器工作，焊接电源工作不允许输出。如图5，为本实用新型的电流信号检测装置的电路结构原理图。电流信号传感器采集电流信号，并传输给电流信号检测装置，电流信号检测装置完成电流弱信号检测。图5 中的W5D完成电流信号传感器中输出信号IfO与基准的比较，电流信号检测装置设置第三分压电路，第三分压电路由分压电阻R99和分压电阻R98构成，第三分电路设定电流检测分压阈值，具体实施例中，电流检测分压阈值的范围设定为0. 03V 0. 06V, N15D输出信号经过电阻R101，电阻R102，元件V18和电容C50信号处理后变成引弧成功信号Isurge，当IfO >电流检测分压阈值0. 03 0. 06V,电流信号检测装置输出高电平Isurge = 1，允许脉宽调制器工作，焊接电源工作允许该路信号开放；当IfO <电流检测分压阈值0. 03 0. 06V, 电流信号检测装置输出低电平Isurge = 0，禁止脉宽调制器工作，焊接电源工作不允许输出ο本实用新型的弧焊电源的电压降低防触电装置以及应用该电压降低防触电装置的弧焊电源装置，通过电压电流复合感应电压降低防触电装置，分别对弧焊电源的输出回路中的电压信号和电流信号进行检测，并通过电压和电流信号的双重处理后，通过输出信号控制装置的逻辑运算单元进行逻辑运算，并输出控制信号，在电压信号检测装置和电流信号检测装置均符合设定标准时，允许并控制弧焊电源的输出，实现弧焊电源的安全性输出和可靠性运行，提高检测的精确性，极大便利了焊接行业的安全性操作和工作的安全稳定性，有利于产业的推广应用。本实用新型在产业应用中完成电压降低(VRD)防触电功能， 取得的引弧成功率可以实现95%以上。本实用新型的输入接错保护装置分别连接输入接错驱动控制装置和逻辑运算单元，输入接错保护装置包括电容防浪涌充电装置和导通/截止控制装置。逻辑控制装置13 分别接收电容防浪涌充电装置和导通/截止控制装置的输入信号整合分析处理后，将信号发送给驱动控制装置4。而输入接错驱动控制装置分别接收电容防浪涌充电装置和导通/ 截止控制装置的输入信号以驱动控制弧焊电源的输入电源。开关电源包括选择开关KA、开关电源2和可控硅装置15，开关电源2和可控硅装置7分别与选择开关连接后并分别输出信号至功率半导体控制装置16。选择开关的四个触点ΚΙ、K2、K3、K4中，触点ΚΙ、K3连接弧焊电源输入端1A，触点K2、K4分别连接输入开关电源2和可控硅装置7。输入开关电源2为本实用新型的保护装置提供控制电源，并可以根据需要在具体实施中设置为宽范围输入开关电源。图6，为本实用新型的输入接错保护装置的电容防浪涌充电装置的电路原理结构图。图6中，电容防浪涌充电装置电容防浪涌充电装置由延迟控制电路、充电控制电路和输出控制电路依次连接构成。延迟控制电路由电阻Rl 13，电阻Rl 14，二极管VII，电容C45，电阻R115，晶体管VQ8构成，所述电阻R113与电阻R114串联后与二极管Vll并联并连接至晶体管VQ8的基极，电容C45与电阻R115并联后并分别连接晶体管VQ8的基极和射极，延迟时间长短由R113，R114，C45的数值确定。输出控制电路由电容V2和充电电路并联构成并连接至晶体管VQ8的集电极。充电电路包括充电线圈KlA和控制弧焊电源主回路功率电容缓慢充电的触点控制装置，当系统上电初期触点控制装置的触点KA4和KA6、KA13和KAll 触点接通，主回路功率电容通过外围限流电阻限定充电电流进行缓慢充电。充电控制电路中的触点控制装置完成对弧焊电源主回路功率电容缓慢充电有无进行控制，系统上电初期KlA的4和6、13和11触点接通，主回路功率电容通过外围限流电阻限定充电电流，进行缓慢充电。在具体实施例中，可以设定该限定充电电流的范围为 IA 10A。当电容充电电压至80%左右时，充电线圈KlA的线圈导电，触点KA4和KA8、KA13 和KA9导通，切断了缓慢充电电路并通过该触点控制可控硅驱动装置导通，此时可控硅导通旁路缓慢充电电路，弧焊电源主回路正常工作并输出功率。因此，本实用新型的直流二次变流器在采用电压电流复合感应电压降低防触电装置的基础上，更进一步采用防接错控制装置并通过逻辑控制装置处理防接错控制装置的输出信号控制弧焊输入电源，采用功率可控硅装置和无触点开关实现输入接错防止装置，结合电子线路控制技术，成功避免输入接错对器件和变流器损坏现象，提高了弧焊二次变流器可靠性和扩大了应用领域，使得应用本实用新型直流二次变流器的弧焊电源的安全性得到更可靠的保障，有利于人工操作的安全性，便于推广利用。本实用新型的在上述所举的实施例仅用以说明本实用新型的原理和结构，而非用以限制本实用新型，凡此种种依据本实用新型或现有技术的等效变换是本领域的技术人员所显而易见地得知，理应在本实用新型所公开保护的范畴之内。
权利要求1.一种直流二次变流器，包括依次连接的弧焊电源输入端、开关电源、功率半导体控制装置和电源输出端，其特征在于，还包括依次连接的电压电流复合感应电压降低防触电装置、逻辑运算单元和驱动控制装置，所述驱动控制装置连接并控制功率半导体控制装置。
2.根据权利要求1所述的直流二次变流器，其特征在于，还包括电源控制装置、输出特性控制装置和电路保护装置，所述电源控制装置和输出特性控制装置依次连接并连接至逻辑运算单元，所述电路保护装置连接逻辑运算单元。
3.根据权利要求1所述的直流二次变流器，其特征在于，所述电压电流复合感应电压降低防触电装置包括分别连接逻辑运算单元的电压信号控制装置和电流信号控制装置，所述电压信号控制装置包括依次连接的电压信号传感器和电压信号检测装置，所述电流信号控制装置包括依次连接的电流信号传感器和电流信号检测装置，所述的电压信号检测装置和电流信号检测装置分别连接逻辑运算单元。
4.根据权利要求3所述的直流二次变流器，其特征在于，还包括依次连接的输入接错保护装置和输入接错驱动控制装置，所述输入接错保护装置连接逻辑运算单元。
5.根据权利要求4所述的直流二次变流器，其特征在于，所述电压信号传感器包括依次连接的第一分压电路、积分电路、电气隔离电路、采样电路、消噪电路以及射极跟随输出电路构成。
6.根据权利要求5所述的直流二次变流器，其特征在于，所述电压信号检测装置设置第二分压电路，所述第二分压电路设定电压检测分压阈值，当所述电压信号检测装置的输出电压反馈值小于电压检测分压阈值，所述电压信号检测装置输出高电平并开启弧焊电源输出；当所述电压信号检测装置的输出电压反馈值大于或等于分压阈值，所述电压信号检测装置输出低电平并关闭弧焊电源输出。
7.根据权利要求6所述的直流二次变流器，其特征在于，所述电流信号检测装置设置第三分压电路，所述第三分电路设定电流检测分压阈值，当电流信号检测装置的输出电压大于或等于电流检测分压阈值时，所述电流信号检测装置输出高电平并控制弧焊电源输出有效；当所述电流信号检测装置的输出电压小于电流检测分压阈值时，所述电流信号检测装置输出低电平并控制弧焊电源无效。
8.根据权利要求7所述的直流二次变流器，其特征在于，所述输入接错保护装置包括分别连接逻辑运算单元的电容防浪涌充电装置和导通/截止控制装置。
9.根据权利要求8所述的直流二次变流器，其特征在于，所述电容防浪涌充电装置由延迟控制电路、充电控制电路和输出控制电路依次连接构成。
10.根据权利要求9所述的直流二次变流器，其特征在于，所述延迟控制电路由电阻 (R113)，电阻(R114)，二极管(VII)，电容(C45)，电阻(R115)，晶体管(VQ8)构成，所述电阻(R113)与电阻(R114)串联后与二极管(Vll)并联并连接至晶体管(VQ8)的基极，电容(C45)与电阻(R115)并联后并分别连接晶体管(VQ8)的基极和射极，延迟时间长短由 (R113)，(Rl 14), (C45)的数值确定，所述输出控制电路由电容(V2)和充电电路并联构成并连接至晶体管(VQ8)的集电极，所述的充电电路包括充电线圈(KlA)和控制弧焊电源主回路功率电容缓慢充电的触点控制装置，当系统上电初期触点控制装置的触点(KA4)和 (KA6)、(KA13)和(KAll)触点接通，主回路功率电容通过外围限流电阻限定充电电流进行缓慢充电。
专利摘要本实用新型公开一种直流二次变流器，包括依次连接的弧焊电源输入端、开关电源、功率半导体控制装置和电源输出端，还包括依次连接的电压电流复合感应电压降低防触电装置、逻辑运算单元和驱动控制装置，所述驱动控制装置连接并控制功率半导体控制装置以实现对电源输出端的控制。因此，本实用新型通过电压和电流信号的双重处理后通过逻辑运算单元运算处理后输出控制信号控制驱动控制装置，进而感测控制弧焊电源的输出，实现弧焊电源的安全性输出和可靠性运行，极大便利了焊接行业的安全性操作和工作的安全稳定性，有利于产业的推广应用。
文档编号B23K9/10GK202240073SQ201120197980
公开日2012年5月30日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者刘胜龙, 张伟, 张涛, 李伟, 李毅, 杨朔, 王雨蓬, 罗建坤, 钱颖杰 申请人:北京宏孚瑞达科技有限公司