多功能高频逆变直流电焊机实现电路的制作方法
【专利摘要】多功能高频逆变直流电焊机实现电路，涉及一种电焊机电路，含有电焊机控制单元、电压调节器、电流调节器、PWM控制电路、IGBT驱动电路、高频逆变直流电源主电路、电焊机输出电极、电流检测电路、隔离电压检测电路。电焊机控制单元是以CPU逻辑控制单元为核心的控制中心，CPU逻辑控制单元分别连接显示单元、恒流/恒压控制单元、D/A转换器、A/D转换器。采用高频技术、软开关技术和数字控制技术，实现电焊机的恒压特性和恒流特性，同时具有TIG钨极氩弧焊、MMA手工焊、MIG金属极气体保护焊三种功能，降低了生产成本，满足多功能智能化、高质量焊接的要求，具有友好的显示界面和方便的操作使用。
【专利说明】多功能高频逆变直流电焊机实现电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电焊机电路，特别是一种多功能高频逆变直流电焊机实现电路，该电路可实现TIG钨极氩弧焊、MMA手工焊、MIG金属极气体保护焊三种功能。
【背景技术】
[0002]改革开放以来，国民经济快速增长，“科技创新，自主创新”已成为目前国内工业发展的主流，我国工业正逐步向集约型、节能减排、低碳的方向发展。电焊机是建筑、制造、机械加工行业中常用的低压电器设备，其作为工业生产中不可或缺的焊接装备而得到广泛的应用。随着工业的发展和市场国际化的进程，我国电焊机已为众多国家所接受。电焊机的工作原理与变压器相似，是一个降压变压器，其原边线圈的两端与交流电源连接，其副边线圈的两端是被焊接工件和夹在焊接钳上的焊条，通过在被焊接工件与焊条之间引燃电弧，利用电弧的高温将工件的缝隙和焊条熔接成为一体，实现焊接。目前，IGBT逆变直流电焊机应用广泛，其良好的电气性能和显著的节能效果在各种基础建设行业均得到了充分的体现，由该技术生产的电焊机已经在各个行业中得到了广泛的应用。我国IGBT逆变直流电焊机大部分采用PWM技术，通过专业的SG3525PWM控制集成电路，调节IGBT功率开关管的占空比，从而达到输出电流大小的调节。由于TIG (钨极氩弧焊)、MMA (手工焊)、MIG (金属极气体保护焊)都具有各自的不同特性要求，因此，在已有的IGBT高频逆变电焊机产品中，只具有TIG焊、MMA焊或MIG焊的单一功能，还没有同时实现TIG焊、MMA焊、MIG焊的多功能电焊机。一机多功能不仅给用户带来了方便，同时降低了设备的投资成本，也给电焊机的生产带来便利。随着电子技术和微处理器技术的发展，实现单台电焊机的多功能化已经成为可能。科研单位与企业的技术人员在不断地探索、研究，希望研制出一种性能优越的电焊机，以同时满足TIG焊、MMA焊和MIG焊的功能要求，虽然取得了一定的进展，但在实际运用中仍然存在着尚未克服的技术难题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服以上不足，提供一种多功能高频逆变直流电焊机实现电路，该电焊机电路采用高频技术、软开关技术和数字控制技术，满足电焊机的恒压特性和恒流特性，实现电焊机的多功能、智能化、高质量焊接。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括电焊机控制单元、电压调节器、电流调节器、PWM控制电路、IGBT驱动电路、高频逆变直流电源主电路、电焊机输出电极、电流检测电路、隔离电压检测电路，所述电焊机控制单元是以CPU逻辑控制单元为核心的控制中心，含有显示单元、CPU逻辑控制单元、恒流/恒压控制单元、D/A转换器、A/D转换器、键盘，键盘连接CPU逻辑控制单元，CPU逻辑控制单元分别连接显示单元、恒流/恒压控制单元、D/A转换器、A/D转换器，恒流/恒压控制单元连接选择开关MUX，自电焊机控制单元的D/A转换器延伸出三条线路，其中一条线路直接连接选择开关MUX,另一条线路连接指示灯I，指示灯I连接电压调节器，电压调节器连接选择开关MUX，选择开关MUX连接指示灯II，第三条线路直接连接指示灯II，指示灯II连接PWM控制电路，PWM控制电路连接IGBT驱动电路，IGBT驱动电路连接高频逆变直流电源主电路，电源自高频逆变直流电源主电路输入，高频逆变直流电源主电路接电焊机输出电极，电焊机输出电极负极接电流检测电路，电流检测电路连接电焊机控制单元的A/D转换器，电流检测电路同时连接指示灯II，隔离电压检测电路一端接在高频逆变直流电源主电路和电焊机输出电极之间的线路上，一端连接电焊机控制单元的A/D转换器，隔离电压检测电路同时连接指示灯I，组成了多功能高频逆变直流电焊机实现电路。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术原理是:该电焊机采用高频技术、软开关技术和数字控制技术，满足电焊机的恒压特性和恒流特性，实现电焊机的多功能、智能化、高质量焊接。该电焊机由单相或三相交流电源直接供电，经过整流电路和隔离式H桥变换电路，产生用于焊接的电流和电压。该电焊机采用高性能单片机或数字信号处理器作为控制核心，实现电焊机的电流控制和焊接工艺的智能化控制。通过对电焊机输出电流和电压的检测，判定电焊机的工作状态，由此确定电压给定信号VG、电流给定信号IG及推力电流IQ的给定，根据操作界面参数设定，电焊机实现在TIG、MMA、MIG三种模式下焊接。一般地，TIG和MMA电焊机具有恒流源特性，而MIG电焊机要求有恒压源特性。
[0006]由电焊机控制单元发出信号CL控制选择开关MUX,确定多功能高频逆变电焊机的工作模式，即恒流/恒压控制选择。当信号CL为低电平时，选择开关MUX打向下(图中连接状态)，电流调节器输入由电压调节器提供，整个系统构成一个电流内环、电压外环的双环控制结构，电焊机输出为恒压特性。在恒压模式下，电焊机系统的控制结构为电压、电流双闭环，呈恒压特性，适用于MIG焊接模式。如果输出电压为空载电压值，表明焊机处于准备引弧状态；若输出电压开始下降，表明电焊机处于热起弧状态；若输出电压出现过低，应增加输出电流(即推力电流IQ)，以防止断弧；如果输出发生短路，输出电压为零，则应进行短路保护。在上述各种状态下，CPU逻辑控制单元将根据输出电压和电流的检测值进行判断，并发出相应的输出电压给定信号VG。
[0007]由电焊机控制单元发出信号CL控制选择开关MUX，确定多功能高频逆变电焊机的工作模式，即恒流/恒压控制选择。当信号CL为高电平时，选择开关MUX打向上，电流调节器输入由电焊机控制单元提供，整个系统构成单电流环结构，电焊机输出为恒流特性。在恒流模式下，电焊机系统的控制结构为电流单闭环，呈恒流特性，适用于TIG和MMA焊接模式。如果没有输出电流，表明电焊机处于准备引弧状态；如果有输出电流且有输出电压，表明电焊机处于正常焊接状态；若有输出电流且没有输出电压，表明电焊机处于短路保护或引弧状态。在上述各种状态下，CPU逻辑控制单元将根据输出电压和电流的检测值进行判断，并发出相应的输出电流给定信号IG。
[0008]本发明的有益效果:该电焊机采用高频技术、软开关技术和数字控制技术，满足电焊机的恒压特性和恒流特性，同时具有TIG焊、MMA焊、MIG焊三种功能，降低了生产成本，实现了电焊机的多功能、智能化、高质量焊接。该电焊机根据设定可以方便地改变控制策略，自动实现不同模式下的焊接工艺要求，并具有完善的保护、故障报警和处理功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图中是多功能高频逆变直流电焊机实现电路原理图。[0010]在图中，I显示单元、2电焊机控制单元、3CPU逻辑控制单元、4恒流/恒压控制单元、5D/A转换器、6指示灯1、7电压调节器、8指示灯11、9电流调节器、10PWM控制电路、11IGBT驱动电路、12高频逆变直流电源主电路、13电焊机输出电极、14电流检测电路、15隔离电压检测电路、16A/D转换器、17键盘。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
[0012]该电路包括电焊机控制单元2、电压调节器7、电流调节器9、PWM控制电路10、IGBT驱动电路11、高频逆变直流电源主电路12、电焊机输出电极13、电流检测电路14、隔离电压检测电路15，所述电焊机控制单元2是以CPU逻辑控制单元3为核心的控制中心，含有显示单元1、CPU逻辑控制单元3、恒流/恒压控制单元4、D/A转换器5、A/D转换器16、键盘17，键盘17连接CPU逻辑控制单元3，CPU逻辑控制单元3分别连接显示单元1、恒流/恒压控制单元4、D/A转换器5、A/D转换器16，恒流/恒压控制单元4连接选择开关MUX，自电焊机控制单元2的D/A转换器5延伸出三条线路，其中一条线路直接连接选择开关MUX,另一条线路连接指示灯16，指示灯16连接电压调节器7，电压调节器7连接选择开关MUX，选择开关MUX连接指示灯118，第三条线路直接连接指示灯118，指示灯118连接PWM控制电路10，PWM控制电路10连接IGBT驱动电路11，IGBT驱动电路11连接高频逆变直流电源主电路12，电源自高频逆变直流电源主电路12输入，高频逆变直流电源主电路12接电焊机输出电极13，电焊机输出电极13负极接电流检测电路14，电流检测电路14连接电焊机控制单元2的A/D转换器16，电流检测电路14同时连接指示灯118，隔离电压检测电路15 —端接在高频逆变直流电源主电路12和电焊机输出电极13之间的线路上，一端连接电焊机控制单元2的A/D转换器16，隔离电压检测电路15同时连接指示灯16，组成了多功能高频逆变直流电焊机实现电路。
[0013]该电焊机采用高频技术、软开关技术和数字控制技术，满足电焊机的恒压特性和恒流特性，实现电焊机的多功能、智能化、高质量焊接。该电焊机由单相或三相交流电源直接供电，经过整流电路和隔离式H桥变换电路，产生用于焊接的电流和电压。该电焊机采用高性能单片机或数字信号处理器作为控制核心，实现电焊机的电流控制和焊接工艺的智能化控制。通过对电焊机输出电流和电压的检测，判定电焊机的工作状态，由此确定电压给定信号VG、电流给定信号IG及推力电流IQ的给定，根据操作界面参数设定，电焊机实现在TIG、MMA、MIG三种模式下焊接。一般地，TIG和MMA电焊机具有恒流源特性，而MIG电焊机要求有恒压源特性。
[0014]实施例1
[0015]由电焊机控制单元2发出信号CL控制选择开关MUX，确定多功能高频逆变电焊机的工作模式，即恒流/恒压控制选择。当信号CL为低电平时，选择开关MUX打向下(图中连接状态)，电流调节器9输入由电压调节器7提供，整个系统构成一个电流内环、电压外环的双环控制结构，电焊机输出为恒压特性。在恒压模式下，电焊机系统的控制结构为电压、电流双闭环，呈恒压特性，适用于MIG焊接模式。如果输出电压为空载电压值，表明焊机处于准备引弧状态；若输出电压开始下降，表明电焊机处于热起弧状态；若输出电压出现过低，应增加输出电流(即推力电流IQ)，以防止断弧；如果输出发生短路，输出电压为零，则应进行短路保护。在上述各种状态下，CPU逻辑控制单元3将根据输出电压和电流的检测值进行判断，并发出相应的输出电压给定信号VG。
[0016]实施例2
[0017]由电焊机控制单元2发出信号CL控制选择开关MUX，确定多功能高频逆变电焊机的工作模式，即恒流/恒压控制选择。当信号CL为高电平时，选择开关MUX打向上，电流调节器9输入由电焊机控制单元2提供，整个系统构成单电流环结构，电焊机输出为恒流特性。在恒流模式下，电焊机系统的控制结构为电流单闭环，呈恒流特性，适用于TIG和MMA焊接模式。如果没有输出电流，表明电焊机处于准备引弧状态；如果有输出电流且有输出电压，表明电焊机处于正常焊接状态；若有输出电流且没有输出电压，表明电焊机处于短路保护或引弧状态。在上述各种状态下，CPU逻辑控制单元3将根据输出电压和电流的检测值进行判断，并发出相应的输出电流给定信号IG。
【权利要求】
1.多功能高频逆变直流电焊机实现电路，包括电焊机控制单元、电压调节器、电流调节器、PWM控制电路、IGBT驱动电路、高频逆变直流电源主电路、电焊机输出电极、电流检测电路、隔离电压检测电路，其特征是:所述电焊机控制单元是以CPU逻辑控制单元为核心的控制中心，含有显示单元、CPU逻辑控制单元、恒流/恒压控制单元、D/A转换器、A/D转换器、键盘，键盘连接CPU逻辑控制单元，CPU逻辑控制单元分别连接显示单元、恒流/恒压控制单元、D/A转换器、A/D转换器，恒流/恒压控制单元连接选择开关MUX，自电焊机控制单元的D/A转换器延伸出三条线路，其中一条线路直接连接选择开关MUX，另一条线路连接指示灯I，指示灯I连接电压调节器，电压调节器连接选择开关MUX，选择开关MUX连接指示灯II，第三条线路直接连接指示灯II，指示灯II连接PWM控制电路，PWM控制电路连接IGBT驱动电路，IGBT驱动电路连接高频逆变直流电源主电路，电源自高频逆变直流电源主电路输入，高频逆变直流电源主电路接电焊机输出电极，电焊机输出电极负极接电流检测电路，电流检测电路连接电焊机控制单元的A/D转换器，电流检测电路同时连接指示灯II，隔离电压检测电路一端接在高频逆变直流电源主电路和电焊机输出电极之间的线路上，一端连接电焊机控制单元的A/D转换器，隔离电压检测电路同时连接指示灯I，组成了多功能高频逆变直流电焊机实现电路。
【文档编号】B23K9/095GK103817402SQ201210500317
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年11月18日 优先权日:2012年11月18日
【发明者】陈明祥, 刘连华, 曹以龙 申请人:盐城鼎力达焊接科技有限公司