一种可变PWM频率的逆变气体保护焊机的制作方法

本发明涉及逆变二氧化碳气体保护焊机技术领域，具体涉及一种可变pwm频率的逆变气体保护焊机。

背景技术：

现有500a以上大功率逆变二氧化碳气体保护焊机普遍采用全桥逆变拓扑结构，电流型控制芯片uc3846为pwm发生器来控制。因为输出功率大，开关器件使用igbt模块，大电流igbt模块因为开关速度的限制，频率越高，开关损耗越大。现有技术为满足输出大电流，降低igbt模块温升的要求，普遍采用固定频率的pwm控制，一般开关频率在15-20khz范围，无法满足二氧化碳气体保护焊接工艺在全电流范围的要求。

原因如下：二氧化碳焊接工艺中熔滴过渡分为三段：1.短路过渡，电流小于200a.2.滴状过渡：电流150a-300a.3.射滴过渡：电流大于300a.在不同的熔滴过渡阶段对设备的动态响应速度要求不同，而动态响应速度取决于pwm开关频率。短路过渡焊接时，为达到更好的焊接效果，要求燃弧过渡频率快才能达到理想的焊接效果，也就是pwm开关频率高。而在滴状过渡和射滴过渡焊接时对动态响应要求不高，为降低igbt模块温升，pwm频率不能太高。

现有技术采用固定pwm频率，无法兼顾不同熔滴过渡工艺的要求，短路过渡焊接时pwm频率低，焊接时燃弧过渡慢，从而不能达到理想的短路过渡焊接效果。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明公开了一种可变pwm频率的逆变气体保护焊机，用于解决现有逆变二氧化碳气体保护焊机定频pwm控制的缺点，本发明提出一种根据焊接工艺不同，改变pwm频率的控制方法及电路，变频pwm控制可以满足小功率短路过渡动态响应快，实现高频短路过渡焊接，从而达到理想的短路过渡焊接效果；大功率射滴过渡焊接pwm频率变低，减少igbt损耗，降低igbt故障率的问题。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种可变pwm频率的逆变气体保护焊机，其特征在于，包括主回路和控制电路，所述控制电路包括丝径选择电路、方波发生器和pwm控制电路，所述主回路将电网电路经整流、逆变、高频变压和二次整流输出低压直流，用于焊接；所述丝径选择电路通过面板按键来切换送丝速度范围，同时输出信号到方波发生器，所述方波发生器产生pwm控制所需要的方波，通过pwm控制电路的比较电流电压给定信号和反馈信号，产生频率固定脉宽随误差信号变化的驱动方波，控制igbt逆变器工作。

2、根据权利要求1所述的可变pwm频率的逆变气体保护焊机，其特征在于，所述主回路把工频交流经整流滤波后变为高压直流，其igbt逆变器把高压直流逆变为高频交流，并通过高频变压器降压变为低压高频电流，最后通过二次整流把低压高频电流整流为低压直流，输出用于焊接。

3、根据权利要求1所述的可变pwm频率的逆变气体保护焊机，其特征在于，所述丝径选择电路根据不同直径的焊接材料，选择对应的面板按键来切换送丝速度范围，同时输出信号到方波发生器，对应不同的pwm频率。

4、根据权利要求1所述的可变pwm频率的逆变气体保护焊机，其特征在于，所述方波发生器产生pwm控制所需要的方波，通过丝径选择电路的输出信号改变2组不同的电阻参数，以改变方波频率。

5、根据权利要求1所述的可变pwm频率的逆变气体保护焊机，其特征在于，所述pwm控制电路通过比较电流电压给定信号和反馈信号，产生2组频率固定，脉宽随误差信号变化的驱动方波，以控制igbt逆变器工作。

6、根据权利要求1所述的可变pwm频率的逆变气体保护焊机，其特征在于，所述控制电路中，当丝径选择开关k2断开，继电器k1控制线圈断电，常闭触电闭合，芯片9脚rt接r18。

7、根据权利要求1所述的可变pwm频率的逆变气体保护焊机，其特征在于，所述控制电路中，当k2短路时，k1线圈吸合，k1的4脚3脚闭合，uc3846芯片rt接r21。

8、根据权利要求1所述的可变pwm频率的逆变气体保护焊机，其特征在于，所述控制电路中，当控制芯片uc3846频率可控时，则uc3846输出脉宽随着k1k2变化而变化,当k1断开时uc3846芯片rt接r18，实现高频控制；当k1短路时uc3846芯片rt接r21，实现低频控制。

本发明的有益效果为：

本发明提出一种根据焊接工艺不同，改变pwm频率的控制方法及电路，变频pwm控制可以满足小功率短路过渡动态响应快，实现高频短路过渡焊接，从而达到理想的短路过渡焊接效果；大功率射滴过渡焊接pwm频率变低，减少igbt损耗，降低igbt故障率，具有很强的创造性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是可变pwm频率的逆变气体保护焊机整体框图；

图2是本发明的控制电路的电路原理图；

图3是本发明的主回路的电路原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

本实施例公开如图1所示的一种可变pwm频率的逆变气体保护焊机，包括主回路和控制电路，所述控制电路包括丝径选择电路、方波发生器和pwm控制电路，所述主回路将电网电路经整流、逆变、高频变压和二次整流输出低压直流，用于焊接；所述丝径选择电路通过面板按键来切换送丝速度范围，同时输出信号到方波发生器，所述方波发生器产生pwm控制所需要的方波，通过pwm控制电路的比较电流电压给定信号和反馈信号，产生频率固定脉宽随误差信号变化的驱动方波，控制igbt逆变器工作。

对于控制电路部分，丝径选择电路对不同直径的焊接材料，选择对应的面板按键来切换送丝速度范围，同时输出信号到方波发生器，对应不同的pwm频率。一般焊接丝径有4种不同的丝径对应不同的送丝速度范围。因为焊丝对应的电流一般小于200a,熔滴过渡工作于短路过渡，需要快速的动态响应，要求pwm频率较高。而一般工作于150a以上，动态响应慢，要求的pwm频率较低，以降低igbt损耗。所以可以通过丝径选择改变送丝速度范围的同时改变pwm频率的高低。

方波发生器产生pwm控制所需要的一定频率的方波。可通过丝径选择电路的输出信号可以改变2组不同的电阻参数，以改变方波频率。(如图2所示)；

pwm控制电路：通过比较电流电压给定信号和反馈信号，产生2组频率固定，脉宽随误差信号变化的驱动方波，以控制igbt逆变器工作。

具体实施的时候，如图2所示，当丝径选择开关k2断开，对应0.8直径焊丝。继电器k1控制线圈断电，常闭触电闭合，芯片9脚rt接r18，频率较高；当k2短路时(丝径滴状过渡和射滴过渡)，k1线圈吸合，k14脚3脚闭合，uc3846芯片rt接r21，pwm频率较低。

如图3所示，当控制芯片uc3846频率可控时，则uc3846输出脉宽随着k1k2变化而变化,当k1断开时uc3846芯片rt接r18，实现高频控制，丝径在焊接短路过渡时igbtq1q2高频开通，从而实现高频燃弧过渡使焊接性能达到理想的短路过渡焊接效果；当k1短路时uc3846芯片rt接r21，实现低频控制，丝径在焊接滴状过渡和射滴过渡时igbtq1q2低频开通，从而减小igbt高频开通损耗。

本实施例面板丝径选择电路，根据不同直径焊丝改变送丝速度范围的同时输出信号改变pwm频率。不同的直径对应不同的pwm频率，小功率短路过渡焊接时pwm频率较高，大功率射滴过渡焊接时pwm频率较低。

综上本发明提出一种根据焊接工艺不同，改变pwm频率的控制方法及电路，变频pwm控制可以满足小功率短路过渡动态响应快，实现高频短路过渡焊接，从而达到理想的短路过渡焊接效果；大功率射滴过渡焊接pwm频率变低，减少igbt损耗，降低igbt故障率，具有很强的创造性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。