专利名称：一种加大逆变弧焊电源外拖电流调节量的方法
技术领域：
本发明是一种用以增大逆变式弧焊电源(以下简称弧焊电源)外拖电流调节量的方法及其结构，涉及逆变弧焊电源技术。
至今，采用并接技术制造的逆变式弧焊电源，其所并接的逆变弧焊整流器(以下简称整流器)均是相同的。为了各组均衡输出，它们的输出电压也是一致的。因而在整流器中用于功率传输的变压器(以下简称变压器)，其次初级匝比也是一致的。用这样的并接方法，虽可加大弧焊电源的输出功率，但还难以制造成具有大幅度外拖特性的弧焊电源。
这里所指的外拖，是指弧焊电源输出电流随弧压降低而增大的一种输出特性。某些特殊用途的弧焊电源，要求在输出短接时才增大输出电流，它也是本发明所指的外拖特性。
一般的弧焊电源，其输出在正常弧压时，应保持设定的焊接电流，弧压上升时，电流应减小，弧压降低时，电流要增加，增量要大至数倍于焊接电流。但目前的弧焊电源，外拖电流增量一般是限定在50％以内。这对于溶化极气保焊、埋弧焊、焊条手工电弧焊来讲是远不够的。这是由于变压器匝比的限制及要兼顾功率开关管工作可靠性。
整流器的电流转换比决定于变压器匝比。增大外拖电流，必须要增大变压器初级电流，之间是正比例关系。如若大倍率的外拖电流出现在溶滴过渡的输出短接状态，串接在变压器初级的功率开关管不但要承受大电流开启与关断冲击，还要承受因输出短接而激起的高dv/dt的反冲电压冲击，其工作可靠性是难以保证的。这就是至今众多逆变弧焊电源不敢设计成具有大幅度外拖特性的主要原因之一。其结果，也就降低了该类弧焊电源的使用效果。
本发明目的，是寻找一种新的设计方法及结构，能可靠地解决大幅度增大逆变式弧焊电源外拖电流增量的技术问题。
本发明的方法是为原弧焊电源增加一组外拖辅助逆变弧焊整流器(以下简称辅助整流器，原弧焊电源中的逆变整流器，简称为原整流器，或主整流器)，该整流器中的用于功率传输的隔离转换变压器具有较高的电流转换比。将辅助整流器与原整流器并接，由其提供外拖电流增量。而原整流器可以保持原来功能，也可除却或减小原来的外拖功能。
为了保证焊接不断弧，原整流器中，变压器次级的输出空载电压必须设计到额定正常焊接弧压的1.8至4倍。这样就必须提高变压器次初级的绕组匝比。匝比高了，可以提高电压转换比，却降低了电流转换比。而弧焊外拖一般是出现在正常弧压以下，有的甚至只需出现在输出短接状态，因此，辅助整流器可以用降低电压转换比设计指标，来增大电流转换比设计。
实现本发明的一种结构是这样的，它是一种组合式逆变弧焊电源，由两组逆变弧焊整流器并接而成。其特征是该两组整流器中的用于功率传输的隔离转换变压器次、初级绕组具有不同的等匝比，低等匝比是高等匝比的80％及以下。含低等匝比变压器的整流器，也即本发明方法中的辅助整流器，主要用于加大外拖电流增量，由一个外拖电流增量设定与控制电路控制。含高等匝比变压器的整流器，也即本发明方法中的主整流器，也即原整流器。
上述等匝比是这样定义的，见下式N＝P·T2/T1N为等匝比值T2为变压器次级实际匝数T1为变压器初级实际匝数P为常数，视逆变电路型式而定，全桥式、推挽式、双组单端异步并接式，P取1；半桥式、单端式、双组单端同步并接式，P取0.5。
辅助整流器与主整流器一般是采用同一型式的逆变电路，如若采用不同型式的逆变电路，要用上式进行等条件换算后，来比较变压器匝比。
两组整流器以以下方法进行并接。
它们可以共用一套直流供电装置，即是将工业用电或市电经整流、滤波，变交流为直流的电源装置。两组整流器的输入端在该装置后并接。两组整流器也可以各自设有一套上述直流供电装置，这样，它们应在交流电源输入端并接。输出并接在各自最后输出端上；也可以将高等匝比的整流器的最后输出端之一，改接在低等匝比整流器的输出滤波电抗器之前，共用该电抗器。
两组整流器中的逆变工作开关可同步，也可非同步，也可异步工作。若采用同步或异步，可设立一个独立主振电路，产生同步或异步控制信号，经隔离耦合器，控制两组整流器中的随同振荡器工作，以令产生同步或异步开关信号。也可以选用其中一组整流器中的振荡电路为主振电路，输出同步信号，控制另一组工作。同步点可设在开关前沿，也可设在开关后沿。隔离耦合器件可选用高速光耦或脉冲变压器等。
外拖增量设定可采用静态式，也可采用动态式。如溶化极二氧化碳保护焊可采用静态设定，因其外拖仅出现在溶滴短接过渡阶段。在短接出现时间，由弧焊输出端取出一个短接电压信号，开启低等匝比整流器工作，按设定值输出外拖电流。手工电孤焊、或埋弧焊可采用动态设定。由输出的弧焊电压确定外拖电流增量设定值。其外拖增量可设定在正常弧压以下，弧压越低，增量越大，短接时为最大。为保证外拖增量稳定，也应采用象原整流器中那样的电流反馈控制装置，使外拖电流稳定在设定值上，并防止过流。
实施例，请见附图
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附图所示为手工电弧焊的组合式逆变弧焊电源的结构图。380V三相交流电源经开关K1分路加入辅助整流器A1与主整流器A2。各自的输出端并接在a、b，也即弧焊电源输出端。额定输出电流为315A。逆变电路型式可任意，现都以半桥设计为例。按弧压经验公式，额定电流条件下的正常弧压为32.6V，空载电压以2倍率计，不应低于65.2V。380V三相工业电经整流、滤波，为直流535V，半桥供电电压为267.5V。主整流器变压器匝比取1∶4，得空载电压67V；辅助整流器变压器匝比取1∶8，得空载电压33.5V。两组逆变开关，采用同步工作。IC14与IC2分别是两组整流器中的脉宽调节集成电路，选用GS3525。其第4脚为同步信号输出端，第3脚为同步控制端。由IC1输出，控制IC2同步工作。之间采用高速光耦HD隔离耦合。开关三极管V1、限流电阻R1、R2与加速电容C1组成同步信号放大电路，用以驱动光耦HD工作，由E1供电。集成电路第16脚输出5V基准电压，经电容C2滤波，供光耦输出级工作。W1是原主整流器中用以设定焊接电流的电位器，R3是原主整流器的电流反馈控制电路中的电流取样电阻。由电位器W3、三极管V2、V3与电阻R5组成的镜象恒流源，及由电位器W2与电阻R6组成的限流电路，二者一起组成外拖增量动态设定电路。二极管用于反向电压保护。该电路由可调电压源E2供电。它们工作原理是这样的，调节E2，使其电压设定在正常焊接电压左右，当弧压由正常值下降时，恒流源开始工作。其恒流值随弧压下降而线性增大。电位器上的电压也线性增大。该电压即是外拖增量电流设定值。该设定值是动态的，是随弧压下降而线性增大的。W2为内置电流限定电位器，分流器R4的作用同R3。辅助整流器内的电流反馈控制电路同主整流器、即原整流器一样。
若将电源E2设定在5V左右，辅助整流器可作为溶化极二氧化碳保护焊辅助外拖整流器。再将主整流器加装具有平特性控制功能后，该两者即可组成一台具有手工焊、二氧化碳保护焊双功能弧焊电源。
上实施例中，主整流器中变压器初级电流为78A，若外拖电流增量设计在额定焊接电流的2倍，辅助整流器中变压器初级电流也为78A。这是目前半桥逆变技术可以实现的。若不采用本发明技术，主整流器中的变压器初级电流要增大到原来的三倍，即234A。采用双组并接，每组也要117A。这样大的初级电流，会对可靠性造成很大的威胁。可见，本发明方法及结构，可以用来改善逆变弧焊电源的输出特性及提高可靠性。
权利要求
1.一种加大逆变式弧焊电源外拖电流调节量的方法，该方法是为原逆变弧焊电源增加一组外拖辅助逆变弧焊整流器，该整流器中的用于功率传输的隔离转换变压器具有较高的电流转换比，将辅助整流器与原逆变弧焊电源中的逆变弧焊整流器并接，由其提供外拖电流增量。
2.一种组合式逆变弧焊电源，它由两组逆变弧焊整流器并接而成，其特征是该两组整流器中用于功率传输的隔离转换变压器的次、初级绕组，具有不同的等匝比，低等匝比是高等匝比的80％及以下，含低等匝比的整流器主要用于提供外拖电流增量，它由一个外拖电流增量设定与控制电路控制。
全文摘要
本发明提供一个能大幅度加大逆变弧焊电源外拖电流的方法及其结构。它用一个高电流转换比的辅助逆变弧焊整流器与原逆变弧焊整流器并接成一个组合式逆变弧焊电源,为其提供外拖电流增量。该整流器有低匝比高电流转换比的隔离转换变压器。外拖增量由一个外拖电流设定与控制电路控制。采用本发明,可改善逆变弧焊电源的输出特性及提高可靠性。
文档编号B23K9/06GK1186008SQ9611348
公开日1998年7月1日 申请日期1996年12月27日 优先权日1996年12月27日
发明者陈大可 申请人:陈然