次级电流在tft时刻的大小，η为某个正整数。
[0088] 根据上述模型与公式进行如下取值：US= 10V、s = 20%、f ;= lkHz、Rs= 500 μ Ω 以及Ls= 0. 5 μΗ，绘制出逆变点焊机次级电压和电流信号，如图7和图8所示。
[0089] 其中图7是次级电压信号，图8是次级电流信号。
[0090] 图9是次级电压信号的有效值随通电时间的变化规律。在每个逆变周期内，有效 值公式如下所示：
[0091]
[0092] 其中，Rd为一个逆变周期内的动态电阻计算值。
[0093] 从图9中可以发现，次级电压测量值中感性分量的有效值较大且为正，导致次级 电压测量值明显大于阻性分量，说明采用有效值算法计算动态电阻时存在较多的误差。
[0094] 图10是电压信号的平均值随通电时间的变化规律。可以发现，次级电压测量值中 感性分量的平均值迅速减小；在短时间后，感性分量的平均值近似为〇,次级电压平均值全 由阻性分量组成，说明采用平均值算法计算动态电阻时可有效减少感性分量，提高动态电 阻测量的准确性。
[0095] 在逆变直流点焊机上进行动态电阻测量实验，电极间工件为0. 7_+0. 7_镀锌钢 板，电极力大小为2. 5kN，通电电流大小为10kA，通电时间为200ms，利用本发明所述装置 测量的电流电压和动态电阻信号，可以发现次级回路动态电阻信号在通电开始的50ms和 130ms存在陡降现象，说明在点焊过程中存在前期飞溅和后期飞溅缺陷，表明本发明所述的 逆变直流点焊动态电阻实时测量装置与方法具有较强的实时性和准确性，可有效测量出逆 变点焊过程中的动态电阻信号。
【主权项】
1. 逆变直流点焊动态电阻实时测量装置，其特征在于，它包括罗氏线圈（I)、积分还原 电路（2)、差分放大电路（3)、次级电压同步电路（4)和嵌入式微处理器（5); 所述的罗氏线圈（1)套在逆变直流点焊机的次级回路⑶上，罗氏线圈（1)的两个信 号输出端分别连接积分还原电路（2)的两个信号输入端，积分还原电路（2)的电压信号输 出端连接嵌入式微处理器（5)的第一模拟信号输入端， 差分放大电路（3)的两个电压信号输入端分别连接逆变直流点焊机的变压器（9)次级 抽头的两端，差分放大电路（3)的电压信号输出端同时连接嵌入式微处理器（5)的第二模 拟信号输入端和次级电压同步电路（4)的电压信号输入端，次级电压同步电路（4)的电压 信号输出端连接嵌入式微处理器（5)的定时信号输入端。2. 根据权利要求1所述的逆变直流点焊动态电阻实时测量装置，其特征在于，它还包 括通讯接口电路（6)，通讯接口电路（6)的数据信号输入端与嵌入式微处理器（5)的第一数 据信号输出端连接。3. 根据权利要求2所述的逆变直流点焊动态电阻实时测量装置，其特征在于，它还包 括数据存储电路（7)，数据存储电路（7)的数据信号输入端与嵌入式微处理器（5)的第二数 据信号输出端连接。4. 根据权利要求1所述的逆变直流点焊动态电阻实时测量装置，其特征在于，所述的 积分还原电路（2)包括电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C21、开关S21、运算放 大器0P21和运算放大器0P22 ; 所述的电阻R21的两端分别与罗氏线圈（1)的两个信号输出端连接，且电阻R21的一 端接电源地， 电阻R21的另一端与电阻R22的一端连接，电阻R22的另一端同时与电阻R23的一端、 电容C21的一端、开关S21的一端和运算放大器0P21的反相输入端连接，电阻R23的另一 端、电容C21的另一端、开关S21的另一端、运算放大器0P21的信号输出端和运算放大器 0P22的同相信号输入端连接，运算放大器0P22的反相信号输入端与其信号输出端连接，运 算放大器0P22的信号输出端作为积分还原电路（2)的电压信号输出端连接嵌入式微处理 器（5)的第一模拟信号输入端， 电阻R24的一端接电源地，电阻R24的另一端与运算放大器0P21的同相信号输入端连 接。5. 根据权利要求1所述的逆变直流点焊动态电阻实时测量装置，其特征在于，所述的 差分放大电路（3)包括电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电容C31、 运算放大器0P31、运算放大器0P32和运算放大器0P33 ; 所述的运算放大器0P31的同相信号输入端和运算放大器0P32的同相信号输入端分别 与逆变直流点焊机的变压器（9)次级抽头的两端连接， 运算放大器0P31的反相信号输入端与其信号输出端及电阻R31的一端连接，电阻R31 的另一端同时与电阻R33的一端和电容C31的一端连接，电阻R33的的另一端同时与运算 放大器0P33的反相输入端和电阻R35的一端连接，电阻R35的另一端与运算放大器0P33 的信号输出端连接，运算放大器0P33的信号输出端作为差分放大电路（3)的电压信号输出 端， 运算放大器0P32的反相信号输入端与其信号输出端及电阻R32的一端连接，电阻R32 的另一端同时与电容C31的另一端和电阻R34的一端连接，电阻R34的另一端同时与运算 放大器0P33的同相信号输入端和电阻R36的一端连接，电阻R36的另一端接电源地。6. 根据权利要求4所述的逆变直流点焊动态电阻实时测量装置，其特征在于，所述的 开关S21包括金氧半场效晶体管D41和电阻R41 ; 电阻R41的一端连接电源正极， 电阻R41的另一端连接金氧半场效晶体管D41的栅极，并同时作为与嵌入式微处理器 (5)连接的控制信号输入端， 金氧半场效晶体管D41的源极和漏极分别作为开关S21的两端。7. 根据权利要求4所述的逆变直流点焊动态电阻实时测量装置，其特征在于，所述的 开关S21包括：光耦D51和电阻R51 ; 电阻R51的一端连接电源正极， 电阻R51的另一端连接光親D51中发光二极管的正极，并同时作为与嵌入式微处理器 (5)连接的控制信号输入端，光耦D51中发光二极管的负极接地，光耦D51中三极管的集电 极和发射极分别作为开关S21的两端。8. 根据权利要求1所述的逆变直流点焊动态电阻实时测量装置，其特征在于，所述的 嵌入式微处理器（5)采用单片机、DSP处理器或FPGA实现。9. 采用权利要求1所述的逆变直流点焊动态电阻实时测量装置实现的动态电阻实时 测量方法，其特征在于，该方法的具体过程为： 步骤一：逆变直流点焊机通电后，进行通电焊接，利用嵌入式微处理器（5)定时捕获逆 变直流点焊机的次级回路（8)上的次级电压信号的上升沿作为时序基准，且时序基准即为 零时刻； 步骤二：嵌入式微处理器（5)具有多个缓存，从零时刻开始通过嵌入式微处理器（5)对 逆变直流点焊机的次级回路（8)的次级电流和次级电压信号进行同步自动采集，并将采集 的数据存入嵌入式微处理器（5)的第一个缓存中，同时利用平均值算法计算第二个缓存中 的次级电压信号数据平均值和次级电流信号数据平均值，再将第二个缓存中的次级电压信 号数据平均值除以次级电流信号数据平均值获得第二个缓存中动态电阻阻值， 步骤三：嵌入式微处理器（5)捕获到下一个时序基准时，嵌入式微处理器（5)继续进行 同步采集逆变直流点焊机的次级回路（8)的次级电流信号与次级电压信号，并将采集的数 据存入嵌入式微处理器（5)的第二个缓存中，同时利用平均值算法计算第一个缓存中的次 级电压信号数据平均值和次级电流信号数据平均值，再将第一个缓存中的次级电压信号数 据平均值除以次级电流信号数据平均值获得第一个缓存中动态电阻阻值； 步骤四：重复步骤一至三，直到焊接结束，即可实时获得点焊过程中的动态电阻信号。10. 根据权利要求9所述的采用逆变直流点焊动态电阻实时测量装置实现的动态电阻 实时测量方法，其特征在于，所述的步骤二和步骤三中的平均值算法的计算公式为：N表示一个逆变周期内的采样个数，I1为次级电流的测量瞬时值，U i为次级电压的测量 瞬时值，Iatc为一个逆变周期内的次级电流平均值，Uatc为一个逆变周期内的次级电压平均 值，i为正整数； 嵌入式微处理器（5)的采样速率已知时，可通过如下公式计算N :其中，fi表示点焊机的逆变频率，f 3表示采样频率。
【专利摘要】逆变直流点焊动态电阻实时测量装置及测量方法，属于电子电路与测量技术领域。解决了现有逆变直流点焊动态电阻测量技术准确性与实施性无法兼容的问题。本发明装置中罗氏线圈套在逆变直流点焊机的次级回路上，罗氏线圈的两个信号输出端分别连接积分还原电路的两个信号输入端，积分还原电路电压信号输出端连接嵌入式微处理器第一模拟信号输入端，差分放大电路两个电压信号输入端分别连接逆变直流点焊机的变压器次级抽头的两端，差分放大电路电压信号输出端同时连接嵌入式微处理器的第二模拟信号输入端和次级电压同步电路的电压信号输入端，次级电压同步电路的电压信号输出端连接嵌入式微处理器的定时信号输入端。用于对点焊过程中动态电阻实时测量。
【IPC分类】G01R27/08
【公开号】CN105158574
【申请号】CN201510657815
【发明人】夏裕俊, 夏振新, 张忠典, 张忠泽, 朱世良, 张芮
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年10月13日