專利名稱：一種逆變式中頻交流電弧焊機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種電弧焊機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在社會生活中，各種有色金屬及其合金已經(jīng)廣泛運(yùn)用于人類活動的每個領(lǐng) 域，而這些金屬和其合金的運(yùn)用，都離不開電弧焊機(jī)。目前大量使用的電弧焊機(jī)有交流電弧焊機(jī)和直流電弧焊機(jī)兩大類。交流 電弧焊機(jī)又分為動鐵式交流電弧焊機(jī)、動圈式交流電弧焊機(jī)、口字型鐵芯抽頭式交流電 弧焊機(jī)和口字型鐵芯固定式(便攜式)交流電弧焊機(jī)；直流電弧焊機(jī)又分為硅整流式直流 電弧焊機(jī)、可控硅整流式直流電弧焊機(jī)、逆變式直流電弧焊機(jī)?，F(xiàn)有的電弧焊機(jī)存在以下不足
1.傳統(tǒng)交流電弧焊機(jī)具有體積大，重量大，焊接電流難以控制等缺點(diǎn)。在焊接 過程中由于焊接電流波形為工頻正弦波形，有較長的過零時間，容易造成焊接電弧瞬間斷 弧，產(chǎn)生焊接缺陷。而且傳統(tǒng)交流電弧焊機(jī)制造時耗材，運(yùn)行時耗能，目前已經(jīng)瀕于淘汰邊 緣。2.逆變式直流電弧焊機(jī)雖然具有體積小重量輕，節(jié)能節(jié)材，高效環(huán)保，焊 接電流可以精確控制等優(yōu)點(diǎn)。但電路較為復(fù)雜，制造和維護(hù)成本都很高。并且因?yàn)槠浜附?電流為直流電流，焊接過程中存在直流磁場，極易發(fā)生焊接電弧偏弧現(xiàn)象，容易造成焊接工 藝方面的缺陷。在強(qiáng)磁場環(huán)境下幾乎無法施焊，這就大大限制了其的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，本發(fā)明提供一種吸收交流電弧焊機(jī)以及逆變 式直流電弧焊機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)的逆變式的中頻交流電弧焊機(jī)，減少電弧焊機(jī)制造耗材，運(yùn)行 耗能，同時避免發(fā)生焊接電弧偏弧現(xiàn)象。本發(fā)明的技術(shù)方案
本發(fā)明是一種逆變式的中頻交流電弧焊機(jī)，包括中頻逆變?nèi)珮螂娐?，一次?cè)工 頻整流電路和濾波電路，降壓和焊接電流電壓輸出電路，工頻降壓變壓器，一次側(cè)電流檢測 互感器；
電壓輸入電源開關(guān)后，一路經(jīng)過所述工頻降壓變壓器降壓后給主控制板電 路供電，另一路通過所述一次側(cè)工頻整流電路和濾波電路濾除其紋波并得到穩(wěn)定的直流電 壓，該穩(wěn)定的直流電壓通過所述中頻逆變?nèi)珮螂娐纺孀兂芍蓄l方波交流電流電壓，該中頻 方波交流電流電壓通過所述降壓和焊接電流電壓輸出電路經(jīng)降壓及鎮(zhèn)流后輸出中頻低電 壓大電流的方波交流焊接電流電壓；
所述一次側(cè)電流檢測互感器檢測一次側(cè)流過主變壓器的電流并作為二次側(cè) 焊接電流的反饋信號送入控制電路板，參與二次側(cè)輸出電流的恒流控制。所述中頻逆變?nèi)珮螂娐酚傻谝浑娏Π雽?dǎo)體開關(guān)器件管，第二電力半導(dǎo)體開關(guān)器件管，第三電力半導(dǎo)體開關(guān)器件管，第四電力半導(dǎo)體開關(guān)器件管組成；所述一次側(cè)工 頻整流電路和濾波電路由整流橋和第一電容，第二電容，第三電容組成。所述中頻逆變?nèi)珮螂娐分?，第一電力半?dǎo)體開關(guān)器件管和第三的驅(qū)動電 壓相位相同，第二電力半導(dǎo)體開關(guān)器件管和第四電力半導(dǎo)體開關(guān)器件管的驅(qū)動電壓相位相 同。所述電力半導(dǎo)體開關(guān)器件管處設(shè)有由電容和電阻組成的阻容吸收電路。本發(fā)明所述的逆變式交流電弧焊機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及有益效果
本發(fā)明是一種逆變式的中頻交流電弧焊機(jī)，即區(qū)別于逆變式直流電弧焊機(jī)， 又區(qū)別于傳統(tǒng)的交流電弧焊機(jī)。本發(fā)明是采用了電力開關(guān)半導(dǎo)體器件組成的中頻方波逆變電源，將電網(wǎng) 整流濾波后的直流電壓逆變成中頻方波交流電壓，經(jīng)中頻變壓器降壓后，通過鎮(zhèn)流電感輸 出，作為弧焊焊接電源。和目前最接近的電弧焊機(jī)相比優(yōu)點(diǎn)在于
1.和目前的逆變式直流電弧焊機(jī)相比，本實(shí)用新型沒有逆變式直流電弧焊 機(jī)二次整流部分，材料成本較低。并且，因其輸出是中頻方波交流，使得焊接過程無磁偏吹， 能在強(qiáng)磁場環(huán)境下施焊。2.和目前的交流焊機(jī)相比，由于是中頻方波逆變，變壓器體積重量都大 大減少，效率高，節(jié)能節(jié)材。因其輸出是中頻方波交流，使得焊接過程無交流焊機(jī)不能避免 的的斷弧現(xiàn)象發(fā)生。


圖1.逆變式中頻交流電弧焊機(jī)主回路電氣原理圖。圖2.逆變式中頻交流電弧焊機(jī)主控制板電氣原理圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是一種逆變式的中頻交流電弧焊機(jī)，采用了電力開關(guān)半導(dǎo)體器件 組成的中頻方波逆變電源，將電網(wǎng)整流濾波后的直流電壓逆變成中頻方波交流電壓，經(jīng)中 頻變壓器降壓后，通過鎮(zhèn)流電感輸出，作為弧焊焊接電源。為了更充分理解本發(fā)明的技術(shù)特征，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行 描述，以下的描述僅是示范性和解釋性的，不應(yīng)對本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。實(shí)施例
如圖1所示，Ql、Q2、Q3和Q4等電力半導(dǎo)體開關(guān)器件管組成中頻逆變?nèi)珮?電路；整流橋QLl和電容C28，電容C33，電容C29等組成一次側(cè)工頻整流電路和濾波電路； 中頻降壓變壓器T2和鎮(zhèn)流電感Ll組成降壓和焊接電流電壓輸出電路；T3是工頻降壓變壓 器，為控制電路板提供工作電壓；T4是一次側(cè)電流檢測互感器；電位器RT3為焊接電流調(diào)節(jié) 電位器，電容C30和電阻R39 ；電容C34和電阻R42 ；電容C31和電阻R40 ；電容C35和電阻 R43 ；分別為電力半導(dǎo)體開關(guān)器件Ql ；Q2 ；Q3及Q4的阻容吸收電路。圖1所示逆變式中頻交流電弧焊機(jī)的工作原理如下
電網(wǎng)電壓輸入電源開關(guān)Kl，一路去工頻降壓變壓器T3，降壓后給主控制板電
路供電。一路通過整流橋QLl整流，電容C28，電容C33，電容C29濾除其紋波，得到穩(wěn)定的直流電壓，再通過電力半導(dǎo)體開關(guān)器件Ql、Q2、Q3和Q4組成的全橋逆變電路 逆變成中頻方波交流電流電壓。通過中頻降壓變壓器T2降壓，鎮(zhèn)流電感Ll鎮(zhèn)流后從輸出 1和輸出2輸出中頻低電壓大電流的方波交流焊接電流電壓。電力半導(dǎo)體開關(guān)器件Ql、Q2、Q3和Q4組成的全橋逆變電路中，Ql和 Q3的驅(qū)動電壓相位相同；Q2和Q4的驅(qū)動電壓相位相同，而Ql和Q3的驅(qū)動電壓相位及Q2 和Q4的驅(qū)動電壓相位均相反。一次側(cè)電流檢測互感器T4檢測一次側(cè)流過主變壓器的電流，既是電力 半導(dǎo)體器件Ql、Q2、Q3和Q4的電流信號和過流保護(hù)信號送入控制電路板，又作為二次 側(cè)焊接電流的反饋信號送入控制電路板，參與二次側(cè)輸出電流的恒流控制。圖2是以電流型PWM集成電路Ul為核心組成的逆變式中頻交流電弧焊 機(jī)主控制板電路圖，圖2中電流型PWM集成電路Ul的1腳為軟啟動端，外接分壓電阻Rl 和分壓電阻R12及軟啟動電容Cl ；2腳為基準(zhǔn)穩(wěn)壓電源(5. 1V);3腳4腳分別為中頻降壓變 壓器一次側(cè)電流反饋電壓信號的負(fù)端和正端；5，6，7內(nèi)部是一個運(yùn)算放大器，其中5腳為輸 入正端，6腳為輸入負(fù)端，本案將其連接成從5腳輸入，7腳輸出的射極跟隨器(6，7腳短路); 8腳為PWM脈沖定時電容端；9腳為為PWM脈沖定時電阻端，10腳為PWM信號同步端；11腳 和14腳為PWM輸出端；13腳15腳分別為Ul的兩處電源供電端；12腳為電源地端；16腳 為過電流關(guān)斷端。電路工作原理分別敘述如下
1.供電源從主回路(圖1)的工頻變壓器T3的二次側(cè)取得低壓工頻電壓Ul 和U2送到由二極管D14，二極管D15，二極管D16，二極管D17等整流二極管組成的全波整 流電路整流，電容C22和電容C23濾波后輸出正負(fù)未穩(wěn)電壓。通過三端正穩(wěn)壓集成電路U7 和三端負(fù)穩(wěn)壓集成電路U8后輸出正負(fù)15V電壓，為主控制電路板供電。2.電流給定信號從電流調(diào)節(jié)電位器RT3 (圖1)的滑動觸點(diǎn)取得正的給 定電壓，通過電阻R37，電阻R36和運(yùn)算放大器U2組成的反相器后變成負(fù)的給定電壓，然后 通過電阻R35送至誤差比較點(diǎn)。3.電流反饋信號從一次側(cè)電流檢測互感器T4 (圖1)取得的，和一次側(cè) 流過主變壓器的電流成正比的交流電壓信號，通過由D9，D10, Dll, D12等整流二極管組成 的全波橋式整流電路整流后，將該交流電壓信號變成直流脈動電壓信號(圖中電容C20為 抗干擾電容，電阻R33是取樣比例電阻)，此電壓信號將分成三路
一路通過運(yùn)算放大器U3射極跟隨隔離后由二極管D8，電容C19組成的慮波器濾成平滑 的直流電壓，然后通過電阻R31送至誤差比較點(diǎn)。另一路通過電阻R3送至Ul的16腳，電容C2是抗干擾電容。當(dāng)電阻R2 上分得的脈沖電壓峰值超過350mV時，電流型PWM集成電路Ul內(nèi)部電路將鎖死PWM—個周 期，借以保護(hù)Ql，Q2，Q3，Q4等電力半導(dǎo)體開關(guān)器件不至于過流損壞。還有一路經(jīng)電阻R32，電阻R30，電容C18，電阻R29，電阻R28，電阻R26等 組成的去干擾網(wǎng)絡(luò)送至電流型PWM集成電路Ul的電流反饋信號的正端4腳。4.斜波補(bǔ)償為了使電流反饋誤差信號和主變壓器電流信號電壓有確 定的比較點(diǎn)，使得整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，需要設(shè)置諧波補(bǔ)償電路，以之補(bǔ)償主變壓器電流信號 電壓的斜率。
將電流型PWM集成電路Ul的8腳輸出的鋸齒波信號經(jīng)運(yùn)算放大器U4射 隨隔離后，通過電阻R11，電容C7，電容C17和電阻R27的網(wǎng)絡(luò)后送到電流型PWM集成電路 Ul的4腳，去補(bǔ)償電阻R29的主變壓器的電流信號電壓的斜率。5.誤差放大和PWM調(diào)節(jié)電流給定信號通過R35，電流反饋信號通過R31 在R35和R31的連接點(diǎn)處會合后比較出了誤差信號電壓，該電壓通過由運(yùn)算放大器TO，電 阻R25，電容C16，二極管D2，二極管D3，二極管D4等組成的PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行放大，再由電阻 R7，電阻R8，電阻R9，二極管D5，電容C6組成的低通濾波/分壓電路處理，然后送至運(yùn)算放 大器U5射極跟隨放大，經(jīng)過電阻R10，電容C9低通濾波后最終送到電流型PWM集成電路Ul 的5腳。在電流型PWM集成電路Ul內(nèi)部，此電壓和電流型PWM集成電路Ul的4腳送來的， 經(jīng)過諧波補(bǔ)償過后的，主變壓器一次側(cè)電流信號進(jìn)行比較，得出相應(yīng)的PWM信號。6. PWM信號放大從電流型PWM集成電路Ul的11腳和14腳輸出的相位 相差180o PWM信號通過由Ml，M2, M3, M4等MOS管和電容C4，電阻R4，電阻R17，電容C3， 電阻R15，電阻R16，電阻R18，電阻R19等輔助電路，以及脈沖變壓器Tl放大和隔離之后分 別輸出Gl，El ；G2, E2 ；G3, E3 ；G4, E4四組相互隔離的驅(qū)動信號。分別驅(qū)動逆變橋上的電力 半導(dǎo)體開關(guān)器件Ql，Q2，Q3，Q4。
權(quán)利要求
一種逆變式交流弧焊機(jī)，其特征在于，包括中頻逆變?nèi)珮螂娐罚淮蝹?cè)工頻整流電路和濾波電路，降壓和焊接電流電壓輸出電路，工頻降壓變壓器，一次側(cè)電流檢測互感器；電壓輸入電源開關(guān)后，一路經(jīng)過所述工頻降壓變壓器降壓后給主控制板電路供電，另一路通過所述一次側(cè)工頻整流電路和濾波電路濾除其紋波并得到穩(wěn)定的直流電壓，該穩(wěn)定的直流電壓通過所述中頻逆變?nèi)珮螂娐纺孀兂芍蓄l方波交流電流電壓，該中頻方波交流電流電壓通過所述降壓和焊接電流電壓輸出電路經(jīng)降壓及鎮(zhèn)流后輸出中頻低電壓大電流的方波交流焊接電流電壓；所述一次側(cè)電流檢測互感器檢測一次側(cè)流過主變壓器的電流并作為二次側(cè)焊接電流的反饋信號送入控制電路板，參與二次側(cè)輸出電流的恒流控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變式交流弧焊機(jī)，其特征在于所述中頻逆變?nèi)珮螂娐酚?第一電力半導(dǎo)體開關(guān)器件管Q1，第二電力半導(dǎo)體開關(guān)器件管Q2，第三電力半導(dǎo)體開關(guān)器件 管Q3，第四電力半導(dǎo)體開關(guān)器件管Q4組成；所述一次側(cè)工頻整流電路和濾波電路由整流橋 QLl和第一電容C28，第二電容C33，第三電容C29組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變式交流弧焊機(jī)，其特征在于所述中頻逆變?nèi)珮螂娐分校?第一電力半導(dǎo)體開關(guān)器件管Ql和第三Q3的驅(qū)動電壓相位相同，第二電力半導(dǎo)體開關(guān)器件 管Q2和第四電力半導(dǎo)體開關(guān)器件管Q4的驅(qū)動電壓相位相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的逆變式交流弧焊機(jī)，其特征在于所述電力半導(dǎo)體開關(guān)器件 管處設(shè)有由電容和電阻組成的阻容吸收電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種逆變式交流弧焊機(jī)，利用中頻逆變?nèi)珮螂娐?、一次?cè)工頻整流電路和濾波電路、降壓和焊接電流電壓輸出電路等對電壓進(jìn)行處理產(chǎn)生中頻低電壓大電流的方波交流焊接電流電壓。這種新型逆變式中頻交流電弧焊機(jī)既具有逆變焊機(jī)所有優(yōu)點(diǎn)，又有交流焊機(jī)的所有長處。它既具有逆變式直流電弧焊機(jī)體積小重量輕，節(jié)能節(jié)材，高效環(huán)保，焊接電流可以精確控制等的優(yōu)點(diǎn)，又具有交流電弧焊機(jī)具有的，焊接過程中無偏弧現(xiàn)象的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B23K9/10GK101898270SQ201010251990
公開日2010年12月1日 申請日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者楊振文 申請人:深圳市華意隆實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司