專利名稱：交流方波鎢極氬弧焊機(jī)脈沖穩(wěn)弧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電焊機(jī)控制技術(shù)，具體涉及一種適用于半橋拓?fù)涠文孀兘涣鞣讲ㄦu極氬弧焊機(jī)的穩(wěn)弧裝置。
背景技術(shù)：
由于鋁、鎂及其合金材料具有耐腐蝕、密度小、重量輕、機(jī)械特性好等優(yōu)點(diǎn)，越來越受人們的歡迎，尤其在航空、航天、核能、道橋、裝 修等領(lǐng)域得到廣泛的使用。但是鋁、鎂及其合金材料的表面易氧化，形成一層致密的氧化膜，該氧化膜的熔點(diǎn)較鋁的熔點(diǎn)高且不易破碎。國內(nèi)外對鋁、鎂及其合金材料的焊接主要采用交流鎢極氬弧焊，既能滿足鋁材的陰極清理作用，又能減少鎢極的損耗。現(xiàn)有技術(shù)的不足之處是，在交流方波鎢極氬弧焊機(jī)焊接過程中，焊接電流的極性周期性變化，在正負(fù)半波交替時(shí)電流過零反向，電弧空間發(fā)生消電離和再引弧過程，特別在焊接電流小于40A時(shí)，當(dāng)電流正半波向負(fù)半波轉(zhuǎn)變時(shí)，由于焊件鋁、鎂及其合金材料的電子發(fā)射能力差而使得電弧復(fù)燃困難，將導(dǎo)致電弧熄滅(俗稱“斷弧”)，嚴(yán)重影響焊接工藝和焊接效率。為了解決斷弧問題，就需要有能使電弧重新引燃的穩(wěn)弧裝置，目前比較常用的方法大致有三種1、采用全橋拓?fù)涠文孀冎麟娐罚么蠊β蕿V波電感自舉升壓穩(wěn)弧，但這種方法存在二次功耗大，效率低，且交流方波頻率可調(diào)節(jié)范圍窄，整機(jī)材料成本高等缺陷；
2、采用適時(shí)疊加高頻高壓維弧脈沖，但這種方法存在高頻干擾，對人體及設(shè)備有很大的傷害；3、新增維弧直流高壓電路采用繼電器控制，當(dāng)電弧燃燒時(shí)繼電器接通，將該直流高壓連續(xù)施加于二次逆變電源兩端，空載時(shí)關(guān)斷該直流高壓電路，但這種方法存在電路復(fù)雜，整流管及二次逆變開關(guān)管耐壓高選型難，材料成本高，且因控制繼電器長期疲勞工作而將導(dǎo)致維弧效果不穩(wěn)定。因此，特別需要一種交流方波鎢極氬弧焊機(jī)的穩(wěn)弧裝置，既具備無高頻干擾危害、功耗低、效率高、材料選型方便、成本低廉，又能保證高性能的穩(wěn)弧效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于解決交流電弧不穩(wěn)，小電流易斷弧的問題，同時(shí)又能有效克服現(xiàn)有焊機(jī)存在的高頻干擾危害問題及電路復(fù)雜、材料選型難、功耗高效率低、工作不穩(wěn)定等缺陷。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種一種交流方波鎢極氬弧焊機(jī)脈沖穩(wěn)弧裝置，包括高頻電源輸入單元(100)、倍壓整流單元(200)、穩(wěn)弧同步控制單元(300)、以及穩(wěn)弧脈沖輸出單元(400)，其中，所述高頻電源輸入單元(100)的輸入端用于連接一次逆變開關(guān)管輸出端，所述倍壓整流單元(200)的輸入端連接所述高頻電源輸入單元(100)的輸出端，所述穩(wěn)弧同步控制單元(300)的輸入端用于連接二次逆變驅(qū)動(dòng)控制電路輸出端，所述穩(wěn)弧脈沖輸出單元(400)的輸入端連接所述穩(wěn)弧同步控制單元(300)的輸出端，所述倍壓整流單元(200)連接所述穩(wěn)弧脈沖輸出單元(400)。優(yōu)選地，所述高頻電源輸入單元(100)包括依次連接的主變壓器穩(wěn)弧繞組(101)、以及焊接模式控制開關(guān)(102)，其中，所述主變壓器穩(wěn)弧繞組(101)連接在所述一次逆變開關(guān)管輸出端與焊接模式控制開關(guān)(102)之間，所述焊接模式控制開關(guān)(102)的輸出端作為所述高頻電源輸入單元(100)的輸出端。優(yōu)選地，所述倍壓整流單元(200)包括依次連接的所述高頻耦合電容(201)、整流二極管(202 )、以及高壓濾波電容(203 )，其中，所述高頻耦合電容(201)連接在所述高頻電源輸入單元(100 )的輸出端與所述整流二極管(202 )之間。優(yōu)選地，所述穩(wěn)弧同步控制單元(300)包括依次連接的脈沖前沿檢測電路(301)、以及光電隔離驅(qū)動(dòng)電路(302)，其中，所述脈沖前沿檢測電路(301)連接在所述二次逆變驅(qū) 動(dòng)控制電路輸出端與所述光電隔離驅(qū)動(dòng)電路(302)之間，所述光電隔離驅(qū)動(dòng)電路(302)的輸出端作為所述穩(wěn)弧同步控制單元(300)的輸出端。優(yōu)選地，所述穩(wěn)弧脈沖輸出單元(400)包括依次連接的穩(wěn)弧驅(qū)動(dòng)電源電路(401)、穩(wěn)弧控制開關(guān)管(402)、穩(wěn)弧限流電路(403)，其中，所述穩(wěn)弧驅(qū)動(dòng)電源電路(401)連接在所述穩(wěn)弧同步控制單元(300)的輸出端與所述穩(wěn)弧控制開關(guān)管(402)之間，所述穩(wěn)弧控制開關(guān)管(402 )連接所述高壓濾波電容(203 )。優(yōu)選地，所述倍壓整流單元(200)用于將所述高頻電源輸入單元(100)提供的高頻交流電源倍壓整流為多倍于焊機(jī)空載電壓的高壓直流負(fù)極性電源。優(yōu)選地，所述倍壓整流單元(200)用于將所述高頻電源輸入單元(100)提供的高頻交流電源倍壓整流為5倍于焊機(jī)空載電壓的高壓直流負(fù)極性電源。優(yōu)選地，所述穩(wěn)弧同步控制單元(300)用于通過檢測交流電流負(fù)半波開通信號并形成一定寬度的穩(wěn)弧脈沖控制信號。優(yōu)選地，所述采用穩(wěn)弧脈沖輸出單元(400)用于為焊接回路提供電壓、電流、時(shí)間一定的穩(wěn)弧脈沖。根據(jù)本發(fā)明提供的交流方波鎢極氬弧焊機(jī)脈沖穩(wěn)弧裝置和現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明電路簡潔，成本低廉，采用主變壓器提供穩(wěn)弧電路所需的電源能量，采用倍壓整流電路將主變壓器高頻交流電源倍壓整流為5倍于焊機(jī)空載電壓的高壓直流負(fù)極性電源，采用穩(wěn)弧同步控制單元通過檢測交流電流負(fù)半波開通信號并形成一定寬度的穩(wěn)弧脈沖控制信號，采用穩(wěn)弧脈沖輸出單元為焊接回路提供電壓、電流、時(shí)間一定的穩(wěn)弧脈沖，能可靠消除大小電流的斷弧現(xiàn)象，確保良好的穩(wěn)弧效果和較高的性價(jià)比。


通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯圖I為根據(jù)本發(fā)明提供的交流方波鎢極氬弧焊機(jī)脈沖穩(wěn)弧裝置的模塊示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明提供的交流方波鎢極氬弧焊機(jī)脈沖穩(wěn)弧裝置的電路原理圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明提供的交流方波鎢極氬弧焊機(jī)的二次逆變輸出電路示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明提供的交流方波鎢極氬弧焊機(jī)脈沖穩(wěn)弧裝置主要由高頻電源輸入單元100、倍壓整流單元200、穩(wěn)弧同步控制單元300、穩(wěn)弧脈沖輸出單元400四部分組成。高頻電源輸入單元100包括主變壓器穩(wěn)弧繞組101、焊接模式控制開關(guān)102 ;倍壓整流單元200包括高頻耦合電容201、整流二極管202、高壓濾波電容203 ;穩(wěn)弧同步控制單元300包括脈沖前沿檢測電路301、光電隔離驅(qū)動(dòng)電路302 ;穩(wěn)弧脈沖輸出單元400包括穩(wěn)弧驅(qū)動(dòng)電源電路401、穩(wěn)弧控制開關(guān)管402、穩(wěn)弧限流電路403。
如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明提供的交流方波鎢極氬弧焊機(jī)脈沖穩(wěn)弧裝置中，主變壓器Tl的維弧繞組通過焊接模式控制繼電器Jl為維弧電路供給交流175V高頻方波電源，繼電器Jl在交流焊模式下吸合導(dǎo)通，在直流焊模式下釋放關(guān)斷；電容Cl、C2、二極管Dl、D2組成倍壓整流單元，將主變壓器TI穩(wěn)弧繞組供給的交流175V電源整流并升壓為負(fù)350V直流電源；電容C4、電阻R6組成交流電流負(fù)半波開通信號前沿檢測電路，通過電阻R5為光電耦合集成電路Ul提供同步驅(qū)動(dòng)信號；二極管D4、電阻R4為維弧開關(guān)管Ql提供驅(qū)動(dòng)電源，二極管D3、電容C3組成驅(qū)動(dòng)電源穩(wěn)壓濾波電路，保證維弧開關(guān)管Ql的柵極驅(qū)動(dòng)信號為18V脈沖電壓；電阻Rl、R2為維弧開關(guān)管Ql的驅(qū)動(dòng)電阻，Ql在Ul的控制下與交流電流負(fù)半波開通信號前沿同步導(dǎo)通并定時(shí)關(guān)斷，為焊接回路提供負(fù)極性維弧脈沖；電阻R3為大功率電阻，用于維弧脈沖的限流。本實(shí)施例中，穩(wěn)弧脈沖寬度為50 lOOus，維弧電壓為負(fù)350V，維弧電流為5 10A。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明提供的交流方波鎢極氬弧焊機(jī)脈沖穩(wěn)弧裝置中，二次逆變主電路采用半橋拓?fù)?，主變壓器Tl的原邊繞組與一次逆變開關(guān)管連接，用于輸入一次高壓交流電源；次級繞組與橋式整流二極管連接用于整流輸出二次逆變回路所需的低壓直流電源；二次逆變開關(guān)管與二次逆變驅(qū)動(dòng)電路連接，上下開關(guān)管在驅(qū)動(dòng)電路控制下按用戶設(shè)置的交流頻率和導(dǎo)通比率(也稱“EP比率”)交替導(dǎo)通，為焊接回路提供交流方波焊接電流；主變壓器Tl的穩(wěn)弧繞組與焊接模式控制繼電器Jl的常開觸點(diǎn)連接，用于為穩(wěn)弧電路提供高頻交流電源，焊接模式控制繼電器Jl受控于用戶的焊接模式指令，在交流方波焊接模式下Jl吸合接通，直流焊接模式下釋放關(guān)斷；脈沖前沿檢測電容C4與二次逆變驅(qū)動(dòng)電路連接，驅(qū)動(dòng)信號直接取自二次逆變開關(guān)管下管的柵極驅(qū)動(dòng)電阻前，無論二次逆變開關(guān)管是否存在開通死區(qū)或死區(qū)時(shí)間的長短變化，只要二次逆變開關(guān)管下管一旦接收到開通指令，即交流電流負(fù)半波啟動(dòng)瞬間，穩(wěn)弧開關(guān)管Ql將同步導(dǎo)通50 lOOus，將負(fù)350V直流電壓瞬間施加與焊接回路，避免了交流斷弧，保證了交流電弧的穩(wěn)定燃燒。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種交流方波鎢極氬弧焊機(jī)脈沖穩(wěn)弧裝置，其特征在于，包括高頻電源輸入單元(100)、倍壓整流單元(200)、穩(wěn)弧同步控制單元(300)、以及穩(wěn)弧脈沖輸出單元(400)，其中，所述高頻電源輸入單元(100)的輸入端用于連接一次逆變開關(guān)管輸出端，所述倍壓整流單元(200)的輸入端連接所述高頻電源輸入單元(100)的輸出端，所述穩(wěn)弧同步控制單元(300 )的輸入端用于連接二次逆變驅(qū)動(dòng)控制電路輸出端，所述穩(wěn)弧脈沖輸出單元(400 )的輸入端連接所述穩(wěn)弧同步控制單元(300)的輸出端，所述倍壓整流單元(200)連接所述穩(wěn)弧脈沖輸出單元(400)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的交流方波鎢極氬弧焊機(jī)脈沖穩(wěn)弧裝置，其特征在于，所述高頻電源輸入單元(100)包括依次連接的主變壓器穩(wěn)弧繞組(101)、以及焊接模式控制開關(guān)(102)，其中，所述主變壓器穩(wěn)弧繞組(101)連接在所述一次逆變開關(guān)管輸出端與焊接模式控制開關(guān)(102)之間，所述焊接模式控制開關(guān)(102)的輸出端作為所述高頻電源輸入單元(100)的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的交流方波鎢極氬弧焊機(jī)脈沖穩(wěn)弧裝置，其特征在于，所述倍壓整流單元(200)包括依次連接的所述高頻耦合電容(201)、整流二極管(202)、以及高壓濾波電容(203)，其中，所述高頻耦合電容(201)連接在所述高頻電源輸入單元(100)的輸出端與所述整流二極管(202)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的交流方波鎢極氬弧焊機(jī)脈沖穩(wěn)弧裝置，其特征在于，所述穩(wěn)弧同步控制單元(300)包括依次連接的脈沖前沿檢測電路(301)、以及光電隔離驅(qū)動(dòng)電路(302)，其中，所述脈沖前沿檢測電路(301)連接在所述二次逆變驅(qū)動(dòng)控制電路輸出端與所述光電隔離驅(qū)動(dòng)電路(302)之間，所述光電隔離驅(qū)動(dòng)電路(302)的輸出端作為所述穩(wěn)弧同步控制單元(300)的輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交流方波鎢極氬弧焊機(jī)脈沖穩(wěn)弧裝置，其特征在于，所述穩(wěn)弧脈沖輸出單元(400)包括依次連接的穩(wěn)弧驅(qū)動(dòng)電源電路(401)、穩(wěn)弧控制開關(guān)管(402)、穩(wěn)弧限流電路(403)，其中，所述穩(wěn)弧驅(qū)動(dòng)電源電路(401)連接在所述穩(wěn)弧同步控制單元(300)的輸出端與所述穩(wěn)弧控制開關(guān)管(402)之間，所述穩(wěn)弧控制開關(guān)管(402)連接所述高壓濾波電容(203)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的交流方波鎢極氬弧焊機(jī)脈沖穩(wěn)弧裝置，其特征在于，所述倍壓整流單元(200 )用于將所述高頻電源輸入單元(100 )提供的高頻交流電源倍壓整流為多倍于焊機(jī)空載電壓的高壓直流負(fù)極性電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的交流方波鎢極氬弧焊機(jī)脈沖穩(wěn)弧裝置，其特征在于，所述倍壓整流單元(200 )用于將所述高頻電源輸入單元(100 )提供的高頻交流電源倍壓整流為5倍于焊機(jī)空載電壓的高壓直流負(fù)極性電源。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的交流方波鎢極氬弧焊機(jī)脈沖穩(wěn)弧裝置，其特征在于，所述穩(wěn)弧同步控制單元(300)用于通過檢測交流電流負(fù)半波開通信號并形成一定寬度的穩(wěn)弧脈沖控制信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的交流方波鎢極氬弧焊機(jī)脈沖穩(wěn)弧裝置，其特征在于，所述采用穩(wěn)弧脈沖輸出單元(400)用于為焊接回路提供電壓、電流、時(shí)間一定的穩(wěn)弧脈沖。
全文摘要
本發(fā)明公開一種逆變交流方波鎢極氬弧焊機(jī)脈沖穩(wěn)弧裝置，其包含與一次逆變開關(guān)管輸出端連接的高頻電源輸入單元，與該高頻電源輸入單元輸出端連接的倍壓整流單元、與二次逆變驅(qū)動(dòng)控制電路輸出端連接的穩(wěn)弧同步控制單元及與倍壓整流單元輸出端連接的穩(wěn)弧脈沖輸出單元。本發(fā)明采用主變壓器提供穩(wěn)弧電路所需的電源能量，倍壓整流電路將主變壓器高頻交流電源倍壓整流為5倍于焊機(jī)空載電壓的高壓直流負(fù)極性電源，穩(wěn)弧同步控制單元通過檢測交流電流負(fù)半波開通信號并形成一定寬度的穩(wěn)弧脈沖控制信號，穩(wěn)弧脈沖輸出單元為焊接回路提供電壓、電流、時(shí)間一定的穩(wěn)弧脈沖，能可靠消除大小電流的斷弧現(xiàn)象，確保良好的穩(wěn)弧效果和較高的性價(jià)比。
文檔編號B23K9/073GK102962548SQ20121047997
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者陳安清, 王志忠, 徐德進(jìn), 王敏, 范曄平 申請人:上海廣為拓浦電源有限公司, 上海廣為美線電源電器有限公司, 上海廣為電器工具有限公司