專利名稱：Igbt型高頻逆變直流電焊機(jī)防粘功能電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電焊機(jī)電路，特別是一種IGBT型高頻逆變直流電焊機(jī)防粘功能電路。
背景技術(shù)：
改革開放以來，國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，“科技創(chuàng)新，自主創(chuàng)新”已成為目前國(guó)內(nèi)工業(yè)發(fā)展的主流，我國(guó)工業(yè)正逐步向集約型、節(jié)能減排、低碳的方向發(fā)展。隨著工業(yè)的發(fā)展，電焊機(jī)作為工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的焊接裝備得到廣泛的應(yīng)用。MMA焊接指的是一種焊接方法，其中處于電極夾之中的焊條作為焊接電極，電弧在焊條和工件之間燃燒，作為焊接電極的焊條隨著焊接的進(jìn)行而不斷縮短。電極夾必須不斷地向工件的方向移動(dòng)，以使電極和熔融焊縫之間的距離保持不變。MMA焊接幾乎可用于任何條件之下，因此它是焊接行業(yè)相當(dāng)通用的方法。TIG是指氬弧焊，又叫氣體保護(hù)焊，是利用外加氣體作為保護(hù)介質(zhì)的一種電弧焊方法，將空氣隔離在焊區(qū)之外，防止焊區(qū)的氧化。氬弧焊技術(shù)是在普通電弧焊原理的基礎(chǔ)上，利用氬氣對(duì)金屬焊材的保護(hù)，通過高電流使焊材在被焊基材上融化成液態(tài)形成溶池，使被焊金屬和焊材達(dá)到冶金結(jié)合的一種焊接技術(shù)，由于在高溫熔融焊接中不斷送上氬氣，使焊材不能和空氣中的氧氣接觸，從而防止了焊材的氧化。其優(yōu)點(diǎn)是電弧和熔池可見性好，操作方便，沒有熔渣或很少熔渣，無需焊后清渣。IGBT逆變直流電焊機(jī)是一種新型的弧焊電源，其良好的電氣性能和顯著的節(jié)能效果在各種基礎(chǔ)建設(shè)行業(yè)得到了充分的體現(xiàn)。目前我國(guó)的IGBT逆變直流電焊機(jī)的技術(shù)大部分采用的是PWM技術(shù)，通過專業(yè)的SG3525 PWM控制集成電路調(diào)節(jié)IGBT功率開關(guān)管的占空比從而達(dá)到輸出電流大小的調(diào)節(jié)。普通型TIG(氬弧)/MMA(手工)電焊機(jī)在焊接過程中，如果輸出端發(fā)生相互短路，將使焊件和焊條粘接在一起。對(duì)于TIG焊機(jī)，必須將鎢針拆下重新打磨；對(duì)于MMA焊機(jī)，則必須將焊機(jī)斷電或者強(qiáng)制分開，在強(qiáng)制分開時(shí)，會(huì)因輸出電流大而產(chǎn)生較大的電弧，容易使焊槍或者焊件報(bào)廢?？蒲袉挝慌c企業(yè)的技術(shù)人員在不斷地探索、研究，希望研制出一種性能優(yōu)越的電焊機(jī)，以降低生產(chǎn)過程中焊件和焊條粘接導(dǎo)致焊槍或者焊件報(bào)廢所造成的損失，雖然取得了一定的進(jìn)展，但在實(shí)際運(yùn)用中仍然存在著尚未克服的技`術(shù)難題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服以上不足，提供一種IGBT型高頻逆變直流電焊機(jī)防粘功能電路，該電路將在焊接過程中實(shí)時(shí)地對(duì)電弧電壓進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，通過判斷處理正確地獲得電焊機(jī)的狀態(tài)，有效防止短路的發(fā)生，避免焊槍和工件的損壞。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是含有延時(shí)電路1、延時(shí)電路I1、延時(shí)電路II1、電流比較電路1、電流調(diào)節(jié)器、PWM控制電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、高頻逆變直流電源主電路、電焊機(jī)輸出電極、電流檢測(cè)電路、隔離電壓檢測(cè)電路、電壓比較電路、電流比較電路I1、T/Μ選擇信號(hào)端、外部電流給定信號(hào)端、開關(guān)SW1-SW4、二極管D1-D5、反相器Y1-Y4、電阻R1-R3，外部電流給定信號(hào)端依次接開關(guān)SW1、SW2、SW3，開關(guān)SW3另一端接指示燈，指示燈連接電流調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器連接PWM控制電路，PWM控制電路連接IGBT驅(qū)動(dòng)電路，IGBT驅(qū)動(dòng)電路連接高頻逆變直流電源主電路，電源自高頻逆變直流電源主電路輸入，高頻逆變直流電源主電路接電焊機(jī)輸出電極，電焊機(jī)輸出電極負(fù)極接電流檢測(cè)電路，電流檢測(cè)電路依次通過電流比較電路1、延時(shí)電路I與開關(guān)SWl相連接，電流檢測(cè)電路同時(shí)連接指示燈，隔離電壓檢測(cè)電路一端接在高頻逆變直流電源主電路和電焊機(jī)輸出電極之間的線路上，一端連接電壓比較電路，電壓比較電路連接延時(shí)電路II，延時(shí)電路II接反相器Y2，反相器Y2接二極管D4正極，開關(guān)SWl上并聯(lián)有電阻Rl和二極管D1，電阻Rl和二極管Dl串聯(lián)，二極管D1、開關(guān)SW2和開關(guān)SW3上并聯(lián)有二極管D2和開關(guān)SW4，開關(guān)SW4與二極管D2正極串聯(lián)，電流檢測(cè)電路同時(shí)接電流比較電路II，電流比較電路II接反相器Y3，反相器Y3接二極管D5正極，T/M選擇信號(hào)端接反相器Yl，反相器Yl接二極管D3正極，二極管D3、D4、D5負(fù)極均與開關(guān)SW4相連接，二極管D3、D4、D5負(fù)極均通過電阻R3接地，T/M選擇信號(hào)端和反相器Yl之間的線路上和開關(guān)SW2之間連接有導(dǎo)線，延時(shí)電路II同時(shí)通過延時(shí)電路III和反相器Y4與開關(guān)SW4相連接，開關(guān)SW4與反相器Y4、延時(shí)電路III上并聯(lián)有電阻R2，構(gòu)成了一種IGBT型高頻逆變直流電焊機(jī)防粘功能電路。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)原理是防粘功能電路通過對(duì)電焊機(jī)輸出電壓和輸出電流的實(shí)時(shí)檢測(cè)，通過電子電路或可編程器件實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓和電流信號(hào)的比較、延時(shí)和邏輯判斷，結(jié)合前面占空比的調(diào)節(jié)電路，正確地控制IGBT驅(qū)動(dòng)電路的輸出，達(dá)到不同狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的輸出電流要求，從而保證焊件和焊條不發(fā)生粘接現(xiàn)象。防粘電路主要通過控制電流給定值來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)檢測(cè)到輸出短路時(shí)，經(jīng)過判斷產(chǎn)生控制信號(hào)，使輸出電流為較小值，防止焊槍和焊件的沾粘。TIG電焊機(jī)的正常工作電壓一般為10V-17V，MMA電焊機(jī)的正常工作電壓一般為15V-25V。一般將輸出電流控制在0. 5-2A之間，這樣就很容易將鎢針和被焊件分開，不會(huì)導(dǎo)致焊槍和焊件的報(bào)廢。電流調(diào)節(jié)器給定值是由開關(guān)SW1-SW4在邏輯控制信號(hào)下組合形成的，邏輯控制信號(hào)是由電流檢測(cè)電路和電壓檢測(cè)電路、延時(shí)電路、電流比較電路等廣生。當(dāng)選擇為手工焊接模式(T/M為高電平)時(shí)，開關(guān)SW4始終處于關(guān)斷狀態(tài)、SW2始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，電流調(diào)節(jié)器給定由開關(guān)SWl和SW3組合產(chǎn)生。當(dāng)開始焊接時(shí)，輸出電壓由高到低，信號(hào)In變高，F(xiàn)n經(jīng)延時(shí)變低，此期間開關(guān)SW3開通。同時(shí)，當(dāng)電流還沒有建立時(shí)，信號(hào)A2為高，開關(guān)SWl開通。外部電流給定信號(hào)和In信號(hào)共同作用，用于起弧電流給定，一旦起弧后，A2信號(hào)變低，SWl關(guān)斷，外部電流給定信號(hào)通過R1、D1、SW2、SW3作為電流調(diào)節(jié)器給定。當(dāng)焊機(jī)起弧后，如果輸出電壓在t3時(shí)間內(nèi)起來的話，In會(huì)經(jīng)過延時(shí)tl變?yōu)榱悖現(xiàn)n會(huì)保持為高電平，進(jìn)入正常的焊接過程。如果焊機(jī)的輸出電壓在t3時(shí)間內(nèi)沒有起來，In保持高電平，在延時(shí)時(shí)間t3內(nèi)Fn為高電平，SW3導(dǎo)通，電流調(diào)節(jié)器的給定為起弧電流值，t3時(shí)間之后，因?yàn)殡妷簺]有起來，表示發(fā)生粘結(jié)，F(xiàn)n降為零，將電流給定設(shè)置為零，使輸出電流為零，達(dá)到防粘的目的。當(dāng)選擇為氬弧焊接模式(T/M為低電平)時(shí)，開關(guān)SW2始終處于關(guān)斷狀態(tài)、SW4的狀態(tài)受反相器Y2、Y3輸出控制。電流調(diào)節(jié)器給定由開關(guān)SW3和SW4組合產(chǎn)生。其過程分析和上面類同。當(dāng)In為高電平或A3為高電平時(shí)，SW4都處于關(guān)斷狀態(tài)。因此，起弧電流由In信號(hào)經(jīng)R2設(shè)定。如果在延時(shí)時(shí)間t3內(nèi)，焊機(jī)正常起弧，輸出電壓升高，則In變?yōu)榱?，F(xiàn)n保持高電平，由于輸出電流建立，A3變?yōu)榈碗娖剑琒W3導(dǎo)通，外部電流給定可以加到電流調(diào)節(jié)上。經(jīng)過tl時(shí)間后，In降為零，電流調(diào)節(jié)器給定完全由外部電流給定信號(hào)決定。當(dāng)發(fā)生粘結(jié)時(shí)，輸出電壓不會(huì)上升，In為高電平，經(jīng)過反相器Y2后使得SW4斷開，同時(shí)經(jīng)過延時(shí)t3后，F(xiàn)n變?yōu)榱?，SW3斷開，電流給定為零，達(dá)到防粘的目的。本實(shí)用新型的有益效果是該電路將在焊接過程中實(shí)時(shí)地對(duì)電弧電壓進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，通過判斷處理正確地獲得電焊機(jī)的狀態(tài)，有效防止短路的發(fā)生，避免焊槍和工件的損壞。該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，解決了新型TIG(氬弧)/MMA(手工)電焊機(jī)的焊接防粘問題，有效減少焊接過程的損耗。

下面是結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步描述圖1是IGBT型高頻逆變直流電焊機(jī)防粘功能電路原理圖；圖2是IGBT型高頻逆變直流電焊機(jī)防粘功能電路電流檢測(cè)及相關(guān)功能的信號(hào)分析圖；圖3是防粘功能電路沒有粘結(jié)時(shí)電壓檢測(cè)及相關(guān)功能的信號(hào)分析圖；圖4是防粘功能電路發(fā)生粘結(jié)時(shí)電壓檢測(cè)及相關(guān)功能的信號(hào)分析圖。在圖中，I延時(shí)電路1、2電流比較電路1、3電流調(diào)節(jié)器、4PWM控制電路、5IGBT驅(qū)動(dòng)電路、6高頻逆變直流電源主電路、7電焊機(jī)輸出電極、8電流檢測(cè)電路、9隔離電壓檢測(cè)電路、10電壓比較電路、11延時(shí)電路11、12電流比較電路11、13延時(shí)電路II1、14T/M選擇信號(hào)端、15外部電流給定信號(hào)端。
具體實(shí)施方式
外部電流給定信號(hào)端15依次接開關(guān)SWl、Sff2, Sff3,開關(guān)SW3另一端接指示燈，指示燈連接電流調(diào)節(jié)器3，電流調(diào)節(jié)器3連接PWM控制電路4，PWM控制電路4連接IGBT驅(qū)動(dòng)電路5，IGBT驅(qū)動(dòng)電路5連接高頻逆變直流電源主電路6，電源自高頻逆變直流電源主電路6輸入，高頻逆變直流電源主電路6接電焊機(jī)輸出電極7，電焊機(jī)輸出電極7負(fù)極接電流檢測(cè)電路8，電流檢測(cè)電路8依次通過電流比較電路12、延時(shí)電路Il與開關(guān)SWl相連接，電流檢測(cè)電路8同時(shí)連接指示燈，隔離電壓檢測(cè)電路9 一端接在高頻逆變直流電源主電路6和電焊機(jī)輸出電極7之間的線路上，一端連接電壓比較電路10，電壓比較電路10連接延時(shí)電路1111，延時(shí)電路IIll接反相器Y2，反相器Y2接二極管D4正極，開關(guān)SWl上并聯(lián)有電阻Rl和二極管D1，電阻Rl和二極管Dl串聯(lián)，二極管D1、開關(guān)SW2和開關(guān)SW3上并聯(lián)有二極管D2和開關(guān)SW4，開關(guān)SW4與二極管D2正極串聯(lián)，電流檢測(cè)電路8同時(shí)接電流比較電路1112，電流比較電路II12接反相器Y3，反相器Y3接二極管D5正極，T/Μ選擇信號(hào)端接反相器Yl，反相器Yl接二極管D3正極，二極管D3、D4、D5負(fù)極均與開關(guān)SW4相連接，二極管D3、D4、D5負(fù)極均通過電阻R3接地，T/Μ選擇信號(hào)端14和反相器Yl之間的線路上和開關(guān)SW2之間連接有導(dǎo)線，延時(shí)電路IIll同時(shí)通過延時(shí)電路III13和反相器Y4與開關(guān)SW4相連接，開關(guān)SW4與反相器Y4、延時(shí)電路II113上并聯(lián)有電阻R2，構(gòu)成了一種IGBT型高頻逆變直流電焊機(jī)防粘功能電路。該防粘功能電路通過對(duì)電焊機(jī)輸出電壓和輸出電流的實(shí)時(shí)檢測(cè)，通過電子電路或可編程器件實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓和電流信號(hào)的比較、延時(shí)和邏輯判斷，結(jié)合前面占空比的調(diào)節(jié)電路，正確地控制IGBT驅(qū)動(dòng)電路5的輸出，達(dá)到不同狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的輸出電流要求，從而保證焊件和焊條不發(fā)生粘接現(xiàn)象。防粘電路主要通過控制電流給定值來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)檢測(cè)到輸出短路時(shí)，經(jīng)過判斷產(chǎn)生控制信號(hào)，使輸出電流為較小值，防止焊槍和焊件的沾粘。TIG電焊機(jī)的正常工作電壓一般為10V-17V，MMA電焊機(jī)的正常工作電壓一般為15V-25V。一般將輸出電流控制在O. 5-2A之間，這樣就很容易將鎢針和被焊件分開，不會(huì)導(dǎo)致焊槍和焊件的報(bào)廢。電流調(diào)節(jié)器給定值是由開關(guān)SW1-SW4在邏輯控制信號(hào)下組合形成的，邏輯控制信號(hào)是由電流檢測(cè)電路8和隔離電壓檢測(cè)電路9、延時(shí)電路11、延時(shí)電路II11、延時(shí)電路II113、電流比較電路12、電流比較電路1112等產(chǎn)生。實(shí)施例1當(dāng)選擇為手工焊接模式(T/Μ為高電平)時(shí)，開關(guān)SW4始終處于關(guān)斷狀態(tài)，開關(guān)SW2始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，電流調(diào)節(jié)器3給定由開關(guān)SWl和開關(guān)SW3組合產(chǎn)生。按照?qǐng)D2-圖4的信號(hào)時(shí)序，當(dāng)開始焊接時(shí)，輸出電壓由高到低，信號(hào)In變高，F(xiàn)n經(jīng)延時(shí)變低，此期間開關(guān)SW3開通。同時(shí)，當(dāng)電流還沒有建立時(shí)，信號(hào)A2為高，開關(guān)SWl開通。外部電流給定信號(hào)和In信號(hào)共同作用，用于起弧電流給定，一旦起弧后，A2信號(hào)變低，Sffl關(guān)斷，外部電流給定信號(hào)通過R1、D1、SW2、SW3作為電流調(diào)節(jié)器3給定。當(dāng)焊機(jī)起弧后，如果輸出電壓在t3時(shí)間內(nèi)起來的話，In會(huì)經(jīng)過延時(shí)tl變?yōu)榱?，F(xiàn)n會(huì)保持為高電平，進(jìn)入正常的焊接過程。信號(hào)分析如圖3所示。如果焊機(jī)的輸出電壓在t3時(shí)間內(nèi)沒有起來，In保持高電平，在延時(shí)時(shí)間t3內(nèi)Fn為高電平，SW3導(dǎo)通，電流調(diào)節(jié)器3的給定為起弧電流值，t3時(shí)間之后，因?yàn)殡妷簺]有起來，表示發(fā)生粘結(jié)，F(xiàn)n降為零，將電流給定設(shè)置為零，使輸出電流為零，達(dá)到防粘的目的。信號(hào)分析如圖4所示。實(shí)施例2當(dāng)選擇為氬弧焊接模式(T/Μ為低電平)時(shí)，開關(guān)SW2始終處于關(guān)斷狀態(tài)，SW4的狀態(tài)受反相器Y2、Y3輸出控制。電流調(diào)節(jié)3給定由開關(guān)SW3和SW4組合產(chǎn)生。其過程分析和實(shí)施例一類同。當(dāng)In 為高電平或A3為高電平時(shí)，SW4都處于關(guān)斷狀態(tài)，因此，起弧電流由In信號(hào)經(jīng)R2設(shè)定。如果在延時(shí)時(shí)間t3內(nèi)，焊機(jī)正常起弧，輸出電壓升高，則In變?yōu)榱?，F(xiàn)n保持高電平，由于輸出電流建立，A3變?yōu)榈碗娖剑琒W3導(dǎo)通，外部電流給定可以加到電流調(diào)節(jié)上。經(jīng)過tl時(shí)間后，In降為零，電流調(diào)節(jié)器3給定完全由外部電流給定信號(hào)決定。當(dāng)發(fā)生粘結(jié)時(shí)，輸出電壓不會(huì)上升，In為高電平，經(jīng)過反相器Y2后使得SW4斷開，同時(shí)經(jīng)過延時(shí)t3后，F(xiàn)n變?yōu)榱?，SW3斷開，電流給定為零，達(dá)到防粘的目的。
權(quán)利要求1.1GBT型高頻逆變直流電焊機(jī)防粘功能電路，含有延時(shí)電路1、延時(shí)電路I1、延時(shí)電路II1、電流比較電路1、電流調(diào)節(jié)器、PWM控制電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、高頻逆變直流電源主電路、電焊機(jī)輸出電極、電流檢測(cè)電路、隔離電壓檢測(cè)電路、電壓比較電路、電流比較電路I1、T/M選擇信號(hào)端、外部電流給定信號(hào)端、開關(guān)SW1-SW4、二極管D1-D5、反相器Y1-Y4、電阻R1-R3，其特征是外部電流給定信號(hào)端依次接開關(guān)SWl、Sff2, Sff3,開關(guān)SW3另一端接指示燈，指示燈連接電流調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器連接PWM控制電路，PWM控制電路連接IGBT驅(qū)動(dòng)電路，IGBT驅(qū)動(dòng)電路連接高頻逆變直流電源主電路，電源自高頻逆變直流電源主電路輸入，高頻逆變直流電源主電路接電焊機(jī)輸出電極，電焊機(jī)輸出電極負(fù)極接電流檢測(cè)電路，電流檢測(cè)電路依次通過電流比較電路1、延時(shí)電路I與開關(guān)SWl相連接，電流檢測(cè)電路同時(shí)連接指示燈，隔離電壓檢測(cè)電路一端接在高頻逆變直流電源主電路和電焊機(jī)輸出電極之間的線路上，一端連接電壓比較電路，電壓比較電路連接延時(shí)電路II，延時(shí)電路II接反相器Y2，反相器Y2接二極管D4正極，開關(guān)SW I上并聯(lián)有電阻Rl和二極管Dl，電阻Rl和二極管Dl串聯(lián)，二極管D1、開關(guān)SW2和開關(guān)SW3上并聯(lián)有二極管D2和開關(guān)SW4，開關(guān)SW4與二極管D2正極串聯(lián)，電流檢測(cè)電路同時(shí)接電流比較電路II，電流比較電路II接反相器Y3，反相器Y3接二極管D5正極，T/M選擇信號(hào)端接反相器Yl，反相器Yl接二極管D3正極，二極管D3、D4、D5負(fù)極均與開關(guān)SW4相連接，二極管D3、D4、D5負(fù)極均通過電阻R3接地，T/M選擇信號(hào)端和反相器Yl之間的線路上和開關(guān)SW2之間連接有導(dǎo)線，延時(shí)電路II同時(shí)通過延時(shí)電路III和反相器Y4與開關(guān)SW4相連接，開關(guān)SW4與反相器Y4、延時(shí)電路III上并聯(lián)有電阻R2，構(gòu)成了 IGBT型高頻逆變直流電焊機(jī)防粘功能電路。
專利摘要IGBT高頻逆變直流電焊機(jī)防粘功能電路，涉及一種電焊機(jī)電路，包括延時(shí)電路、電流比較電路、電流調(diào)節(jié)器、PWM控制電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、高頻逆變直流電源主電路、電流檢測(cè)電路、隔離電壓檢測(cè)電路、電壓比較電路。電流調(diào)節(jié)器連接PWM控制電路，PWM控制電路連接IGBT驅(qū)動(dòng)電路，IGBT驅(qū)動(dòng)電路連接高頻逆變直流電源主電路。該電路將在焊接過程中實(shí)時(shí)地對(duì)電弧電壓進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，通過判斷處理正確地獲得電焊機(jī)的狀態(tài)，有效防止短路的發(fā)生，避免焊槍和工件的損壞。該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，解決了新型TIG(氬弧)/MMA(手工)電焊機(jī)的焊接防粘問題，有效減少焊接過程的損耗。
文檔編號(hào)B23K9/10GK202894547SQ201220651140
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月18日
發(fā)明者陳明祥, 劉連華, 曹以龍 申請(qǐng)人:鹽城鼎力達(dá)焊接科技有限公司