專(zhuān)利名稱(chēng):一種高頻逆變直流點(diǎn)焊電源裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種高頻精密逆變電阻點(diǎn)焊電源裝置,特別是涉及高頻精密逆變直流電阻點(diǎn) 焊電源裝置,適用于焊接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
近年來(lái),在電子器件、醫(yī)療器械、傳感器等產(chǎn)品的制造中,涉及大量小尺寸零件的電阻 點(diǎn)焊。尺寸微小使得焊接比較困難,主要問(wèn)題包括焊接質(zhì)量不穩(wěn)定、容易導(dǎo)致零件熔毀、難 以形成正常熔合,焊接成品率低,有的零件甚至難以用一般的電阻點(diǎn)焊焊接。為解決微型零 件的電阻點(diǎn)焊問(wèn)題,電阻點(diǎn)焊技術(shù)需向更加精密的方向發(fā)展。電阻焊的精密性包括電源的精 細(xì)調(diào)節(jié)、參數(shù)的精確控制和加壓機(jī)構(gòu)的精密穩(wěn)定等多個(gè)方面,多技術(shù)集成構(gòu)成精密電阻焊系 統(tǒng)。用于微型零件焊接的電源主要有單相交流電源、電容貯能電源和逆變電源。
單相工頻交流點(diǎn)焊電源由開(kāi)關(guān)裝置、焊接變壓器及次級(jí)焊接回路組成。調(diào)節(jié)周期較長(zhǎng), 對(duì)50Hz的電網(wǎng),焊接時(shí)間調(diào)節(jié)分辨率為20ms,加熱時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng);由于電流過(guò)零的影響, 熱效率低,用晶閘管調(diào)節(jié)電流,當(dāng)電流百分比偏小時(shí),過(guò)零時(shí)間長(zhǎng),影響更大;變壓器損耗 大,焯機(jī)功率因素低,回路損耗大,設(shè)備較笨重。
電容貯能電源由輸入整流裝置,充電電容、充放電開(kāi)關(guān)、焊接變壓器及次級(jí)回路組成。 電容器向變壓器放電,放電時(shí)間較長(zhǎng),電流峰值較小。因此電容貯能電源貯能電容器體積龐 大,電力部分復(fù)雜,焊機(jī)成本高;貯能電容器經(jīng)常處于快速?zèng)_放電過(guò)程,介質(zhì)損耗大,壽命 短;電容貯能電源將電容中儲(chǔ)存的能量一次性釋放給焊接回路,輸出能量調(diào)節(jié)靠控制電容的 充電能量完成,通常有調(diào)節(jié)充電電壓和電容容量?jī)煞N方法,輸出電流為脈沖電流,時(shí)間不能 通過(guò)電子控制來(lái)調(diào)節(jié)。逆變直流焊機(jī)為較平穩(wěn)的直流,電流通過(guò)逆變脈寬調(diào)節(jié),時(shí)間通過(guò)逆 變周期數(shù)調(diào)節(jié),焊接能量可由電流和時(shí)間精確控制。然而,電容貯能電源需要合理的電容充 電過(guò)程(否則電容易損壞),降低了生產(chǎn)速度;變壓器實(shí)際工作在更低的頻率,為防止飽和, 變壓器鐵心更大,損耗加大,電容充電回路也增加損耗;變壓器鐵心大,儲(chǔ)能電容也占據(jù)相 當(dāng)?shù)目臻g,設(shè)備笨重。
次級(jí)整流點(diǎn)焊電源由開(kāi)關(guān)裝置、焊接變壓器、次級(jí)整流組件及其它次級(jí)回路組成。次級(jí) 整流是通過(guò)整流器把變壓器次級(jí)側(cè)交流電整流,其核心是達(dá)容量的整流器。次級(jí)整流焊電源 也是直流輸出,工藝性方面有直流的優(yōu)勢(shì);從控制的角度,它仍然是基于工頻頻率的控制, 時(shí)間調(diào)節(jié)分辨率仍為20ms,當(dāng)焊機(jī)為三相輸入時(shí),反饋控制響應(yīng)速度可以比單相工頻交流稍
高,但仍有限。焊接速度快,但變壓器損耗大,焊機(jī)功率因素低,回路損耗大,設(shè)備較笨重。 中頻交流點(diǎn)焊電源是將工頻(50Hz)交流變換為中頻(數(shù)百Hz)交流輸出,時(shí)間分辨率比工
頻提高,控制精度提高,但由于輸出回路電感的影響,頻率受到限制;輸出電流受次級(jí)輸出
回路變化影響大,熱效率較低,輸出功率較小(受頻率影響)。變壓器功耗較低,但回路電感
的無(wú)功損耗很大,不適合于回路大的場(chǎng)合。體積與重量小,成本低。
電阻焊逆變電源在八十年代末開(kāi)始出現(xiàn),在九十年代中期趨于成熟,受電阻焊特點(diǎn)(低
電壓、大電流、短時(shí)間)的限制,最初的逆變頻率為800—1000Hz,相對(duì)于工頻被稱(chēng)為高頻。
隨著小尺寸零件點(diǎn)焊的需要,考慮到微型件點(diǎn)焊精密調(diào)節(jié)輸出能量和快速響應(yīng)速度的需要,
頻率逐步提高,電阻焊逆變電源技術(shù)需要有進(jìn)一步發(fā)展的必要。逆變頻率的提高需要在變壓
器設(shè)計(jì)、減小回路損耗上下功夫,它們直接影響產(chǎn)品的品質(zhì)。
綜上所述,當(dāng)前的焊接電源裝置存在著電源工作頻率低;焊接控制精度低;焊接速度不
快;變壓器體積,損耗大;電源輸出效率低,成本較高等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn),提供一種提出了一種高頻精密逆變直流點(diǎn) 焊電源裝置,其逆變頻率可達(dá)25KHz。該電源裝置電源輸出效率高、運(yùn)行成本低。' 本發(fā)明的目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種高頻逆變直流點(diǎn)焊電源裝置,包括將工頻50Hz三相或單相交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)變成直 流電壓的輸入整流濾波裝置,將輸出部分與輸入電網(wǎng)隔離的逆變器和把直流電壓變換成高頻 交流電壓的高頻變壓器,將高頻交流電壓整流濾波得到直流電壓的輸出整流濾波裝置,各裝 置依次連接;該裝置還包括產(chǎn)生25KHzPWM信號(hào)的控制裝置,所述控制裝置包括微處理器、 驅(qū)動(dòng)電路組成;驅(qū)動(dòng)電路包括功率放大電路和隔離電路,隔離電路為光電耦合隔離器,微處 理器與驅(qū)動(dòng)電路連接,來(lái)自微處理器產(chǎn)生的四路PWM信號(hào)經(jīng)光電耦合隔離器隔離后,輸出四 路信號(hào),分別經(jīng)由三極管組成四個(gè)功率放大電路放大后,輸出到逆變器的IGBT功率開(kāi)關(guān)管的 門(mén)極,控制IGBT功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。
所述高頻變壓器的鐵芯為環(huán)形的鐵基非晶材料制作。
應(yīng)用所述電源裝置進(jìn)行高頻逆變直流點(diǎn)焊的方法三相或單向交流電接通后,微處理系 統(tǒng)初始化后,接受用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定焊接參數(shù)值,然后判斷焊接開(kāi)關(guān)是否按下,若按下,則 進(jìn)入點(diǎn)焊焊接循環(huán),首先是通過(guò)上電極下壓,給工件加壓,然后是啟動(dòng)pwm子程序,控制IGBT 功率開(kāi)關(guān)管開(kāi)通關(guān)斷,給工件通電;通電完成后維持設(shè)定時(shí)間,保證上電極繼續(xù)加壓;最后 電極上抬、完成一次焊接循環(huán),再設(shè)置焊接參數(shù)后,進(jìn)入下一點(diǎn)焊焊接循環(huán)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
1、 頻率提高,高頻變壓器體積減小,節(jié)省材料,降低電源成本。根據(jù)式Kj=4.^/A^5w, 可知,在相同的功率輸出下,隨著頻率/的提高,磁心有效面積^e就越小,變壓器的體積就 越小,重量就越輕,節(jié)省了材料,降低了成本,現(xiàn)有技術(shù)的/只能1 4khz;本發(fā)明/達(dá)到25khz。 因此該裝置具有焊接變壓器型小量輕;
2、 頻率提高,電源動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度加快,動(dòng)態(tài)響應(yīng)性好,提高控制精度。
3、 控制精度提高了,能夠輸出低脈動(dòng)率的直流焊接電流,提高電源的功率因。
總之,本發(fā)明具有高速精密控制、動(dòng)態(tài)響應(yīng)性好、輸出低脈動(dòng)率的直流焊接電流、功率 因數(shù)高、節(jié)能經(jīng)濟(jì)性好、成本較低等特點(diǎn),可應(yīng)用于微型零件的精密點(diǎn)焊和一些難焊金屬的 點(diǎn)焊。
圖1是本發(fā)明精密逆變點(diǎn)焊電源裝置的結(jié)構(gòu)框圖; 圖2是帶有反饋電路精密逆變點(diǎn)焊電源裝置結(jié)構(gòu)框圖; 圖3是圖1、 2中電源裝置的主電路原理圖; 圖4是圖1、 2中控制裝置電路原理圖; 圖5是本發(fā)明微處理器應(yīng)用軟件組成結(jié)構(gòu)示意框圖; 圖6是PWM信號(hào)產(chǎn)生流程框圖; 圖7是有限雙極性控制程序框圖; 圖8是微處理器控制程序框圖; 圖9是驅(qū)動(dòng)波形圖。
具體實(shí)施例方式
為了更好地理解本發(fā)明,下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述,但本發(fā)明要求 保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表述的范圍。
參照?qǐng)D1,精密逆變點(diǎn)焊電源裝置包括將工頻50Hz三相交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)變成直流電壓的 輸入整流濾波裝置1;把直流電壓變換成高頻交流電壓,并且將輸出部分與輸入電網(wǎng)隔離的 逆變器2和高頻變壓器7;將高頻變壓器7輸出的高頻交流電壓整流濾波得到需要的直流電 壓,并防止高頻噪聲對(duì)負(fù)載的干擾的輸出整流濾波裝置3;上述裝置依次連接,逆變點(diǎn)焊電 源裝置還包括產(chǎn)生25KHz PWM信號(hào),驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管(IGBT)的控制裝置4??刂蒲b置4 與逆變器2連接。輸入整流濾波裝置1接受單向或者三相交流電6的輸入,輸出整流濾波裝 置3與負(fù)載5連接。
如圖2所示,精密逆變點(diǎn)焊電源裝置還包括電流電壓反饋裝置,即在整流濾波裝置3的 輸出端設(shè)有電流傳感器8,電流傳感器與控制裝置4連接;在整流濾波裝置3的輸出端設(shè)有 電壓傳感器9,電壓傳感器與與控制裝置4連接,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制方式。電流傳感器8 (CHV 系列)和電壓傳感器9采用(CHB系列)霍爾傳感器。在閉環(huán)控制中,采用電流電壓傳感器 檢測(cè)電路中的電流電壓值,將他們和預(yù)先設(shè)定的值進(jìn)行比較,從而調(diào)整PWM信號(hào),使電源 按照需要輸出合適的電流電壓。
圖3示出了本發(fā)明逆變點(diǎn)焊電源裝置的主電路原理圖。主電路主要由三相濾波整流電路、 逆變電路、高頻變壓和次級(jí)整流組成。如圖3所示,輸入整流濾波裝置1包含整流單元和濾 波單元,整流單元由六個(gè)整流二極管,采用三相半橋式電路,而濾波單元為RC濾波電路。輸 入整流濾波裝置1將交流380V整流濾波后成低紋波的直流電壓。逆變器2由四個(gè)絕緣柵雙 極型晶體管(IGBT)采用全橋式電路連接組成,每個(gè)IGBT具有與CPU的PWM信號(hào)輸出引 腳相連接的控制端子,其中,IGBT1和IGBT2組成超前橋臂,IGBT3和IGBT4組成滯后橋臂。 輸出整流濾波裝置3由兩個(gè)整流二極管VD1、 VD2和RC濾波電路組成。輸出整流濾波采用 全波中心抽頭式全波整流電路。根據(jù)輸出電流大小,輸出整流二極管可采用二極管組代替, 每組二極管由若干二極管并聯(lián)組成。具體連接方式為IGBT1的源極S與IGBT4的源極S相 連,再連接到輸入整流濾波裝置1輸出的直流電的正極;IGBT1的漏極D與IGBT2的源極S 相連,IGBT4的漏極D與IGBT3的源極S相連,IGBT2的漏極D與IGBT4的漏極相連并接地, IGBT1和IGBT4的漏極D引線(xiàn)到高頻變壓器兩端。在IGBT1和IGBT3導(dǎo)通,IGBT2、 IGBT4關(guān) 斷時(shí),原邊電流由電源正極經(jīng)IGBT1、諧振電感L。變壓器原邊繞組以及IGBT3,最后回到電 源負(fù)極。負(fù)邊電流則由負(fù)邊繞組的正端,經(jīng)整流管DV1與負(fù)載,回到負(fù)邊繞組負(fù)端。在IGBT2 和IGBT4導(dǎo)通,IGBT1、 IGBT3關(guān)斷時(shí),原邊電流由電源正極經(jīng)IGBT4、變壓器原邊繞組,諧 振電感L以及IGBT2,最后回到電源負(fù)極。負(fù)邊電流則由負(fù)邊繞組的正端,經(jīng)整流管DV2與 負(fù)載,回到負(fù)邊繞組負(fù)端。
本發(fā)明的逆變頻率高達(dá)25KHz,高頻變壓器7的鐵芯材料采用環(huán)形的鐵基非晶材料作為 變壓器的鐵芯。鐵基非晶合金鐵芯具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、低矯頑力、低損耗(相當(dāng)于硅鋼片 的1/3-1/5)、低激磁電流和良好的溫度穩(wěn)定性。
如圖4所示,控制裝置4由微處理器39 (CPU)、驅(qū)動(dòng)電路50,輸入輸出裝置51及電流 電壓檢測(cè)裝置52組成。微處理器39與驅(qū)動(dòng)電路50連接,驅(qū)動(dòng)電路50包括功率放大電路54 和隔離電路53,功率放大電路54選用三極管放大電路,隔離電路53選用TLP521型的光電 耦合隔離器,來(lái)自微處理器39產(chǎn)生的四路PWM信號(hào)經(jīng)光電耦合隔離器53隔離后,輸出四路 信號(hào),分別經(jīng)由三極管組成四個(gè)功率放大電路54放大后,輸出到IGBT功率開(kāi)關(guān)管的門(mén)極, 控制IGBT功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通關(guān)斷。微處理器39與輸入、輸出裝置51連接,輸入裝置包括鍵 盤(pán),以及所需的接口電路,用來(lái)在焊接時(shí)預(yù)置焊接時(shí)間、電流大小、采樣周期等參數(shù);輸出
裝置包括LED, LCD等,它顯示用戶(hù)輸入的設(shè)定值或指定值,還顯示通過(guò)設(shè)備表現(xiàn)(輸出) 出來(lái)的監(jiān)視數(shù)據(jù)、報(bào)警等。微處理器39與電流電壓檢測(cè)裝置52連接,電流電壓檢測(cè)裝置包 括電流電壓霍爾傳感器,A/D轉(zhuǎn)換模塊,將電流電壓傳感器檢測(cè)輸出電流電壓值,將測(cè)量值 反饋到CPU,與設(shè)定值進(jìn)行比較,來(lái)調(diào)整PWM信號(hào)輸出,實(shí)現(xiàn)精密控制。微處理器39以 microchip公司的dsPIC30F6010芯片作為中心控制單元,主要負(fù)責(zé)接受操作命令,如接受腳 踏開(kāi)關(guān)信號(hào)等;接受預(yù)定值,如各循環(huán)所需的周波數(shù)以及預(yù)熱、焊接、后熱三循環(huán)中電流的 大小等;采集信號(hào),包括初級(jí)焊接電流、次級(jí)焊接電壓、網(wǎng)壓等信號(hào);以及按一定的時(shí)序發(fā) 出的控制信號(hào),如電極抬起、下壓信號(hào),PWM信號(hào),報(bào)警信號(hào)等。
圖5是本發(fā)明微處理器應(yīng)用軟件組成結(jié)構(gòu)示意框圖;軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以卞三方面的功能 其一是實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊焊接循環(huán)過(guò)程;其二是在網(wǎng)壓波動(dòng)、分流及電極端頭磨損情況下智能給予焊 接電流一定的補(bǔ)償,以保證焊接質(zhì)量;其三是有效檢測(cè)焊接過(guò)程中出現(xiàn)的各種異常情況。為 了實(shí)現(xiàn)上述三方面的功能,如圖5所示,本發(fā)明控制系統(tǒng)軟件包括9個(gè)功能模塊,分別是數(shù) 據(jù)設(shè)定模塊37、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊35、 LCD驅(qū)動(dòng)模塊38、鍵盤(pán)程序模塊30、 PWM信號(hào)模塊36、 A/D采樣模塊39、報(bào)警程序模塊34、啟動(dòng)程序模塊31和檢測(cè)顯示模塊33。各模塊分別與微 處理器39信號(hào)連接。LCD驅(qū)動(dòng)模塊38、鍵盤(pán)程序模塊30實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和參數(shù)的輸入功 能;由于電阻點(diǎn)焊的焊接參數(shù)是要預(yù)先設(shè)定的,而不同的材料,它的焊接參數(shù)也不同,因此 系統(tǒng)必須要有存取數(shù)據(jù)的功能,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊35實(shí)現(xiàn)該功能。要實(shí)現(xiàn)精密、穩(wěn)定的控制,系 統(tǒng)需要閉環(huán)控制,要有一個(gè)采集信號(hào)作為反饋信號(hào)的功能,A/D采樣模塊32實(shí)現(xiàn)該功能; 如果所接電流過(guò)大、網(wǎng)壓過(guò)欠壓等故障,系統(tǒng)設(shè)置了報(bào)警程序模塊34。當(dāng)發(fā)生上述故障時(shí), 系統(tǒng)通過(guò)LCD顯示報(bào)警并使焊機(jī)處于停機(jī)狀態(tài),避免焊接繼續(xù)工作,以保證焊接的質(zhì)量,檢 測(cè)顯示模塊33實(shí)現(xiàn)該功能。數(shù)據(jù)設(shè)定模塊37根據(jù)不同的焊接材料設(shè)定相應(yīng)的焊接參數(shù),該 參數(shù)主要包括電流、電壓、焊接時(shí)間。啟動(dòng)程序模塊31實(shí)現(xiàn)開(kāi)機(jī)啟動(dòng)和初始化功能。
PWM信號(hào)模塊36產(chǎn)生PWM信號(hào),產(chǎn)生的PWM信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)換成能驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管的 驅(qū)動(dòng)信號(hào)。如圖6所示,PWM信號(hào)通過(guò)如下方式產(chǎn)生
首先,進(jìn)行Pwm一count (Pwm計(jì)數(shù)器)初始化,使計(jì)數(shù)器的初值為0,即令Pwm_count=0 (步驟21);設(shè)置輸出PWM信號(hào)的占空比(步驟22),再開(kāi)啟定時(shí)器中斷,使定時(shí)器完成計(jì)時(shí) 后能夠進(jìn)入中斷處理程序,然后幵定時(shí)器,使定時(shí)器工作,產(chǎn)生中斷信號(hào),進(jìn)入中斷子程序, 通過(guò)定時(shí)器的計(jì)時(shí)和中斷,進(jìn)入移相有限雙極性控制,產(chǎn)生PWM信號(hào)(步驟23 25),通過(guò) 反饋的電流電壓信號(hào)與設(shè)定的參數(shù)比較進(jìn)行閉環(huán)控制(步驟26),判斷Pwm_COunt是否大于 等于設(shè)定值,從而都確定控制間隔時(shí)間,如為否,繼續(xù)讓Pwmjount加1,返回控制子程序 (步驟27)。如是,則結(jié)束(步驟28)。
圖7是移相有限雙極性控制流程圖如圖7所示,中斷服務(wù)器程序開(kāi)始后(步驟40), 進(jìn)行清中斷標(biāo)志位,將中斷標(biāo)志位清零,關(guān)閉中斷服務(wù)(步驟41);隨后運(yùn)行前后橋臂導(dǎo)通 選擇(步驟42):選擇開(kāi)通或關(guān)斷逆變器2的超前橋臂和滯后橋臂;如選擇超前橋臂,選擇 開(kāi)通關(guān)斷控制超前橋臂IGBT (IGBT1或IGBT2)(步驟43);如選擇滯后橋臂,選擇開(kāi)通關(guān) 斷控制滯后橋臂IGBT (IGBT3或IGBT4)(步驟44);計(jì)數(shù)器加1,無(wú)論選擇超前橋臂還是 滯后橋臂,隨后讓PWMjount計(jì)數(shù)器數(shù)值加1 (步驟45);設(shè)置輸出PWM信號(hào)的端口 ,以確 定控制超橋臂或者滯后橋臂中具體的IGBT功率開(kāi)關(guān)管(步驟46);再開(kāi)定時(shí)器,讓定吋器開(kāi) 始計(jì)時(shí)(步驟47);由微處理器4控制定時(shí)器開(kāi)通和中斷產(chǎn)生PWM信號(hào),從選定端口輸出(步 驟48);中斷返回,返回PWM子程序(步驟49)。在本發(fā)明中,采用的是移相有限雙極性控制 方式,驅(qū)動(dòng)波形如圖9所示,在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期的前半周,使得IGBT1導(dǎo)通時(shí)間Ton,該時(shí)間 可預(yù)先設(shè)定,同時(shí)使IGBT3在整個(gè)前半周期T/2處于一直導(dǎo)通狀態(tài);后半周其使得IGBT2導(dǎo) 通時(shí)間Ton,同時(shí)使IGBT4在整個(gè)后半周期T/2處于一直導(dǎo)通狀態(tài),同時(shí)控制超前橋臂IGBT1 和IGBT2的開(kāi)啟時(shí)間,實(shí)現(xiàn)IGBT的零電壓開(kāi)通和關(guān)斷,降低逆變器2中IGBT功率開(kāi)關(guān)管的 開(kāi)關(guān)損耗(能耗的降低),提高電源的輸出效率。
本發(fā)明微處理器4整體控制程序框圖如圖8所示,三相或單向交流電接通后,微處理4 系統(tǒng)初始化(步驟IO),再進(jìn)入空載調(diào)整,接受用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定焊接參數(shù)值(步驟ll),然 后判斷焊接開(kāi)關(guān)是否按下,若按下,則進(jìn)入點(diǎn)焊焊接循環(huán)。首先是通過(guò)上電極下壓(步驟12), 給工件加壓,然后是啟動(dòng)pwm子程序,控制IGBT功率開(kāi)關(guān)管開(kāi)通關(guān)斷,給工件通電(步驟 13);通電完成后維持設(shè)定時(shí)間,保證上電極繼續(xù)加壓(步驟14);最后電極上抬、關(guān)指示燈, 一次焊接循環(huán)完成(步驟15)。焊接完成后再次進(jìn)入空載調(diào)整階段重復(fù)上述過(guò)程。
本發(fā)明380V交流電經(jīng)輸入整流濾波后成低紋波的直流電壓,然后提供給由逆變器2,由 控制裝置4提供驅(qū)動(dòng)波形控制逆變器2, IGBT,、 IGBT3和IGBT2、 IGBT4l交替導(dǎo)通,再經(jīng)高 頻變壓器7后,在高頻變壓器7的次級(jí)得到交變的電壓;然后再由輸出整流濾波裝置3整流 成直流電,提供給負(fù)載5使用。霍爾傳感器采樣輸出電流電壓信號(hào)后,提供給控制電路進(jìn)行 放大、比較后,控制逆變器2中IGBT的驅(qū)動(dòng)波形,從而控制IGBT的開(kāi)關(guān)工作。其中與IGBT、 輸出整流二極管并聯(lián)的電阻和電容起阻容吸收作用。圖2中,閉環(huán)控制裝置的工作過(guò)程為 啟動(dòng)焊機(jī)采用軟啟動(dòng)方式,即先給濾波電容限流充電數(shù)秒,然后再屏蔽限流電路。在預(yù)壓階 段,微控制器4發(fā)出加壓信號(hào)通過(guò)電磁氣閥執(zhí)行電路使電極執(zhí)行下壓動(dòng)作。在通電階段,微 控制器4發(fā)出25KHz PWM信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路,經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路隔離放大后驅(qū)動(dòng)IGBT,從而導(dǎo)通主回 路產(chǎn)生焊接電流。同時(shí),微控制器4通過(guò)A/D通道采集電流和電壓值,此電流值和電壓值是 經(jīng)過(guò)采樣電路離散積分方法獲取的有效值。這兩個(gè)參數(shù)作為模糊控制的輸入?yún)⒘?,得出控?br>
調(diào)節(jié)量后進(jìn)行調(diào)整PWM的占空比,從而控制焊接的電流。
本發(fā)明整個(gè)回路的通斷取決于逆變電路的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。當(dāng)逆變電路中的IGBT有驅(qū)動(dòng)信 號(hào)時(shí),回路中就有電流通過(guò),反之則無(wú)電流?;芈冯娏鞔笮〉恼{(diào)節(jié)可以通過(guò)PWM信號(hào)的占空 比來(lái)實(shí)現(xiàn),改變PWM信號(hào)的占空比即可改變回路的電流大小。同樣,通過(guò)調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的輸 出時(shí)間就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接時(shí)間間接控制的目的。
以上所述僅為本發(fā)明較佳的可行實(shí)施例,并非因此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍,故凡應(yīng)用本 發(fā)明說(shuō)明書(shū)或附圖內(nèi)容所進(jìn)行的等效結(jié)構(gòu)變化,均包含于本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種高頻逆變直流點(diǎn)焊電源裝置,包括將工頻50Hz三相或單相交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)變成直流電壓的輸入整流濾波裝置(1),將輸出部分與輸入電網(wǎng)隔離的逆變器(2)和把直流電壓變換成高頻交流電壓的高頻變壓器(7),將高頻交流電壓整流濾波得到直流電壓的輸出整流濾波裝置()3,各裝置依次連接;其特征在于該裝置還包括產(chǎn)生25KHz PWM信號(hào)的控制裝置(4),所述控制裝置(4)包括微處理器(39)、驅(qū)動(dòng)電路(50)組成;驅(qū)動(dòng)電路(50)包括功率放大電路和隔離電路,隔離電路為光電耦合隔離器,微處理器(39)與驅(qū)動(dòng)電路(50)連接,來(lái)自微處理器(39)產(chǎn)生的四路PWM信號(hào)經(jīng)光電耦合隔離器(53)隔離后,輸出四路信號(hào),分別經(jīng)由三極管組成四個(gè)功率放大電路(54)放大后,輸出到逆變器(2)的IGBT功率開(kāi)關(guān)管的門(mén)極,控制IGBT功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻逆變直流點(diǎn)焊電源裝置,其特征在于所述高頻變壓器 7的鐵芯為環(huán)形的鐵基非晶材料制作。
3、 應(yīng)用權(quán)利要求1所述電源裝置進(jìn)行高頻逆變直流點(diǎn)焊的方法,其特征在于三相或單 向交流電接通后,微處理器系統(tǒng)初始化后,接受用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定焊接參數(shù)值,然后判斷焊 接開(kāi)關(guān)是否按下,若按下,則進(jìn)入點(diǎn)焊焊接循環(huán),首先是通過(guò)上電極下壓,給工件加壓,然 后是啟動(dòng)pwm子程序,控制IGBT功率開(kāi)關(guān)管開(kāi)通關(guān)斷,給工件通電;通電完成后維持設(shè)定時(shí) 間,保證上電極繼續(xù)加壓;最后電極上抬、完成--次焊接循環(huán),再設(shè)置焊接參數(shù)后,進(jìn)入下 一點(diǎn)焊焊接循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高頻逆變直流點(diǎn)焊電源裝置及其應(yīng)用。該裝置包括輸入整流濾波裝置、逆變器、高頻變壓器,輸出整流濾波裝置,各裝置依次連接,還包括產(chǎn)生25KHz PWM信號(hào)的控制裝置,控制裝置包括微處理器、驅(qū)動(dòng)電路組成;微處理器與驅(qū)動(dòng)電路連接,來(lái)自微處理器產(chǎn)生的四路PWM信號(hào)經(jīng)光電耦合隔離器隔離后,輸出四路信號(hào),分別經(jīng)由三極管組成四個(gè)功率放大電路放大后,輸出到逆變器的IGBT功率開(kāi)關(guān)管的門(mén)極,控制IGBT功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。本發(fā)明具有高速精密控制、動(dòng)態(tài)響應(yīng)性好、輸出低脈動(dòng)率的直流焊接電流、功率因數(shù)高、節(jié)能經(jīng)濟(jì)性好、成本較低等特點(diǎn),可應(yīng)用于微型零件的精密點(diǎn)焊和一些難焊金屬的點(diǎn)焊。
文檔編號(hào)H02M7/04GK101104219SQ20071002863
公開(kāi)日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2007年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月18日
發(fā)明者彪 曹, 敏 曾, 黃增好 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)