CN101791735B - 无输出端反馈逆变焊机控制方法及装置 - Google Patents

无输出端反馈逆变焊机控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种无输出端反馈逆变焊机控制方法。该方法包括环节1检测变压器原边电流Ip后一路送至环节5，另一路送至环节2处理后得到焊接电流反馈信号If；环节6处理环节5的PWM信号得到焊接电压反馈信号Uf；环节3根据焊接电压给定信号Ug、焊接电流给定信号Ig、环节2输出的焊接电流反馈信号If和环节6输出的焊接电压反馈信号Uf进行焊接电压、电流特性控制，环节4对最大焊接电流进行限制；环节3产生一个PWM控制信号送至环节5，环节5根据该控制信号以及原边电流信号产生PWM信号，从而实现无输出端反馈的逆变电焊机控制。此外，还公布了实现该方法的装置。

Description

无输出端反馈逆变焊机控制方法及装置
所属技术领域：
本发明涉及的是一种电焊机，尤其是逆变式电焊机的控制方法及装置。
背景技术：
逆变电焊机需要检测焊接电压、电流进行反馈控制，从而根据不同焊接方法所输出相应特性的焊接电压和电流。目前逆变电焊机的焊接电压和电流从电焊机的输出端进行检测，容易产生干扰。如果对检测信号进行隔离处理，如采用线性光藕或霍尔传感器，则电路复杂、可靠性降低且成本高。
发明内容：
本发明针对现有技术的不足，提供一种无输出端反馈逆变焊机的控制方法及装置。该方案采用变压器原边电流检测，通过信号处理实现焊接电流检测；通过系统脉宽调制(PWM)信号的处理实现焊接电压检测，从而实现无输出端反馈的逆变电焊机控制。
本方案是通过如下措施实现的，主要包括变压器原边电流检测环节1、焊接电流检测环节2、输出特性控制环节3，最大电流限制环节4，脉宽调制(PWM)环节5、焊接电压检测环节6。由环节1检测变压器原边电流Ip后一路送至环节5，另一路送至环节2处理后得到焊接电流反馈信号If。环节6对环节5的PWM信号处理得到焊接电压反馈信号Uf。环节3根据焊接电压给定信号Ug、焊接电流给定信号Ig、环节2输出的焊接电流反馈信号If和环节6输出的焊接电压反馈信号Uf进行焊接电压电流特性控制，环节4进行最大焊接电流限制。环节3产生一个PWM控制信号送至环节5，环节5根据该控制信号以及原边电流信号产生PWM信号。本方案的特征是焊接电压反馈信号Uf通过PWM信号获取，焊接电流反馈信号If通过原边电流信号获取，从而不需要从电焊机的输出端进行焊接电压和焊接电流的检测；本发明采用两路独立的PI运算环节，实现了最大焊接电流限制。
附图说明：
图1为本发明具体实施方式的结构示意图。
图2为本发明具体实施方式的电路示意图。
具体实施方式：
根据附图1叙述本发明的电路组成结构。由环节1检测变压器原边电流Ip后一路送至环节5，另一路送至环节2处理后得到焊接电流反馈信号If。环节6对环节5的PWM信号处理得到焊接电压反馈信号Uf。环节3根据焊接电压给定信号Ug、焊接电流给定信号Ig、环节2输出的焊接电流反馈信号If和环节6输出的焊接电压反馈信号Uf进行焊接电压、电流特性控制，环节4进行最大焊接电流限制。环节3产生一个PWM控制信号送至环节5，环节5根据该控制信号以及原边电流信号产生PWM信号。本方案的特征是焊接电压反馈信号Uf通过PWM信号获取，焊接电流反馈信号If通过原边电流信号获取，从而不需要从电焊机的输出端进行焊接电压和焊接电流的检测。
原边电流检测环节1中L1是电流互感器，它置于主变压器原边。D1、D2、D3和D4组成全桥整流电路，对L1采样的原边电流信号进行整流并由电阻R30转化为电压信号，从而实现了主变压器原边电流的检测。
焊接电流检测环节2中，电压比较器U2A采用LM339，Q3采用PNP三极管，当C8的电压未达到环节1中R30的电压时，U2A的4脚电压比5脚电压高，U2A的2脚电压输出低电平使Q3导通，C8处于充电状态，当C8的电压达到环节1中R30的电压时充电停止，所以C8的电压保持在R30电压峰值电压，而R30的峰值电压正比于电焊机的焊接电流，因此C8的电压为焊接电流的反馈信号If。
输出特性控制环节3中，U1B为运算放大器LM324，U1B与R2、R3、R4、C1组成比例积分(PI)调节器，焊接电流给定信号Ig从R4输入，焊接电流反馈信号If经R1后通过电压跟随器U1D从R2输入，PI运算结果经R5输出至环节5中U3的5脚进行PWM控制。Uf为6输出的焊接电压反馈信号，当Uf小于R8的电压时U2B的1脚翻转为低电平，使电压跟随器U1D的输入电压将由If减小到R1与R6的分压，输出焊接电流增大，实现了恒流外拐的输出特性。
最大电流限制环节4中，U1C与R9、R10、R11、R12、C2组成PI调节器，当焊接电流反馈信号If大于R11与R12的分压时，U2C的8脚电压开始下降，使Q1导通，从而使环节3中U1B的7脚电压不超过U1C的8脚电压，实现最大焊接电流限制。
脉宽调制环节5中，U3为电流模式PWM控制芯片UC3846，Q2为NPN三极管，U3的内部运算放大器结成电压跟随器，变压器原边电流信号从R23、R22进入U3的电流检测端4脚进行峰值电流控制，同时变压器原边电流信号经R19接U3的电流封锁端，当出现过流时实现对输出的PWM信号封锁。
环节6中，D5、D6阳极接5中U3的PWM输出端11脚和14脚，PWM信号经R28与C9滤波得到PWM信号占空比的平均值，由于逆变焊机的焊接电压正比于PWM信号占空比，因此R29上的电压正比与电焊机的焊接电压，故该电压为焊接电压反馈信号Uf。

Claims (8)

1.一种无输出端反馈逆变焊机控制方法，该方法包括原边电流检测环节(1)检测变压器原边电流Ip后一路送至脉宽调制环节(5)，另一路送至焊接电流检测环节(2)处理后得到焊接电流反馈信号If，焊接电压检测环节(6)对脉宽调制环节(5)的PWM信号处理得到焊接电压反馈信号Uf；输出特性控制环节(3)根据焊接电压给定信号Ug、焊接电流给定信号Ig、焊接电流检测环节(2)输出的焊接电流反馈信号If和焊接电压检测环节(6)输出的焊接电压反馈信号Uf进行焊接电压电流特性控制，最大电流限制环节(4)进行最大焊接电流限制；输出特性控制环节(3)产生一个PWM控制信号送至脉宽调制环节(5)，脉宽调制环节(5)根据该控制信号以及原边电流信号产生PWM信号；其特征是不需要从电焊机的输出端进行焊接电压和焊接电流的检测。 
2.根据权利要求1所述的无输出端反馈逆变焊机控制方法，其特征是焊接电压检测环节(6)焊接电压反馈信号取自PWM信号平均值得到的。 
3.根据权利要求1所述的无输出端反馈逆变焊机控制方法，其特征是焊接电流检测环节(2)焊接电流反馈信号取自原边电流信号的峰值得到的。 
4.根据权利要求1所述的无输出端反馈逆变焊机控制方法，其特征是有两路独立的PI调解器和最大电流限制环节(4)，PI调解器用于控制焊接电压、电流特性，最大电流限制环节(4)用于限制最大焊接电流。 
5.一种无输出端反馈逆变焊机控制装置，包括变压器原边电流检测环节(1)、焊接电流检测环节(2)、输出特性控制环节(3)，最大电流限制环节(4)，脉宽调制环节(5)、焊接电压检测环节(6)； 
所述焊接电流检测环节(2)中，电压比较器U2A采用LM339，Q3采用PNP三极管，当C8的电压未达到原边电流检测环节(1)中R30的电压时，U2A的4脚电压比5脚电压高，U2A的2脚输出低电平使Q3导通，C8处于充电状态，当C8的电压达到原边电流检测环节(1)中R30的电压时充电停止，所以C8的电压保持在R30的峰值电压，从而输出焊接电流反馈信号If。 
6.根据权利要求5所述的无输出端反馈逆变焊机控制装置，其特征是焊接电压检测环节(6)中，D5、D6阳极接脉宽调制环节(5)中U3的PWM输出端11脚和14脚，PWM信号经R28与C9滤波得到PWM信号占空比的平均值，由此得到焊接电压反馈信号Uf。 
7.根据权利要求5所述的无输出端反馈逆变焊机控制装置，其特征是最大电流限制环节(4)中，U1C与R9、R10、R11、R12、C2组成PI调节器，当焊接电流反馈信号If大于R11与R12的分压时，U2C的8脚电压开始下降，使Q1导通，从而使输出特性控制环节(3)中 U1B的7脚电压不超过U1C的8脚电压，实现最大焊接电流限制。 
8.根据权利要求5所述的无输出端反馈逆变焊机控制装置，其特征是脉宽调制环节(5)中，U3为电流模式PWM控制芯片UC3846，Q2为NPN三极管，U3的内部运算放大器结成电压跟随器，U3的10脚输出脉冲信号经C6开通Q2定时给C7放电，变压器原边电流信号从R23、R22进入U3的电流检测端4脚进行峰值电流控制，同时变压器原边电流信号经R19接U3的电流封锁端16脚，当出现过流时实现对输出脉冲的封锁。 
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Decision date of declaring invalidation: 20160706

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Denomination of invention: Method and device for controlling inverse welding machine without output end feedback

Granted publication date: 20130911

Patentee: HANGZHOU KAIERDA ELECTRIC WELDING MACHINE Co.,Ltd.

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