CN102615387A - 一种电弧焊焊接电源控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电弧焊焊接电源控制方法，通过实时检测焊接电压值，将焊接电压设定值与焊接电压检测值相减后得到差值，将所述的差值与设定的电压调整系数相乘后，再与上一次的电压调整设定值相加得到本次电压调整设定值；将本次电压调整设定值送到功率控制器中调整焊接电源主电路功率逆变单元的占空比。本发明能够在系统发生动态变化时，自动调节焊接电压实际值，保证整个焊接过程中热输入均匀，获得优质的焊接质量。

Description

一种电弧焊焊接电源控制方法

[技术领域]

本发明涉及熔化电极电弧焊接，尤其涉及一种电弧焊焊接电源控制方法。

[背景技术]

图1为一般熔化电极电弧焊接装置的结构图。焊接电源WPS的输出特性为恒压特性，为焊丝1、电弧2以及母材3提供能量，用以熔化焊丝1、维持电弧2以及加热母材3。焊丝1通过送机装置4以恒速方式送进，焊丝1送进速度应与焊丝熔化速度保持一致以保证焊接过程稳定。如图2所示，电源的外特性曲线与电弧的特性曲线相交，以获得焊接系统在动态情况下的快速恢复。

熔化电极电弧焊接时，焊接电压实际值常常无法跟随焊接电压设定值。这种现象更多发生在短路过渡情况较多的情况下。如图3所示，在燃弧期间，即电压幅值较大时，焊接电压能够逐渐跟随焊接电压设定值，而在短路期间，即电压幅值较小时，由于短路时间较短，焊接电压无法及时响应以跟随焊接电压设定值。这样，焊接电压平均值就不仅与焊接电压设定值相关，还与短路过渡的频率和短路过程持续时间相关，如图3中V_waveA和V_waveB所示。影响短路频率和短路过程持续时间的因素包括：焊接过程中设定不同的电感量或者不同的电弧软硬度、焊接过程中焊丝干伸长发生改变、焊接过程中母材表面平整度发生改变等。这些情况的发生导致焊接过程中焊接电源的实际热输入发生变化，并导致焊接质量下降，熔滴过渡不顺畅，焊接飞溅增大等情况。

现有技术在焊接过程中需要调节焊接系统电感量或者电弧软硬度时，通过手动改变焊接电压，改善焊接质量和焊缝成形。在焊接过程中因为焊丝干伸长变化或者母材表面不平整造成的实际焊接电压变化无法及时纠正，造成焊接过程中热输入不均匀。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种能够自动调节焊接电压实际值，保证整个焊接过程中热输入均匀的电弧焊焊接电源控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种电弧焊焊接电源控制方法，实时检测焊接电压值，将焊接电压设定值与焊接电压检测值相减后得到差值，将所述的差值与设定的电压调整系数相乘后，再与上一次的电压调整设定值相加得到本次电压调整设定值；将本次电压调整设定值送到功率控制器中调整焊接电源主电路功率逆变单元的占空比。

以上所述的电弧焊焊接电源控制方法，将所述的差值与设定的送丝速度调整系数相乘后，再与上一次的送丝速度调整设定值相加得到本次送丝速度调整设定值；将本次送丝速度调整设定值送到速度控制器中调整送丝驱动单元的占空比。

以上所述的电弧焊焊接电源控制方法，功率控制器首先利用电压调整模块传送过来的电压调整设定值计算焊接电流设定值，再将焊接电流设定值与电流采样值比较，根据焊接电流设定值与焊接电流采样值的差值实时调整功率回路需要的占空比。

以上所述的电弧焊焊接电源控制方法，焊接电流设定值Iwr通过下式获得：

Iwr＝∫((Ur-Vwr′-Rw×Iw)/Lw)dt；

式中，Ur为输出电压设定值，Lw为电感设定值、Rw外部特性的等效电阻设定值、Iw为焊接电流值，Vwr′为电压调整设定值。

本发明电弧焊焊接电源控制方法能够在系统发生动态变化时，自动调节焊接电压实际值，保证整个焊接过程中热输入均匀，获得优质的焊接质量。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是现有技术熔化电极电弧焊接装置的结构图。

图2是现有技术焊接电源的外特性曲线与电弧的特性曲线示意图。

图3是短路过渡下电压、电流与平均电压波形示意图。

图4是本发明电弧焊焊接电源控制方法的控制原理框图。

[具体实施方式]

如图4所示，焊接电源的主电路由DSP控制，DSP包括滤波单元、电压调整模块、速度调整模块和功率控制器。

电压检测单元Vd检测焊丝端部与工件之间的焊接电压Vw，通过电流检测单元Id检测流过焊丝与工件的焊接电流Iw。通过焊接电压检测单元Vd以及采样滤波单元得到按一定时间常数τ滤波的焊接电压检测值Vs，将Vs分别输入到电压调整模块和速度调整模块。

在电压调整模块中，首先将焊接电压设定值Vwr与焊接电压检测值Vs相减，将得到的差ΔVwr与设定的电压调整系数Kvw相乘后，再与上一次的电压调整设定值Vwr’相加得到本次的电压调整设定值Vwr’。将本次的电压调整设定值Vwr’作为电压设定值送到功率控制器中。功率控制器首先利用电压调整模块传送过来的电压调整设定值Vwr′计算焊接电流设定值Iwr，再与电流采样值Iw比较，根据焊接电流设定值Iwr与焊接电流Iw的差值实时调整功率回路需要的占空比。

利用Ur，电感设定值Lw，外部特性的等效电阻设定值Rw，焊接电流值Iw，焊接电压值Vw，可以得到焊接电流设定值Iwr：

焊接电流设定值Iwr可以通过下式获得：

Iwr＝∫((Ur-Vwr′-Rw×Iw)/Lw)dt；

式中，Ur为输出电压设定值，Lw为电感设定值、Rw外部特性的等效电阻设定值、Iw为焊接电流值，Vwr′为电压调整设定值。

在速度调整模块中，首先将焊接电压设定值Vwr与焊接电压检测值Vs相减，将得到的差ΔVwr与设定的送丝速度调整系数Ksw相乘后，再与上一次的送丝速度调整设定值Swr’相加得到本次的送丝速度调整设定值Swr’。将本次的送丝速度调整设定值Swr’作为送丝速度调整设定值送到速度控制器中调整送丝驱动单元的占空比。

在熔化电极电弧焊接时，本发明以上实施例能够在系统发生静态变化，例如操作者改变电感量或者电弧软硬度时，自动调节焊接电压实际值，使得焊接电压实际值与焊接电压设定值大致相等，使得焊接热输入大致与设定一致。也能够在系统发生动态变化时，例如焊丝干伸长发生变化或者焊接母材表面不平整时，自动调节焊接电压实际值和送丝速度，保证整个焊接过程中热输入均匀。

Claims (4)

1.一种电弧焊焊接电源控制方法，其特征在于，实时检测焊接电压值，将焊接电压设定值与焊接电压检测值相减后得到差值，将所述的差值与设定的电压调整系数相乘后，再与上一次的电压调整设定值相加得到本次电压调整设定值；将本次电压调整设定值送到功率控制器中调整焊接电源主电路功率逆变单元的占空比。

2.根据权利要求1所述的电弧焊焊接电源控制方法，其特征在于，将所述的差值与设定的送丝速度调整系数相乘后，再与上一次的送丝速度调整设定值相加得到本次送丝速度调整设定值；将本次送丝速度调整设定值送到速度控制器中调整送丝驱动单元的占空比。

3.根据权利要求1所述的电弧焊焊接电源控制方法，其特征在于，功率控制器首先利用电压调整模块传送过来的电压调整设定值计算焊接电流设定值，再将焊接电流设定值与电流采样值比较，根据焊接电流设定值与焊接电流采样值的差值实时调整功率回路需要的占空比。

4.根据权利要求1所述的电弧焊焊接电源控制方法，其特征在于，

焊接电流设定值Iwr通过下式获得：

Iwr＝∫((Ur-Vwr′-Rw×Iw)/Lw)dt；

式中，Ur为输出电压设定值，Lw为电感设定值、Rw外部特性的等效电阻设定值、Iw为焊接电流值，Vwr′为电压调整设定值。

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