CN104227194B - 全电压输入的电焊机及其控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种全电压输入的电焊机控制系统，包括装置：BUCK降压电路，用于根据最低交流输入电压输出一个电压值U1的电压；逆变电路，用于输出低压脉冲；二次整流电路；焊机特性控制电路：用于控制焊机的输出电流。本发明具有有益效果：1)焊机可自适应多电压输入；2)采用BUCK电路降压，避免了传统的“倍压”或着切换主变抽头方式实现多电压输入时由于误判而引起的机器损坏问题；3)焊机可连接发电机使用，可避免由于发电机输出电压不稳而导致焊机损坏的问题；4)焊机输入一线式操作，适用于AC90V-AC500V范围内的任何电压，可在世界各国标准网压下使用。

Description

全电压输入的电焊机及其控制系统
技术领域
本发明涉及电焊机，具体地，涉及全电压输入的电焊机及其控制系统。
背景技术
目前市场上的焊机多以单电压输入为主，偶有双电压输入的机器，但由于其中存在着倍压电路或者切换主变抽头电路，其稳定性大打折扣，一旦误判，焊机将会存在致命的危险，目前市场上对多电压输入焊机的需求日益增大，同时世界上各个国家的网压标准有一定的差异，一种全电压输入的电焊机不仅可以满足国内市场的需求，同时也为电焊机出口打下坚实基础。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种全电压输入的电焊机及其控制系统。
根据本发明提供的一种全电压输入的电焊机控制系统，包括如下装置：
BUCK降压电路，用于根据最低交流输入电压输出一个电压值U1的电压；
逆变电路，用于将BUCK降压电路输出的电压逆变为交流电压，然后变压为低压脉冲输出；
二次整流电路，用于将逆变电路输出的低压脉冲整流为供焊接操作使用的低压直流电；
焊机特性控制电路：通过将焊机输出电流的反馈信号、焊机输出电压的反馈信号分别与相应的给定值进行比较，来控制焊机的输出电流；
其中，BUCK降压电路包括如下装置：
整流滤波电路，用于将交流输入整流并滤波为平滑的直流电；
斩波电路，用于将整流滤波电路输出的直流电斩波成一个中频脉冲电信号以输出脉冲电压，完成直流到脉冲的转变；
电感滤波电路，用于将斩波电路输出的脉冲电压滤波成设定电压值U1的电压；
快恢复斩波续流电路，用于对电感滤波电路中的电感进行续流；
BUCK控制电路，用于根据BUCK降压电路输出的电压电流反馈值与设定值进行比较，来调整斩波电路的斩波脉冲宽度，使BUCK降压电路最终输出电压值U1的电压。
优选地，所述BUCK控制电路，用于为斩波电路中的斩波开关器件提供驱动，在焊机上电后，为BUCK降压电路提供缓起保护，并在BUCK降压电路工作异常时，为BUCK降压电路提供过压保护。
优选地，所述全电压输入的电焊机控制系统，采用单端反激式开关电源作为开关电源电路。
根据本发明提供的一种全电压输入的电焊机，所述全电压输入的电焊机包括上述的全电压输入的电焊机控制系统。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1)焊机可自适应多电压输入，AC90V-AC500V范围内可以安全工作；
2)采用BUCK电路降压，避免了传统的“倍压”或着切换主变抽头方式实现多电压输入时由于误判而引起的机器损坏问题，提高了机器的稳定性；
3)焊机可连接发电机使用，可避免由于发电机输出电压不稳而导致焊机损坏的问题；
4)焊机输入一线式操作，适用于AC90V-AC500V范围内的任何电压，可在世界各国标准网压下使用；
5)一机多用，同一台机器可在不同电压下工作，节约了用户的设备采购成本；
6)全电压工作的焊机，可防止由于焊工接错输入电源线而导致焊机爆炸的问题出现；
7)焊机的主回路系统不依赖于焊机输入电压的判断而进行切换，从而减少了由于输入电压误判而导致焊机损坏的几率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的电焊机，其包括BUCK降压电路、逆变电路、二次整流电路、焊机特性控制电路、开关电源电路。各个功能模块的作用分别如下：
1、BUCK降压电路：如图1所示，其中逆变电路前端的电路全部属于BUCK降压电路，其作用是根据最低交流输入电压设定一个电压值U1，通过BUCK斩波电路，将整流桥输出的直流电降压到设定值U1；具体的BUCK降压电路的几个子功能模块及其作用如下：
BUCK降压电路包括如下模块：
BUCK降压电路包括BUCK主回路和BUCK控制电路。
BUCK主回路，包括整流滤波电路、斩波电路、电感滤波电路及快恢复续流电路；
整流滤波电路，即将交流输入整流并滤波为平滑的直流电，由于输入电压范围宽，整流滤波模块必须可以工作在高电压、大电流方式下。
斩波电路，将整流滤波电路输出的直流电斩波成一个中频脉冲电信号，完成直流到脉冲的转变。
电感滤波电路，用于将斩波电路输出的脉冲电压滤波成设定值电压U1。
快恢复斩波续流电路，由于电感电流的连续性，不允许电流突变，故需要续流二极管对其进行续流。
BUCK控制电路，包括PWM发生电路、输出电压反馈电路、缓起保护电路、过压保护电路、电流采样电路。
上电后，首先进入到缓起保护电路工作状态，待电容上的电压稳定后，BUCK电路进入正常工作状态，通过电流电压的反馈与设定值的运算，调节斩波脉冲宽度，最终输出设定电压U1，当BUCK电路工作异常时，立即进入到保护电路工作状态中，保证BUCK电路及后继电路的安全。
2、逆变电路：将BUCK降压电路输出的电压U1再次逆变为交流电压，通过变压器的降压与隔离，得到安全可靠的低压脉冲。逆变电路包括逆变器及其驱动电路、主变压器，根据BUCK降压电路输出电压以及焊机输出电流设计逆变器以及主变压器。
3、二次整流电路：将逆变电路输出的低压脉冲电整流为可供焊接操作使用的低压直流电；二次整流电路根据焊机输出特性设定为不同类型的二次整流电路。
4、焊机特性控制电路：焊机特性控制电路，根据焊机设计方案，选用不同的控制电路，例如手工焊的横流外拖控制电路、钨极氩弧焊的横流特性、气保焊的恒压特性等。优选地，电焊机采用手工焊焊机，其输出为横流加外拖的外特性，焊机特性控制电路通过焊机输出电流、电压的反馈信号与给定值的比较，控制焊机的输出电流；为提高引弧性能，在输出电压很低(即焊条与工件短路)时，焊机输出一个很大的电流，保证引弧成功，引弧电流的大小可在焊机面板进行调节；同时为了提高焊机的可焊性，还增加了有大小可调的推力电流，即在焊接过程中，焊机输出电压低于设定值时，推力电路其作用，增加焊机的输出电流；另外，焊机控制电路还包括过热、过压、欠压保护等功能，已保证焊机在恶劣的工作环境下不被损坏。
5、开关电源电路：由于焊机工作电压范围过宽，传统的工频变压器型供电电源已不能满足要求，普通的开关电源也会因为存在输入电压范围不够宽而不能够满足要求。本发明所提供的电焊机所使用的开关电源是一款单端反激式开关电源，其工作电压范围为AC80V-AC550V，可以满足本发明焊机设计的AC90V-AC500V电压范围内使用的要求，以保证在不同电压输入的情况下均可输出控制电路所需的恒压直流电。
通过上述几个主要部分的有机结合，本发明所提供的焊机可靠的工作在AC90V-AC500V的电压范围内，经试验验证，焊机输出特性符合设计要求，焊接性能优良。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (4)

1.一种全电压输入的电焊机控制系统，其特征在于，包括如下装置：
BUCK降压电路，用于根据最低交流输入电压输出一个电压值U1的电压；
逆变电路，用于将BUCK降压电路输出的电压逆变为交流电压，然后变压为低压脉冲输出；
二次整流电路，用于将逆变电路输出的低压脉冲整流为供焊接操作使用的低压直流电；
焊机特性控制电路：通过将焊机输出电流的反馈信号、焊机输出电压的反馈信号分别与相应的给定值进行比较，来控制焊机的输出电流；
其中，BUCK降压电路包括如下装置：
整流滤波电路，用于将交流输入整流并滤波为平滑的直流电；
斩波电路，用于将整流滤波电路输出的直流电斩波成一个中频脉冲电信号以输出脉冲电压，完成直流到脉冲的转变；
电感滤波电路，用于将斩波电路输出的脉冲电压滤波成设定电压值U1的电压；
快恢复斩波续流电路，用于对电感滤波电路中的电感进行续流；
BUCK控制电路，用于根据BUCK降压电路输出的电压电流反馈值与设定值进行比较，来调整斩波电路的斩波脉冲宽度，使BUCK降压电路最终输出电压值U1的电压。
2.根据权利要求1所述的全电压输入的电焊机控制系统，其特征在于，所述BUCK控制电路，用于为斩波电路中的斩波开关器件提供驱动，在焊机上电后，为BUCK降压电路提供缓起保护，并在BUCK降压电路工作异常时，为BUCK降压电路提供过压保护。
3.根据权利要求1所述的全电压输入的电焊机控制系统，其特征在于，所述全电压输入的电焊机控制系统，采用单端反激式开关电源。
4.一种全电压输入的电焊机，其特征在于，所述全电压输入的电焊机包括权利要求1至3中任一项所述的全电压输入的电焊机控制系统。
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