CN104858530A - 一种长距离传输焊接电流的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长距离传输焊接电流的方法，包括陆上组件和水下组件，所述陆上组件和水下组件之间通过高压直流输电线路、通讯线路连接。本发明提供一种为了抑制回路阻抗不利影响的长距离传输焊接电流的方法，本发明将逆变电源的初级线路延长，使逆变电源的次级输出端靠近焊接电弧方法解决上述问题。

Description

一种长距离传输焊接电流的方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种长距离传输焊接电流的方法。
背景技术
众所周知，弧焊过程需要较大的焊接电流，但由于材质的原因，传输电力的焊接电缆有一定阻抗，因此在焊接过程中，有一部分能量会损失在焊接电缆上。当焊接施工地点远离弧焊电源时，这种损耗就显地较为明显。为了克服回路阻抗带来的不利影响，焊接设备生产厂家提高了焊接电源的功率，增大了焊机的最大输出电压范围，以抵消回路压降。但这种方式一般适用于传输电缆低于100米的条件下。对于更长的传输距离，现有技术中，专利号ZL200620119341.1，专利名称“一种水下高压焊接供电装置”实用新型专利，通过串联两台焊机的方式，大幅提升了焊机输出电压范围，满足了实际传输长度120米条件下的水下干法焊接需要。
上述解决方式，其主要出发点是提升焊机输出电压值，补偿线缆压降。这种方案有两个弊端：其一，回路阻抗能量损耗没有有效克服，损失在电缆上的能量仍然较大。其二，由于电缆阻抗大，影响了焊机输出的外特性曲线，对于平特性的焊接电源，会因为较大的回路阻抗，在电弧端测量其外特性时，会呈现缓降外特性。
发明内容
为了抑制回路阻抗不利影响，本发明将逆变电源的初级线路延长，使逆变电源的次级输出端靠近焊接电弧方法解决上述问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种长距离传输焊接电流的方法，包括陆上组件和水下组件，所述陆上组件和水下组件之间通过高压直流输电线路、通讯线路连接。
上述的长距离传输焊接电流的方法，所述陆上组件包括第一控制模块、三相整流电路、滤波电路和供电电网；所述三相整流电路与所述滤波电路、供电电网连接；所述供电电网为焊接电源提供能源；所述滤波电路对整流后的高压直流电进行滤波，获得较为平直的直流电；
所述水下组件包括第二控制模块、逆变模块、高频变压器、次级整流模块和输出滤波及采样模块；所述第二控制模块通过所述通讯线路与所述第一控制模块连接，用于对焊接电源进行控制以及与第一控制模块进行通讯；所述逆变模块通过所述高压直流输电线路与所述三相整流电路连接，为逆变模块提供能源；所述高频变压器分别与所述逆变模块、次级整流模块连接，将逆变模块产生的高频高压交流电转化成高频低压交流电；所述次级整流模块与所述输出滤波及采样模块连接，将高频低压交流电转化成低压直流电；所述输出滤波及采样模块作为焊机输出端，与焊条、被焊母材连接。
上述的长距离传输焊接电流的方法，所述第一控制模块包括人机交互界面、第一CAN通讯模块，所述第一CAN通讯模块与人机交互界面连接；
所述第二控制模块包括水下开关电源模块、第二CAN通讯模块和PWM控制器；所述高压直流输电线路与所述逆变模块、水下开关电源模块连接；所述输出滤波及采样模块和所述逆变模块分别与PWM控制器连接，用于实现闭环控制；所述水下开关电源模块分别与所述PWM控制器、第二CAN通讯模块连接，为其提供电力；所述PWM控制器与所述第二CAN通讯模块连接；所述第二CAN通讯模块通过所述通讯线路与所述第一CAN通讯模块连接，将人机交互界面发出的控制指令通过通讯线路传输到第二CAN通讯模块，并读取第二CAN通讯模块发出的焊机运行状态。
本发明长距离传输焊接电流的方法的优点是：
1、长距离传输焊接电流的方法，由于将将逆变电源的初级线路延长，逆变电源的次级输出端靠近焊接电弧。初级线路由于其电压较高，电流较小，对回路阻抗带来的压降较小；次级输出端与电弧距离近，线缆阻抗因此大幅缩小，不会产生对电源外特性的不利影响。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的结构示意图。
具体实施方式
水深条件下的水下湿法焊接过程，一般需要将焊机固定在船舱内部，潜水员或者自动焊接机构在水下完成焊接任务。在这种情况下，采用该发明可以抑制线缆阻抗的影响。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明：
如图1所示，一种长距离传输焊接电流的方法，包括陆上组件10和水下组件13，所述陆上组件10和水下组件13之间通过高压直流输电线路11、通讯线路12连接。高压直流输电线路11所传输的电压一般高于500V，通讯线路12可以实现两组件之间的通讯联系，便于实现远程操控设备。
所述陆上组件10包括第一控制模块1、三相整流电路2、滤波电路3和供电电网9；所述三相整流电路2与所述滤波电路3、供电电网9连接；所述供电电网9可以由船载发电机供电，为焊接电源提供能源；所述滤波电路3对整流后的高压直流电进行滤波，获得较为平直的直流电；
所述水下组件13包括第二控制模块8、逆变模块4、高频变压器5、次级整流模块6和输出滤波及采样模块7；所述第二控制模块8通过所述通讯线路12与所述第一控制模块1连接，用于对焊接电源进行控制以及与第一控制模块1进行通讯；所述逆变模块4通过所述高压直流输电线路11与所述三相整流电路2连接，为逆变模块4提供能源；所述高频变压器5分别与所述逆变模块4、次级整流模块6连接，将逆变模块4产生的高频高压交流电转化成高频低压交流电；所述次级整流模块6与所述输出滤波及采样模块7连接，将高频低压交流电转化成低压直流电；所述输出滤波及采样模块7作为焊机输出端，与焊条14、被焊母材15连接。
如图2所示，一种长距离传输焊接电流的方法，在图1基础上，对所述第一控制模块1和所述第二控制模块8进一步详细说明：
所述第一控制模块1包括人机交互界面17、第一CAN通讯模块16，所述第一CAN通讯模块16与人机交互界面17连接；人机交互界面17用于陆上操作者设置焊机工作参数、读取焊机运行状态等等
所述第二控制模块8包括水下开关电源模块18、第二CAN通讯模块19和PWM控制器20；所述高压直流输电线路11与所述逆变模块4、水下开关电源模块18连接；所述输出滤波及采样模块7和所述逆变模块4分别与PWM控制器20连接，用于实现闭环控制；所述水下开关电源模块18分别与所述PWM控制器20、第二CAN通讯模块19连接，为其提供电力；所述PWM控制器20与所述第二CAN通讯模块19连接；所述第二CAN通讯模块19通过所述通讯线路12与所述第一CAN通讯模块16连接，将人机交互界面17发出的控制指令通过通讯线路12传输到第二CAN通讯模块19，并读取第二CAN通讯模块19发出的焊机运行状态。
回路阻抗对焊接电流的传输影响较大，其主要原因在于焊机输出的电压低，电流大。在电缆阻抗R一定的情况下，大的焊接电流Iweld引起产生压降Uloss明显较大。除此之外，由于焊机输出电压低，允许的压降范围有限，这样加剧了回路阻抗带来的不利影响。对于逆变焊机，其初级线路中传输的电压较大，电流较小，以500A三相逆变焊接电源为例，当高频变压器变比为8时，忽略元件损耗，若次级输出电流480A，初级电流为60A，相同电缆阻抗的条件下，损耗到电缆上的能源将减少为原来的1.6%，不仅如此，由于此时初级电压为540V，且允许有10%波动范围，即使回路阻抗有较大的压降，也不影响设备的正常使用。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改变、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种长距离传输焊接电流的方法，其特征在于：包括陆上组件（10）和水下组件（13），所述陆上组件（10）和水下组件（13）之间通过高压直流输电线路（11）、通讯线路（12）连接。
2.根据权利要求1所述的长距离传输焊接电流的方法，其特征是：所述陆上组件（10）包括第一控制模块（1）、三相整流电路（2）、滤波电路（3）和供电电网（9）；所述三相整流电路（2）与所述滤波电路（3）、供电电网（9）连接；所述供电电网（9）为焊接电源提供能源；所述滤波电路（3）对整流后的高压直流电进行滤波，获得较为平直的直流电；
所述水下组件（13）包括第二控制模块（8）、逆变模块（4）、高频变压器（5）、次级整流模块（6）和输出滤波及采样模块（7）；所述第二控制模块（8）通过所述通讯线路（12）与所述第一控制模块（1）连接，用于对焊接电源进行控制以及与第一控制模块（1）进行通讯；所述逆变模块（4）通过所述高压直流输电线路（11）与所述三相整流电路（2）连接，为逆变模块（4）提供能源；所述高频变压器（5）分别与所述逆变模块（4）、次级整流模块（6）连接，将逆变模块（4）产生的高频高压交流电转化成高频低压交流电；所述次级整流模块（6）与所述输出滤波及采样模块（7）连接，将高频低压交流电转化成低压直流电；所述输出滤波及采样模块（7）作为焊机输出端，与焊条（14）、被焊母材（15）连接。
3.根据权利要求2所述的长距离传输焊接电流的方法，其特征是：所述第一控制模块（1）包括人机交互界面（17）、第一CAN通讯模块（16），所述第一CAN通讯模块（16）与人机交互界面（17）连接；
所述第二控制模块（8）包括水下开关电源模块（18）、第二CAN通讯模块（19）和PWM控制器（20）；所述高压直流输电线路（11）与所述逆变模块（4）、水下开关电源模块（18）连接；所述输出滤波及采样模块（7）和所述逆变模块（4）分别与PWM控制器（20）连接，用于实现闭环控制；所述水下开关电源模块（18）分别与所述PWM控制器（20）、第二CAN通讯模块（19）连接，为其提供电力；所述PWM控制器（20）与所述第二CAN通讯模块（19）连接；所述第二CAN通讯模块（19）通过所述通讯线路（12）与所述第一CAN通讯模块（16）连接，将人机交互界面（17）发出的控制指令通过通讯线路（12）传输到第二CAN通讯模块（19），并读取第二CAN通讯模块（19）发出的焊机运行状态。
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