CN105798428A - 一种低冲击负荷的焊接电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低冲击负荷的焊接电源装置，包括三相整流电路模块和焊接输出单元，所述的焊接输出单元包括焊接电源输出模块、焊具、引弧辅助装置、焊接辅助装置和晶闸管Ⅰ，所述的三相整流电路模块与三相交流电源连接；本发明通过引弧辅助装置使得焊具获得比三相整流电路模块输出的直流电源电压更高的引弧电压，通过焊接辅助装置使得焊具在正常焊接时焊接电容器能与焊接电源输出模块共同输出焊接电流，大大降低电网的冲击负荷。

Description

一种低冲击负荷的焊接电源装置
技术领域
本发明涉及一种弧焊电源装置，特别是一种低冲击负荷的焊接电源装置。
背景技术
在现代机械制造行业尤其是汽车制造等企业中，压焊机等各种电焊设备都在大量使用，这种电焊机多属于单相大型冲击性负载，在使用时的特点是大电流和间歇性，对电网的冲击很大并造成间歇性短时三相负载的不平衡，不仅影响发动机、变压器和电动机等各种电气设备的正常可靠性运行，甚至会引发自动控制系统等设备的故障；同时，现有的直流电焊机的焊接电流控制晶闸管因承受高电压、大电流的冲击，很容易被击穿而造成电焊机故障，降低电焊机工作的可靠性并增加维修成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种低冲击负荷的焊接电源装置，能有效降低在焊接过程中对电网的冲击。
解决上述技术问题的技术方案是：一种低冲击负荷的焊接电源装置，包括三相整流电路模块和焊接输出单元，所述的焊接输出单元包括焊接电源输出模块、焊具、引弧辅助装置、焊接辅助装置和晶闸管Ⅰ，所述的三相整流电路模块与三相交流电源连接；
所述焊接电源输出模块与三相整流电路模块连接，该焊接电源输出模块与焊具连接，且焊接电源输出模块与焊具之间串联接入晶闸管Ⅰ；
所述引弧辅助装置由晶闸管Ⅱ、晶闸管Ⅲ、晶闸管Ⅳ、晶闸管Ⅴ和电容器组A组成，该引弧辅助装置的输入端通过晶闸管Ⅱ、晶闸管Ⅲ与三相整流电路模块输出的直流电源连接，输出端通过晶闸管Ⅳ、晶闸管Ⅴ与晶闸管Ⅰ并联，且引弧辅助装置的输出端串联在焊接电源输出模块与焊具之间的回路中；
所述焊接辅助装置由晶闸管Ⅵ、晶闸管Ⅶ、晶闸管Ⅷ和晶闸管Ⅸ和电容器组B组成，该焊接辅助装置的输入端通过晶闸管Ⅵ、晶闸管Ⅶ与三相整流电路模块输出的直流电源连接，输出端通过晶闸管Ⅷ和晶闸管Ⅸ与焊接电源输出模块并联后与焊具连接。
以上所述的各晶闸管均为可关断晶闸管。
本发明的进一步技术方案是：所述焊接电源输出模块的输入端与三相整流电路模块的两个输出端连接，该焊接电源输出模块的两个输出端与焊具的输入端连接，且其中一个焊接电源输出模块的输出端与焊具之间串联接入晶闸管Ⅰ。
所述晶闸管Ⅰ阴极与焊接电源输出模块的负极输出端连接，晶闸管Ⅰ阳极与焊具的输入端连接，各晶闸管的控制极与触发电路的输出端连接。
所述晶闸管Ⅰ阳极与焊接电源输出模块的正极输出端连接，晶闸管Ⅰ阴极与焊具的输入端连接，各晶闸管的控制极与触发电路的输出端连接。
所述晶闸管Ⅱ的阳极、晶闸管Ⅲ的阴极分别与三相整流电路模块输出端的正、负极连接，晶闸管Ⅱ的阴极、晶闸管Ⅲ的阳极分别与电容器组A的正、负极连接，所述晶闸管Ⅳ阳极、晶闸管Ⅴ阴极分别与电容器组A的正、负极连接，晶闸管Ⅳ阴极与晶闸管Ⅰ的阴极连接，并与焊接电源输出模块的负极输出端连接，晶闸管Ⅴ阳极与晶闸管Ⅰ的阳极连接，并与焊具的输入端连接。
所述晶闸管Ⅱ的阳极、晶闸管Ⅲ的阴极分别与三相整流电路模块输出端的正、负极连接，晶闸管Ⅱ的阴极、晶闸管Ⅲ的阳极分别与电容器组A的正、负极连接，所述晶闸管Ⅳ阳极、晶闸管Ⅴ阴极分别与电容器组A的正、负极连接，晶闸管Ⅳ阴极与晶闸管Ⅰ的阴极连接，并与焊具的输入端连接，晶闸管Ⅴ阳极与晶闸管Ⅰ的阳极连接，并与焊接电源输出模块的正极输出端连接。
所述晶闸管Ⅵ的阴极、晶闸管Ⅶ的阳极分别与三相整流电路模块输出端的负、正极连接，晶闸管Ⅵ的阳极、晶闸管Ⅶ的阴极分别与电容器组B的负、正极连接，所述晶闸管Ⅷ的阴极、晶闸管Ⅸ阳极分别与电容器组B的负、正极连接，晶闸管Ⅷ的阳极、晶闸管Ⅸ阴极分别与焊具输入端的负、正极连接，各晶闸管的控制极分别与触发电路相应的输出端连接。
所述焊接输出单元的数量为1个、2个或多个。
所述的电容器组A、电容器组B为由多个电容器并联组成。
由于采用上述技术方案，本发明之一种低冲击负荷的焊接电源装置有以下有益效果：
1.本发明包括三相整流电路模块和焊接输出单元，所述的焊接输出单元包括焊接电源输出模块、焊具、引弧辅助装置、焊接辅助装置和晶闸管Ⅰ，在不焊接的情况下，即焊具回路处于断开状态，此时接通晶闸管Ⅱ、晶闸管Ⅲ，将引弧电容器与三相整流电路模块连接，让三相整流电路模块对引弧电容器组A充电；焊具处于引弧状态时，关断晶闸管Ⅰ、晶闸管Ⅱ、晶闸管Ⅲ，接通晶闸管Ⅳ、晶闸管Ⅴ，此时引弧电容器组A与焊接电源输出模块处于串联状态，即可使焊具获得比三相整流电路模块输出的直流电源电压更高的引弧电压，从而可以降低对三相整流电路模块需要输出高电压的要求，使焊接电源输出模块的晶闸管工作电压降低而提高寿命；转入焊接后，关断晶闸管Ⅳ、晶闸管Ⅴ，关断晶闸管Ⅵ、晶闸管Ⅶ，接通晶闸管Ⅰ、晶闸管Ⅷ、晶闸管Ⅸ，此时焊接电容器组B与焊接电源输出模块处于并联状态，故焊接电容器组B与焊接电源输出模块可同时对焊具输出电流，降低了焊接电源输出模块的电流输出，提高焊接电源输出模块晶闸管的寿命。本发明可大大降低电网的冲击负荷，与传统的电焊机相比，由于本发明的焊接电源装置在正常焊接阶段焊接电容器组B能与焊接电源输出模块并联，共同输出焊接电流，而焊接电容器组B的充电是在焊接停止阶段或焊接负荷较低的时间段完成的，从而能够起到削峰填谷降低冲击负荷的作用。
2.降低焊接电源输出模块晶闸管的冲击电流、电压并提高寿命。现有直流电焊机的焊接电源装置的输出电压高、电流输出均通过晶闸管控制输出，承受的冲击电压、电流都很大，容易损坏。本发明的焊接电源装置因在引弧时通过串联引弧电容器组A而获得引燃焊接电弧的引弧电压，从而使焊接工作能在较低整流输出电压下工作，降低了原焊接电源装置中电流输出晶闸管的工作电压，焊接时通过焊接电容器组B分担焊接电流，从而降低了通过原焊接电源装置中电流输出晶闸管的冲击电流。同时，本发明的焊接电源装置采用一个整流电源装置带多个焊接电流输出端的结构方式，整流电源装置的容量大，在整流电源装置的输出端还可通过并联较多大容量的电容器来有效抑制尖峰电压对晶闸管的冲击。因此能够有效提高焊接电源输出模块晶闸管的寿命。
3.消除间歇性短时三相负载不平衡对供电质量的影响。由于本焊接电源装置容量大采用三相整流电源装置更加经济，在焊接作业过程中能保持三相负载的平衡状态，从而消除了使用传统电焊机或焊接电源装置使用单相电源输入产生的间歇性短时三相负载不平衡对供电质量的影响。
4.提高焊接生产线焊接设备的使用效率并降低造价。传统电焊机是一把焊具配一台焊接电源装置，使用本焊接电源装置组建焊接生产线的焊接设备后可若干把焊具共用一套焊接电源整流装置，能够提高焊接电源整流装置的使用效率并降低造价。
下面，结合说明书附图和具体实施例对本发明之一种低冲击负荷的焊接电源装置的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1：本发明之一种低冲击负荷的焊接电源装置的电路图（晶闸管Ⅰ阴极与焊接电源输出模块的负极连接）。
图2：本发明之一种低冲击负荷的焊接电源装置的电路图（晶闸管Ⅰ阳极与焊接电源输出模块的正极连接）。
在上述附图中，各标号说明如下：
1-三相整流电路模块，2-焊接电源输出模块，3-焊具，4-引弧辅助装置，5-焊接辅助装置。
具体实施方式
一种低冲击负荷的焊接电源装置，包括三相整流电路模块1和焊接输出单元，所述的焊接输出单元包括焊接电源输出模块2、焊具3、引弧辅助装置4、焊接辅助装置5和晶闸管Ⅰ，所述的三相整流电路模块1与三相交流电源连接。
所述焊接电源输出模块2与三相整流电路模块1连接，该焊接电源输出模块2与焊具3连接，且焊接电源输出模块2与焊具3之间串联接入晶闸管Ⅰ。所述焊接电源输出模块2的输入端与三相整流电路模块1的两个输出端连接，该焊接电源输出模块2的两个输出端与焊具3的输入端连接，且其中一个焊接电源输出模块2的输出端与焊具3之间串联接入晶闸管Ⅰ，所述晶闸管Ⅰ阴极与焊接电源输出模块2的负极输出端连接，晶闸管Ⅰ阳极与焊具3的输入端连接，控制极与触发电路（图中省略）的输出端连接。
所述引弧辅助装置4由晶闸管Ⅱ、晶闸管Ⅲ、晶闸管Ⅳ、晶闸管Ⅴ和电容器组A组成，该引弧辅助装置4的输入端通过晶闸管Ⅱ、晶闸管Ⅲ与三相整流电路模块1输出的直流电源连接，输出端通过晶闸管Ⅳ、晶闸管Ⅴ与晶闸管Ⅰ并联，且引弧辅助装置4的输出端串联在焊接电源输出模块2与焊具3之间的回路中；所述晶闸管Ⅱ的阳极、晶闸管Ⅲ的阴极分别与三相整流电路模块1输出端的正、负极连接，晶闸管Ⅱ的阴极、晶闸管Ⅲ的阳极分别与电容器组A的正、负极连接，所述晶闸管Ⅳ阳极、晶闸管Ⅴ阴极分别与电容器组A的正、负极连接，晶闸管Ⅳ阴极与晶闸管Ⅰ的阴极连接，并与焊接电源输出模块2的负极输出端连接，晶闸管Ⅴ阳极与晶闸管Ⅰ的阳极连接，并与焊具3的输入端连接，各晶闸管的控制极分别与触发电路（图中省略）相应的输出端连接。
所述焊接辅助装置5由晶闸管Ⅵ、晶闸管Ⅶ、晶闸管Ⅷ和晶闸管Ⅸ和电容器组B组成，该焊接辅助装置5的输入端通过晶闸管Ⅵ、晶闸管Ⅶ与三相整流电路模块1输出的直流电源连接，输出端通过晶闸管Ⅷ和晶闸管Ⅸ与焊接电源输出模块2并联后与焊具3连接。所述晶闸管Ⅵ的阴极、晶闸管Ⅶ的阳极分别与三相整流电路模块1输出端的负、正极连接，晶闸管Ⅵ的阳极、晶闸管Ⅶ的阴极分别与电容器组B的负、正极连接，所述晶闸管Ⅷ的阴极、晶闸管Ⅸ阳极分别与电容器组B的负、正极连接，闸管Ⅷ的阳极、晶闸管Ⅸ阴极分别与焊具3输入端的负、正极连接，各晶闸管的控制极分别与触发电路（图中省略）相应的输出端连接。
以上所述的各晶闸管均为可关断晶闸管，且各晶闸管的控制极与触发电路的输出端连接。
根据需要，所述焊接输出单元的数量可为1个、2个或多个，即所述的焊接输出单元数量可为3-200个。所述的电容器组A、电容器组B为由多个电容器并联组成。为了方便观看和理解，所述的晶闸管Ⅰ、晶闸管Ⅱ、晶闸管Ⅲ、晶闸管Ⅳ、晶闸管Ⅴ、晶闸管Ⅵ、晶闸管Ⅶ、晶闸管Ⅷ和晶闸管Ⅸ分别用符合K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8和K9表示，所述的电容器组A、电容器组B分别用符合C1、C2表示（参见图1）。
作为本实施例的一种变换：当所述晶闸管Ⅰ阳极与焊接电源输出模块2的正极输出端连接，晶闸管Ⅰ阴极与焊具3的输入端连接时，所述的晶闸管Ⅳ阴极与晶闸管Ⅰ的阴极连接，并与焊具3的输入端连接，晶闸管Ⅴ阳极与晶闸管Ⅰ的阳极连接，并与焊接电源输出模块2的正极输出端连接，各晶闸管的控制极与触发电路的输出端连接。
工作原理是：将三相交流电源经三相整流电路模块1降压后整流转换成适合于焊接的直流电源电压，由焊接电源输出模块2经晶闸管K1输出到焊具3，同时在直流电源侧并联引弧电容器（即电容器组A，C1）和焊接电容器（即电容器组B，C2），在引弧电容器与直流电源之间串联晶闸管K2、K3，引弧电容器还经晶闸管K4、K5与晶闸管K1并联，在焊接引弧时K1截止，引弧电容器与焊接电源输出模块2形成串联电路，以获得比三相整流电路模块1输出的直流电源电压更高的引弧电压；在焊接电容器与直流电源之间串联晶闸管K6、K7，焊接电容器还经晶闸管K8、K9与焊接电源输出模块2的输出端并联，在正常焊接时焊接电容器能与焊接电源输出模块2共同输出焊接电流。即，在焊接引弧阶段，晶闸管K1截止，K2、K3截止使引弧电容器与（三相整流电路模块1输出的）直流电源隔离，而K4、K5导通，使引弧电容器与焊接电源输出模块2形成串联电路而使得焊具3获得较高的直流引弧电压，引弧完成后晶闸管K4、K5截止，K2、K3导通；正常焊接时，晶闸管K1、K8、K9导通，使焊接电容器与焊接电源输出模块2的输出端并联，共同输出焊接电流，焊接结束晶闸管K1、K8、K9截止。晶闸管K6、K7则根据焊接作业的特点在焊接停止阶段或焊接负荷较低的时间段导通而给焊接电容器充电，焊接电容器的具体充电也可根据实际焊接负荷的特点自行设定。在不需要引弧的时候通过导通晶闸管K2、K3给引弧电容器充电。
电路中各晶闸管（即晶闸管Ⅰ、晶闸管Ⅱ、晶闸管Ⅲ、晶闸管Ⅳ、晶闸管Ⅴ、晶闸管Ⅵ、晶闸管Ⅶ、晶闸管Ⅷ和晶闸管Ⅸ）导通与截止的触发均由单片机或可编程控制器控制的触发电路完成，在自动焊接设备上应用时，在完成焊接程序的编制设定后控制程序即自动生成。

Claims (9)

1.一种低冲击负荷的焊接电源装置，其特征在于：包括三相整流电路模块（1）和焊接输出单元，所述的焊接输出单元包括焊接电源输出模块（2）、焊具（3）、引弧辅助装置（4）、焊接辅助装置（5）和晶闸管Ⅰ，所述的三相整流电路模块（1）与三相交流电源连接；
所述焊接电源输出模块（2）与三相整流电路模块（1）连接，该焊接电源输出模块（2）与焊具（3）连接，且焊接电源输出模块（2）与焊具（3）之间串联接入晶闸管Ⅰ；
所述引弧辅助装置（4）由晶闸管Ⅱ、晶闸管Ⅲ、晶闸管Ⅳ、晶闸管Ⅴ和电容器组A组成，该引弧辅助装置（4）的输入端通过晶闸管Ⅱ、晶闸管Ⅲ与三相整流电路模块（1）输出的直流电源连接，输出端通过晶闸管Ⅳ、晶闸管Ⅴ与晶闸管Ⅰ并联，且引弧辅助装置（4）的输出端串联在焊接电源输出模块（2）与焊具（3）之间的回路中；
所述焊接辅助装置（5）由晶闸管Ⅵ、晶闸管Ⅶ、晶闸管Ⅷ和晶闸管Ⅸ和电容器组B组成，该焊接辅助装置（5）的输入端通过晶闸管Ⅵ、晶闸管Ⅶ与三相整流电路模块（1）输出的直流电源连接，输出端通过晶闸管Ⅷ和晶闸管Ⅸ与焊接电源输出模块（2）并联后与焊具（3）连接；
以上所述的各晶闸管均为可关断晶闸管。
2.根据权利要求1所述的一种低冲击负荷的焊接电源装置，其特征在于：所述焊接电源输出模块（2）的输入端与三相整流电路模块（1）的两个输出端连接，该焊接电源输出模块（2）的两个输出端与焊具（3）的输入端连接，且其中一个焊接电源输出模块（2）的输出端与焊具（3）之间串联接入晶闸管Ⅰ。
3.根据权利要求2所述的一种低冲击负荷的焊接电源装置，其特征在于：所述晶闸管Ⅰ阴极与焊接电源输出模块（2）的负极输出端连接，晶闸管Ⅰ阳极与焊具（3）的输入端连接，各晶闸管的控制极与触发电路的输出端连接。
4.根据权利要求2所述的一种低冲击负荷的焊接电源装置，其特征在于：所述晶闸管Ⅰ阳极与焊接电源输出模块（2）的正极输出端连接，晶闸管Ⅰ阴极与焊具（3）的输入端连接，各晶闸管的控制极与触发电路的输出端连接。
5.根据权利要求3所述的一种低冲击负荷的焊接电源装置，其特征在于：所述晶闸管Ⅱ的阳极、晶闸管Ⅲ的阴极分别与三相整流电路模块（1）输出端的正、负极连接，晶闸管Ⅱ的阴极、晶闸管Ⅲ的阳极分别与电容器组A的正、负极连接，所述晶闸管Ⅳ阳极、晶闸管Ⅴ阴极分别与电容器组A的正、负极连接，晶闸管Ⅳ阴极与晶闸管Ⅰ的阴极连接，并与焊接电源输出模块（2）的负极输出端连接，晶闸管Ⅴ阳极与晶闸管Ⅰ的阳极连接，并与焊具（3）的输入端连接。
6.根据权利要求4所述的一种低冲击负荷的焊接电源装置，其特征在于：所述晶闸管Ⅱ的阳极、晶闸管Ⅲ的阴极分别与三相整流电路模块（1）输出端的正、负极连接，晶闸管Ⅱ的阴极、晶闸管Ⅲ的阳极分别与电容器组A的正、负极连接，所述晶闸管Ⅳ阳极、晶闸管Ⅴ阴极分别与电容器组A的正、负极连接，晶闸管Ⅳ阴极与晶闸管Ⅰ的阴极连接，并与焊具（3）的输入端连接，晶闸管Ⅴ阳极与晶闸管Ⅰ的阳极连接，并与焊接电源输出模块（2）的正极输出端连接。
7.根据权利要求1所述的一种低冲击负荷的焊接电源装置，其特征在于：所述晶闸管Ⅵ的阴极、晶闸管Ⅶ的阳极分别与三相整流电路模块（1）输出端的负、正极连接，晶闸管Ⅵ的阳极、晶闸管Ⅶ的阴极分别与电容器组B的负、正极连接，所述晶闸管Ⅷ的阴极、晶闸管Ⅸ阳极分别与电容器组B的负、正极连接，晶闸管Ⅷ的阳极、晶闸管Ⅸ阴极分别与焊具（3）输入端的负、正极连接，各晶闸管的控制极分别与触发电路相应的输出端连接。
8.根据权利要求1所述的一种低冲击负荷的焊接电源装置，其特征在于：所述焊接输出单元的数量为1个、2个或多个。
9.根据权利要求1所述的一种低冲击负荷的焊接电源装置，其特征在于：所述的电容器组A、电容器组B为由多个电容器并联组成。
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PB01 Publication
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Inventor after: Tan Chen

Inventor after: Huang Li

Inventor after: Qin Riqiang

Inventor after: Chen Chaoshan

Inventor after: Chen Shengyu

Inventor after: Qin Dieke

Inventor before: Qin Riqiang

Inventor before: Liang Yun

Inventor before: Chen Chaoshan

Inventor before: Lin Ruosen

Inventor before: Chen Shengyu

Inventor before: Qin Dieke

Inventor before: Yang Dafei

CB03 Change of inventor or designer information
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Effective date of registration: 20170904

Address after: 545006 the Guangxi Zhuang Autonomous Region, Liuzhou Bay Road, No. 28

Applicant after: Liuzhou Vocational & Technical College

Applicant after: Guangxi University of Science and Technology

Address before: 545006 the Guangxi Zhuang Autonomous Region, Liuzhou Bay Road, No. 28

Applicant before: Liuzhou Vocational & Technical College

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
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