CN107052522B

CN107052522B - 用于交直流氩弧焊机的稳弧电路及其工作方法

Info

Publication number: CN107052522B
Application number: CN201710116617.3A
Authority: CN
Inventors: 程忠诚; 胡成绰
Original assignee: SHANGHAI GREATWAY WELDING EQUIPMENT Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI GREATWAY WELDING EQUIPMENT Co Ltd
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2019-10-08
Anticipated expiration: 2037-02-28
Also published as: CN107052522A

Abstract

本发明公开了一种用于交直流氩弧焊机的稳弧电路及其工作方法，该电路包括第一电阻等，主变压器第三引脚与第一电容串联，主变压器第五引脚与第四电容串联，主变压器第六引脚与第六电容串联，主变压器第四引脚、第七引脚都接地，第一电阻依次与第一电容、第二电容、第三电阻串联，第一二极管与第二二极管串联，第三二极管与第四二极管串联，第一电阻与第一二极管并联，第一二极管与第三二极管并联，第三二极管与第二电阻并联，第二电阻与第三电容串联，第四二极管与第四电阻并联，第四电阻与第四电容串联，电感与第五二极管串联等。本发明极大提高交流氩弧焊焊接时电弧稳定性，电路性价比高，不易产生断弧问题，电路简单可靠。

Description

用于交直流氩弧焊机的稳弧电路及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种稳弧电路及其工作方法，特别是涉及一种用于交直流氩弧焊机的稳弧电路及其工作方法。

背景技术

由于逆变式交直流氩弧焊机交流功能焊接铝及铝合金，焊缝成形好，焊接接头力学性能优良，越来越得到用户的青睐。但是，为了防止二次逆变开关管直通损坏，输出端正负转换存在死区，这导致正负转换瞬间容易断弧，这极大影响了焊接效果。目前针对该断弧问题的电路稳定性差，且电路比较复杂，器件成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于交直流氩弧焊机的稳弧电路及其工作方法，其极大提高交流氩弧焊焊接时电弧稳定性，电路性价比高，不易产生断弧问题，电路简单可靠。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种用于交直流氩弧焊机的稳弧电路，其包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第九二极管第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五三级管、电感、压敏电阻、第一光耦、第二光耦、主变压器、脉冲信号，主变压器第三引脚与第一电容串联，主变压器第五引脚与第四电容串联，主变压器第六引脚与第六电容串联，主变压器第四引脚、第七引脚都接地，第一电阻依次与第一电容、第二电容、第三电阻串联，第一二极管与第二二极管串联，第三二极管与第四二极管串联，第一电阻与第一二极管并联，第一二极管与第三二极管并联，第三二极管与第二电阻并联，第二电阻与第三电容串联，第四二极管与第四电阻并联，第四电阻与第四电容串联，电感与第五二极管串联，第一开关管发射极与第二开关管集电极串联，第二开关管发射极、第四开关管集电极都与第八电阻串联，第四开关管发射极与第七电容串联，第六电容与第八二极管串联，第六电容、第八二极管都与第七二极管相连，第八二极管与第七电容并联，第七电容与第十二电阻并联，第四开关管基极依次与第十电阻、第二光耦发射极串联，第十一电阻与第十二电阻串联，第十一电阻与第九二极管并联，第九二极管与第八电容并联，第六二极管依次与第九电阻、第二光耦集电极串联，第二光耦依次与第十三电阻、第五三级管集电极串联，第五三级管基极与第十四电阻串联，第十四电阻与第十五电阻串联，脉冲信号依次与第九电容、第十五电阻串联，第一开关管与第五电容并联，第五电容与压敏电阻并联，压敏电阻依次与第十六电阻、第一光耦串联，第一光耦发射极依次与第五电阻、第三开关管基极串联，第三开关管集电极与第七电阻串联，第六电阻与第五电阻串联，压敏电阻与第七电阻并联。

本发明还提供一种用于交直流氩弧焊机的稳弧电路的工作方法，其包括以下步骤：

步骤一，在主变压器次级全波整流输出正端串联电感，利用电感储能作用，当交流输出第一开关管由关断转至开通时，提高DC+(DC+指电路中该节点对OUT-的正电位差)正向电压，增强第一开关管开通时电弧稳弧能力；同时通过第三开关管限制DC+峰值，防止第一开关管过压击穿；

步骤二，当第一开关管由开通转为关断时，电感产生很大的反向电动势DC+，被第五二极管和吸收电路箝位在压敏电阻的阀值电压，该电压远高于第一二极管负端电压；当第一开关管再次开通瞬间，OUT+(OUT+指焊机输出正极)有相对很高的输出正向电压，解决第一开关管开通时断弧问题，提高稳弧能力；

步骤三，当DC+超过压敏电阻阀值电压，第一光耦导通，通过18V驱动第三开关管导通，通过吸收第七电阻箝位DC+峰值为压敏电阻阀值电压；DC+电压峰值不能过大，以免第一开关管过压击穿，不能过小，否则不能起到稳弧作用；

步骤四，通过主变压器辅助绕组提供能量，当交流输出第二开关管由关断转至开通时，第四开关管导通提高DC-负向电压，增强第二开关管开通时电弧稳弧能力；

步骤五，第二开关管导通瞬间，PWM信号为同步由低到高脉冲，驱动第五三级管导通，则第二光耦导通，第四开关管被驱动导通，主变压器辅助绕组经第六电容、第七二极管整流后，第七二极管阳极负向电压不能过压击穿第二开关管，但远大于普通整流后的DC-负向电压，第七二极管阳极负向电压通过第四开关管和第八电阻叠加至DC-后，OUT+具有相对很高输出负向电压，解决第二开关管开通时断弧问题，提高稳弧能力。本发明的积极进步效果在于：本发明极大提高交流氩弧焊焊接时电弧稳定性，电路性价比高，不易产生断弧问题，电路简单可靠。

附图说明

图1为本发明用于交直流氩弧焊机的稳弧电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明用于交直流氩弧焊机的稳弧电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、第九二极管D9第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五三级管Q5、电感L1、压敏电阻RY1、第一光耦U1、第二光耦U2、主变压器T1、脉冲信号PWM，主变压器T1第三引脚与第一电容C1串联，主变压器T1第五引脚与第四电容C4串联，主变压器T1第六引脚与第六电容C6串联，主变压器T1第四引脚、第七引脚都接地，第一电阻R1依次与第一电容C1、第二电容C2、第三电阻R3串联，第一二极管D1与第二二极管D2串联，第三二极管D3与第四二极管D4串联，第一电阻R1与第一二极管D1并联，第一二极管D1与第三二极管D3并联，第三二极管D3与第二电阻R2并联，第二电阻R2与第三电容C3串联，第四二极管D4与第四电阻R4并联，第四电阻R4与第四电容C4串联，电感L1与第五二极管D5串联，第一开关管Q1发射极与第二开关管Q2集电极串联，第二开关管Q2发射极、第四开关管Q4集电极都与第八电阻R8串联，第四开关管Q4发射极与第七电容C7串联，第六电容C6与第八二极管D8串联，第六电容C6、第八二极管D8都与第七二极管D7相连，第八二极管D8与第七电容C7并联，第七电容C7与第十二电阻R12并联，第四开关管Q4基极依次与第十电阻R10、第二光耦U2发射极串联，第十一电阻R11与第十二电阻R12串联，第十一电阻R11与第九二极管D9并联，第九二极管D9与第八电容C8并联，第六二极管D6依次与第九电阻R9、第二光耦U2集电极串联，第二光耦U2依次与第十三电阻R13、第五三级管Q5集电极串联，第五三级管Q5基极与第十四电阻R14串联，第十四电阻R14与第十五电阻R15串联，脉冲信号PWM依次与第九电容C9、第十五电阻R15串联，第一开关管Q1与第五电容C5并联，第五电容C5与压敏电阻RY1并联，压敏电阻RY1依次与第十六电阻R16、第一光耦U1串联，第一光耦U1发射极依次与第五电阻R5、第三开关管Q3基极串联，第三开关管Q3集电极与第七电阻R7串联，第六电阻R6与第五电阻R5串联，压敏电阻RY1与第七电阻R7并联。

本发明用于交直流氩弧焊机的稳弧电路的工作方法，其包括以下步骤：

步骤四，通过主变压器辅助绕组提供能量，当交流输出第二开关管由关断转至开通时，第四开关管导通提高DC-(DC-指电路中该节点对OUT-的负电位差)负向电压，增强第二开关管开通时电弧稳弧能力；

步骤五，第二开关管导通瞬间，PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号为同步由低到高脉冲，驱动第五三级管导通，则第二光耦导通，第四开关管被驱动导通，主变压器辅助绕组经第六电容、第七二极管整流后，第七二极管阳极负向电压不能过压击穿第二开关管，但远大于普通整流后的DC-负向电压，第七二极管阳极负向电压通过第四开关管和第八电阻叠加至DC-后，OUT+具有相对很高输出负向电压，解决第二开关管开通时断弧问题，提高稳弧能力。

本发明工作原理：AC(高频信号)为主变压器原边一次逆变器输出信号，该信号为电网50HZ交流电压整流滤波后，一次逆变全桥拓扑变换成高频(50KHZ)近似方波交流电压；高频交流电压经主变压器隔离，功率传递，快恢复第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管全波整流后，变换为DC+与OUT-(OUT-为主变压器副边抽头参考零电位，通过一个引弧电感与焊机输出负极相连)之间电压为正向直流电，DC-与OUT-之间电压为负向直流电；第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻与第一电容、第二电容、第三电容、第四电容分别为快恢复二极管第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管的吸收电路；设定焊机交流输出频率为100HZ，一个周期为10ms，OUT+与OUT-之间电压4.8ms为正，第一开关管导通，第二开关管截止；0.2ms死区，第一开关管与第二开关管都截止；OUT+与OUT-之间电压4.8ms为负，第二开关管导通，第一开关管截至；0.2ms死区，第一开关管与第二开关管都截止；一个周期结束；在第一开关管与第二开关管都截止时，由于没有能量输出，第一开关管或者第二开关管开通瞬间，需要比正常焊接更高的能量(电压)去引燃电弧，维持电弧稳定，所以在第一开关管与第二开关管开通瞬间，在OUT+端叠加高电压；电感、第一开关管、第五二极管及吸收电路组成第一开关管开通时稳弧电路，第一开关管关断瞬间，由于电流突变，电感产生的反向电压大大提高DC+电压，该电压被第五二极管及吸收电路箝位在一定值，以免第一开关管过压损坏，第一开关管开通瞬间，提高的DC+正向电压作为OUT+输出维持电弧稳定；第五电容、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第十六电阻、压敏电阻、第三开关管及第一光耦组成吸收电路，第五电容为滤波电容，当DC+与DC-之间电压超过压敏电阻阀值时，第一光耦的1脚与2脚之间二极管导通，导致第一光耦的4脚与3脚导通，则18V通过第五电阻驱动第三开关管导通，DC+通过吸收第七电阻被拉至压敏电阻阀值；一旦DC+电压低于压敏电阻阀值，第五二极管截止，故把DC+限制在压敏电阻阀值电压，实现第一开关管开通时可靠稳弧，且不至于过压击穿第一开关管；实现第二开关管开通时叠加较大负向电压，第二开关管开通瞬间，脉冲信号提供一个由低到高的脉冲，改脉冲经过第九电容，通过第十四电阻驱动第五三级管导通，第二光耦的1脚与2脚之间的二极管导通，第二光耦的4脚与3脚导通；主变压器辅助绕组6脚与7脚输出电压为高频交流，通过第六电容后，被第七二极管整流为相对很高负压；第六电容为增加回路阻抗限流作用，第八二极管为正向电压提供回路；当第四开关管关断时，DC-与第七二极管阳极之间的电压为较大正向电压，则DC-通过第六二极管、第九电阻、第二光耦和第十电阻驱动第四开关管导通，则第七二极管阳极相对较大的负向电压通过第四开关管，第八电阻叠加至DC-，当第二开关管开通瞬间，有相对很大的负向电压输出，可靠稳弧。

以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于交直流氩弧焊机的稳弧电路，其特征在于，其包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第九二极管第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五三级管、电感、压敏电阻、第一光耦、第二光耦、主变压器、脉冲信号，主变压器第三引脚与第一电容的一端相连，主变压器第五引脚与第四电容的一端相连，主变压器第六引脚与第六电容的一端相连，主变压器第四引脚、第七引脚都接地，第一电阻的一端依次与第一电容、第二电容、第三电阻相连，第一二极管的正极与第二二极管的负极相连，第三二极管的正极与第四二极管的负极相连，第一电阻的另一端与第一二极管的负极相连，第一二极管的负极与第三二极管的负极相连，第三二极管的负极与第二电阻的一端相连，第二电阻的另一端与第三电容的一端相连，第三电容的另一端与第四二极管的负极相连，第四二极管的正极与第四电阻的一端相连，第四电阻的另一端与第四电容的另一端相连，电感一端与第一电阻的另一端相连，电感的另一端与第五二极管正极相连，第一开关管发射极与第二开关管集电极相连，第二开关管发射极与第八电阻一端相连，第八电阻另一端与第四开关管集电极相连，第四开关管发射极与第七电容一端相连，第六电容的另一端与第八二极管的正极相连，第六电容的另一端、第八二极管的正极都与第七二极管的负极相连，第八二极管的负极与第七电容的另一端相连，第八二极管的负极接地，第七电容的另一端接地，第七电容另一端与第十二电阻另一端相连，第四开关管基极与第十电阻的一端相连，第十电阻的另一端与第二光耦发射极相连，第十一电阻一端与第四开关管基极相连，第十一电阻另一端与第十二电阻一端相连，第十二电阻另一端接地，第十一电阻的另一端与第九二极管的正极相连，第九二极管的负极与第八电容的一端相连，第六二极管负极与第九电阻一端相连，第九电阻另一端与第二光耦集电极相连，第二光耦的阴极与第十三电阻的一端相连，第十三电阻的另一端与第五三级管集电极相连，第五三级管基极与第十四电阻一端相连，第十四电阻另一端与第十五电阻一端相连，第十五电阻另一端接地，脉冲信号与第九电容一端相连，第九电容另一端与第十五电阻一端相连，第一开关管的集电极与第五二极管的正极相连，第五二极管的负极与第五电容的一端相连，第五电容一端与压敏电阻一端相连，压敏电阻另一端与第十六电阻一端相连，第十六电阻另一端与第一光耦的阳极相连，第一光耦发射极依次与第五电阻一端、第三开关管基极相连，第三开关管集电极与第七电阻一端相连，第七电阻另一端与第五二极管负极相连，第六电阻一端与第五电阻另一端相连，第六电阻另一端与第三开关管发射极相连，压敏电阻一端与第七电阻另一端相连。

2.一种用于交直流氩弧焊机的稳弧电路的工作方法，其特征在于，该工作方法采用如权利要求1所述的用于交直流氩弧焊机的稳弧电路，该工作方法包括以下步骤：

步骤一，在主变压器次级全波整流输出正端串联电感，利用电感储能作用，当交流输出第一开关管由关断转至开通时，提高DC+正向电压，增强第一开关管开通时电弧稳弧能力；同时通过第三开关管限制DC+峰值，防止第一开关管过压击穿；

步骤二，当第一开关管由开通转为关断时，电感产生反向电动势DC+，被第五二极管和吸收电路箝位在压敏电阻的阈值电压，该电压远高于第一二极管负端电压；当第一开关管再次开通瞬间，OUT+有相对很高的输出正向电压，解决第一开关管开通时断弧问题，提高稳弧能力；

步骤三，当DC+超过压敏电阻阈值电压，第一光耦导通，通过18V驱动第三开关管导通，通过吸收第七电阻箝位DC+峰值为压敏电阻阈值电压；DC+电压峰值不能过大，以免第一开关管过压击穿，不能过小，否则不能起到稳弧作用；

步骤五，第二开关管导通瞬间，PWM信号为同步由低到高脉冲，驱动第五三级管导通，则第二光耦导通，第四开关管被驱动导通，主变压器辅助绕组经第六电容、第七二极管整流后，第七二极管阳极负向电压不能过压击穿第二开关管，但远大于普通整流后的DC-负向电压，第七二极管阳极负向电压通过第四开关管和第八电阻叠加至DC-后，OUT+具有相对很高输出负向电压，解决第二开关管开通时断弧问题，提高稳弧能力。