CN108127222A - 储能焊机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的储能焊机控制系统，涉及焊机技术领域。该储能焊机控制系统包括DSP主控板、三相可控硅触发板、三相全桥整流模块、升压变压器、储能电容组、电压检测模块和焊接变压器。升压变压器将输入的三相交流电升压，三相可控硅触发板在DSP主控板的控制指令下触发三相全桥整流模块，三相全桥整流模块将升压后的交流电整流为直流电，直流电用于为储能电容组充电，电压检测模块实时检测储能电容组的电压，当电压达到预设电压，三相全桥整流模块切换为单相整流工作模式，降低储能电容组的充电电流。该储能焊机控制系统模块数量少，充电电压更精准，系统稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及焊机技术领域，具体而言，涉及一种储能焊机控制系统。
背景技术
现有技术中，采用PLC、三相智能充电模块、电压检测板、电流检测板组成，通过触摸屏设置焊接电压值，然后PLC计算的出三相智能模块所需要的模拟量电压值，将电压输出给三相智能充电模块控制可控硅的开通关断实现给电容充电。PLC给出充电信号到三相模块的同时不断的检测电容上的实时电压，10ms反馈一次电压结果，根据反馈电压值控制模拟量电压值从而调节充电电流大小和速度。
这种方式采用PLC作为主控制器，扫描周期长，无法做到每个半波精确控制三相整流可控硅的导通角，控制精度不高，并且这种方式对电网的网容量需求很大，充电时间也会很长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种储能焊机控制系统，整合改进原来三相智能充电模块的控制部分，三相交流同步信号直接输入到DSP主控板，再由DSP主控板经过算法后输出精确的可控硅触发控制角，通过三相可控硅触发板触发三相全桥整流模块，从而使储能电容组的充电电流更加平稳，缩短充电时间，充电电压更精准，系统稳定性更好。
本发明改善其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。
本发明提供的一种储能焊机控制系统，所述储能焊机控制系统包括DSP主控板、三相可控硅触发板、三相全桥整流模块、升压变压器、储能电容组、电压检测模块和焊接变压器。
所述DSP主控板分别与所述三相可控硅触发板、所述电压检测模块和所述焊接变压器连接，所述三相全桥整流模块分别与所述升压变压器、所述三相可控硅触发板连接，所述储能电容组分别与所述焊接变压器、所述电压检测模块连接。
升压变压器将输入的三相交流电升压，所述三相可控硅触发板在所述DSP主控板的控制指令下触发所述三相全桥整流模块，所述三相全桥整流模块将升压后的交流电整流为直流电，所述直流电用于为所述储能电容组充电，所述电压检测模块实时检测所述储能电容组的电压，当所述电压达到预设电压，所述三相全桥整流模块切换为单相整流工作模式，降低所述储能电容组的充电电流。
进一步地，所述储能焊机控制系统还包括显示屏，所述显示屏与所述DSP主控板电连接。
进一步地，所述显示屏采用液晶显示屏。
进一步地，所述DSP主控板包括DSP芯片、电源模块、次级电流检测电路、电容电压压频转换电路和比例阀控制电路模块。所述DSP芯片分别与所述电源模块、所述次级电流检测电路、所述电容电压压频转换电路和所述比例阀控制电路模块连接，所述DSP芯片根据接收的采集信号发出控制指令，所述电源模块为所述DSP芯片供电，所述次级电流检测电路用于实时检测电流，所述电容电压压频转换电路用于将电容电压信号转换成电压对应的频率信号，所述比例阀控制电路模块用于控制所述焊机的静压压力。
进一步地，所述DSP主控板还包括通讯模块，所述通讯模块与所述DSP芯片连接，用于信号传输。
进一步地，所述DSP主控板还包括三相过零检测电路和外部IO电路，所述三相过零检测电路与所述DSP芯片连接，用于检测所述DSP芯片的零电压；所述外部IO电路与所述DSP芯片连接。
进一步地，所述储能电容组包括多个电容和多个熔断器，每个所述电容串联连接一个所述熔断器。
进一步地，所述升压变压器采用800V升压变压器。
进一步地，所述DSP主控板的扫描方式为每隔1ms扫描一次。
进一步地，所述三相全桥整流模块采用三相全波触发技术。
本发明提供的储能焊机控制系统具有以下几个方面的有益效果：
本发明提供的储能焊机控制系统，包括DSP主控板、三相可控硅触发板、三相全桥整流模块、升压变压器、储能电容组、电压检测模块和焊接变压器。整合改进原来三相智能充电模块的控制部分，三相交流同步信号直接输入到DSP主控板，再由DSP主控板经过算法后输出精确的可控硅触发控制角，通过三相可控硅触发板触发三相全桥整流模块，从而使储能电容组的充电电流更加平稳，缩短充电时间。升压变压器将输入的三相交流电升压，三相可控硅触发板在DSP主控板的控制指令下触发三相全桥整流模块，三相全桥整流模块将升压后的交流电整流为直流电，直流电用于为储能电容组充电，电压检测模块实时检测储能电容组的电压，当电压达到预设电压，三相全桥整流模块切换为单相整流工作模式，降低储能电容组的充电电流。该储能焊机控制系统模块数量少，充电电压更精准，系统稳定性好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明具体实施例提供的储能焊机控制系统的组成框图；
图2为本发明具体实施例提供的储能焊机控制系统的DSP主控板的组成框图；
图3为本发明具体实施例提供的储能焊机控制系统的DSP主控板的控制原理图；
图4为本发明具体实施例提供的储能焊机控制系统的充电部分原理图。
图标：100-储能焊机控制系统；110-DSP主控板；111-DSP芯片；112-次级电流检测电路；113-电容电压压频转换电路；114-比例阀控制电路模块；115-三相过零检测电路；116-通讯模块；117-外部IO电路；118-电源模块；120-人机交互界面；130-三相可控硅触发板；140-三相全桥整流模块；150-升压变压器；160-储能电容组；170-电压检测模块；180-焊接变压器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明的“第一”、“第二”等，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明具体实施例提供的储能焊机控制系统100的组成框图，请参照图1。
本实施例提供的一种储能焊机控制系统100，储能焊机控制系统100包括DSP主控板110、三相可控硅触发板130、三相全桥整流模块140、升压变压器150、储能电容组160、电压检测模块170、焊接变压器180和人机交互界面120。
DSP主控板110分别与人机交互界面120、三相可控硅触发板130、电压检测模块170和焊接变压器180连接，三相全桥整流模块140分别与升压变压器150、三相可控硅触发板130连接，储能电容组160分别与焊接变压器180、电压检测模块170连接。
升压变压器150将输入的三相交流电升压，三相可控硅触发板130在DSP主控板110的控制指令下触发三相全桥整流模块140，三相全桥整流模块140将升压后的交流电整流为直流电，直流电用于为储能电容组160充电，电压检测模块170实时检测储能电容组160的电压，当电压达到预设电压，三相全桥整流模块140切换为单相整流工作模式，降低储能电容组160的充电电流。该储能焊机控制系统100整合改进了原来的三相智能充电模块的控制部分，三相交流同步信号直接输入到DSP主控板110，再由DSP主控板110经过算法后输出精确的可控硅触发控制角，通过三相可控硅触发板130触发三相全桥整流模块140，从而使储能电容组160的充电电流更加平稳，缩短充电时间，充电电压更精准，系统稳定性更好。
作为优选，本实施例中，人机交互界面120包括显示屏，显示屏采用液晶显示屏。当然，并不仅限于此，也可以是采用触摸屏等其他类型的显示屏。升压变压器150采用800V升压变压器。
图2为本发明具体实施例提供的储能焊机控制系统100的DSP主控板110的组成框图，图3为本发明具体实施例提供的储能焊机控制系统100的DSP主控板110的控制原理图，请参照图2和图3。
具体地，DSP主控板110包括DSP芯片111、电源模块118、次级电流检测电路112、电容电压压频转换电路113、比例阀控制电路模块114、通讯模块116、三相过零检测电路115和外部IO电路117。
DSP芯片111分别与电源模块118、次级电流检测电路112、电容电压压频转换电路113、比例阀控制电路模块114、通讯模块116、三相过零检测电路115和外部IO电路117连接。在焊机工作过程中，DSP芯片111根据接收的采集信号发出控制指令。其中，采集信号包括实时检测的电压信号、次级电流检测电路112的检测信号、三相过零检测电路115的检测信号、外部IO电路117的信号、人机交互界面120传递来的信号等，根据上述这些信号中的一个或综合多个信号发出控制指令，执行到电容电压压频转换电路113、比例阀控制电路模块114、通讯模块116等，以控制焊机的焊接频率、静压压力、显示屏的显示参数等。
电源模块118为DSP芯片111供电，次级电流检测电路112用于实时检测电流，电容电压压频转换电路113用于将电容电压信号转换成电压对应的频率信号，比例阀控制电路模块114用于控制焊机的静压压力，通讯模块116与人机交互界面120连接，用于信号传输，三相过零检测电路115用于检测DSP芯片111的零电压。
具体地，本实施例中的DSP主控板110中，端口X1接电源模块118，端口X2和端口X5接外部IO电路117，端口X6接电压调整电路，端口X7接电压检测电路，端口X8接三相过零检测电路115，端口X10接次级电流检测电路112，端口X12接比例阀控制电路模块114，端口X13接通讯模块116，通讯模块116通过通讯电缆与人机交互界面120连接，端口X14接焊接变压器180。
图4为本发明具体实施例提供的储能焊机控制系统100的充电部分原理图，请参照图4。
三相全桥整流模块140与焊接变压器180连接，焊接变压器180与储能电容组160连接，三相可控硅触发板130控制三相全桥整流模块140将交流电整流为直流电，升压变压器150用于将输入的三相交流电增压，升压并整流后再为储能电容组160充电。储能电容组160的输出端与焊接变压器180连接。具体地，储能电容组160包括多个电容和多个熔断器，每个电容串联连接一个熔断器，多个电容采用并联方式连接。储能电容组160还包括电阻R3和电阻R4，电阻R3的一端连接在储能电容组160的负极，另一端与二极管D3的一端连接，二极管D3的另一端与储能电容组160的正极连接。电阻R4的一端连接在储能电容组160的正极，另一端与开关KM3的一端连接，开关KM3的另一端与储能电容组160的负极连接。三相全桥整流模块140与储能电容组160的负极之间还连接有限流电阻R2。
优选地，储能电容采用耐压值大于1000V的金属薄膜无极性电容作为储能电容，储能电容的充放电压在600V至900V之间，操作安全。该储能焊机适用于大电流焊接时的高电压下的放电焊接工艺。焊接时，储能电容组160在瞬间释放出电流，对焊接变压器180进行瞬间放电，使工件的焊接点瞬间高温熔解，从而实现焊接。
DSP主控板110的扫描方式为每隔1ms扫描一次。相比PLC等控制器10ms扫描一次，扫描周期缩短了，能够精确控制三相可控硅触发板130的导通角，充电电流更加平稳，缩短充电时间。避免了起始充电电流很大，结束时充电电流很小的问题。三相全桥整流模块140采用三相全波触发技术，提高了充电电流密度，缩短了充电时间，提升了效率。
本发明提供的储能焊机控制系统100，其工作原理如下：
通过整合改进原来三相智能充电模块的控制部分，三相交流同步信号直接输入到DSP主控板110，再由DSP主控板110经过算法后输出精确的可控硅触发控制角，通过三相可控硅触发板130触发三相全桥整流模块140。升压变压器150将输入的三相交流电升压，三相全桥整流模块140将升压后的交流电整流为直流电，直流电用于为储能电容组160充电，电压检测模块170实时检测储能电容组160的电压，当电压达到预设电压，DSP主控板110控制三相全桥整流模块140切换为单相整流工作模式，降低储能电容组160的充电电流。三相全桥整流模块140采用三相全波触发技术，提高了充电电流密度，缩短了充电时间，提升了效率。
次级电流检测电路112、电容电压压频转换电路113、比例阀控制电路模块114、通讯模块116和三相过零检测电路115等多项功能模块均集成在DSP主控板110上，模块数量减少，系统稳定性更高，故障率低，且成本较低。
综上所述，本发明提供的储能焊机控制系统100具有以下几个方面的有益效果：
本发明提供的储能焊机控制系统100，整合改进原来三相智能充电模块的控制部分，三相交流同步信号直接输入到DSP主控板110，再由DSP主控板110经过算法后输出精确的可控硅触发控制角，通过三相可控硅触发板130触发三相全桥整流模块140，从而使储能电容组160的充电电流更加平稳，缩短充电时间，充电电压更精准，系统稳定性更好，故障率低，且成本较低。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改、组合和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种储能焊机控制系统，其特征在于，所述储能焊机控制系统包括DSP主控板、三相可控硅触发板、三相全桥整流模块、升压变压器、储能电容组、电压检测模块和焊接变压器；
所述DSP主控板分别与所述三相可控硅触发板、所述电压检测模块和所述焊接变压器连接，所述三相全桥整流模块分别与所述升压变压器、所述三相可控硅触发板连接，所述储能电容组分别与所述焊接变压器、所述电压检测模块连接；
所述升压变压器将输入的三相交流电升压，所述三相可控硅触发板在所述DSP主控板的控制指令下触发所述三相全桥整流模块，所述三相全桥整流模块将升压后的交流电整流为直流电，所述直流电用于为所述储能电容组充电，所述电压检测模块实时检测所述储能电容组的电压，当所述电压达到预设电压，所述三相全桥整流模块切换为单相整流工作模式，降低所述储能电容组的充电电流。
2.根据权利要求1所述的储能焊机控制系统，其特征在于，所述储能焊机控制系统还包括显示屏，所述显示屏与所述DSP主控板电连接。
3.根据权利要求2所述的储能焊机控制系统，其特征在于，所述显示屏采用液晶显示屏。
4.根据权利要求1所述的储能焊机控制系统，其特征在于，所述DSP主控板包括DSP芯片、电源模块、次级电流检测电路、电容电压压频转换电路和比例阀控制电路模块；所述DSP芯片分别与所述电源模块、所述次级电流检测电路、所述电容电压压频转换电路和所述比例阀控制电路模块连接，所述DSP芯片根据接收的采集信号发出控制指令，所述电源模块为所述DSP芯片供电，所述次级电流检测电路用于实时检测电流，所述电容电压压频转换电路用于将电容电压信号转换成电压对应的频率信号，所述比例阀控制电路模块用于控制所述焊机的静压压力。
5.根据权利要求4所述的储能焊机控制系统，其特征在于，所述DSP主控板还包括通讯模块，所述通讯模块与所述DSP芯片连接，用于信号传输。
6.根据权利要求5所述的储能焊机控制系统，其特征在于，所述DSP主控板还包括三相过零检测电路和外部IO电路，所述三相过零检测电路与所述DSP芯片连接，用于检测所述DSP芯片的零电压；所述外部IO电路与所述DSP芯片连接。
7.根据权利要求1所述的储能焊机控制系统，其特征在于，所述储能电容组包括多个电容和多个熔断器，每个所述电容串联连接一个所述熔断器。
8.根据权利要求1所述的储能焊机控制系统，其特征在于，所述升压变压器采用800V升压变压器。
9.根据权利要求1所述的储能焊机控制系统，其特征在于，所述DSP主控板的扫描方式为每隔1ms扫描一次。
10.根据权利要求1所述的储能焊机控制系统，其特征在于，所述三相全桥整流模块采用三相全波触发技术。
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