CN110315170A - 一种用于焊装车间的中频交流焊接系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于焊装车间的中频交流焊接方法，包括主控板、变压器、编程器、电源驱动、全桥整流电路、直流回路、逆变回路单元和焊接工件；所述的编程器、主控板、电源驱动依次进行电连接，交流电源与所述的全桥整流电路的输入端连接，所述电源驱动连接在交流电源与逆变器回路单元之间，所述的全桥整流电路的输出端与所述直流回路的输入端连接，所述的直流回路的输入端与所述逆变器回路单元的输入端连接，所述逆变器回路单元的输出端与所述变压器的输入端连接，所述的变压器的输出端与焊接工件电连接。本发明对对电网冲击小，功率因数高；因为功率因数高，所以对相同的焊接工件，焊接时间缩短省电，焊接稳定区加大，电极寿命增长。

Description

一种用于焊装车间的中频交流焊接系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车车身连接新型焊接技术领域，更具体地，涉及一种用于焊装车间的中频交流焊接系统及方法。

背景技术

针对现代汽车车身轻量化，以及对车身品质、可靠性、安全性要求高的特点，加上高节拍生产，对车身结构和焊装工艺的要求也进一步提高，新材料应用和焊接技术迅速发展，焊装几何尺寸精度提高。

目前工频交流焊接技术不能对焊接过程参数进行时间上的精细调整，容易导致焊接热量短时间内集中输出，造成飞溅产生，若降低焊接电流或减少焊接时间又容易产生虚焊或焊核径小，造成焊点强度不足；

工频交流焊接容易对整体电网电压产生较大冲击，对整个车间的用电电压产生较大波动，焊接质量不稳定；中频直流焊接技术虽然能够实现对焊接过程参数进行时间上的精细调整，但焊机设备体积过大且需跟一体式焊钳配合使用，电量消耗大且不利于设备的小型、紧凑、简单化和节能降耗。

发明内容

针对现有工频交流焊接由于要过电流正负波形零点且频率只有50赫兹，最小时间单位20毫秒，不能对焊接热量输出及冷却方式进行精准管控；工频交流用的是两项输入，很难保证电压之间利用率的均衡的问题。

本发明提供一种用于焊装车间的中频交流焊接系统，包括主控板、变压器、编程器、电源驱动、全桥整流电路、直流回路、逆变回路单元和焊接工件；所述的编程器、主控板、电源驱动依次进行电连接，交流电源与所述的全桥整流电路的输入端连接，所述电源驱动连接在交流电源与逆变器回路单元之间，所述的全桥整流电路的输出端与所述直流回路的输入端连接，所述的直流回路的输出端与所述逆变器回路单元的输入端连接，所述逆变器回路单元的输出端与所述变压器的输入端连接，所述的变压器的输出端与焊接工件电连接。

在一种优选方案中，所述的变压器安装有次级电流互感器、电压检测器，次级电流互感器、电压检测器与主控板进行电连接，所述的次级电流互感器的输入端设置于变压器的输出端，次级电流互感器的输出端与主控板进行电连接；电压检测器的输入端设置于变压器的输入端，电压检测器的输出端与主控板进行电连接。在焊接过程中对变压器的工作状态进行实时监测。

在一种优选方案中，所述全桥整流电路包括六个二极管，即第一二极管、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；第一二极管和第二二极管串联、第三二极管与第四二极管串联、第五二极管与第六二极管串联，串联的三对二极管再进行并联，所述交流电源的三相电源分别连接在第一二极管和第二二极管之间、第三二极管和第四二极管之间、第五二极管和第六二极管之间，二极管并联连接的两端作为输出端并与直流回路的输入端连接。

在一种优选方案中，所述直流回路包括一电容，电容的两端分别连接二极管并联连接的两端。

在一种优选方案中，所述逆变回路单元包括四个IGBT，其中第一IGBT与第二IGBT串联，即IGBT/K1、第三IGBT与第四IGBT串联，即IGBT/K2；第一IGBT的集电极与第一二极管、第三二极管、第五二极管的正极电连接，第二IGBT的发射极与第一二极管、第三二极管、第五二极管的负极电连接；第三IGBT的集电极与第二二极管、第四二极管、第六二极管的正极电连接，第四IGBT的集电极与第二二极管、第四二极管、第六二极管的负极电连接；四个IGBT的基极与电源驱动进行电连接，所述的变压器的输入端分别在连接第一IGBT与第二IGBT之间、第三IGBT与第四IGBT之间。

在一种优选方案中，所述的系统工作频率为5KHz。

本发明还提供一种用于焊装车间的中频交流焊接方法，包括以下步骤：

S1.主控板通过电源驱动控制三相交流50/60Hz电源输入，交流电经整流、滤波变成平滑的直流电，以IGBT/K1作开关器件产生交替的电压输出，通过调整高频工作的IGBT/K2的开通脉冲宽度实现设定的焊接电流输出；

S2.主控板对变压器的电压与电流进行检测，通过编程器输入控制命令给主控板，主控板对焊接信号进行逻辑控制；

S3.在编程器中基于电流半周期设置冷却比率：(半周期时间-通电时间)/半周期时间*100.0％，在输出电流过半波峰值设置陡降，用于控制热量；

S4.通过主控板控制电源的接入分配、焊接电流检测输入、焊接电压检测输入、焊接压力比例输出；

S5.在焊接过程中实时将次级电流互感器、电压检测器所采集的数据传输给主控板。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明提供的用于焊装车间的中频交流焊接技术对电网冲击小，用电电网稳定，用电平衡，功率因数高；且有冷却比率参数的加入，焊接飞溅少，尤其适合于三层板焊接、非常薄的材料的焊接以及精密焊接的要求。

附图说明

图1是本发明提供的用于焊装车间的中频交流焊接系统的电路图；

图2是本发明提供的用于焊装车间的中频交流焊接方法加入陡降后焊接电流的对比图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。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。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

请参考图1，本发明还提供一种用于焊装车间的中频交流焊接系统，包括编程器1、电源驱动2、主控板3、全桥整流电路4、直流回路5、逆变回路单元6、变压器7和焊接工件；所述的编程器1、主控板3、电源驱动2依次进行电连接，交流电源与所述的全桥整流电路4的输入端连接，所述电源驱动2连接在交流电源与逆变器回路单元6之间，所述的全桥整流电路4的输出端与所述直流回路5的输入端连接，所述的直流回路5的输出端与所述逆变器回路单元6的输入端连接，所述逆变器回路单元6的输出端与所述变压器7的输入端连接，所述变压器7的输出端与所述全桥整流单元4连接，所述的全桥整流单元的输出端与焊接工件连接。

在一种优选方案中，所述的变压器安装有次级电流互感器、电压检测器，次级电流互感器、电压检测器与主控板3进行电连接，所述的次级电流互感器的输入端设置于变压器7的输出端，次级电流互感器的输出端与主控板3进行电连接；电压检测器的输入端设置于变压器7的输入端，电压检测器的输出端与主控板3进行电连接。在焊接过程中对变压器7的工作状态进行实时监测。

在一种优选方案中，所述全桥整流电路包括六个二极管，即第一二极管8、第二二极管9、第三二极管10、第四二极管11、第五二极管12、第六二极管13；第一二极管8和第二二极管9串联、第三二极管10与第四二极管11串联、第五二极管12与第六二极管13串联，串联的三对二极管再进行并联，所述交流电源的三相电源分别连接在第一二极管8和第二二极管9之间、第三二极管10和第四二极管11之间、第五二极管12和第六二极管13之间，二极管并联连接的两端作为输出端并与直流回路的输入端连接。

在一种优选方案中，所述直流回路5包括一电容，电容的两端分别连接二极管并联连接的两端。

在一种优选方案中，所述逆变回路单元包括四个IGBT，其中第一IGBT14与第二IGBT15串联，即IGBT/K1、第三IGBT16与第四IGBT17串联，即IGBT/K2；第一IGBT14的集电极与第一二极管8、第三二极管10、第五二极管12的正极电连接，第二IGBT15的发射极与第一二极管8、第三二极管10、第五二极管12的负极电连接；第三IGBT16的集电极与第二二极管9、第四二极管11、第六二极管13的正极电连接，第四IGBT17的集电极与第二二极管9、第四二极管11、第六二极管13的负极电连接；四个IGBT的基极与电源驱动进行电连接，所述的变压器分别在连接第一IGBT14与第二IGBT15之间、第三IGBT16与第四IGBT17之间。

在一种优选方案中，所述的系统工作频率为5KHz。

实施例2

本实施例提供一种用于焊装车间的中频交流焊接方法，应用于实施例1提供的用于焊装车间的中频交流焊接系统，包括以下步骤：

S1.主控板3通过电源驱动控制三相交流50/60Hz电源输入，交流电经整流、滤波变成平滑的直流电，以IGBT/K1作开关器件产生交替的电压输出，通过调整工作的IGBT/K2的开通脉冲宽度实现设定的焊接电流输出；

S2.主控板3对变压器7的电压与电流进行检测，通过编程器1输入控制命令给主控板3，主控板3对焊接信号进行逻辑控制；

S3.在编程器1中基于电流半周期设置冷却比率：(半周期时间-通电时间)/半周期时间*100.0％，在输出电流过半波峰值设置陡降，用于控制热量，其具体波形如图2所示；

S4.通过主控板3控制电源的接入分配、焊接电流检测输入、焊接电压检测输入、焊接压力比例输出；

S5.在焊接过程中实时将次级电流互感器、电压检测器所采集的数据传输给主控板3。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (7)

1.一种用于焊装车间的中频交流焊接系统，其特征在于，包括主控板、变压器、编程器、电源驱动、全桥整流电路、直流回路、逆变回路单元和焊接工件；所述的编程器、主控板、电源驱动依次进行电连接，交流电源与所述的全桥整流电路的输入端连接，所述电源驱动连接在交流电源与逆变器回路单元之间，所述的全桥整流电路的输出端与所述直流回路的输入端连接，所述的直流回路的输出端与所述逆变器回路单元的输入端连接，所述逆变器回路单元的输出端与所述变压器的输入端连接，所述的变压器的输出端与焊接工件电连接。

2.根据权利要求1所述的用于焊装车间的中频交流焊接系统，其特征在于，所述的变压器安装有次级电流互感器、电压检测器，次级电流互感器、电压检测器与主控板进行电连接，所述的次级电流互感器的输入端设置于变压器的输出端，次级电流互感器的输出端与主控板进行电连接；电压检测器的输入端设置于变压器的输入端，电压检测器的输出端与主控板进行电连接。

3.根据权利要求1所述的用于焊装车间的中频交流焊接系统，其特征在于，所述全桥整流电路包括六个二极管，即第一二极管、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；第一二极管和第二二极管串联、第三二极管与第四二极管串联、第五二极管与第六二极管串联，串联的三对二极管再进行并联，所述交流电源的三相电源分别连接在第一二极管和第二二极管之间、第三二极管和第四二极管之间、第五二极管和第六二极管之间，二极管并联连接的两端作为输出端并与直流回路的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的用于焊装车间的中频交流焊接系统，其特征在于，所述直流回路包括一电容，电容的两端分别连接二极管并联连接的两端。

5.根据权利要求1所述的用于焊装车间的中频交流焊接系统，其特征在于，所述逆变回路单元包括四个IGBT，其中第一IGBT与第二IGBT串联，即IGBT/K1、第三IGBT与第四IGBT串联，即IGBT/K2；第一IGBT的集电极与第一二极管、第三二极管、第五二极管的正极电连接，第二IGBT的发射极与第一二极管、第三二极管、第五二极管的负极电连接；第三IGBT的集电极与第二二极管、第四二极管、第六二极管的正极电连接，第四IGBT的集电极与第二二极管、第四二极管、第六二极管的负极电连接；四个IGBT的基极与电源驱动进行电连接，所述的变压器的输入端分别在连接第一IGBT与第二IGBT之间、第三IGBT与第四IGBT之间。

6.根据权利要求1所述的用于焊装车间的中频交流焊接系统，其特征在于，所述的系统工作频率为5KHz。

7.一种用于焊装车间的中频交流焊接方法，所述方法基于权利要求1-6任意一项所述的用于焊装车间的中频交流焊接系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1.主控板通过电源驱动控制三相交流50/60Hz电源输入，交流电经整流、滤波变成平滑的直流电，以IGBT/K1作开关器件产生交替的电压输出，通过调整高频工作的IGBT/K2的开通脉冲宽度实现设定的焊接电流输出；

S2.主控板对变压器的电压与电流进行检测，通过编程器输入控制命令给主控板，主控板对焊接信号进行逻辑控制；

S3.在编程器中基于电流半周期设置冷却比率：(半周期时间-通电时间)/半周期时间*100.0％，在输出电流过半波峰值设置陡降，用于控制热量；

S4.通过主控板控制电源的接入分配、焊接电流检测输入、焊接电压检测输入、焊接压力比例输出；

S5.在焊接过程中实时将次级电流互感器、电压检测器所采集的数据传输给主控板。