CN111421205B - 一种逆变焊机自适应控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种逆变焊机自适应控制系统及方法，该系统包括依次串联的输入整流滤波电路、逆变电路、高频变压器和输出整流滤波电路，还包括：输入电压检测电路：用于检测所述输入整流滤波电路的电压信号并获得检测结果；及时序控制单元：用于根据所述检测结果输出用于控制所述逆变电路的参数。本发明只需要一个通用系统就可以覆盖多款电源机型，便于公司标准化管理，降低生产加工管理成本，提高产品通用性和竞争力。

Description

一种逆变焊机自适应控制系统及方法

技术领域

本发明涉及逆变焊机控制的技术领域，尤其是涉及一种逆变焊机自适应控制系统及方法。

背景技术

传统的手工电弧焊机一般采用焊机控制面板上的旋钮或者远程遥控器调节焊接参数，焊工可以随时自由调节。在实际工程应用中，焊接参数是由焊接工艺规程确定，如果焊工能够自由调整焊接参数，可能会因为焊工操作等原因导致参数不符合工艺规程规定，导致焊接工件损坏，造成经济损失。因此，在成熟产品焊接中，焊接参数已经确定，一般不需要焊工自由调节。在数字化焊机中，常用的控制原理方法为：根据不同输入电源，做不同的时序控制，焊接参数的设定通过软件实现，一旦在操作界面上设定，没有权限的焊工不能更改，可以保证焊接参数的稳定，但通用性不强，生产加工管理成本高。

申请公布号为CN110328431A的中国专利公开了一种适用于手工电弧焊机的参数自动下达系统，该下达系统包括上位机、下位机、电机驱动板、步进电机、联轴器、双联电位器。焊机参数自动下达流程为：首先上位机通过人机交互系统软件调用焊接工艺数据库里的焊接参数，通过通讯接口传递给下位机；下位机通过A/D模块采集双联电位器反馈的焊接参数，然后通过控制软件对给定焊接参数和反馈焊接参数进行PID运算，控制I/O模块输出电平和PWM模块的输出频率。参数下达系统与焊机物理隔离，能够避免焊机引弧期间的高频感应对下达系统造成电磁干扰，且能够实现焊接参数的远程控制。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：该方案的焊机参数自动下达流程需要上位机与人机交互系统软件的参与，大大限制了其应用场景，例如：当焊机处于网络信号较差的使用环境中时，存在信息不同步导致焊机参数下达不及时或下达错误等情况，可靠性不高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种逆变焊机自适应控制系统及逆变焊机自适应控制方法。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种逆变焊机自适应控制系统，包括依次串联的输入整流滤波电路、逆变电路、高频变压器和输出整流滤波电路，还包括：

输入电压检测电路：用于检测所述输入整流滤波电路的电压信号并获得检测结果；及

时序控制单元：用于根据所述检测结果输出用于控制所述逆变电路的参数。

通过采用上述技术方案，只需要一个通用系统就可以覆盖多款电源机型，便于公司标准化管理，降低生产加工管理成本，提高产品通用性和竞争力。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述输入电压检测电路包括依次串联的分压电路、第一运放电路、光耦合器和第二运放电路。

通过采用上述技术方案，光耦合器起到将输入电压与输出电压进行隔离以及信号传递的作用，保证了输入高压部分与输出低电压控制信号的隔离，保证输出信号安全，同时传递了输入电压的等比例信号。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述分压电路包括电阻R1、电阻R2和电阻R3，所述电阻R1一端作为所述分压电路的输入端，所述电阻R1另一端连接所述电阻R2一端，所述电阻R2另一端连接所述电阻R3一端并作为所述分压电路的输出端，所述电阻R5另一端接地。

通过采用上述技术方案，电阻R1、R2和R3组成了分压电路，把经过输入整流滤波电路的高电压通过电阻进行分压处理，得到合适的比例电压。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括电容C3和电容C4，所述电容C3和电容C4都并联于所述电阻R3两端。

通过采用上述技术方案，电容C3和C4并联在电阻R3两端起滤波作用，因为输入整流滤波电路中选择容量较小的电容C1，以满足小体积要求，但电容C1两端还存在电压波动，通过电容C3和C4进行再次滤波，可以去除高频干扰信号，得到平稳电压，提高检测精度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一运放电路包括第一运放单元U1、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C6；所述电阻R4一端作为所述第一运放电路的输入端，另一端连接所述第一运放单元U1同相输入端；所述第一运放单元U1反相输入端连接所述电阻R5一端和电容C6一端并作为所述第一运放电路的第二输出端，所述第一运放单元U1输出端连接所述电容C6另一端和电阻R6一端；所述电阻R6另一端作为所述第一运放电路的第一输出端，所述电阻R5另一端接地。

通过采用上述技术方案，电容C6并联在第一运放单元U1输出端和反相输入端之间，起积分作用，电阻R5一端连接第一运放单元U1反相输入端和光耦合器U3第一输出端，另一端接地，当光耦合器U3第一输出端输出电流时，采集电压信号，反馈给第一运放单元U1反相输入端。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第二运放电路包括第二运放单元U2、电阻R7、电阻R8和电容C7；所述电阻R8一端连接所述电阻R7一端和电容C7一端并作为所述第二运放电路输入端，所述电阻R8另一端连接所述第二运放单元U2同相输入端，所述第二运放单元U2反相输入端连接其输出端并作为所述第二运放电路输出端。

通过采用上述技术方案，电阻R7和电容C7一端连接光耦合器U3的第二输出端，另一端接地，当光耦合器的第二输出端输出电流时，采集电压信号，经电阻R8连接第二运放单元U2的同相输入端，第二运放单元U2的输出端和反相输入端连接，第二运放单元U2起跟随作用。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述输入电压检测电路还包括分压滤波电路，所述分压滤波电路包括电阻R9、电阻R10和电容C8，所述电阻R9一端作为所述分压滤波电路的输入端，所述电阻R9另一端连接所述电阻R10一端和电容C8一端并作为所述分压滤波电路的输出端。

通过采用上述技术方案，电阻R9、R10和电容C8组成分压滤波电路，将得到合适的电压信号反馈给时序控制单元。

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

一种逆变焊机自适应控制方法，检测输入整流滤波电路的电压信号并获得检测结果，根据所述检测结果输出用于控制逆变电路的参数。

通过采用上述技术方案，只需要一个通用系统就可以覆盖多款电源机型，便于公司标准化管理，降低生产加工管理成本，提高产品通用性和竞争力。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述根据所述检测结果输出用于控制逆变电路的参数具体为：当所述检测结果为0V或处于第一预设区间时，输出第一参数，当所述检测结果处于第二预设区间时，输出第二参数，当所述检测结果处于其他区间时，不输出参数。

通过采用上述技术方案，只需要一个通用系统就可以覆盖多款电源机型，便于公司标准化管理，降低生产加工管理成本，提高产品通用性和竞争力。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：当所述检测结果处于其他区间时，不输出参数，但输出保护指示，用于提示用户进行排查和确认相关问题。

通过采用上述技术方案，当检测出不在设定的参数范围内时，产品输出保护，提示客户排查和确认相关电源，有效保护产品可以在正常的电源下稳定工作，提高产品稳定性。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.只需要一个通用系统就可以覆盖多款电源机型，便于公司标准化管理，降低生产加工管理成本，提高产品通用性和竞争力；

2.当检测出不在设定的参数范围内时，产品输出保护，提示客户排查和确认相关电源，有效保护产品可以在正常的电源下稳定工作，提高产品稳定性。

附图说明

图1是本发明系统原理框图；

图2是本发明一实施例的输入电压检测电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种逆变焊机自适应控制系统，包括依次串联的输入整流滤波电路、逆变电路、高频变压器和输出整流滤波电路，还包括：

输入电压检测电路：用于检测所述输入整流滤波电路的电压信号并获得检测结果；及

时序控制单元：用于根据所述检测结果输出用于控制所述逆变电路的参数。

参照图2，所述输入电压检测电路包括依次串联的分压电路、第一运放电路、光耦合器和第二运放电路。光耦合器起到将输入电压与输出电压进行隔离以及信号传递的作用，保证了输入高压部分与输出低电压控制信号的隔离，保证输出信号安全，同时传递了输入电压的等比例信号。

继续参照图2，所述分压电路包括电阻R1、电阻R2和电阻R3，所述电阻R1一端作为所述分压电路的输入端连接所述输入整流滤波电路的输出端，所述电阻R1另一端连接所述电阻R2一端，所述电阻R2另一端连接所述电阻R3一端并作为所述分压电路的输出端连接所述第一运放电路的输入端，所述电阻R5另一端接地。电阻R1、R2和R3组成了分压电路，把经过输入整流滤波电路的高电压通过电阻进行分压处理，得到合适的比例电压。

继续参照图2，还包括电容C3和电容C4，所述电容C3和电容C4都并联于所述电阻R3两端。电容C3和C4并联在电阻R3两端起滤波作用，因为输入整流滤波电路中选择容量较小的电容C1，以满足小体积要求，但电容C1两端还存在电压波动，通过电容C3和C4进行再次滤波，可以去除高频干扰信号，得到平稳电压，提高检测精度。

继续参照图2，所述第一运放电路包括第一运放单元U1、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C2和电容C6；所述电阻R4一端作为所述第一运放电路的输入端连接所述分压电路的输出端，另一端连接所述第一运放单元U1同相输入端；所述第一运放单元U1反相输入端连接所述电阻R5一端和电容C6一端并作为所述第一运放电路的第二输出端连接所述光耦合器的第二输入端，所述第一运放单元U1输出端连接所述电容C6另一端和电阻R6一端；所述电阻R6另一端作为所述第一运放电路的第一输出端连接所述光耦合器的第一输入端，所述电阻R5另一端接地，所述第一运放单元U1电源端连接所述电容C2一端和第一电源VCC1，所述电容C2另一端接地。

电容C6并联在第一运放单元U1输出端和反相输入端之间，起积分作用，电阻R5一端连接第一运放单元U1反相输入端和光耦合器U3第一输出端，另一端接地，当光耦合器U3第一输出端输出电流时，采集电压信号，反馈给第一运放单元U1反相输入端。

继续参照图2，所述第二运放电路包括第二运放单元U2、电阻R7、电阻R8、电容C5和电容C7；所述电阻R8一端连接所述电阻R7一端和电容C7一端并作为所述第二运放电路输入端连接所述光耦合器输出端，所述电阻R8另一端连接所述第二运放单元U2同相输入端，所述第二运放单元U2反相输入端连接其所述第二运放单元U2输出端并作为所述第二运放电路输出端，所述第二运放单元U2电源端连接所述电容C5一端和第二电源VCC2，所述电容C5另一端接地。

电阻R7和电容C7一端连接光耦合器U3的第二输出端，另一端接地，当光耦合器的第二输出端输出电流时，采集电压信号，经电阻R8连接第二运放单元U2的同相输入端，第二运放单元U2的输出端和反相输入端连接，第二运放单元U2起跟随作用。光耦合器U3的1脚接地，2脚作为所述光耦合器的输入端，3脚连接第一电源VCC1，4脚作为所述光耦合器的第一输出端，5脚作为所述光耦合器的第二输出端，6脚连接第二电源VCC2，7脚和8脚悬空。

继续参照图2，所述输入电压检测电路还包括连接于所述第二运放电路输出端的分压滤波电路，所述分压滤波电路包括电阻R9、电阻R10和电容C8，所述电阻R9一端作为所述分压滤波电路的输入端连接所述第二运放电路输出端，所述电阻R9另一端连接所述电阻R10一端和电容C8一端并作为所述分压滤波电路的输出端作为所述输入电压检测电路输出端连接所述时序控制单元。电阻R9、R10和电容C8组成分压滤波电路，将得到合适的电压信号反馈给时序控制单元。

本发明还提供一种逆变焊机自适应控制方法，利用输入电压检测电路检测输入整流滤波电路的电压信号并获得检测结果，时序控制单元根据所述检测结果输出用于控制逆变电路的参数。

所述时序控制单元根据所述检测结果输出用于控制逆变电路的参数具体为：当所述检测结果为0V或处于第一预设区间时，时序控制单元输出第一参数，当所述检测结果处于第二预设区间时，时序控制单元输出第二参数，当所述检测结果处于其他区间时，时序控制单元不输出参数。

当所述检测结果处于其他区间时，不输出参数，但输出保护指示，用于提示用户进行排查和确认相关问题。当检测出不在设定的参数范围内时，产品输出保护，提示客户排查和确认相关电源，有效保护产品可以在正常的电源下稳定工作，提高产品稳定性。

具体的，本发明一实施例提供一种逆变焊机自适应控制方法，利用输入电压检测电路检测输入整流滤波电路的电压信号并获得检测结果，当所述检测结果为0V或处于第一预设区间（本实施例为1.00~1.80V）时，时序控制单元输出第一参数，其中，当检测结果为1.00~1.80V时，对应的输入整流滤波电路的电压信号为80~145Vac，检测结果和输入整流滤波电路的电压信号的对应关系由所述输入电压检测电路中的各项参数决定，本实施例仅提供其中一种对应关系，第一参数为110V电源下的参数，输出参数范围为30~140A；当所述检测结果处于第二预设区间（本实施例为2.24~3.30V）时，时序控制单元输出第二参数，其中，当检测结果为2.24~3.30V时，对应的输入整流滤波电路的电压信号为180~265Vac，第二参数为220V电源下的参数，输出参数范围为30～200A；当所述检测结果处于其他区间（本实施例为0.62~0.87V或1.87～2.11V或大于3.3V）时，时序控制单元不输出参数，但输出保护指示，用于提示用户进行排查和确认相关问题，其中，当检测结果为0.62~0.87V时，对应的输入整流滤波电路的电压信号为50~70Vac，当检测结果为1.87～2.11V时，对应的输入整流滤波电路的电压信号为150～170Vac，当检测结果为大于3.3V时，对应的输入整流滤波电路的电压信号为大于265Vac。

应用于多种电源产品（如：110V、220V、110V/220V 双电源，这3款输入电源产品）时，只需要一个通用系统就可以覆盖多款电源机型，便于公司标准化管理，降低生产加工管理成本，提高产品通用性和竞争力。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种逆变焊机自适应控制系统，包括依次串联的输入整流滤波电路、逆变电路、高频变压器和输出整流滤波电路，其特征在于，还包括：

输入电压检测电路：用于检测所述输入整流滤波电路的电压信号并获得检测结果；及

时序控制单元：用于根据所述检测结果输出用于控制所述逆变电路的参数；

所述输入电压检测电路包括依次串联的分压电路、第一运放电路、光耦合器和第二运放电路；

当所述检测结果为0V或处于第一预设区间时，所述时序控制单元输出第一参数，当所述检测结果处于第二预设区间时，所述时序控制单元输出第二参数，当所述检测结果处于其他区间时，所述时序控制单元不输出参数。

2.根据权利要求1所述的逆变焊机自适应控制系统，其特征在于：所述分压电路包括电阻R1、电阻R2和电阻R3，所述电阻R1一端作为所述分压电路的输入端，所述电阻R1另一端连接所述电阻R2一端，所述电阻R2另一端连接所述电阻R3一端并作为所述分压电路的输出端，所述电阻R3另一端接地。

3.根据权利要求2所述的逆变焊机自适应控制系统，其特征在于：还包括电容C3和电容C4，所述电容C3和电容C4都并联于所述电阻R3两端。

4.根据权利要求1所述的逆变焊机自适应控制系统，其特征在于：所述第一运放电路包括第一运放单元U1、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C6；所述电阻R4一端作为所述第一运放电路的输入端，另一端连接所述第一运放单元U1同相输入端；所述第一运放单元U1反相输入端连接所述电阻R5一端和电容C6一端并作为所述第一运放电路的第二输出端，所述第一运放单元U1输出端连接所述电容C6另一端和电阻R6一端；所述电阻R6另一端作为所述第一运放电路的第一输出端，所述电阻R5另一端接地。

5.根据权利要求1所述的逆变焊机自适应控制系统，其特征在于：所述第二运放电路包括第二运放单元U2、电阻R7、电阻R8和电容C7；所述电阻R8一端连接所述电阻R7一端和电容C7一端并作为所述第二运放电路输入端，所述电阻R8另一端连接所述第二运放单元U2同相输入端，所述第二运放单元U2反相输入端连接其输出端并作为所述第二运放电路输出端。

6.根据权利要求1所述的逆变焊机自适应控制系统，其特征在于：所述输入电压检测电路还包括分压滤波电路，所述分压滤波电路包括电阻R9、电阻R10和电容C8，所述电阻R9一端作为所述分压滤波电路的输入端，所述电阻R9另一端连接所述电阻R10一端和电容C8一端并作为所述分压滤波电路的输出端。

7.一种逆变焊机自适应控制方法，其特征在于：检测输入整流滤波电路的电压信号并获得检测结果，当所述检测结果为0V或处于第一预设区间时，输出第一参数，当所述检测结果处于第二预设区间时，输出第二参数，当所述检测结果处于其他区间时，不输出参数。

8.根据权利要求7所述的逆变焊机自适应控制方法，其特征在于：当所述检测结果处于其他区间时，不输出参数，但输出保护指示，用于提示用户进行排查和确认相关问题。

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