CN111992851A - 一种多功能大功率埋弧焊接设备及其埋弧焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多功能大功率埋弧焊接设备及其埋弧焊接方法；埋弧焊接设备包括供能主电路、数字控制系统、冷却装置、埋弧小车、人机交互装置；供能主电路包括至少两个主电路和维弧模块；每个主电路均包括三相整流滤波电路、高频逆变电路、功率变压器、高频整流滤波电路、耦合功率电感和二次逆变电路；二次逆变电路包括正二次逆变单元和负二次逆变单元；正二次逆变单元与负二次逆变单元的连接处作为主电路的正极输出；功率变压器次级的中间抽头作为主电路的负极输出；维弧模块分别与主电路的负极输出和负二次逆变单元连接。本发明可实现多种输出方式，可提升电弧过零点时的稳定性，加快极性切换速度，并提高能量利用率，提升工作稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及埋弧焊接设备技术领域，更具体地说，涉及一种多功能大功率埋弧焊接设备及其埋弧焊接方法。
背景技术
埋弧焊因其焊接熔深大、熔敷速度快等优点，在中厚板长焊缝的焊接领域有着其它焊接方式所无法比拟的优势；因此在核电设备、工程机械、海洋结构等制造中有着非常广泛的应用。随着工业技术的推进，埋弧焊接高效化已是国内外焊接加工技术研究的重要趋势，目前国产大功率数字化埋弧焊设备的发展仍相对迟缓。
受限于功率器件水平以及磁性材料性能，为增大设备的输出功率，国内外许多埋弧焊设备厂商都往多路并联的方向发展。但多路并联存在着电流不均衡问题，容易出现故障。因输出功率极大，一旦故障极易造成难以挽回的损失。中国实用新型专利《逆变式埋弧焊电源双逆变器均流控制系统》(公告号：CN203851058U)提出了一种双逆变器的均流控制系统，但仅能实现恒流均流；中国实用新型专利《大功率双特性埋弧焊机》(公告号：CN205950068U)公开了一种四个逆变器并联的双特性埋弧焊机，但无法实现交流输出。现有的埋弧焊设备技术仅能实现多路并联的恒流、恒压输出，并且缺乏自保护设计和相关全数字控制系统的设计方法。
针对以上问题，本发明提供了一种基于多路并联并可根据实际工艺特性实时实现恒流均流、恒压均流、交流方波均流多种输出模式的埋弧焊接设备，采用全数字化控制，可快速、精细控制输出电流；具有完善的故障检测处理能力，可保障设备在极端情况下不受损坏；提供了高效的变极性策略，相比于寻常的交流方波输出具有更快的极性切换速度、更高的电弧稳定性和更低的能量损耗。
发明内容
为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种多功能大功率埋弧焊接设备及其埋弧焊接方法；本发明可实现多种输出方式，可提升电弧过零点时的稳定性，加快极性切换速度，并提高能量利用率，提升工作稳定性。
为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种多功能大功率埋弧焊接设备，其特征在于：包括供能主电路、数字控制系统、冷却装置、埋弧小车、人机交互装置和供电电路；所述埋弧小车和人机交互装置分别与数字控制系统信号连接；三相交流电通过供电电路分别与冷却装置、埋弧小车、人机交互装置和数字控制系统电连接；
所述供能主电路包括至少两个相互并联的主电路，以及维弧模块；
每个主电路均包括依次连接的三相整流滤波电路、高频逆变电路、功率变压器、高频整流滤波电路、耦合功率电感和二次逆变电路；三相整流滤波电路与三相交流电连接；所述高频逆变电路为全桥逆变；所述功率变压器次级带有中间抽头，两端连接高频整流滤波电路；所述高频整流滤波电路包括正输出整流滤波电路和负输出整流滤波电路；所述耦合功率电感包括两个电感；二次逆变电路包括正二次逆变单元和负二次逆变单元；耦合功率电感的其中一个电感串联在正输出整流滤波电路与正二次逆变单元之间，另一个电感串联在负输出整流滤波电路与负二次逆变单元之间；正二次逆变单元与负二次逆变单元的连接处作为主电路的正极输出与负载连接；功率变压器次级的中间抽头作为主电路的负极输出与负载连接；
所述维弧模块分别与主电路的负极输出和负二次逆变单元连接。
优选地，所述维弧模块包括维弧整流滤波电路BR61、二极管D61、固态继电器K61和功率电阻R64；
所述三相交流电的任两相通过维弧变压器T61连接至维弧整流滤波电路BR61；维弧整流滤波电路BR61的负输出依次串联二极管D61、固态继电器K61功率端和功率电阻R64，之后分别与各个主电路二次逆变电路的负二次逆变单元连接；固态继电器K61控制端连接数字控制系统；维弧整流滤波电路BR61的正输出分别与各个主电路的负极输出连接。
优选地，所述三相交流电通过浪涌抑制电路分别与供电电路和各个主电路的三相整流滤波电路连接；
所述的浪涌抑制电路包括交流接触器；三相交流电通过交流接触器连接至各个主电路的三相整流滤波电路上；交流接触器前级任两相分别通过同步开关S1B/S1C以及功率电阻R51/R52串联到交流接触器后级相应的两相上；同步开关S1B和同步开关S1C后端分别连接至供电电路上；交流接触器前级任两相，通过同步开关S1A连接至交流接触器的A1端口，通过延时闭合开关S2连接至交流接触器的A2端口；工作时，同步开关S1A、同步开关S1B和同步开关S1C同步闭合或同步断开。
优选地，所述数字控制系统包括DSC最小系统和故障检测电路；所述故障检测电路包括过热检测电路、三相缺相检测电路、过压检测电路、欠压检测电路、过流检测电路。
优选地，所述三相缺相检测电路包括三个光耦、四个比较器、NPN三极管Q32、二极管D31、电阻R38、PNP三极管Q31和电容C32；四个比较器分别为比较器U1A、比较器U1B、比较器U4A和比较器U4B；
所述三相交流电通过限流电阻分别连接至三个光耦原边输入端；三个光耦原边输出端相连，三个光耦原边反相并联一个二极管；三个光耦副边输入端接信号电压，并一对一地分别连接至比较器U1A、比较器U1B和比较器U4B的同相输入端；三个光耦副边输出端连接至信号电压的地；比较器U1A、比较器U1B和比较器U4B的反相输入端均连接基准电压；比较器U1A、比较器U1B和比较器U4B的输出端相连，并连接所述信号电压与NPN三极管Q32基极；所述NPN三极管Q32、二极管D31、电阻R38、PNP三极管Q31和电容C32构成一个电容充电电路；工作时，NPN三极管Q32基极高电平时电容C32充电，NPN三极管Q32基极低电平时电容C32放电；比较器U4A的同相输入端接所述基准电压，比较器U4A的反相输入端通过电容C32连接信号电压的地，比较器U4A的输出端接所述的DSC最小系统。
一种埋弧焊接方法，其特征在于：用于上述多功能大功率埋弧焊接设备；在焊接过程中，设定数字控制系统使各个主电路以恒流均流输出、恒压均流输出和方波均流输出中的任一种方式输出。
优选地，各个主电路以恒流均流输出方式输出是指：数字控制系统分别采样各个主电路输出电流，对每个主电路执行电流自主PID闭环调控策略分路调控各自高频逆变PWM大小；
各个主电路以恒压均流输出方式输出是指：数字控制系统采样总输出电压、分别采样各个主电路输出电流，执行双闭环自主调控策略，外环采用电压PID闭环调控实时更新电流给定值，内环采用电流自主PID闭环调控；
各个主电路以方波均流输出方式输出是指：通过控制二次逆变电路来调控输出极性变换、频率和占空比，维弧模块和耦合功率电感用于协助极性切换和电弧重燃，结合波形控制和双路自主PID闭环调控策略协同控制输出波形。
优选地，在各个主电路以方波均流输出方式输出时，维弧模块和耦合功率电感用于协助极性切换和电弧重燃，是指：主电路输出正向峰值中期时，耦合功率电感储能滤波，维弧模块关闭；主电路输出正向峰值输出时间达到设定阈值时，维弧模块输出开启，维弧模块输出为0；主电路输出反向峰值初期，若输出电弧熄灭，耦合功率电感和维弧模块同时在焊枪与工件之间施加反向大电压协助电弧重燃，若输出电弧维持则耦合功率电感续流及维弧模块关闭；当电弧重燃成功且输出电流大于等于设定电流值并在设定时间内维持时，则关闭维弧模块输出，耦合功率电感开始储能滤波，否则重新计时继续维弧。
与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：
1、本发明可在主电路多路并联下实现恒流均流输出、恒压均流输出、方波均流输出三种输出方式；
2、本发明采用维弧模块与耦合功率电感相结合的设计，极大地提升了电弧过零点时的稳定性，加快了极性切换的速度，并提高了能量的利用率，增加了埋弧焊接设备工作的稳定性；
3、本发明配备有延时启动、浪涌抑制电路和完善的故障检测处理系统，可保障埋弧焊接设备更为安全可靠地工作；
4、本发明针对恒流、恒压、方波等不同的输出方式自动匹配相应的均流方法，可避免埋弧焊接设备出现故障，进一步提高埋弧焊接设备的安全性和可靠性。
附图说明
图1为本发明多功能大功率埋弧焊接设备的总体结构示意图；
图2为本发明多功能大功率埋弧焊接设备的维弧模块电气原理示意图；
图3为本发明多功能大功率埋弧焊接设备的供能主电路等效拓扑图；
图4为本发明多功能大功率埋弧焊接设备的三相缺相检测电路电气原理示意图；
图5为本发明多功能大功率埋弧焊接设备的浪涌抑制电路结构示意图；
图6为本发明多功能大功率埋弧焊接设备的恒压均流输出模式控制策略示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
实施例
本实施例一种多功能大功率埋弧焊接设备，其总体结构如图1所示，包括供能主电路、数字控制系统、冷却装置、埋弧小车、人机交互装置和供电电路。
其中，埋弧小车包括送丝装置、送料装置和小车行走装置；送丝装置用于焊接过程中输送焊丝，送料装置用于焊接过程中堆埋焊剂，小车行走装置用于带动埋弧焊炬、送丝装置、送料装置沿焊道前进；供能主电路为焊接电弧提供能源，人机交互装置用于设定焊接参数和查看焊接状态，数字控制系统负责调控各个模块之间的工作。
三相交流电通过供电电路分别与冷却装置、埋弧小车、人机交互装置和数字控制系统电连接。
埋弧小车和人机交互装置分别与数字控制系统信号连接。采用CAN网络通讯系统，埋弧小车、数字控制系统和人机交互装置各自分配有独立的通讯标识符；三个网络节点挂载在同一个CAN闭环总线通讯网络上；人机交互装置通过CAN通讯网络修改送丝装置的送丝速度、小车行走装置的行走速度、数字控制系统的焊接模式和焊接参数；小车行走装置通过CAN通讯网络在人机交互装置上反馈显示行走速度；数字控制系统通过CAN通讯网络在人机交互装置上反馈显示焊接参数和故障信息。
供能主电路包括至少两个主电路和维弧模块；本实施例中主电路为两个；实际应用中也可以为三个、四个，甚至更多。
本实施例中，供能主电路的等效拓扑结构示意图如图3所示；每个主电路均包括依次连接的三相整流滤波电路、高频逆变电路、功率变压器、高频整流滤波电路、耦合功率电感和二次逆变电路。
三相整流滤波电路与三相交流电连接；高频逆变电路为全桥逆变；高频逆变电路可采用IGBT模块或SiC功率模块；每一个开关器件的功率电流通道的两级之间均并联RC吸收电路；功率变压器次级带有中间抽头，两端连接高频整流滤波电路；高频整流滤波电路包括正输出整流滤波电路和负输出整流滤波电路；高频整流滤波电路采用快恢复二极管；耦合功率电感包括两个电感；二次逆变电路包括正二次逆变单元和负二次逆变单元；耦合功率电感的其中一个电感串联在正输出整流滤波电路与正二次逆变单元之间，另一个电感串联在负输出整流滤波电路与负二次逆变单元之间；正二次逆变单元与负二次逆变单元的连接处作为主电路的正极输出与负载连接；功率变压器次级的中间抽头作为主电路的负极输出与负载连接。二次逆变电路采用IGBT作为开关器件，通过并联IGBT模块增大通流能力；耦合功率电感L1A、L1B、L2A、L2B用于滤电流纹波、储能和协助维弧，电容C6、C8、C19、C21用于吸收电压尖峰。
每个主电路次级可分为正负两单元；以图3上主电路为例，主电路输出正向电流时，IGBT模块上桥TR1导通，IGBT模块下桥TR2关闭，功率变压器副边电流从由二极管D1A、D2A、D3A、D4A组成的全波整流电路经电感L1A流向二次逆变电路，并经负载从负输出端返回功率变压器副边中间抽头，电容C6在正输出阶段滤波，电阻R6为泄放电阻；主电路输出反向电流时，IGBT模块下桥TR2导通，IGBT模块上桥TR1关闭，电流从功率变压器中间抽头流出，经过负载从正输出端流过二次逆变电路，经电感L1B和二极管D1B、D2B、D3B、D4B组成的全波整流电路返回功率变压器副边两端，电容C8在负输出阶段滤波，电阻R8为泄放电阻。
在交流方波输出模式中，正负两单元协同工作。以图3上主电路为例，输出正向电流时，电感L1A滤波充能，电感L1B电流为0；切换至反向电流时，由于正向通道关闭反向通道开启，电感L1A电流瞬间降为0，因电感L1A和L1B共同组成耦合功率电感，电感L1B代为续流，反向电流可瞬间攀升至目标值，极大地提高了能量的利用率。反向电流切换至正向电流同理。在交流方波换向过程，针对输出电流过零点时存在电弧熄灭的问题，本发明的解决办法是，当正向输出切换为反向输出时，正向通道关闭，若电弧重燃不成功，反向通道无法连接，此时耦合功率电感因无法续流电流降为0，会施加一个极大的电压在正负输出两端协助起弧，大大提高了电弧重燃的速度和成功率。
如图2所示，维弧模块包括维弧整流滤波电路BR61、二极管D61、固态继电器K61和功率电阻R64；三相交流电的任两相通过维弧变压器T61连接至维弧整流滤波电路BR61；维弧整流滤波电路BR61的负输出依次串联二极管D61、固态继电器K61功率端和功率电阻R64，之后分别与各个主电路二次逆变电路的负二次逆变单元连接；固态继电器K61控制端连接数字控制系统；维弧整流滤波电路BR61的正输出分别与各个主电路的负极输出连接。
数字控制系统包括DSC最小系统和故障检测电路，以及板级供电模块、ADC采样模块、PWM驱动模块、CAN信号处理模块和枪信号控制电路。故障检测电路包括过热检测电路、三相缺相检测电路、过压检测电路、欠压检测电路、过流检测电路。
本实施例中，DSC最小系统采用了基于Cortex-M4内核的ARM微处理器，结合外部时钟电路、JTAG调试及下载电路、外部复位电路等。通过与板级供电模块、ADC采样模块、PWM驱动模块、故障检测电路、枪信号控制电路多个功能模块连接，直接对供能主电路输出进行调控。其中CAN信号收发处理模块通过高速光耦与DSC最小系统进行信号隔离传输，总线端采用TVS二极管保护CAN收发芯片；枪信号控制电路分为启动电路、停止电路，由点动开关控制，经滤波电路和光耦隔离将信号传输至DSC最小系统；PWM驱动模块分别连接各个主电路的高频逆变电路和二次逆变电路，为各个主电路分别提供高频逆变驱动信号、二次逆变驱动信号；其中二次逆变信号采用同一个驱动信号并联输出，保障各个主电路正负输出切换同步，高频逆变驱动信号相对独立，保障各个主电路自主均流。PWM驱动模块采用达林顿管组芯片放大并反相来自于DSC最小系统的驱动信号，并将维弧控制信号接入同一个达林顿管组芯片进行放大反相输送至维弧模块。
板级供电模块外部接AC380V转AC18V变压器，输入交流电经整流滤波通过电压管理芯片调节为所需电压。为满足不同模块间的隔离需求，可设计多组不共地的供电模块。输入输出压差较大的电源可采用DC-DC稳压芯片，降低控制系统的功耗；压差较小的电源可采用线性稳压芯片，降低控制系统的成本。
故障检测电路在正常状态均向DSC最小系统发送高电平；当故障发生时发送低电平，采用模拟滤波的方式。DSC最小系统启用EXTI外部中断模式，一旦检测到故障检测电路发送的低电平故障信号，立即进入故障处理程序。当发生过热故障时，埋弧焊接设备正常运转，DSC最小系统通过CAN通讯网络在人机交互装置上显示过热警告；当发生过压、欠压、缺相、过流当中任一故障时，DSC最小系统立即执行高频逆变故障软关断程序，并通过CAN通讯网络在人机交互装置上显示故障信息，人机交互装置进入锁定状态无法操作，送丝装置、送料装置、小车行走装置均停止工作，埋弧焊接设备需关闭重启方可重新恢复正常。
过热检测电路、过压检测电路、欠压检测电路和过流检测电路均可采用现有技术。过热检测电路由温控开关将温度变化导致的电压突变隔离传输至DSC最小系统；过压检测电路和欠压检测电路由分压电阻将测试电压采样传输至比较器与基准电压比较判断是否存在过欠压故障；过流检测电路通过检测供能主电路逆变模块各个开关器件功率电流通道两端电压在工作中是否达到阈值判断是否过流。
如图4所示，三相缺相检测电路包括三个光耦、四个比较器、NPN三极管Q32、二极管D31、电阻R38、PNP三极管Q31和电容C32；四个比较器分别为比较器U1A、比较器U1B、比较器U4A和比较器U4B；三个光耦为光耦U2、光耦U3和光耦U5。
三相交流电通过限流电阻分别连接至三个光耦原边输入端；三个光耦原边输出端相连，三个光耦原边反相并联一个二极管；三个光耦副边输入端接信号电压，并一对一地分别连接至比较器U1A、比较器U1B和比较器U4B的同相输入端；三个光耦副边输出端连接至信号电压的地；比较器U1A、比较器U1B和比较器U4B的反相输入端均连接基准电压；比较器U1A、比较器U1B和比较器U4B的输出端相连，并连接信号电压与NPN三极管Q32基极；NPN三极管Q32、二极管D31、电阻R38、PNP三极管Q31和电容C32构成一个电容充电电路；工作时，NPN三极管Q32基极高电平时电容C32充电，NPN三极管Q32基极低电平时电容C32放电；比较器U4A的同相输入端接基准电压，比较器U4A的反相输入端通过电容C32连接信号电压的地，比较器U4A的输出端接的DSC最小系统。利用比较器比较电容电压和基准电压判断是否缺相。
三相交流电正常时，三个光耦U2、U3、U5交替导通，比较器U1A、U1B、U4B的同相输入端电压交替被拉低，NPN三极管Q32基极长期处于低电平，PNP三极管Q31无法导通，导致比较器U4A同相输入端电压始终高于反相输入端，比较器U4A输出高电平；三相交流电缺相时，相电压存在零点，由于光耦存在导通阈值，因此周期性地存在某段时间三个光耦都无法导通，因此周期性地NPN三极管Q32基极电压上升，NPN三极管Q32导通，PNP三极管Q31导通，电容C32周期性充电使得比较器U4A反相输入端电压一直高于正向输入端，比较器U4A持续向DSC最小系统输出低电平故障信号。
三相交流电通过浪涌抑制电路分别与供电电路和各个主电路的三相整流滤波电路连接。如图5所示，浪涌抑制电路包括交流接触器；三相交流电通过交流接触器连接至各个主电路的三相整流滤波电路上；交流接触器前级任两相分别通过同步开关S1B/S1C以及功率电阻R51/R52串联到交流接触器后级相应的两相上；同步开关S1B和同步开关S1C后端分别连接至供电电路上；交流接触器前级任两相，通过同步开关S1A连接至交流接触器的A1端口，通过延时闭合开关S2连接至交流接触器的A2端口；工作时，同步开关S1A、同步开关S1B和同步开关S1C同步闭合或同步断开。
当同步开关S1A、S1B、S1C闭合，主电路中三相整流滤波电路的滤波电容通过功率电阻R51、R52开始预充电，数字控制系统供电启动故障检测处理系统开启，延时闭合开关S2延时闭合；当延时闭合开关S2闭合交流接触器K1闭合时，主电路中三相整流滤波电路的滤波电容已充有较高电压，可抑制浪涌发生。
本发明埋弧焊接设备的焊接方法是：在焊接过程中，设定数字控制系统使各个主电路以恒流均流输出、恒压均流输出和方波均流输出中的任一种方式输出。
各个主电路以恒流均流输出方式输出是指：数字控制系统分别采样各个主电路输出电流，对每个主电路执行电流自主PID闭环调控策略分路调控各自高频逆变PWM大小；
各个主电路以恒压均流输出方式输出是指：数字控制系统采样总输出电压、分别采样各个主电路输出电流，执行双闭环自主调控策略，外环采用电压PID闭环调控实时更新电流给定值，内环采用电流自主PID闭环调控；
具体地说，如图6所示，采用外环、内环的双闭环自主调控策略，在多个主电路并联时均可实现恒压均流的目的；目标电压由人机交互装置通讯传输至DSC最小系统，设置电压测量电路将测得的负载两端电压传输至DSC最小系统进行ADC采样和数字滤波，计算出目标电压和实际电压的差值，将差值送入外环PID算出给定电流，作为内环的目标电流；每个主电路都有独自的电流环和电流采样电路，将每个主电路采样处理完的输出电流值与给定电流对比，得到的差值送入各自的内环PID中算出各自的高频驱动信号占空比，作为该次调整结果输出；
各个主电路以方波均流输出方式输出是指：通过控制二次逆变电路来调控输出极性变换、频率和占空比，维弧模块和耦合功率电感用于协助极性切换和电弧重燃，结合波形控制和双路自主PID闭环调控策略协同控制输出波形。
在各个主电路以方波均流输出方式输出时，维弧模块和耦合功率电感用于协助极性切换和电弧重燃，是指：主电路输出正向峰值中期时，耦合功率电感储能滤波，维弧模块关闭；主电路输出正向峰值输出时间达到设定阈值时，维弧模块输出开启，维弧模块输出为0；主电路输出反向峰值初期，若输出电弧熄灭，耦合功率电感和维弧模块同时在焊枪与工件之间施加反向大电压协助电弧重燃，若输出电弧维持则耦合功率电感续流及维弧模块关闭；当电弧重燃成功且输出电流大于等于设定电流值并在设定时间内维持时，则关闭维弧模块输出，耦合功率电感开始储能滤波，否则重新计时继续维弧。
本发明埋弧焊接设备的焊接过程如下：焊接方式、焊接参数由人机交互装置通过CAN通讯网络发送至数字控制系统，按下启动按钮，供能主电路次级打开正输出通道，初级以大占空比高频逆变空载起弧，数字控制系统通过CAN通讯网络控制送丝装置协助起弧，控制送料装置开始堆埋焊剂；起弧成功后，数字控制系统发送起弧成功信号，送丝装置开始正常送丝，小车行走装置开始移动，DSC最小系统以四倍高频逆变频率的速度进行采样计算和逆变占空比闭环调整，并通过CAN通讯网络在人机交互装置上实时更新输出状态；交流方波输出状态下，二次逆变电路周期性切换正负极性，维弧模块启动。按下停止按钮，数字控制系统通过CAN通讯网络发送停止信号，送丝装置、小车行走装置、送料装置、维弧模块停止工作，供能主电路进入收弧程序，人机交互装置回到参数设定界面。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种多功能大功率埋弧焊接设备，其特征在于：包括供能主电路、数字控制系统、冷却装置、埋弧小车、人机交互装置和供电电路；所述埋弧小车和人机交互装置分别与数字控制系统信号连接；三相交流电通过供电电路分别与冷却装置、埋弧小车、人机交互装置和数字控制系统电连接；
所述供能主电路包括至少两个相互并联的主电路，以及维弧模块；
每个主电路均包括依次连接的三相整流滤波电路、高频逆变电路、功率变压器、高频整流滤波电路、耦合功率电感和二次逆变电路；三相整流滤波电路与三相交流电连接；所述高频逆变电路为全桥逆变；所述功率变压器次级带有中间抽头，两端连接高频整流滤波电路；所述高频整流滤波电路包括正输出整流滤波电路和负输出整流滤波电路；所述耦合功率电感包括两个电感；二次逆变电路包括正二次逆变单元和负二次逆变单元；耦合功率电感的其中一个电感串联在正输出整流滤波电路与正二次逆变单元之间，另一个电感串联在负输出整流滤波电路与负二次逆变单元之间；正二次逆变单元与负二次逆变单元的连接处作为主电路的正极输出与负载连接；功率变压器次级的中间抽头作为主电路的负极输出与负载连接；
所述维弧模块分别与主电路的负极输出和负二次逆变单元连接。
2.根据权利要求1所述的多功能大功率埋弧焊接设备，其特征在于：所述维弧模块包括维弧整流滤波电路BR61、二极管D61、固态继电器K61和功率电阻R64；
所述三相交流电的任两相通过维弧变压器T61连接至维弧整流滤波电路BR61；维弧整流滤波电路BR61的负输出依次串联二极管D61、固态继电器K61功率端和功率电阻R64，之后分别与各个主电路二次逆变电路的负二次逆变单元连接；固态继电器K61控制端连接数字控制系统；维弧整流滤波电路BR61的正输出分别与各个主电路的负极输出连接。
3.根据权利要求1所述的多功能大功率埋弧焊接设备，其特征在于：所述三相交流电通过浪涌抑制电路分别与供电电路和各个主电路的三相整流滤波电路连接；
所述的浪涌抑制电路包括交流接触器；三相交流电通过交流接触器连接至各个主电路的三相整流滤波电路上；交流接触器前级任两相分别通过同步开关S1B/S1C以及功率电阻R51/R52串联到交流接触器后级相应的两相上；同步开关S1B和同步开关S1C后端分别连接至供电电路上；交流接触器前级任两相，通过同步开关S1A连接至交流接触器的A1端口，通过延时闭合开关S2连接至交流接触器的A2端口；工作时，同步开关S1A、同步开关S1B和同步开关S1C同步闭合或同步断开。
4.根据权利要求1所述的多功能大功率埋弧焊接设备，其特征在于：所述数字控制系统包括DSC最小系统和故障检测电路；所述故障检测电路包括过热检测电路、三相缺相检测电路、过压检测电路、欠压检测电路、过流检测电路。
5.根据权利要求4所述的多功能大功率埋弧焊接设备，其特征在于：所述三相缺相检测电路包括三个光耦、四个比较器、NPN三极管Q32、二极管D31、电阻R38、PNP三极管Q31和电容C32；四个比较器分别为比较器U1A、比较器U1B、比较器U4A和比较器U4B；
所述三相交流电通过限流电阻分别连接至三个光耦原边输入端；三个光耦原边输出端相连，三个光耦原边分别反相并联有二极管D33/D35/D36；三个光耦副边输入端接信号电压，并一对一地分别连接至比较器U1A、比较器U1B和比较器U4B的同相输入端；三个光耦副边输出端连接至信号电压的地；比较器U1A、比较器U1B和比较器U4B的反相输入端均连接基准电压；比较器U1A、比较器U1B和比较器U4B的输出端相连，并连接所述信号电压与NPN三极管Q32基极；所述NPN三极管Q32、二极管D31、电阻R38、PNP三极管Q31和电容C32构成一个电容充电电路；工作时，NPN三极管Q32基极高电平时电容C32充电，NPN三极管Q32基极低电平时电容C32放电；比较器U4A的同相输入端接所述基准电压，比较器U4A的反相输入端通过电容C32连接信号电压的地，比较器U4A的输出端接所述的DSC最小系统。
6.一种埋弧焊接方法，其特征在于：用于权利要求1所述的多功能大功率埋弧焊接设备；在焊接过程中，设定数字控制系统使各个主电路以恒流均流输出、恒压均流输出和方波均流输出中的任一种方式输出。
7.根据权利要求6所述的埋弧焊接方法，其特征在于：各个主电路以恒流均流输出方式输出是指：数字控制系统分别采样各个主电路输出电流，对每个主电路执行电流自主PID闭环调控策略分路调控各自高频逆变PWM大小；
各个主电路以恒压均流输出方式输出是指：数字控制系统采样总输出电压、分别采样各个主电路输出电流，执行双闭环自主调控策略，外环采用电压PID闭环调控实时更新电流给定值，内环采用电流自主PID闭环调控；
各个主电路以方波均流输出方式输出是指：通过控制二次逆变电路来调控输出极性变换、频率和占空比，维弧模块和耦合功率电感用于协助极性切换和电弧重燃，结合波形控制和双路自主PID闭环调控策略协同控制输出波形。
8.根据权利要求7所述的埋弧焊接方法，其特征在于：在各个主电路以方波均流输出方式输出时，维弧模块和耦合功率电感用于协助极性切换和电弧重燃，是指：主电路输出正向峰值中期时，耦合功率电感储能滤波，维弧模块关闭；主电路输出正向峰值输出时间达到设定阈值时，维弧模块输出开启，维弧模块输出为0；主电路输出反向峰值初期，若输出电弧熄灭，耦合功率电感和维弧模块同时在焊枪与工件之间施加反向大电压协助电弧重燃，若输出电弧维持则耦合功率电感续流及维弧模块关闭；当电弧重燃成功且输出电流大于等于设定电流值并在设定时间内维持时，则关闭维弧模块输出，耦合功率电感开始储能滤波，否则重新计时继续维弧。
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