CN201249324Y - 一种逆变气体保护焊机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种逆变气体保护焊机，其特征在于，在右侧散热器上设有逆变器和全桥移相谐振式电路，第一电感吊装在元件板下、第二电感左侧散热器上，在元件板下面设有第三电容，在底板上设有电抗器，逆变器、中频变压器、中频整流器、全桥移相谐振式电路，第一电感、第二电感、第三电容和电抗器组成软开关，中频整流器和电抗器与中频变压器的次级输出线圈N2连接，第一电感与中频变压器的辅助线圈N3连接。本实用新型的优点是开关损耗低，发热量低，尖峰电压也低，IGBT工作可靠稳定，电弧自调节能力强，焊接过程稳定，焊接飞溅小，熔敷率高；焊缝成形好，变形小。

Description

一种逆变气体保护焊机
技术领域
本实用新型涉及一种逆变气体保护焊机，用于CO2气体保护焊的高性能通用半自动焊机，属于焊机技术领域。
背景技术
由于目前工频整流的CO2气体保护焊机的可控硅的开关频率为50-60Hz，所以主变压器体积大、重量重，整机相应也重。而采用逆变技术的CO2气体保护焊机的体积和重量则大大减少。但目前的大率绝缘栅双极晶体管(简称IGBT)逆变CO2气体保护焊机多数采用硬开关技术，硬开关开关损耗大发热量高，尖峰电压也高，这样吸收电路也复杂，且难以达到理想的吸收效果，大率绝缘栅双极晶体管(简称IGBT)易损坏。另外，中频变压器采用铁氧体磁性材料，初次级采用单股铜线或铜排，由于集肤效应的作用，电流密度大、发热量高。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种高效、节能、环保的逆变气体保护焊机。
为实现以上目的，本实用新型的技术方案是提供一种逆变气体保护焊机，包括工频整流器，工频整流器设于右散热器上，滤波器设于底板上，中频变压器设于元件板下，中频整流器设于左散热器上，电抗器设于底板上，其一端与中频变压器的中心抽头相接，另一端与分流器连接，分流器另一端与输出负端相接，控制变压器、控制电路、驱动电路和控制变压器设于元件板上，其特征在于，在右侧散热器上设有逆变器和全桥移相谐振式电路，第一电感吊装在元件板下、第二电感设于左散热器上，在元件板下面设有第三电容，在底板上设有电抗器，逆变器、中频变压器、中频整流器、全桥移相谐振式电路，第一电感、第二电感、第三电容和电抗器组成软开关，中频整流器和电抗器与中频变压器的次级输出线圈N2连接，第一电感与中频变压器的辅助线圈N3连接。
本实用新型提供一种软开关的逆变气体保护焊机，它不仅体积小、重量轻，而且故障率低，有合理的静外特性和良好的动态性能，使得电弧自调节能力强，焊接过程稳定，焊接飞溅小，熔敷率高；焊缝成形好，变形小；收弧还有消球功能；送丝电路采用高稳定电源，送丝平稳。
本实用新型的优点是：
可靠性方面：由于采用软开关技术，所以开关损耗低，发热量低，尖峰电压也低，IGBT工作可靠稳定。
焊接性能方面：由于有合理的静外特性和良好的动态性能，使得电弧自调节能力强，焊接过程稳定，焊接飞溅小，熔敷率高；焊缝成形好，变形小；收弧还有消球功能；送丝电路采用高稳定电源，送丝平稳。
附图说明
图1为一种逆变气体保护焊机右视图；
图2为一种逆变气体保护焊机左视图；
图3为一种逆变气体保护焊机俯视图；
图4为一种逆变气体保护焊机前视图；
图5为一种逆变气体保护焊机后视图；
图6为一种逆变气体保护焊机实现软开关的主回路原理图；
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例
如图1、2、3、4、5所示，为一种逆变气体保护焊机结构示意图，所述的一种逆变气体保护焊机由工频整流器1、滤波器2、逆变器3、中频变压器4、中频整流器5、电抗器6、分流器7、控制变压器8、控制电路9、驱动电路10、风机11、右侧散热器12、底板13、元件板14、左侧的散热器15、焊接电缆接线端子输出负端16、全桥移相谐振式电路17、第一电感18、控制变压器20、第一数显表头21、第二数显表头22、后面板23、第二电感24、输入接线端子25、三相电感26、预热器插座27、过流保护板28(HTS4)、吸收板29(HTS5)、热敏继电器30、前面板31、保护灯32、电感调节旋钮33、工作指示灯34、收弧电压调节旋钮35、收弧电流调节旋钮36、控制方式选择开关37、状态选择开关38、前下面板39、焊接电缆接线端子(+)40、送丝机控制插座41和空气开关42组成。
工频整流器1装在右侧散热器12上，以把三相交流电压转变成直流电压，滤波器2装在底板13上，把工频整流器1整流电压变成较平滑的直流电压；逆变器3装右侧散热器12上，它是大功率绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为软开关元件的逆变器，用于把上述整流输出的直流电压转换成中频矩形脉冲电压，这个转换过程称为逆变。中频变压器4吊装在元件板14下，用于把上述IGBT逆变器3输出的中频矩形脉冲电压转变成较低的中频矩形脉冲电压。铁芯采用纳米晶材料，与铁氧体相比，它具有饱和磁感应强度Bm高，损耗低，磁导率高，热稳定性好等优点，初、次级线圈采用多股漆包线并联。中频整流器5装在左侧的散热器15上，用于把上述中频变压器4输出的中频矩形脉冲电压转变成直流电压，由于散热器的散热面很大，散热效果非常好，所以常温下暂载率达90％以上(500A/39V)。
电抗器6(L3)装在底板13上，起滤波和储能的作用，其一端与中频变压器5的中心抽头相接，另一端与分流器7相接，起滤波和储能的作用；分流器7一端与电抗器6相接，另一端与焊接电缆接线端子输出负端16相接；控制变压器8装在元件板14上，为控制电路9提供交流电源；控制变压器20装在元件板14上，为控制电路9、驱动板10和装在面板上的数显表头21、22提供相应的交流电源。
控制电路9装在元件板14上，它由电压给定电路，送丝电路，过热保护电路，电压反馈和电流反馈电路等电路组成，它是随焊接电压给定值的大小来确定送入驱动电路10的电压信号大小，并受限于电压反馈和电流反馈的大小，也就是当电压反馈和电流反馈值大于焊接电压给定值时，则无信号输出。
驱动电路10装在元件板14上，用于控制逆变器3的触发脉冲的宽度，从而控制大功率绝缘栅双极晶体管(IGBT)的导通宽度来调节输出电压的大小，触发脉冲有无也受限于过流限制(内环)，也就是IGBT逆变器3的输出的某个脉冲值大于设定的最大值时，则无触发脉冲输出，可见这就实现了逐脉冲控制，并受制于过流保护板28(HTS4)的信号，当过流保护板28(HTS4)的信号超过设定值，则无脉冲输出，I大功率绝缘栅双极晶体管(IGBT)则不导通；
风机11装在后面板23上，起强迫风冷的作用；第二电感24(L1)装在左侧散热器上、第一电感18(L2)吊装在元件板下为增大漏感；
电容19(C9)吊装在元件板14下，起隔直作用，防止中频变压器4偏磁而饱和；控制变压器20装在元件板14上，为控制电路9、驱动电路板10和装在面板上的第一数显表头21和第二数显表头22提供相应的交流电源，后面板23上装有空气开关42，当发生严重过载或短路时跳闸；输入接线端子25装在后面板23上，为三相380V的输入接线端子；预热器插座27装在后面板23上，CO2气体预热器的电源接口；三相电感26装在元件板14上，防干扰；
过流保护板28(HTS4)为初级过流保护作用，实现逐波控制；吸收板29(HTS5)装在中频整流器5上，吸收尖峰电压，保护中频整流器5；
热敏继电器30装在右侧散热器12上，当散热器的温度达到一定值时，则热敏继电器30自动断开，则控制板9(HTC1)无输出信号，同时装在前面板31上的保护灯32亮，焊机无输出电流；
第二数显表头(A)22装在前面板31上，空载时显示送丝速度的相对值，焊接时显示实际焊接电流值；第一数显表头(V)21装在前面板31上，空载时显示电压给定值，焊接时显示实际焊接电压值；
电感调节旋钮33装在前面板31上，可改变焊接稳定性、熔深和非浅量；工作指示灯34装在前面板31上，当焊机通电时，则此灯亮；收弧电流调节旋钮36装在前面板31上，在自锁方式下调节收弧电流的大小；收弧电压调节旋钮35装在前面板31上，在自锁方式下调节收弧电压的大小。
控制方式选择开关37‘自锁/非自锁’装在前面板31上，处于非自锁位置时，按下焊枪开关可正常焊接，松开开关几即停止焊接，适合于短焊缝焊接；处于自锁位置时，按下焊枪开关引弧成功后，可松开开关正常施焊，当再次按下焊枪开关后，则转入前面板35、36旋钮设定的较小的收弧规范，松开开关时停止焊接，适合于长焊缝焊接。
状态选择开关38‘检气/焊接’装在前面板31上，处于检气位置时，电磁阀开启，可检查CO2气体流量是否合适；处于焊接位置时，焊接处于待焊状态。
焊接电缆接线端子(+)40装在前下面板39上，通过输出电缆接焊钳；焊接电缆接线端子输出负端16装在前下面板39上，通过输出电缆接被焊工件。送丝机控制插座41：装在前下面板39上，接送丝机控制电缆。
其中逆变器3、中频变压器4、中频整流器5、全桥移相谐振式电路17，第一电感18、第二电感24、第三电容19和电抗器6组成软开关，如图6所示，中频整流器5和电抗器6与中频变压器4的次级输出线圈N2连接，第一电感18与中频变压器4的辅助线圈N3连接。
所述的逆变器3由第一大功率绝缘栅双极晶体管Q1和第三二极管D3并联组成的第一超前臂、第三大功率绝缘栅双极晶体管Q3和第四二极管D4并联组成的第二超前臂、第二大功率绝缘栅双极晶体管Q2和第五二极管D5并联组成的第一滞后臂、第四大功率绝缘栅双极晶体管Q4和第六二极管D6并联组成的第二滞后臂组成，第一超前臂与第二超前臂连接，第一滞后臂与第二滞后臂连接，第一大功率绝缘栅双极晶体管Q1、第二大功率绝缘栅双极晶体管Q2、第三大功率绝缘栅双极晶体管Q3和第四大功率绝缘栅双极晶体管Q4的基极与驱动电路10连接。
所述的中频整流器5由第一二极管D1和第二二极管D2并联组成。
所述的全桥移相谐振式电路17由第一电容C7和第二电容C8串联组成，桥移相谐振式电路17设于超前臂和滞后臂之间，第一超前臂与第二电容C8和第一滞后臂并联，第二超前臂与第一电容C7和第二滞后臂并联，第一超前臂、第二电容C8、第一滞后臂、第二超前臂、第一电容C7和第二滞后臂与中频变压器4的初级线圈N1一端连接，第四大功率绝缘栅双极晶体管Q4的集电极通过第二电感24、第三电容19与中频变压器4的次级输出线圈N2的另一端连接。
全桥移相谐振式软开关电路的连接见图6，其中虚线框3-1和3-2内的为两只大功率绝缘栅双极晶体管(简称IGBT)封装在一起，组成一个半桥模块，其中的IGBT的Q1、Q2、Q3、Q4均反并快速二极管D3、D4、D5、D6，第一半桥模块内的两只IGBT的Q1、Q3均并电容C8、C7。第一半桥模块3-1和第二半桥模块3-2的“+”端与工频整流后的直流+相接，它们的“-”端和工频整流后的直流-相接，第一模块3-1的公供端B1与中频变压器4(T1)的初级线圈的一端相接，另一端与隔直电容19(C9)的一端相接，另一端与第一电感24(L1)的一端相接，另一端与第二模块3-1的公供端B2相接。中频变压器的次级线圈N2的中心抽头接电抗器6(L3)的一端相接，另一端接至焊机的输出负端；次级线圈N2的另外两端分别去接快速二极管整流模块5的D1、D2的正极，D1、D2的负极与焊机输出的正极相接，中频变压器的次级线圈N3的两端分别与第二电感18(L2)的两端相接。
全桥移相谐振式软开关的工作过程：当Q1、Q4同时开通后(此时Q2、Q3关闭)，电流的流向：直流+→Q1的“+”→B1→N1→19(C9)→24(L1)→B2→Q4的“-”→直流-。关闭时Q1先于Q4关闭，待Q4完全关闭后，Q2、Q3同时开通，电流的流向为：直流+→Q2的“+”→B2→24(L1)→19(C9)→N1→B1→Q3的“-”→直流-。关闭时Q3先与Q2关闭，由于滤感和电容C7、C8的作用，这就使第一模块3-1的Q1、Q3实现了零电压开、关；第二模块3-2的Q2、Q4就实现了零电压开，零电流关。这种就是常说的软开关的一种。

Claims (4)

1.一种逆变气体保护焊机，包括工频整流器(1)，工频整流器(1)设于右散热器(12)上，滤波器(2)设于底板(13)上，中频变压器(4)设于元件板(14)下，中频整流器(5)设于左散热器(15)上，电抗器(6)设于底板(13)上，其一端与中频变压器(5)的中心抽头相接，另一端与分流器(7)连接，分流器(7)另一端与输出负端(16)相接，控制变压器(8)、控制电路(9)、驱动电路(10)和控制变压器(20)设于元件板(14)上，其特征在于，在右侧散热器(12)上设有逆变器(3)和全桥移相谐振式电路(17)，第一电感(18)设于元件板14下、第二电感(24)设于左散热器(15)上，在元件板(14)下面设有第三电容(19)，在底板(13)上设有电抗器(6)，逆变器(3)、中频变压器(4)、中频整流器(5)、全桥移相谐振式电路(17)，第一电感(18)、第二电感(24)、第三电容(19)和电抗器(6)组成软开关，中频整流器(5)和电抗器(6)与中频变压器(4)的次级输出线圈N2连接，第一电感(18)与中频变压器(4)的辅助线圈N3连接。
2.根据权利要求1所述的一种逆变气体保护焊机，其特征在于，所述的逆变器(3)由第一大功率绝缘栅双极晶体管Q1和第三二极管D3并联组成的第一超前臂、第三大功率绝缘栅双极晶体管Q3和第四二极管D4并联组成的第二超前臂、第二大功率绝缘栅双极晶体管Q2和第五二极管D5并联组成的第一滞后臂、第四大功率绝缘栅双极晶体管Q4和第六二极管D6并联组成的第二滞后臂组成，第一超前臂与第二超前臂连接，第一滞后臂与第二滞后臂连接，第一大功率绝缘栅双极晶体管Q1、第二大功率绝缘栅双极晶体管Q2、第三大功率绝缘栅双极晶体管Q3和第四大功率绝缘栅双极晶体管Q4的基极与驱动电路(10)连接。
3.根据权利要求1所述的一种逆变气体保护焊机，其特征在于，所述的中频整流器(5)由第一二极管D1和第二二极管D2并联组成。
4.根据权利要求1所述的一种逆变气体保护焊机，其特征在于，所述的桥移相谐振式电路(17)由第一电容C7和第二电容C8串联组成，桥移相谐振式电路(17)设于超前臂和滞后臂之间，第一超前臂与第二电容C8和第一滞后臂并联，第二超前臂与第一电容C7和第二滞后臂并联，第一超前臂、第二电容C8、第一滞后臂、第二超前臂、第一电容C7和第二滞后臂与中频变压器(4)的初级线圈N1一端连接，第四大功率绝缘栅双极晶体管Q4的集电极通过第二电感(24)、第三电容(19)与中频变压器(4)的次级输出线圈N2的另一端连接。
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