CN201768986U - 用于逆变焊机动态特性测试的工况模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于逆变焊机动态特性测试的工况模拟装置，在所述逆变焊机的焊接电源俩输出端上，跨接第一半导体开关器件和可调节负载电阻的串联电路，同时又用第二半导体开关器件直接跨接在焊接电源俩输出端上；借助脉冲发生电路、逻辑控制电路和驱动电路，控制两半导体开关器件导通和/或截止，分别模拟逆变焊机的焊接电源空载、负载和短路工况；并以一定频率重复这三种工况，使所述焊接电源周期性地经受这三种工况的考验和测试；同时，监测所述焊接电源高频变压器的原边电流值和波形，筛选所述原边电流超过容许值的焊接电源模块。本实用新型的技术效果在于：测试操作方便，批量测试效率高；电力开关器件损耗小，可靠性高；测试焊接电源性能项目全面，清洁无污染。

Description

用于逆变焊机动态特性测试的工况模拟装置

技术领域  本实用新型涉及弧焊接设备，特别是涉及用于电弧焊的逆变电源动态特性测试。

背景技术  在焊接过程中，焊条不断地被加热，熔化，偶尔还有熔滴和工件短路现象发生，焊机电源不断地处于负载、短路和开路等状态，因此焊机电弧电压和电弧电流在每一瞬间不断变化。焊接过程中焊机电弧电压和电弧电流不断变化这一特性称为焊机的输出动态特性。焊接过程中，如果焊机的PI调节系统不稳定，容易发生高频变压器原边电流过冲，超过电力开关器件电流峰值，威胁到该开关器件的安全。在焊机出厂检测中通常需要检测焊机的输出动态特性，包括高频变压器原边电流在动态负载条件下是否发生过流，以保证电力开关器件的安全。现有技术检测方法包括：1.使用人工焊接的方法，即检测人员直接使用焊条在工件上反复划擦，使焊条与工件钢板不断地处于短路、负载和开路状态，同时监视高频变压器原边电流波形，筛选剔出超过电流限值的焊机；2.使用多组接触器控制的电阻负载不断切换组合出短路、开路和负载状态，同时监视所述原边电流波形，筛选踢出超过电流限值的焊机。现有技术中检测焊机的输出动态特性存在以下不足：1.虽然人工焊接的方法比较接近焊机的实际使用状态，但人工操作的一致性差，工作强度大，焊接材料消耗大，有烟气污染；2.使用接触器切换负载电阻的方法虽然无焊接材料消耗，但其负载切换速度慢，接触器触头烧蚀严重，增加了维修成本。

实用新型内容  本实用新型要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种测试操作方便、损耗小以及测试效率高的用于逆变焊机动态特性测试的工况模拟装置。

本实用新型解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：

设计、使用一种用于逆变焊机动态特性测试的工况模拟装置，包括第一半导体开关器件和第二半导体电力开关器件、驱动电路、逻辑控制电路和脉冲控制电路；所述第一半导体电力开关器件串连可调节负载电阻；所述逻辑控制电路和脉冲控制电路控制所述第一半导体开关器件和第二半导体电力开关器件的导通和截止，以一定的频率周期性重复模拟焊机实际焊接时焊接电源的空载、短路和负载三种工况；所述驱动电路将经过逻辑控制电路整合、分配的所述脉冲控制电路输出的控制脉冲信号进行放大，并作为驱动信号分别提供给所述第一半导体开关器件和第二半导体电力开关器件使之导通或截止。

所述半导体电力开关器件是绝缘栅双极型晶体管IGBT。

所述用于逆变焊机动态特性测试的工况模拟装置，还包括脉冲指示灯，该指示灯与所述脉冲控制电路电连接。

所述用于逆变焊机动态特性测试的工况模拟装置，还包括表头显示组件，该表头显示组件与所述脉冲控制电路电连接。

同现有技术相比较，本实用新型的技术效果在于：测试操作方便，批量测试效率高；电力开关器件损耗小，可靠性高；测试焊接电源性能项目全面，清洁无污染。

附图说明

图1是本实用新型逆变焊机动态特性测试的原理框图；

图2是本实用新型所用两个半导体电力开关器件电路连接示意图；

图3是本实用新型用于逆变焊机动态特性测试的工况模拟装置中脉冲控制电路原理图；

图4是所述工况模拟装置中逻辑控制电路原理图；

图5是所述工况模拟装置中驱动电路原理图。

具体实施方式  以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。

如图1所示，在一实施例中，一种用于逆变焊机动态特性测试的工况模拟装置，包括第一半导体开关器件VT1和第二半导体电力开关器件VT2、驱动电路3、逻辑控制电路4和脉冲控制电路5；所述第一半导体电力开关器件VT1串连可调节负载电阻RT；所述逻辑控制电路4和脉冲控制电路5对第一半导体开关器件VT1和第二半导体电力开关器件VT2的导通和截止进行控制，模拟焊机实际焊接时焊接电源的空载、短路和负载三种工况，并以一定的频率周期性重复这三种工况；所述驱动电路3将经过逻辑控制电路4整合、分配的所述脉冲控制电路5输出的控制脉冲信号进行放大，并作为驱动信号分别提供给所述第一半导体开关器件VT1和第二半导体电力开关器件VT2使之导通或截止。

在本实施例中，所述半导体电力开关器件采用绝缘栅双极型IGBT。

所述逻辑控制电路4和脉冲控制电路5对两个所述半导体电力开关器件的导通和断开进行控制，模拟焊机实际焊接时焊接电源的空载、短路和负载三种工况，并以一定的频率周期性重复这三种工况；所述驱动电路3将所述脉冲控制电路输出的控制脉冲信号进行放大，并给所述半导体电力开关器件1提供驱动信号。脉冲控制电路5是脉冲波形发生器，控制脉冲波形的频率，占空比，并给驱动电路提供电流。所述逻辑控制电路4实现空载、短路和负载三种工况的切换。

在另一实施例中，用于逆变焊机动态特性测试的工况模拟装置，还包括脉冲指示灯6，该指示灯6与所述脉冲控制电路5电连接。

在再一实施例中，所述工况模拟装置还包括表头显示组件7，该表头显示组件7与所述脉冲控制电路5电连接。通过脉冲指示灯6和表头显示组件7可以直观而明显地表示出所述工况模拟装置的工况。

利用所述工况模拟装置的逆变焊机动态特性测试方法，包括如下步骤：

借助脉冲发生电路、逻辑控制电路和驱动电路，控制第一半导体开关器件VT1、第二半导体开关器件VT2都截止，模拟所述逆变焊机的焊接电源空载工况；控制第一半导体开关器件VT1导通，并调节负载电阻RT于不同的阻值，模拟所述焊接电源的负载工况；控制第二半导体开关器件VT2导通，模拟所述焊机电源的短路工况，同时调节器持续时间，测试所述焊接电源的抗短路能力；以一定频率重复上述步骤②和③，使所述焊接电源周期性地经受空载、负载和短路三种工况的考验和测试；在实施上述步骤②和③的同时，监测所述焊接电源高频变压器的原边电流值和波形，筛选出所述原边电流超过容许值的焊接电源模块。

焊接时，焊接电源是先经过空载、短路状态，再到焊接状态(即负载状态)，所述工况模拟装置就是模拟这三个状态，并以一定的频率周期性重复这三个状态，对焊机进行测试。

如图2所示，VT1，VT2是两个半导体开关器件IGBT，其输入端接焊接电源，输出端接负载。当VT1、VT2都断开时，焊接电源处于空载状态，此时工况模拟装置显示的是焊接电源空载电压，电流几乎为零；当VT2闭合，VT1断开时，焊接电源处于短路状态，工况模拟装置显示的是焊接电源的短路电流；当VT1闭合，VT2断开时，焊接电源处于负载状态，调节负载电阻R1，可使焊接电源电流电压符合焊接电源外特性标准。给VT1，VT2按照上面3种状态加一固定频率脉冲驱动时，焊接电源就会在空载，短路，负载3个状态重复进行，从而达到对焊接电源的测试目的。

图3是脉冲控制电路的电路原理图，图中，端子X3是高/低频转换调节，低频为几赫兹左右，高频为100Hz左右；端子X14是频率大小的调节；端子X2是脉冲占空比调节，脉冲波形经这三步调节后进入逻辑控制部分，P1、P2是经过调节后的脉冲信号；端子X4接指示灯，直观显示仪器工况，方便操作。图4逻辑控制电路的电路原理图，这一部分主要功能是实现三种工况的转换，并要能保持其中任何一种工况的长时间工作。此电路由一个D触发器和两个与门组成，要求逻辑A，B输出是低/低，低/高，高/低的三种逻辑状态，其中D触发器的R端是脉冲控制端。其中图4的右边部分是三种状态的锁定电路，焊接电源在测试时，往往要保持一种工况长时间工作，如烤机时要焊接需要连续保持负载状态。端子X13三个不同的档位对应焊接电源三个不同的工况。图5是驱动电路的电路原理图，通过驱动电路将脉冲控制电路输出的控制脉冲信号进行放大、电平转换等处理，并给功率开关提供驱动信号。功率开关K1，K2对应的驱动信号是一定的，所以K1，K2对应的A，B信号也是固定的。

如图3至5，三种工况的实现方式如下：

空载：工况模拟装置有脉冲时，U1A的1脚为高，2脚为低，U2A的3脚电位经D1被拉低为0.7V，则U2A的1脚输出为低，U2B的5脚为高，输出7脚也为高，U1B的4脚为低，这样U16A的3脚为低，U16A的1脚为低，U17C和U17D的输出10脚，11脚均为低，两个IGBT均处于断开，焊接电源为空载状态。

短路：当U2A输出为高，U16A的3脚和U17C的8脚为高，U17D的13脚为低，U16A的1脚为高，则U17C输出10脚为高，U17D输出11脚为低，这样U17C提供的信号驱动供给K2，焊接电源为短路状态。

负载：当U2A输出再次为低，U16A的3脚和U17C的8脚为低，U17D的13脚为高，U16A的1脚为高，则U17C输出10脚为低，U17D输出11脚为高，焊接电源为负载状态。

空载：U2A输出再次为高，U16A的1脚为低，U17C和U17D的输出10脚，11脚均为低，焊接电源处于空载状态。

实际上，工况模拟装置是按照这四个状态在循环，由于第一个周期的最后一个状态和第二个周期第一个状态都是空载状态，所以真正工况就是三个工况在循环；

当脉冲为“无”时，U16A的R端为高，U16A不起作用，焊接电源为空载状态。

本实用新型采用脉冲信号控制半导体电力开关器件，模拟实际焊接的空载、短路和负载三种工况，并且这三种工况可以周期性重复，转换频率以及各种状态持续时间均可调节。因此本实用新型不仅能准确地测试焊接电源在焊接方面的性能，而且可以多方位对焊接的焊接性能进行测试，同时脉冲信号控制电路简单实用，性能优越。

Claims (4)

1.一种用于逆变焊机动态特性测试的工况模拟装置，其特征在于：包括第一半导体开关器件(VT1)和第二半导体电力开关器件(VT2)、驱动电路(3)、逻辑控制电路(4)和脉冲控制电路(5)；所述第一半导体电力开关器件(VT1)串连可调节负载电阻(RT)；所述逻辑控制电路(4)和脉冲控制电路(5)控制所述第一半导体开关器件(VT1)和第二半导体电力开关器件(VT2)的导通和截止，以一定的频率周期性重复模拟焊机实际焊接时焊接电源的空载、短路和负载三种工况；所述驱动电路(3)将经过逻辑控制电路(4)整合、分配的所述脉冲控制电路(5)输出的控制脉冲信号进行放大，并作为驱动信号分别提供给所述第一半导体开关器件(VT1)和第二半导体电力开关器件(VT2)使之导通或截止。

2.根据权利要求1所述的用于逆变焊机动态特性测试的工况模拟装置，其特征在于：所述半导体电力开关器件是绝缘栅双极型晶体管。

3.根据权利要求1所述的用于逆变焊机动态特性测试的工况模拟装置，其特征在于：还包括脉冲指示灯(6)，该指示灯(6)与所述脉冲控制电路(5)电连接。

4.根据权利要求3所述的用于逆变焊机动态特性测试的工况模拟装置，其特征在于：还包括表头显示组件(7)，该表头显示组件(7)与所述脉冲控制电路(5)电连接。 

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