CN203610823U - 一种镜像电流电压采样反馈双环控制熔化极气体保护焊机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电焊机技术领域，具体涉及一种镜像电流电压采样反馈双环控制熔化极气体保护焊机，本实用新型包括：顺序连接的电磁兼容性滤波器、软启动电路、整流滤波电路、全桥逆变电路、中频降压电路、中频整流电路，所述中频降压电路上接有镜像电压采集电路，所述镜像电压采集电路通过设置于所述中频降压电路中的变压器铁芯相耦合的电压绕组对镜像电压值进行采集；所述全桥逆变电路上接有镜像电流采集电路，所述镜像电流采集电路通过设置于所述全桥逆变电路的一次侧连接的中频电流互感器对镜像电流值进行采集；本实用新型采集时间没有延迟，且做到完全的电气隔离，整机安全得以保证，采样的信噪比也较高。

Description

一种镜像电流电压采样反馈双环控制熔化极气体保护焊机

技术领域

本实用新型涉及电焊机技术领域，具体涉及一种镜像电流电压采样反馈双环控制熔化极气体保护焊机。

背景技术

在现今社会上，熔化极气体保护焊机已广泛用于焊接工业，其优点是：焊接工艺性能好、焊接速度快、自动化程度较高。熔化极气体保护焊机焊接工艺一般分为适合薄板焊接的小电流熔滴短路过渡焊接工艺和适合中厚板的中等电流熔滴喷射过渡焊接工艺，两种焊接工艺都需要快速响应的弧焊电源作保证，其原理是：获得焊接电弧的电压值和焊接电流值，并将该值和给定进行比较得出误差，将误差通过PID调节器处理后去控制PWM脉冲的占空比，从而快速的调节焊接电弧的电压值和焊接电流值。焊接电弧电压和焊接电流是整个控制过程的原始基础数据，所以实时的焊接电弧电压值和焊接电流值采集方法的优劣，直接影响整个控制过程，直接影响焊接工艺性能。另外熔化极气体保护焊机的电弧电压和焊接电流控制方案的优劣也极大地影响着焊接工艺的优劣。就焊接电弧电压值和焊接电流值采集方法而言，目前常用的有如下两种：

第一种现有的焊接电弧电压采集和焊接电流采集方法如图1所示，其采用直接焊接电弧电压采集方法和焊接电流分流器采集方法，直接采集的焊接电弧电压通过控制电路电阻分压后送到电弧电压反馈电路；分流器采集的焊接电流信号电压通过控制电路的运算放大器放大后送到焊接电流反馈电路；其因采集电路、控制回路和焊接电源主回路直接相连没有电气隔离措施，整机的安全隔离非常难以处理，而且极容易引进干扰信号，使得采集的信号电压性噪比低，容易产生错误的动作，难以保证优良的焊接工艺性能。

第二种现有的焊接电弧电压采集和焊接电流采集方法如图2所示，其采用霍尔器件间接焊接电弧电压采集方法和采用霍尔器件间接焊接电流采集方法，霍尔器件间接采集的焊接电弧电压送到电弧电压反馈电路；霍尔器件间接采集的焊接电流信号电压送到焊接电流反馈电路；其中，霍尔器件间接采样会产生固有的信号延时，使得焊接电弧采样信号电压和焊接电流采样信号电压在时域上产生失真，为后级的信号处理、误差修正提供了带有错误信息的信号，同样也难保证有优良的焊接工艺性能。

发明内容

为克服上述缺陷，本实用新型的目的即在于提供一种镜像电流电压采样反馈双环控制熔化极气体保护焊机。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型一种镜像电流电压采样反馈双环控制熔化极气体保护焊机，包括：按电流流向顺序连接的电磁兼容性滤波器、软启动电路、整流滤波电路、全桥逆变电路、中频降压电路、中频整流电路，所述电磁兼容性滤波器与外部的电网电压相接，电压通过所述中频整流电路后进行焊机电压输出；

所述中频降压电路上接有镜像电压采集电路，所述镜像电压采集电路中设有与所述中频降压电路中的变压器铁芯相耦合的电压绕组，所述镜像电压采集电路将电压绕组采集到电压信号进行整流滤波并按比例放大，得到镜像电压值；

所述全桥逆变电路上接有镜像电流采集电路，所述镜像电流采集电路中设有与所述全桥逆变电路的一次侧连接的中频电流互感器，所述镜像电流采集电路将中频电流互感器采集到电流信号进行整流滤波并按比例放大，得到镜像电流值；

所述镜像电流采集电路与所述镜像电压采集电路均与总控制电路连接，所述总控制电路上接有PWM发生器、输入/输出控制电路；

所述总控制电路中设有第一比例积分控制器和第二比例积分控制器，所述总控制电路用于同时接收所述输入/输出控制电路所输入的给定电压值、所述镜像电压采集电路所发送的镜像电压值、所述镜像电流采集电路所发送的镜像电流值，将给定电压值、镜像电压值以及镜像电流值中的正反馈分量的电压值，进行比较得到第一误差电压值，将该误差电压值通过第一比例积分控制器处理后，再与镜像电流值中的负反馈分量的电压值进行比较得到第二误差电压值，将第二误差电压值通过第二比例积分控制器处理后，根据经过处理后的第二误差电压值向PWM发生器发送驱动命令；

所述PWM发生器与所述全桥逆变电路连接，其根据所述总控制电路所发送的驱动命令，驱动全桥逆变电路。

进一步，本实用新型还包括：送丝机供电电路，所述送丝机供电电路中设有送丝机供电绕组，所述送丝机供电绕组与所述中频降压电路中的变压器相耦合，用于对送丝机的供电电压进行采集；所述送丝机供电电路对送丝机的供电电压进行处理后进行送丝机电压输出。

进一步，所述全桥逆变电路上还连接有温度采集电路，所述温度采集电路采集全桥逆变电路的温度信号，并将该温度信号发送至总控制电路。

进一步，所述整流滤波电路包括：倍压整流滤波电路，所述倍压整流滤波电路用于将整流滤波电路中的电压调节至预定值后，进行整流滤波。

进一步，所述软启动电路与整流滤波电路上均与软启动/倍压整流控制电路连接，所述软启动/倍压整流控制电路用于控制软启动电路与倍压整流滤波电路的工作。

进一步，所述输入/输出控制电路上还包括：故障显示电路，所述故障显示电路用于根据总控制电路的命令显示故障信息。

进一步，所述总控制电路还包括：辅助开关稳压电源；空载判断电路；手工电弧焊接/熔化极气体保护焊接功能转换电路；熔化极气体保护焊焊枪开关电路；保护气体气阀控制电路。

本实用新型采用了镜像电压和镜像电流采集的方法，用该方法分别采集焊接电弧电压信号电压和焊接电流信号电压，其采集没有时间延迟。而且，电压信号和电流信号都是通过电磁感应获得的，其做到完全的电气隔离，完全解决了采集电路、控制回路和焊接回路的电气隔离措施，整机安全得以保证，采样的信噪比也较高。

附图说明

为了易于说明，本实用新型由下述的较佳实施例及附图作详细描述。

图1为现有设计的一种电路原理示意图；

图2为现有设计的另一种电路原理示意图；

图3为本实用新型的电路原理示意图；

图4为本实用新型的电路逻辑结构示意图；

图5为本实用新型的控制原理示意图；

图6为本实用新型的电路结构示意图；

图7为现有设计的一种控制原理示意图；

图8为现有设计的另一种控制原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1至图6，本实用新型为一种镜像电流电压采样反馈双环控制熔化极气体保护焊机，包括：按电流流向顺序连接的电磁兼容性滤波器1、软启动电路2、整流滤波电路3、全桥逆变电路5、中频降压电路6、中频整流电路7，所述电磁兼容性滤波器1与外部的电网电压相接，电压通过所述中频整流电路7后进行焊机电压输出；

所述中频降压电路6上接有镜像电压采集电路10，所述镜像电压采集电路10中设有与所述中频降压电路6中的变压器铁芯相耦合的电压绕组，所述镜像电压采集电路10将电压绕组采集到电压信号进行整流滤波并按比例放大，得到镜像电压值；

所述全桥逆变电路5上接有镜像电流采集电路11，所述镜像电流采集电路11中设有与所述全桥逆变电路5的一次侧连接的中频电流互感器，所述镜像电流采集电路11将中频电流互感器采集到电流信号进行整流滤波并按比例放大，得到镜像电流值；

所述镜像电流采集电路11与所述镜像电压采集电路10均与总控制电路12连接，所述总控制电路12上接有PWM发生器4、输入/输出控制电路14；

所述总控制电路12中设有第一比例积分控制器和第二比例积分控制器，所述总控制电路12用于同时接收所述输入/输出控制电路14所输入的给定电压值、所述镜像电压采集电路10所发送的镜像电压值、所述镜像电流采集电路11所发送的镜像电流值，将给定电压值、镜像电压值以及镜像电流值中的正反馈分量的电压值，进行比较得到第一误差电压值，将该误差电压值通过第一比例积分控制器处理后，再与镜像电流值中的负反馈分量的电压值进行比较得到第二误差电压值，将第二误差电压值通过第二比例积分控制器处理后，根据经过处理后的第二误差电压值向PWM发生器4发送驱动命令；

所述PWM发生器4与所述全桥逆变电路5连接，其根据所述总控制电路12所发送的驱动命令，驱动全桥逆变电路5。

由“法拉第电磁感应定律”和“电磁场与电磁波”的有关理论可知道，这样的镜像电压和镜像电流的采集速度是光的速度，对于焊接电源来讲，这样的速度可以看成是没有时间延迟的。而且，电压信号和电流信号都是通过电磁感应获得的，可以做到完全的电气隔离，完全解决了采集电路、控制回路和焊接回路的电气隔离措施，整机安全得以保证，采样的信噪比也很高。

就焊接电弧电压和焊接电流值控制方案而言：熔化极气体保护焊机均采用等速送丝、恒定电弧电压的方案。在对中厚板的中大规范施焊时，熔滴过渡方式为喷射过渡方式；在对薄金属板的小规范施焊时，熔滴过渡方式为短路过渡方式。本实用新型针对薄金属板的小规范施焊、熔滴短路过渡方式对熔化极气体保护焊机进行了技术革新。按本实用新型制造的熔化极气体保护焊机在焊接工艺性能上达到了前所未有的优异性能。

本实用新型中镜像电流采集电路的实现方式为：

由电流互感器T2采集到的一次侧的电流脉冲信号电压经过整流二极管D1、D2、D3、D4组成的整流桥整流后在采样电阻R15、R16、R18、R20上取得反应一次侧电流的电压信号值，也就是焊接电流的镜像电压信号。该信号电压一路经电阻R14送到电流型PWM电路的电流反馈端，经过R7、R8送到过流保护控制端。另一路经过R17送到由U8B和Q2组成的峰值电压检波器后经U3B射随后输出一个反应一次侧电流，也即反应焊接电流大小的镜像直流电压信号，该信号电压作为焊接电流的反馈信号分别送到电压环第一比例调节器负端和电流环第二比例调节器的负端。

本实用新型中镜像电压采集电路的实现方式为：

由焊接电源中频变压器另一次级绕组取得的中频交流方波电压通过U1、U2端由整流二极管D29、D30、D32、D33组成的整流桥整流后在采样电阻R123、滤波电容C74上取得反应焊接电弧电压的镜像电压信号值。该信号电压经U3A等组成的同相放大器放大后由电阻R30送至电压环第一比例调节器正端。

本实用新型中电压环第一比例调节器和电流环第二比例调节器的实现以及电流正反馈上翘静特性的实现方式为：

由U5A和周围器件组成的电压环的第一比例调节器，在其正相端通过电阻R33输入电弧给定电压信号电压，同时在其正相端通过电阻R30输入电弧反馈电压信号电压，比较后积分放大比例积分调节（PI调节），在此基础上，再在U5A的负端通过电阻R31引入焊接电流信号电压，构成电弧电压负反馈加焊接电流正反馈的电路态势，以获得上翘的焊接电源静特性。最后通过集成电路U5B射随变换后送至由集成电路U5C和周围器件组成的电流环第二比例调节器 的负端，焊接电流信号电压也通过R41送至该端，在此作误差比较后积分放大PI调节，控制着熔滴短路后的电流上升率和短路后的峰值电流，其中电压环第一比例调节器的电阻R39控制着短路电流的上升率。

进一步，本实用新型还包括：送丝机供电电路13，所述送丝机供电电路13中设有送丝机供电绕组，所述送丝机供电绕组与所述中频降压电路6中的变压器相耦合，用于对送丝机的供电电压进行采集；所述送丝机供电电路13对送丝机的供电电压进行处理后进行送丝机电压输出。一般地，焊接电源只提供弧焊电能，焊机送丝部分供电往往采用单独的工频供电或开关电源辅电供电方式。本实用新型采用的是：在逆变后的中频降压电路部分的中频变压器上增加两个绕组，一个作为镜像电压反馈绕组，如前所述，另一个就作为送丝机供电绕组。这样就提高了中频变压器的利用率，简化了电路、降低了成本。具体实现为：中频变压器次级绕组之一从V1、V2端输出中频交流方波电压，经整流二极管D34、D35、D36、D37整流，电解E6、E7、C77滤波后经Q12 PWM斩波后由插座CJ3送给送丝电机MOT1，集成电路U7A、U15等组成电压反馈稳速电路，送丝机上的直流电压信号通过电阻R111引入U7A的负端，送丝速度给定信号通过电阻R58也送至U7A的负端，在此作比较，得出误差信号后积分放大PI调节，由U15产生相应的PWM信号脉冲去驱动斩波管Q12，完成了送丝机的稳压、稳速工作。为了增加送丝机抗堵转能力，增加送丝机在大阻力情况下的送丝力量，本实用新型特意引入了送丝电机电流正反馈功能。具体实现为：送丝回路串联采样电阻R148、R149采集的送丝电流信号电压一路送至电流型PWM电路的电流负反馈端，一路送至由U7D和周围器件组成的同相放大器正端，经放大后送到送丝电压给定和反馈的比较点，参与比较后经行积分放大PI调节。引入电流正反馈后，大大增加了送丝电机的硬度，使得在不同丝盘阻力情况下，都有很稳定的送丝速度。

进一步，所述全桥逆变电路5上还连接有温度采集电路，所述温度采集电路采集全桥逆变电路5的温度信号，并将该温度信号发送至总控制电路12。

进一步，所述整流滤波电路3包括：倍压整流滤波电路3，所述倍压整流滤波电路3用于将整流滤波电路3中的电压调节至预定值后，进行整流滤波。本实用新型针对不同的电压环境能自动切换工作模式，焊机可在110V和220V两种电压环境下工作，其具体工作原理如下：由二极管D24、D25、D53、D54组成全波整流电路将电网交流电压整流成直流电压，一路经R113流过光电耦合集成电路U19，使得其发光二级管发光，次级光电三极管导通，三极管Q23将截止，最后使得二极管D27、D26截止。这样+15V电源就可以通过电阻R34对C72充电；通过电阻R126对电容C73充电。+15V电源通过电阻R34对C72充电过程属于软启动过程，上电后随着C72被充电，其电压缓慢上升，当升至U22的MOSFET管导通电压后，MOSFET管导通，继电器K1线包得电，继电器吸合，电网电能接入焊机。另一路经电阻R116限流后送至压敏电阻VR1上做电网电压判别，当电网电压属于高电压系统（如220V）时，电压击穿压敏电阻VR1使得U21发光二级管发光，次级光电三极管导通， +15V电源电流经电阻R126被U21次级的光电三极管旁路，不能对电容C73充电，U22里的MOSFET管关断，继电器K2线包失电断开，整流桥B1和电解电容E16、E15将组成普通的桥式整流滤波电路。当电网电压属于低电压系统（如110V）时，电压不能击穿压敏电阻VR1使得U21发光二级管发光，次级光电三极管截止， +15V电源电流经电阻R126对电容C73充电，随着时间的增加当C73电压被充到一定值时，U22里的MOSFET管导通，继电器K2线包得电闭合，整流桥B1和电解电容E16、E15将组成倍压整流滤波电路，从而完成倍压整流工作。

进一步，所述软启动电路2与整流滤波电路3上均与软启动/倍压整流控制电路8连接，所述软启动/倍压整流控制电路8用于控制软启动电路2与倍压整流滤波电路3的工作。

进一步，所述输入/输出控制电路14上还包括：故障显示电路，所述故障显示电路用于根据总控制电路12的命令显示故障信息。

进一步，所述总控制电路12还包括：辅助开关稳压电源；空载判断电路；手工电弧焊接/熔化极气体保护焊接功能转换电路；熔化极气体保护焊焊枪开关电路；保护气体气阀控制电路。

所述电磁兼容性滤波器（EMC滤波器）1由差模电容C59、共模电感L3、共模电容C60、C63等组成。

所述软启动电路2由集成电路U22、二极管D28、热敏电阻RT1和继电器K1组成。

所述整流滤波电路3由整流桥B1、电解电容E15、E16、电容C80、C81电阻R36、R37、集成电路U22、二极管D31和继电器K2组成。

所述软启动/倍压整流控制电路8由二极管D24、D25、D53、D54、D26、D27电阻R116、R113、R118、R120、R121、R129、R126、R134压敏电阻VR1、电容C64、C66、C68、C69、C72、C73光电耦合器U19、U21三极管Q23组成软启动、整流/倍压整流控制电路8。

所述全桥逆变电路5由IGBT管Q15、Q16、Q17、Q18、电阻R140、R139、R143、R141、R138、R144、R151、R152、R150、R156、R146、R147组成。

所述中频降压电路6由变压器T3组成。

所述中频整流电路7由D19、D20、D21、电容C87、C88电阻R162、R161组成。

所述送丝机供电电路13由二极管D34、D35、D36、D37、D42、D23、电解电容E6、E7、晶体管Q12、Q13、稳压二极管Z7、Z4、电阻R58、R60、R110、R112、R115、R68、R117、R128、R132、R114、R119、R122、R123、R131、R142、R145、R148、R149、R158、R159、R160、可恢复保险F2、电容C24、C25、C61、C30、C34、C65、C35、C70、C71、C77、C84、集成电路U7、U15、送丝机MOT1等组成。

所述温度采集电路9由电阻R90、R91、R94、R93、R92、R99、R98、R101、R104、R168、热敏电阻RT2、二极管D19、D20、D21、D22、D35、电容C54、C52、C53、C101、C56、C57、集成电路U24、U20等组成。

所述镜像电压采集电路10由中频变压器T3次级绕组插座CJ1、CJ2、二极管D29、D30、D32、D33、电阻R133、R135、电容C74等组成。

所述镜像电流采集电路11由电流负感器T2、二极管D1、D2、D3、D4电阻R15、R16、R18、R20等组成。

所述输入/输出控制电路14由电阻R125、R130、R124、R127、可调电阻RV1、RV2、电阻R107、R108、三极管Q14、发光二级管LED1以及焊接方式选择开关S2等组成。

所述PWM发生器4由集成电路U23、U9、U10、脉冲变压器T1、电阻R163、R109、R165、R166、R167、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R11、R13、R14、电容C62、C99、C100、C97、C98、C90、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C93、C94、C96、C95、C92、三极管Q1等组成。

另外：为防止因电网电压过低而导致的辅助开关电源+15V供电过低，造成PWM脉冲电压幅度过低，IGBT驱动不足而损坏的潜在缺陷，特设置了欠压关断PWM脉冲电路，该电路由：集成电路U8A、二极管D56、电容C55、C102、电阻R171、R169、R170等组成。

所述总控制电路12由以下几部分组成：1，辅助开关稳压电源；2，空载判断电路；3，电压环的第一比例积分调节器；4，电流环的第二比例积分调节器；5，手工电弧焊接/熔化极气体保护焊接功能转换电路；6，熔化极气体保护焊焊枪开关电路；7，成保护气体气阀控制电路；

1，由集成电路U17、U18、Q22、变压器T4、二极管D43、D44、D45、D46、D47、稳压二极管Z3、电感L1、L2、电解电容E1、E9、E10、E11、E12、E13、E8、电容C26、C27、C29、C32、C33、C36、C37、C31、C38、电阻R61、R59、R64、R65、R66、R67、R70等组成具有正负15V和正24V供电的辅助开关稳压电源。

2，由集成电路U2、U7B、电阻R71、R72、R73、R74、R75、R76、R77、R78、R80、R84、二极管D14、D15、D9、电容C40、C41、C42、C43、C45、C46、C47等组成空载判断电路。

3，由集成电路U5、二极管D5、D6、D7、D8、稳压二极管Z1、电阻R30、R31、R33、R34、R35、R36、R38、R39、R40、R42、电容C14、C17、C18、C19等组成电压环的第一比例积分调节器，其中电阻R39为电子电抗器控制电阻。由电阻R31引入了焊接电流正反馈信号电压分量，使得电压环的第一比例积分调节器具有上翘输出静特性。

4，由集成电路U5C、电阻R48、R50、R51、R54、R55、R56、R57、电容C22、C23、二极管D12等组成电流环的第二比例积分调节器。

5，由开关S2、集成电路U11、U12、三极管Q3、Q4、Q7、电阻R45、R46、R49、R97、R102、R52、R96、R103电容C21等组成手工电弧焊接/熔化极气体保护焊接功能转换电路。

6，由焊枪开关S3、可恢复保险F1集成电路U13、U5D、U6、U14、三极管Q5、Q6、Q9、Q11、电阻R44、R47、R53、R62、R69、R63、R86、R87、R88、R89、R100、R105、R95、电容C28、C49、C50、C51、C20、二极管D13、D10、D11、稳压二极管Z2等构成熔化极气体保护焊焊枪开关电路。

7，由集成电路U7C、U16、二极管D16、D17、D18、D52、电阻R82、R83、R85、电容C48、电磁气阀QF1等组成保护气体气阀控制电路。

本实用新型在电压反馈和电压给定处增加焊接电流正反馈，使得按照本方案设计制造的气保焊机的静外特性为上翘特性。

由于在现有的设计中，其电路控制方式如图7所示，其将焊机输出的焊接电弧电压值采样后比例放大，然后和给定电压值进行比较得出误差电压，误差电压经PI调节器1处理后控制PWM发生器，调节焊机输出弧压。使得焊接过程中的燃弧期间焊机输出弧压是一个稳定值，当熔滴与熔池短路，进入短路过渡期时，物理电抗器控制着短路电流上升率和短路峰值电流。这样的控制方案的优点是电路简单，缺点是控制过于粗糙，物理电抗器电感值不能调节，适应的焊接工艺范围很窄，且物理电抗器总是用铁芯和线圈组成的，成本较高；而作为一种改进，在现有技术中出现了如图8所示的方案，其具体为：将焊机输出的焊接电弧电压值采样后比例放大，然后和给定弧压值进行比较得出误差电压，误差电压经PI调节器1处理后由电子电抗器调节处理后和输出，再和焊接电流反馈信号电压值进行比较，其误差值经PI调节器2处理后控制PWM发生器从而控制焊机输出弧压和输出电流。这样的控制就使得焊接过程中的燃弧期间焊机输出弧压是一个稳定值，当熔滴与熔池短路，进入短路过渡期时，电子电抗器控制着短路电流上升率和短路峰值电流。这样的控制方案的优点是采用了电子电抗器控制短路电流的上升率和峰值，调节方便、控制精度较高，所适应的焊接工艺范围较宽。其缺点是燃弧期间的弧压特性是恒压平特性或缓降特性，焊丝燃弧熔化自调节能力不够强，焊接过程受弧长变化影响而造成的焊接过程不稳定得到抑制的过长。

而本方案是将焊机输出的焊接电弧电压值采样后比例放大，然后和给定电压值进行比较，同时在比较点引入适量的焊接电流正反馈分量，三路信号电压参与比较后得出误差电压，经第一比例调节器处理后由电子电抗器调节后和输出焊接电流反馈信号电压值进行比较，其误差值经第二比例调节器处理后控制PWM发生器，再去控制和调节焊机输出弧压和输出电流。使得焊接过程中的燃弧期间焊机输出弧压是一个稳定值，且在弧长突然变短导致焊接电流增大时，增加电弧电压，加速焊丝的熔化，使变短的弧长恢复正常弧长；弧长突然变长导致焊接电流减小时，降低电弧电压，减缓焊丝的熔化速度，使变长的弧长恢复正常弧长。当熔滴与熔池短路，进入短路过渡期时，电子电抗器控制着短路电流上升率和短路峰值电流。

本实用新型的控制方案的优点是既采用了电子电抗器控制短路电流的上升率和峰值，调节方便、控制精度较高，所适应的焊接工艺范围较宽。又采用了增加焊接电流正反馈的上翘特性电源控制方案，使得焊丝燃弧熔化有很强的自调节能力，焊接过程受弧长变化的影响造成的焊接过程不稳定得到快速抑制，不稳定过程快速的消除，从而大幅度的提高了焊接工艺性能。

本实用新型具体实现方法如下：

电网电能经过EMC滤波器1滤除来自于电网的干扰信号，同时也滤除本机向电网传导的干扰信号后进入软启动电路2，再进入整流滤波电路3变换成稳定的直流电压。软启动/倍压整流控制电路8控制着软启动电路2和整流滤波电路3的软启动动作和倍压整流动作。

直流稳定电压经过全桥逆变电路5逆变成中频方波交流电压，经中频降压电路6降压后由中频整流电路7整流滤波，最后输出焊接电压。

同时，在中频降压电路6的中频变压器次级送丝电压绕组部分取出送丝电源电压送到送丝机供电电路13上，由该电路处理后送出平稳的送丝电压给送丝机电机供电。

温度采集电路9、镜像电压采集电路10、镜像电流采集电路11分别提供IGBT工作温度的反馈信号、焊接电弧电压值反馈信号及焊接电流值反馈信号。这些信号和输入/输出控制电路14传来的信号在总控制电路12中分析处理经PWM发生器4形成IGBT驱动脉冲去驱动全桥逆变电路5中的IGBT，从而达到反馈控制的目的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种镜像电流电压采样反馈双环控制熔化极气体保护焊机，其特征在于，包括：按电流流向顺序连接的电磁兼容性滤波器、软启动电路、整流滤波电路、全桥逆变电路、中频降压电路、中频整流电路，所述电磁兼容性滤波器与外部的电网电压相接，电压通过所述中频整流电路后进行焊机电压输出；

所述中频降压电路上接有镜像电压采集电路，所述镜像电压采集电路中设有与所述中频降压电路中的变压器铁芯相耦合的电压绕组，所述镜像电压采集电路将电压绕组采集到电压信号进行整流滤波并按比例放大，得到镜像电压值；

所述全桥逆变电路上接有镜像电流采集电路，所述镜像电流采集电路中设有与所述全桥逆变电路的一次侧连接的中频电流互感器，所述镜像电流采集电路将中频电流互感器采集到电流信号进行整流滤波并按比例放大，得到镜像电流值；

所述镜像电流采集电路与所述镜像电压采集电路均与总控制电路连接，所述总控制电路上接有PWM发生器、输入/输出控制电路；

所述总控制电路中设有第一比例积分控制器和第二比例积分控制器，所述总控制电路用于同时接收所述输入/输出控制电路所输入的给定电压值、所述镜像电压采集电路所发送的镜像电压值、所述镜像电流采集电路所发送的镜像电流值，将给定电压值、镜像电压值以及镜像电流值中的正反馈分量的电压值，进行比较得到第一误差电压值，将该误差电压值通过第一比例积分控制器处理后，再与镜像电流值中的负反馈分量的电压值进行比较得到第二误差电压值，将第二误差电压值通过第二比例积分控制器处理后，根据经过处理后的第二误差电压值向PWM发生器发送驱动命令；

所述PWM发生器与所述全桥逆变电路连接，其根据所述总控制电路所发送的驱动命令，驱动全桥逆变电路。

2.根据权利要求1所述的镜像电流电压采样反馈双环控制熔化极气体保护焊机，其特征在于，还包括：送丝机供电电路，所述送丝机供电电路中设有送丝机供电绕组，所述送丝机供电绕组与所述中频降压电路中的变压器相耦合，用于对送丝机的供电电压进行采集；所述送丝机供电电路对送丝机的供电电压进行处理后进行送丝机电压输出。

3.根据权利要求2所述的镜像电流电压采样反馈双环控制熔化极气体保护焊机，其特征在于，所述全桥逆变电路上还连接有温度采集电路，所述温度采集电路采集全桥逆变电路的温度信号，并将该温度信号发送至总控制电路。

4.根据权利要求3所述的镜像电流电压采样反馈双环控制熔化极气体保护焊机，其特征在于，所述整流滤波电路包括：倍压整流滤波电路，所述倍压整流滤波电路用于将整流滤波电路中的电压调节至预定值后，进行整流滤波。

5.根据权利要求4所述的镜像电流电压采样反馈双环控制熔化极气体保护焊机，其特征在于，所述软启动电路与整流滤波电路上均与软启动/倍压整流控制电路连接，所述软启动/倍压整流控制电路用于控制软启动电路与倍压整流滤波电路的工作。

6.根据权利要求5所述的镜像电流电压采样反馈双环控制熔化极气体保护焊机，其特征在于，所述输入/输出控制电路上还包括：故障显示电路，所述故障显示电路用于根据总控制电路的命令显示故障信息。

7.根据权利要求6所述的镜像电流电压采样反馈双环控制熔化极气体保护焊机，其特征在于，所述总控制电路还包括：辅助开关稳压电源；空载判断电路；手工电弧焊接/熔化极气体保护焊接功能转换电路；熔化极气体保护焊焊枪开关电路；保护气体气阀控制电路。

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