CN203951369U - 基于dsp系统外加信号测控模块的逆变式tig弧焊电源装置 - Google Patents

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黄松涛
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王磊
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Abstract

本实用新型公开了一种基于DSP系统外加信号测控模块的逆变式TIG弧焊电源装置，该装置包括：主电路、信号测控模块、DSP控制电路、驱动电路与高频引弧装置；其中，所述主电路两端分别与电网及负载相连，所述信号测控模块连接于负载两端，所述DSP控制电路CAN总线的方式与信号测控模块连接，所述驱动电路输入端与所述DSP控制电路相连，输出端与所述主电路相连，所述高频引弧装置输入端与电网连接，输出端与所述负载相连，控制端与所述DSP控制电路相连；所述主电路包括：依次连接的输入整流滤波电路、IGBT逆变回路、高频变压器与输出整流滤波电路。通过采用本实用新型公开的装置，可对焊接的输出特性进行有效的控制和调节。

Description

基于DSP系统外加信号测控模块的逆变式TIG弧焊电源装置
技术领域
本实用新型涉及逆变式TIG弧焊电源技术领域，尤其涉及一种基于DSP系统外加信号测控模块的逆变式TIG弧焊电源装置。
背景技术
逆变技术在焊接领域的应用，使焊接技术对焊接领域新的适应能力不断提高。逆变式弧焊电源又称弧焊逆变器，它是通过逆变器将工频交流电转化为焊接电弧所需的能量，并且具有弧焊工艺所要求的电气性能。弧焊电源能把工频提高到几千至十多万赫进行电能的传递和变换，并采用快速开关功率电子器件和电子控制回路，使弧焊电源的外特性和动特性的动态响应速度快，且易于控制。
基于DSP(数字信号处理)的弧焊逆变电源的控制系统由于其反应速度快、可靠性好、内部操作灵活，得到了广泛应用。该系统的工作过程中，通过传感器采集反馈电流和电压，将采集到的信号输入到DSP的A/D(模拟/数字)转换模块，转换成数字信号后，经过PID(比例积分微分)运算，输出PWM(脉冲宽度调制)信号。该信号经过驱动电路输送到IGBT(绝缘栅双极型晶体管)逆变回路，控制IGBT的通断，从而产生需要的电源输出特性。
在水下高压干式TIG焊接过程中，TIG(惰性气体钨极保护焊)弧焊电源要在陆上对水下焊接过程进行远程控制和调节，常规的逆变式弧焊电源是通过电流电压给定信号以闭环负反馈来实现，需要很长的电缆作为反馈信号的传输途径。正是由于其电源控制基本原理的限制，以及焊接电缆回路电感的存在，对信号传输有很大的负面作用，使弧焊电源接收到的反馈信号有很大的畸变，TIG弧焊电源对焊接过程的调节和控制能力变差，影响焊接过程和焊接质量。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于DSP系统外加信号测控模块的逆变式TIG弧焊电源装置，其主要应用于深水高压干式焊接过程，能够远距离将电流电压反馈信号经过位于负载端的信号测控模块的采集和处理，通过CAN总线的方式直接传输到焊机控制电路，经过驱动电路输送到IGBT逆变回路中，对焊接的输出特性进行有效的控制和调节。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于DSP系统外加信号测控模块的逆变式TIG弧焊电源装置，该装置包括：主电路、信号测控模块、数字信号处理DSP控制电路、驱动电路与高频引弧装置；
其中，所述主电路两端分别与电网及负载相连，所述信号测控模块连接于负载两端，所述DSP控制电路通过控制器局域网络CAN总线的方式与信号测控模块连接，所述驱动电路输入端与所述DSP控制电路相连，输出端与所述主电路相连，所述高频引弧装置输入端与电网连接，输出端与所述负载相连，控制端与所述DSP控制电路相连；
其中，所述主电路包括：依次连接的输入整流滤波电路、绝缘栅双极型晶体管IGBT逆变回路、高频变压器与输出整流滤波电路。
进一步的，所述驱动电路输出端与所述主电路中的IGBT逆变回路相连。
进一步的，所述DSP控制电路还分别与显示系统，过电压、欠电压、过电流和过热保护电路相连。
由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，在水下高压干式TIG焊接过程中，反馈信号通过负载端的信号测控模块，以CAN总线的方式直接传输到焊机内部，避免了较长的焊接电缆回路中电感对焊接反馈信号的负面作用，有效减少反馈信号的畸变，使反馈信号能快速精准地传输到TIG焊机控制电路中，使其对信号进行处理，进而对电源的输出特性进行有效得调节和控制。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本实用新型实施例一提供的一种基于DSP系统外加信号测控模块的逆变式TIG弧焊电源装置的示意图；
图2为本实用新型实施例一提供的一种信号测控模块的示意图；
图3为本实用新型实施例一提供的一种DSP控制电路与其他元器件的连接示意图；
图4为本实用新型实施例一提供的一种高频引弧的工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
实施例一
图1为本实用新型实施例一提供的一种基于DSP系统外加信号测控模块的逆变式TIG弧焊电源装置的示意图。如图1所示，该装置主要包括：
主电路、信号测控模块、数字信号处理DSP控制电路、驱动电路与高频引弧装置；
其中，所述主电路两端分别与电网及负载相连，所述信号测控模块连接于负载两端，所述DSP控制电路通过CAN总线的方式与信号测控模块连接，所述驱动电路输入端与所述DSP控制电路相连，输出端与所述主电路相连，所述高频引弧装置输入端与电网连接，输出端与所述负载相连，控制端与所述DSP控制电路相连。
其中，所述主电路包括：依次连接的输入整流滤波电路、绝缘栅双极型晶体管IGBT逆变回路、高频变压器与输出整流滤波电路。
进一步的，所述驱动电路输出端与所述主电路中的IGBT逆变回路相连。
进一步的，所述DSP控制电路还分别与显示系统，过电压、欠电压、过电流和过热保护电路相连。
为了便于理解，下面结合附图2-4对本装置工作流程及原理做进一步说明。
本实用新型实施例中，所述主电路将电网电能传递给负载电路，其主要作用是进行交流-直流-交流-直流变换；所述输入整流滤波电路输入端分别与电网的U、V、W端连接，是将输入的交流电经过整流和滤波后，变换为直流电(AC-DC)作为IGBT逆变回路的输入；所述IGBT逆变回路的输入端与输入整流滤波电路的输出端连接，通过IGBT周期性通断，将直流电逆变为高频交流电(DC-AC)输出；所述高频变压器输入端与IGBT逆变回路输出端连接，将高频交流电降压后输出方波交流电，传输到输出整流滤波电路中；所述输出整流滤波电路输入端与高频变压器输出端连接，所述输出整流滤波电路输出端一端与电弧负载(焊枪)连接，另一端与工件连接，将高频交流电变换为直流(AC-DC)电供负载使用。
所述信号测控模块传感器端分别与负载两端连接，参见图2，所述信号测控模块的数字信号处理器端与CAN(控制器局域网络)总线收发器接口连接，将传感器采集到的反馈电流和电压信号输入到DSP控制电路的A/D转换模块中，转换成数字信号后，以CAN总线的方式从负载端远距离传输到DSP控制电路中；参见图3，所述DSP控制电路(可采用TMS320LF2407芯片实现)的CAN口端与CAN总线收发器接口连接；所述DSP控制电路的数字I/O(输入/输出)接口与驱动电路的PWM脉冲信号输入端连接，将CAN总线传输上来的数字信号经过PID运算，输出PWM信号到驱动电路中；同时，所述DSP控制电路还与送丝系统，显示系统，过电压、欠电压、过电流和过热保护电路相连；参见图4，所述高频引弧装置输入端与电网连接，输出端与焊枪钨极连接，利用高频引弧装置内部的高频高压发生器，在钨极与工件之间产生高压，击穿空气放电引燃电弧；所述驱动电路输出端与IGBT逆变回路中的IGBT模块端连接，驱动电路将传输上来的PWM信号传输到IGBT逆变回路中，使逆变回路做出反应，控制电源的输出特性。
本实用新型的工作原理是：焊接过程中，主电路将电网电能经过AC-DC-AC-DC转换和一系列的整流滤波处理，供给负载，引弧后实施焊接过程中，信号测控模块采集电流电压的反馈信号，并将反馈信号以CAN总线的方式直接传输到控制电路进行处理，并输出相应的PWM信号，进入驱动电路，驱动电路将PWM信号传输到IGBT逆变回路中，使逆变回路做出反应，进而对电源的输出特性进行调节控制。
本实用新型能避免较长的焊接电缆回路中电感对焊接反馈信号的负面作用，有效减少反馈信号的畸变，使反馈信号能快速精准地传输到TIG焊机内部，进而对电源的输出特性进行有效得调节和控制。
本实用新型实施例在水下高压干式TIG焊接过程中，反馈信号通过负载端的信号测控模块，以CAN总线的方式直接传输到焊机内部，避免了较长的焊接电缆回路中电感对焊接反馈信号的负面作用，有效减少反馈信号的畸变，使反馈信号能快速精准地传输到TIG焊机控制电路中，使其对信号进行处理，进而对电源的输出特性进行有效得调节和控制。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种基于DSP系统外加信号测控模块的逆变式TIG弧焊电源装置，其特征在于，该装置包括：主电路、信号测控模块、数字信号处理DSP控制电路、驱动电路与高频引弧装置；
其中，所述主电路两端分别与电网及负载相连，所述信号测控模块连接于负载两端，所述DSP控制电路通过控制器局域网络CAN总线的方式与信号测控模块连接，所述驱动电路输入端与所述DSP控制电路相连，输出端与所述主电路相连，所述高频引弧装置输入端与电网连接，输出端与所述负载相连，控制端与所述DSP控制电路相连；
其中，所述主电路包括：依次连接的输入整流滤波电路、绝缘栅双极型晶体管IGBT逆变回路、高频变压器与输出整流滤波电路。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动电路输出端与所述主电路中的IGBT逆变回路相连。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述DSP控制电路还分别与显示系统，过电压、欠电压、过电流和过热保护电路相连。
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