CN205464724U - 一种双电压自动转换igbt逆变手弧焊机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双电压自动转换IGBT逆变手弧焊机，控制板分为大控制板、P1控制板、P2控制板和转换板， P1控制板和P2控制板焊装到大控制板上，各控制板之间通过少量插件和连接线连接，本实用新型在转换板中增加了晶闸管或可控硅及其控制电路，可防止380V输入下转换控制电路误动作而产生倍压；两个倍压转换继电器是并联工作的，开关电源电路的输入直流电源是独立的，不会因倍压而造成过高输入电压，转换电压的U2/U3检测光电耦合器采用并联方式，提高了转换电路的可靠性；本实用新型焊机电路不仅解决了220V和380V双电压供电自动识别、转换的问题，而且焊机的可靠性明显优于市场上其它产品。

Description

一种双电压自动转换IGBT逆变手弧焊机

技术领域

本实用新型涉及一种单管IGBT逆变的、220V和380V双电压自动转换的手工电弧焊机，属于逆变焊机技术领域。

技术背景

目前，逆变焊机产品市场的竞争十分激烈，不仅体现在价格的竞争优势上，还在很大程度上取决于焊机的电路功能和可靠性等方面。

国内外市场上，小型IGBT管逆变手弧焊机的额定电流通常在120~200A（负载持续率100~35%）的水平。大多数的手弧焊机产品都是单一220V供电的，其应用范围会受到一定的限制。

对于220V和380V双电源电压下都可使用的手工电弧焊机，由于其适应性更强，因而其应用的范围会更广。产品销售会更加有市场竞争力。然而，此类焊机，不同的电路设计，控制原理不同，电路板连接的复杂程度不同，其产品的可靠性、生产工序和制作工艺等也会完全不同。这些都会影响产品的销售和生产成本。例如市场上的一些220V和380V双电源电压焊机，有的产品是MOS管逆变的，有的产品是IGBT逆变的。不管是哪一种类型，都有220V和380V双电源电压的自动识别和转换控制电路。但是，很多的此类产品，用户反馈质量严重问题，其中，最主要的就是220V和380V双电源电压的自动识别和转换控制电路工作不可靠，容易导致炸转换板上电解电容和损坏其它控制元器件，造成用户大量抱怨、退货、索赔和生产厂家返修费用高的问题。如何解决上述问题，是研发人员面临的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种220V和380V双电压自动转换IGBT逆变手弧焊机，设计了新的控制电路，不仅解决了过去此类焊机220V和380V双电源电压的自动识别和转换不可靠的问题，而且具有220V和380V双电源电压自动识别和高可靠性转换的优点，产品的可靠性和稳定性和市场竞争力得到了大幅度提高。

为实现上述目的采用以下技术方案：

一种220V和380V双电压自动转换IGBT逆变手弧焊机，包括壳体部分、前面板部分、后面板部分和内部的控制板部分，其特征在于：所述的控制板包括转换板、大控制板、P1和P2控制板，P1和P2控制板焊装在大控制板上，各控制板电路之间，按照本实用新型的电路原理图关系连接在一起；所述的转换板的控制电路中增加了晶闸管或可控硅及其控制电路，可防止380V输入下转换控制电路误动作而产生倍压；两个倍压转换继电器是并联连接，并将继电器触头布置位置从直流母线上改到交流电源输入端。

所述的前面板部分上安装有：正、负极性的输出电缆耦合器或输出快速接头座组件、数显表、220V电源指示灯、380V电源指示灯、保护指示灯、手工焊电流调节旋钮和电位器、电源开关；正、负极性的输出电缆耦合器或输出快速接头座组件用于分别连接电焊钳焊接电缆和工件夹焊接电缆，连接时的极性可根据电焊条的种类或焊接工艺的要求决定。

所述的后面板部分上安装有：电源开关、供电电源线、固线器、冷却风扇；电源线连接到供电电网，电源开关控制焊机电源的通或断，冷却风扇位于焊机的后部，冷风从焊机机箱后面板后部的进气孔进入，对焊机内部的一些发热器件或零部件。

本实用新型焊机是一款220V和380V双电源电压下可进行手弧焊的产品；本实用新型焊机前面板上安装的零部件主要有：正、负极性的输出电缆耦合器或输出快速接头座组件、数显表、220V电源指示灯（绿色）、380V电源指示灯（绿色）、（过流或过热）保护指示灯（黄色）、手工焊电流调节旋钮和电位器、电源开关（有的产品电源开关设计在前面板上）等部分。正、负极的输出电缆耦合器或输出快速接头座组件用于分别连接电焊钳焊接电缆和工件夹焊接电缆。连接时的极性（即工件接正还是接负极性输出）可根据电焊条的种类或焊接工艺的要求决定。（过流或过热）保护指示灯（黄色）用于指示过热或过流状态是否发生。例如，当内部器件温度过高，超过温度继电器的动作温度时，在控制电路的作用下，一方面可使该指示灯点亮。另一方面，可使焊机停止焊接或输出。在焊机不输出的情况下，风机的冷却作用会使器件的温度降低。当降低到热保护器的恢复动作温度时，热保护器恢复，焊机过热现象消除。该指示灯熄灭。焊机可再次进行焊接；当控制电路发生过流现象时，该指示灯也会点亮。控制电路使焊机停止焊接或输出。直到过流现象消除，该指示灯熄灭。焊机方可再次进行焊接。电流调节电位器用于进行输出电流调节；电流表则用于显示电流参数。

由于转换板控制电路中增加了Q2 SCR晶闸管或可控硅(SCR)及其控制电路，可将两个转换继电器J2A和J3A锁定。可防止380V输入电压下转换控制电路因电网波动或干扰等原因造成误动作而产生倍压工作，避免逆变主电路中的器件和控制电路元器件的损坏。这是本实用新型与很多同类焊机控制电路方面的主要区别特征之一。

逆变主回路中，倍压转换继电器J2A和J3A的控制线包是并联的。在380V交流输入下，继电器J2A和J3A是不动作的。但是，在220V交流输入下，则可使继电器同时动作。并且两个继电器的触头J2B和J3B不是并联使用的，而是采用了两个触头串联的方式。其目的是：能够大幅度减小因继电器触点粘住而造成380V输入电压下产生倍压工作，避免逆变主电路中的器件和控制电路元器件的损坏。这是本实用新型与很多同类焊机控制电路方面的主要区别特征之一。而市场上有的逆变焊机，由于控制电路设计不同，工作稳定性和抗干扰性差，容易导致在380V交流输入下倍压转换控制继电器误动作。380V输入时，单相整流器整流、滤波后的直流电压已经是近530VDC，此时，控制电路若再倍压的话，整流器整流和滤波后的直流电压会超过上千伏特，从而导致倍压电解电容过压烧坏。同时，控制电路中的部分器件也会出现损坏现象。这是必须加以克服或绝对防止的。

此外，市场上很多的220V/380V双电源电压逆变焊机，其主继电器的触头位置原来是布置在直流母线上，即整流桥输出回路中的。在220V输入电源电压下，这样的设计，当倍压转换继电器动作而形成倍压开通状态时，主继电器的触头会承受近620VDC的高直流电压，继电器的触点之间很容易形成拉弧现象，甚至出现烧坏或粘住触头问题。大大影响了焊机的工作可靠性。然而，如附图2所示，在本实用新型电路中，将主继电器J1A的触头J1B布置位置从直流母线（即整流桥B1输出的回路）上改到交流电源输入端（图中靠近AC2的位置）。焊机电路工作时，一方面，输入电流，也就是流过继电器触点J1B的电流，受PTC热敏电阻NR1、RV3限制不会很大。另一方面，新的输入端位置，不像原来在直流母线回路中那样，其回路承受的电压相对较低了很多，这样继电器J1A的触点J1B就不会出现拉弧现象，因而可提高继电器J1A的使用寿命。这是本实用新型与很多同类焊机控制电路方面的主要区别特征之一。

一路独立的直流输出电源（见CN5插头部分）给开关电源变压器（见附图3中的X3插头部分）供电。使开关电源的输入直流电源不会因倍压转换而造成输入电压过高的现象。这就提高了高压开关电源电路工作的稳定性和可靠性。而市场上很多的逆变焊机，其开关电源的供电取自整流滤波后的直流母线之间的电压，一旦倍压电路产生异常，形成上千伏特的高电压，必然会导致主电路中的器件和控制电路元器件的损坏。这是本实用新型与很多同类焊机控制电路方面的主要区别特征之一。

转换电压的U2/U3检测光电耦合器采用并联使用方式，提高了转换电路的可靠性。这是本实用新型与很多同类焊机控制电路方面的主要区别特征之一。

对不同电流等级和负载持续率要求的本实用新型焊机，可通过调整电路板上少量的零部件规格参数，形成不同输出额定电流和负载持续率的产品，使产品系列化。例如，改变IGBT器件的电流等级和散热器尺寸；改变快速恢复二极管的型号和参数；改变逆变主变压器和输出滤波电抗器的规格和参数等，即可容易形成不同规格的系列产品。如180A/27.2V（35%，负载持续率，下同）、160A/26.4V（60%）等多种电流等级和规格型号的产品。额定电流越小的，则额定负载持续率越高。当然，这些变化，目的是使产品的制作成本与相应机器的规格参数和性能指标相匹配。这样，每种规格型号的焊机才能实现最优化的成本控制。这就提升了所开发产品的市场竞争力。

本实用新型焊机，由于解决了220V/380V双电源电压焊机控制电路的可靠性问题，因而有更好的可靠性。其良好的电路及其结构设计也是本实用新型的优势所在，也是满足高效和低成本生产、高可靠性、制造技术先进性的重要保障。本实用新型焊机的电路原理设计有自己的独特之处。本实用新型专利申请保护的内容就在于保护这种焊机的电路和结构设计。

附图说明

附图1是本实用新型示例焊机的控制电路原理框图；

附图2是本实用新型焊机的转换板电路原理图；

附图3是本实用新型焊机的大控制板电路原理图；

附图4是本实用新型焊机的P1和P2控制板电路原理图。

具体实施方式

本实用新型的焊机的主要组成部分包括： 1）外壳部分。零部件主要有：提手、机壳和底板、支脚等部分。

2）前面板部分。安装的零部件主要有：正、负极性的输出电缆耦合器或输出快速接头座组件、数显表、220V电源指示灯（绿色）、380V电源指示灯（绿色）、（过流或过热）保护指示灯（黄色）、手工焊电流调节旋钮和电位器、电源开关（有的产品电源开关设计在前面板上）等部分。正、负极性的输出电缆耦合器或输出快速接头座组件用于分别连接电焊钳焊接电缆和工件夹焊接电缆。连接时的极性（即工件接正还是接负极性输出）可根据电焊条的种类或焊接工艺的要求决定。（过流或过热）保护指示灯（黄色）用于指示过热或过流状态是否发生。例如，当内部器件温度过高，超过温度继电器的动作温度时，在控制电路的作用下，一方面可使该指示灯点亮。另一方面，可使焊机停止焊接或输出。在焊机不输出的情况下，风机的冷却作用会使器件的温度降低。当降低到热保护器的恢复动作温度时，热保护器恢复，焊机过热现象消除。该指示灯熄灭。焊机可再次进行焊接；当控制电路发生过流现象时，该指示灯也会点亮。控制电路使焊机停止焊接或输出。直到过流现象消除，该指示灯熄灭。焊机方可再次进行焊接。电流调节电位器用于进行输出电流调节；电流表则用于显示电流参数。

3）后面板部分。安装的零部件主要有：电源开关（有的产品电源开关设计在后面板上）、供电电源线、电源线拉不脱（也称为固线器）、冷却风扇部分。电源线连接到供电电网。电源开关控制焊机电源的通或断。冷却风扇位于焊机的后部，冷风从焊机机箱后面板后部的进气孔进入。对焊机内部的一些发热器件或零部件，如IGBT及散热器散热器、快速恢复二极管及散热器等进行强迫风冷，使它们得到较好的冷却，以保障焊机电路工作的可靠性。

4）控制板部分。包括转换板、大控制板、P1和P2控制板。P1和P2控制板焊装在大控制板上。各控制板电路之间，按照本实用新型附图1~附图4的电路原理图关系连接在一起。可满足220V和380V双电源电压下自动识别和高可靠性转换，以及手工焊方法的各项控制要求。

本实用新型焊机电路的工作原理简述如下：

如附图1、附图2和附图3所示。电源输入和上电缓冲电路，B1整流桥，继电器J2A和J3A的触点J2B和J3B，附图3中的电容C1、C4、C7、C9，插头CN1和X9，插头CN2和X1等组成整流、滤波、倍压电路。IGBT1 和IGBT2、换流桥臂电容C420、C436~C438、逆变主变压器T2、快速恢复二极管D420和D422、输出电流滤波电感L9、分流器FL等，包括前述的电源输入和上电缓冲电路，以及整流、滤波、倍压电路共同组成逆变主电路部分。本实用新型电路中，IGBT1 和IGBT2、换流桥臂电容C420、C436~C438、逆变主变压器T2、快速恢复二极管D420和D422、输出电流滤波电感L9、分流器FL等组成典型的半桥逆变控制电路。逆变主电路的主要功能为：1）输入电流上电缓冲控制；2）输入交流的整流、滤波、倍压控制；3）直流母线的高压直流电通过IGBT逆变电路转换为中频（几十KHz）交流电；4）T2逆变主变压器实现电压降压和大电流输出的变换；5）D20和~D22快速恢复二极管则是把逆变变压器输出的中频交流电变换为直流电，实现逆变控制过程；6）由于逆变变换后的电流波形是脉动的，不利于焊接过程的稳定，因此，采用电流滤波电抗器L9进行滤波。这样，输出的电流波形就会变得稳定。有利于获得高质量的焊缝；7）分流器FL用于检测输出的电流大小，实现输出电流的负反馈控制。最后，由OUT+正极性输出端和OUT-负极性输出端输出直流电压和电流。下面结合各个部分的控制电路原理图，对相关的电路工作原理进行说明：

220V或380V交流供电电源，通过焊机后面板上的电源开关K，从AC1和AC2输入端连接至逆变主电路的输入。从电网来的交流电，经过PT1、PT2热敏电阻和继电器触点J1B部分，供给后级电路。

见附图2，一方面供给D8~D13整流、滤波和输入电压检测电路。经电容C17和C18滤波后，由插头CN5输出，供给附图3中的X3插头，作为开关电源变压器TR1的直流输入电源。输入电压检测电路由D8、R5和R6、R20和R21、光电耦合器U2和U3、压敏电阻VR2、电容C12和C15等组成。当AC1和AC2间的交流供电电源为380V时，压敏电阻VR2过压击穿，光电耦合器U2和U3中的发光二极管有电流流过并发光，使它们内部的三极管导通。此时，Q3动作，SCR2晶闸管或可控硅导通。使稳压管ZD1击穿，380V指示灯点亮。同时，稳压管ZD4不会击穿、稳压，Q1不动作，继电器的J2A和J3A线包没有电流流过，不会动作。它们的触点J2B和J3B处于断开状态，插头CN1和X9不会连通整流桥B1。这样就不会使倍压电路产生较高的电压。而是在附图3中R7和R9两端的直流母线电压上形成近530VDC的电压。保证了R7和R9两端的直流母线电压不会形成上千伏特的高电压，不会损坏控制电路中的器件。如电容C1、C4、C7、C9、C420、C436~C438、C39和C40；IGBT1和IGBT2等；当交流供电电网电源接通220V时，压敏电阻VR2不会过压击穿，光电耦合器U2和U3不动作。此时，Q3和SCR2晶闸管或可控硅不会导通。稳压管ZD1不会击穿，380V指示灯不会点亮。同时，稳压管ZD4则会击穿、稳压，Q1动作，继电器J2A和J3A线包有电流流过，并且会动作。它们的触点J2B和J3B处闭合，插头CN1和X9连通整流桥B1。这样，就会使倍压电路产生较高的直流母线电压，即附图3中R7和R9两端的直流母线电压形成近620VDC的电压。

另一方面，经B1整流桥整流后变为脉动直流电。当继电器J2A和J3A不动作，触点J2B和J3B处于断开状态时，插头CN1和X9不连通。此时，B1整流桥，附图3中的电容C1、C4、C7、C9属于一般的整流、滤波电路，使整流后的脉动直流电变为稳定的直流电。而当继电器J2A和J3A动作，触点J2B和J3B处于接通状态时，插头CN1和X9连通整流桥B1。此时，B1整流桥，继电器J2A和J3A的触点J2B和J3B，附图3中的电容C1、C4、C7、C9，插头CN1和X9，插头CN2和X1等组成的电路，不仅完成整流、滤波的作用，而且会形成倍压作用。

附图2中，J1A继电器的动作时间是滞后于电源开关合上时刻的，即J1A继电器是延时动作的。当附图3中C1、C4、C7和C9等电解电容上的充电电压稳定后，该继电器才动作.其触头J1B闭合，并联短路PT1、PT2热敏电阻。此后，本实用新型焊机正常逆变工作，大电流是从继电器的触头J1B流过的。这个部分的电路称为上电缓冲电路。主要是防止电源开关接通瞬间，由于C1、C4、C7和C9等电解电容上没有电压，相当于短路，会形成较大的浪涌电流，烧坏电源开关。而上电缓冲电路的作用，就是通过合闸瞬间在供电回路中串（联）入PT1、PT2热敏电阻来限制浪涌电流的。并且，PT1、PT2热敏电阻的阻值是随其温度上升而增大的。因此，上电缓冲电路可起到较好的保护作用。此上电缓冲部分电路是通过如下的控制方式实现的：附图2中，J1A继电器的控制，是由三极管Q4和Q5、二极管D14和D30、稳压管ZD2和ZD3、电阻R18和R19、电容C16和C26等器件组成的电路来实现的。图中，+24V电压的形成会滞后于焊机供电电源开关合上的时刻。电容C16和C26上的电压是在+24V电压加上后逐步增加的。当Q4导通，稳压管ZD3被击穿有电流流过时，Q5导通，这样J1A继电器才会动作。

前面已提到，附图2和附图1中，经D8~D13整流、电容C17和C18滤波后，由插头CN5（连接到附图3中的X3插头）的输出电源是作为开关电源变压器TR1直流输入电源的。见附图3，由TR1开关电源变压器、VT1 MOS管、D407和D408快速二极管、U402（LM7805）和U401（LM7812）集成稳压器，以及上述这些器件周围的电阻、电容等器件，还有附图4中P2控制板电路部分，共同组成开关电源电路。其作用是产生+5V、+12V、+24V电源电压，供给其它相应的控制电路工作。开关电源的初级电路属于高压回路，次级输出部分为低压电路，为确保控制电路的可靠性，在附图4中，采用了U51的光电耦合器进行电气隔离。开关电源控制电路中，P2-12输出的脉冲为一定工作频率的、有一定脉冲宽度的驱动信号，可使附图3中的VT1MOS管处于通、断交替工作状态。这样，就可以使其输出侧的次级各电路部分，+5V、+12V、+24V电源电压。此外，由开关电源部分的电路及原理图可知，本实用新型没有采用一般的控制变压器和相关的电压变换电路来产生上述几个电源电压。其电路取电来自逆变主电路中的直流VCC电压。开关变压器的体积和尺寸、重量远小于一般的控制变压器，这就降低本实用新型焊机的成本，提升了焊机的技术附加值。

附图2中，由于转换板控制电路中增加了SCR2晶闸管或可控硅及其控制电路，可将两个转换继电器J2A和J3A锁定。可防止380V输入电压下转换控制电路因电网波动或干扰等原因造成误动作而产生倍压工作，避免逆变主电路中的器件和控制电路元器件的损坏。这是本实用新型与很多同类焊机控制电路方面的主要区别特征之一。

附图2中，逆变主回路中倍压转换继电器J2A和J3A控制线包是并联的。在380V交流输入下，继电器J2A和J3A是不动作的。但在220V交流输入下，则可使继电器同时动作。并且两个继电器的触头J2B和J3B不是并联使用的，而是采用了两个触头串联的方式。其目的是：能够大幅度减小因继电器触点粘住而造成380V输入电压下产生倍压工作，避免逆变主电路中的器件和控制电路元器件的损坏。这是本实用新型与很多同类焊机控制电路方面的主要区别特征之一。而市场上有的逆变焊机，由于控制电路设计不同，工作稳定性和抗干扰性差，容易导致在380V交流输入下倍压转换控制继电器误动作。380V输入时，单相整流器整流、滤波后的直流电压已经是近530VDC，此时控制电路若再倍压的话，整流器整流和滤波后的直流电压会超过上千伏特，从而导致倍压电解电容过压烧坏。同时，控制电路中的部分器件也会出现损坏现象。这是必须加以克服或绝对防止的。

此外，市场上很多的220V/380V双电源电压逆变焊机，其主继电器的触头位置原来是布置在直流母线上，即整流桥输出回路中的。在220V输入电源电压下，这样的设计，当倍压转换继电器动作而形成倍压开通状态时，主继电器的触头会承受近620VDC的高直流电压，继电器的触点之间很容易形成拉弧现象，甚至出现烧坏或粘住触头问题。大大影响了焊机的工作可靠性。然而，如附图2所示，在本实用新型电路中，将主继电器J1A的触头J1B布置位置从直流母线（即整流桥B1输出的回路）上改到交流电源输入端（图中靠近AC2的位置）。焊机电路工作时，一方面，输入电流，也就是流过继电器触点J1B的电流，受PTC热敏电阻PT1、PT2限制不会很大。另一方面，新的输入端位置，不像原来在直流母线回路中那样，其回路承受的电压相对较低了很多，这样继电器J1A的触点J1B就不会出现拉弧现象，因而可提高继电器J1A的使用寿命。这是本实用新型与很多同类焊机控制电路方面的主要区别特征之一。

附图2中，一路独立的直流输出电源（见CN5插头部分）给开关电源变压器（见附图3中的X3插头部分）供电。使开关电源的输入直流电源不会因倍压转换而造成输入电压过高的现象。这就提高了高压开关电源电路工作的稳定性和可靠性。而市场上很多的逆变焊机，其开关电源的供电取自整流滤波后的直流母线之间的电压，一旦倍压电路产生异常，形成上千伏特的高电压，会导致主电路中的器件和控制电路元器件的损坏。这是本实用新型与很多同类焊机控制电路方面的主要区别特征之一。

转换电压的U2/U3检测光电耦合器采用并联使用方式，提高了转换电路的可靠性。这是本实用新型与很多同类焊机控制电路方面的主要区别特征之一。

见附图3和附图4所示，T1驱动隔离变压器、U62集成PWM芯片（SG3525）、Q64~Q67、Z63和Z64稳压管，以及上述器件周围的二极管、稳压管、电阻、电容等组成IGBT1和IGBT2管的逆变PWM、驱动电路控制电路部分。IGBT1和IGBT2管，两路驱动部分的电路形式基本是一致的。由于U62芯片的11脚和14脚输出PWM信号驱动功率小，故需要经过Q64~Q67、T1驱动隔离变压器等器件组成的驱动控制电路进行功率放大。最后通过T1驱动隔离变压器去控制IGBT1和IGBT2管的通或断工作状态。附图4中，U62芯片的11脚和14脚输出控制信号是两组PWM方波脉冲信号。其方波的频率是固定的，有几十KHz。它由该芯片的RT、CT脚连接的电阻和电容参数（如R616、R619和电容C611）决定。两组方波脉冲信号在时间上有一个固定的时间差，专业上也称为死区时间。它是保障IGBT两组开关交替工作的重要参数之一。该时间是通过U62芯片的外围器件（如R616、R619和电容C611）参数设置而确定的。至于如何确定，查看U62芯片的相关使用资料或说明即可了解。这里不再重复。这里需要说明的是：U2芯片输出的PWM脉冲宽度调制信号是决定焊机逆变主电路输出电压和电流大小的信号。它的脉冲宽度由焊接电流给定信号Ug（P1-6端信号）与输出电流负反馈信号Ufi（P1-4端信号）共同决定。控制的对象或目标是输出电流大小。空载时，来自分流器FL的负反馈信号Ufi很小。 控制电路产生一个占空比较大的PWM脉冲信号，使IGBT1和IGBT2处于交替导通状态，最终使逆变主电路输出空载电压。当操作者调节好前面板上焊接电流的电位器，并进行焊接时，控制电路通过FL分流器检测到输出电流信号Ufi。它与焊接电流给定信号Ug进行比较。比较后的差值信号，在其它控制电路（主要是附图4中的U1运算放大器等构成的PI（比例+积分）输出特性控制电路）的作用下，运算放大器U1输出的结果控制U2 PWM芯片的输出PWM脉冲宽度或一定频率和占空比的信号。该信号通过IGBT的脉冲驱动电路，最终决定焊机逆变主电路的输出电流和电压大小，实现输出电流参数的准确控制。并使焊机的输出特性为恒流带外拖的下降特性。进一步地说，当焊接电流给定信号Ug不变时，随着焊机电路检测到的电流负反馈Ufi信号增加，并且达到给定的设定值后，焊接电流给定信号Ug与电流负反馈控制信号Ufi的差值会随电流增加而减小，通过U1电路的PI控制后，使焊机输出PWM芯片的脉冲宽度或占空比减小，焊机的输出电压降低。这一过程，也就是所谓的电流截止负反馈控制，即只有当电流达到焊接电流电位器的设定值后才起作用的反馈控制。此后，随着输出电流的微小增加，输出电压会降低很多。当电压下降到16V以下时，随着电压的降低，控制电路可使焊机输出PWM芯片的脉冲宽度或占空比增加，使焊接电流按照设定的参数增大，最终形成恒流带外拖的下降特性。当焊接电流给定信号Ug变化时，电流截止负反馈的设定值不同，但其它的控制过程是类似的。这样，在电位器设定的Ugmin最小和最大Ugmax之间，就可获得无数条下降特性曲线。这样的控制输出特性也是满足手工电弧焊接的基本要求。

见附图3和附图4中，U62逆变PWM和IGBT驱动等控制电路部分，其输出G1和E1、G2和E2分别为两组PWM脉冲信号，分别去控制逆变主电路中IGBT1和IGBT2开关的通、断状态。U62芯片的PWM输出信号的脉冲宽度受Ug输入给定信号和电流负反馈信号Ufi控制。有无PWM信号输出，则取决P1-11输出初级逆变母线电流过流反馈信号和来自OT插头的温度保护继电器Tc的控制信号。附图3中，T3是一个电流检测器，可检测逆变主电路直流母线上的电流大小，也就是逆变主变压器T2的初级电流信号。T3的初级只有1匝，次级通常有200匝。其次级输出经D406整流和电阻R419~R421及电容C429处理后，由P1-11输出初级逆变母线电流过流反馈信号。该信号通过附图4中的稳压管Z61，去控制SCR1晶闸管或可控硅，最终控制U62的8脚电平状态（见附图4所示）。这部分控制电路主要是检查逆变主电路是否发生过流现象，并进行相应的控制。如果出现过流，附图4中的Z61会击穿，SCR1晶闸管导通，P1-13被SCR1拉至低电平。D601二极管的阳极电位也会被拉至低电平，三极管Q62截止，Q63导通，U62芯片11和14脚输出的PWM信号关闭，焊机逆变主电路IGBT1和IGBT2的驱动控制信号关闭，焊机关闭输出。同时，附图3中PCB上的LED406发光，进行过流/过热指示；连接至X7插头的面板过流/过热指示LED1发光二极管也会点亮，进行过流指示。

附图3中，OT接口连接至常开型的温度继电器。而温度继电器又紧贴在 IGBT或D420~D422输出快速恢复二极管的铝合金散热器上。当温度继电器动作时，表明主功率器件发生过热现象。此时，附图3中，R424电阻被短路，会把P1-13也拉至较低电平。同时，D601二极管的阳极电位也会被拉至低电平，三极管Q62截止，Q63导通，U62芯片11和14脚输出的PWM信号关闭，焊机逆变主电路2只IGBT的驱动控制信号关闭，焊机关闭输出。防止焊机因过热而烧坏。同时，附图3中PCB上的LED406发光，进行过流/过热指示；连接至X7插头的面板过热指示LED1发光二极管也会点亮，进行过流/过热指示。之后，在冷却风机的作用下，当铝合金散热器的温度下降到一定程度后，焊机内部的过热现象消除，热保护器恢复到常开状态时，控制电路才能继续输出PWM控制信号。同时过流/过热指示灯（黄色）熄灭。焊机又可以再次输出。

附图3和附图1中，X6接口连接着面板电流调节电位器W3。X8接口连接着面板电流显示表。W1是电流显示数据与实际电流数据的校正微调电位器。W2是实际电流数据的校正微调电位器。

以上是本实用新型各电路板部分及焊接方法的简要控制过程说明。因阐述电路原理比较复杂。以上仅给出控制的思想和结果。但由于本实用新型已给出了详细电路原理图，因此对于有电路阅读能力（或具备相关电路知识）的人来说，是完全可以读懂的。电路图也是一种无声的语言。但对于没有电路阅读能力（或不具备相关电路知识）的人来说，即使解释的再多，他们也是难以理解的。鉴于篇幅的关系，本专利说明书只能阐述主要的部分，以使专利说明书阅读人能够更好地理解相关的工作原理和过程。

通过上述说明可见，本实用新型电路设计新颖，有自己独特的设计思路和方法。不仅解决了过去此类焊机220V和380V双电源电压的自动识别和转换不可靠的问题，而且具有220V和380V双电源电压自动识别和高可靠性转换的优点。产品的可靠性和稳定性和市场竞争力得到了大幅度提高。而且，所设计的控制电路和焊机的结构具有控制性能良好、焊机结构紧凑等技术优势，可满足产品高效和低成本生产、高可靠性、制造工艺技术先进的要求。本实用新型专利申请保护的内容就在于保护这种焊机的电路设计。

以上内容是结合具体的焊机结构和电路板及控制功能对本实用新型所作的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只限于这些说明。对本实用新型所述技术领域的其他技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干其它的推演和变换，这些都应该视为属于本实用新型保护的范畴。

Claims (3)

1.一种220V和380V双电压自动转换IGBT逆变手弧焊机，包括壳体部分、前面板部分、后面板部分和内部的控制板部分，其特征在于：所述的控制板包括转换板、大控制板、P1和P2控制板，P1和P2控制板焊装在大控制板上，各控制板电路之间，按照本实用新型的电路原理图关系连接在一起；所述的转换板的控制电路中增加了晶闸管或可控硅及其控制电路，可防止380V输入下转换控制电路误动作而产生倍压；两个倍压转换继电器是并联连接，并将继电器触头布置位置从直流母线上改到交流电源输入端。

2.如权利要求1所述的一种220V和380V双电压自动转换IGBT逆变手弧焊机，其特征在于：所述的前面板部分上安装有：正、负极性的输出电缆耦合器或输出快速接头座组件、数显表、220V电源指示灯、380V电源指示灯、保护指示灯、手工焊电流调节旋钮和电位器、电源开关；正、负极性的输出电缆耦合器或输出快速接头座组件用于分别连接电焊钳焊接电缆和工件夹焊接电缆，连接时的极性可根据电焊条的种类或焊接工艺的要求决定。

3.如权利要求1所述的一种220V和380V双电压自动转换IGBT逆变手弧焊机，其特征在于：所述的后面板部分上安装有：电源开关、供电电源线、固线器、冷却风扇；电源线连接到供电电网，电源开关控制焊机电源的通或断，冷却风扇位于焊机的后部，冷风从焊机机箱后面板后部的进气孔进入，对焊机内部的一些发热器件或零部件。