CN209919069U - 一种逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路及焊机 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路及焊机。其中，一种逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路，包括：推力电流给定产生电路，其用于产生推力电流给定信号；嵌位电路，其第一输入端与推力电流给定产生电路的输出端相连，第二输入端与拐点判定电路的输出端相连，嵌位电路的输出端与PI调节器相连；所述嵌位电路用于在拐点判定电路输出正信号时起截止作用，在拐点判定电路输出负信号时起嵌位作用；拐点判定电路，其第一输入端与电压反馈电路相连，第二输入端与推力电流给定产生电路的连续可调电位节点相连，所述拐点判定电路与嵌位电路用于控制所述推力电流给定产生电路产生的推力电流给定信号加入PI调节器的时间点。

Description

一种逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路及焊机

技术领域

本公开属于逆变式电焊机技术领域，尤其涉及一种逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路及焊机。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着电子技术的快速发展，逆变式直流手弧电焊机在工业各个领域中的应用越来越广泛。在焊接作业中，按照施焊空间的不同分为立、横、平、仰四种焊接种类。发明人发现，这四种焊接中，除了平焊以外，其它三种焊接时，受重力影响，造成熔滴及熔池下坠。虽然可以通过增大电流来增强电弧挺力和电弧吹力，来避免熔滴及熔池下坠，但是电流也不能增大太大，电流太大易造成工作烧穿。

发明人还发现，在平焊过程中，若操作者将焊条压得过低，或者工件上有突出的点，焊条与工件间的距离太近，此时很容易出现粘条现象，造成焊接作业被迫终止，使得焊缝出现缺陷。

实用新型内容

为了解决上述问题，本公开的第一个方面提供一种逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路，其增强了电弧挺度和电弧吹力，有效解决了逆变式电焊机在立、横、仰三种位置焊接时熔滴及熔池下坠的问题和粘条问题，避免了焊接缺陷，提高了焊缝质量。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路，包括：

推力电流给定产生电路，其用于产生推力电流给定信号；

嵌位电路，其第一输入端与推力电流给定产生电路的输出端相连，第二输入端与拐点判定电路的输出端相连，嵌位电路的输出端与PI调节器相连；所述嵌位电路用于在拐点判定电路输出正信号时起截止作用，在拐点判定电路输出负信号时起嵌位作用；

拐点判定电路，其第一输入端与电压反馈电路相连，第二输入端与推力电流给定产生电路的连续可调电位节点相连，所述拐点判定电路与嵌位电路用于控制所述推力电流给定产生电路产生的推力电流给定信号加入PI调节器的时间点。

作为一种实施方式，所述推力电流给定产生电路包括推力给定调节电路与推力给定放大电路，所述推力给定调节电路由可调电位器产生一个连续可调的电位作为推力电流给定信号，所述推力给定调节电路的输出端与推力给定放大电路的输入端连接，所述推力给定放大电路用于将推力电流给定信号反相放大，所述推力给定放大电路的输出端与嵌位电路连接。

上述方案的优点在于，推力给定调节电路由可调电位器产生一个连续可调的电位作为推力电流给定信号，这样能够增加逆变式电焊机的输出电流，增加电弧挺度和电弧吹力。

作为一种实施方式，所述推力给定调节电路包括可调电位器，所述可调电位器的高端连接正电源，可调电位器的低端接地，可调电位器的可调端与推力给定放大电路的输入端相连。

上述方案的优点在于，可调电位器结构简单，且调节方便，成本低，易于实现。

作为一种实施方式，所述推力给定放大电路为反相运算放大电路。

作为一种实施方式，所述推力给定放大电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相端接地，第一运算放大器的反相端通过第一电阻与连续可调的电位点相连，第一运算放大器的反相端与输出端之间并联有第二电阻。

需要说明的是，推力给定放大电路所采用的反相运算放大电路形式，除了上述具体电路结构之外，还可采用其他现有的反相运算放大电路结构，并不影响整个逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路的效果。

作为一种实施方式，所述拐点判定电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相端接地，反相端连接有并联连接的第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述第三电阻与连续可调的电位点相连，第四电阻与正电源相连，第五电阻与电压反馈电路相连，第二运算放大器的反相端与输出端之间并联有第六电阻。

上述方案的优点在于，拐点判定电路通过与连续可调的电位点连接，与嵌位电路共同用于控制所述推力电流给定产生电路产生的推力电流给定信号加入PI调节器的时间点，增强了电弧挺度和电弧吹力，有效解决了逆变式电焊机在立、横、仰三种位置焊接时熔滴及熔池下坠的问题和粘条问题，避免了焊接缺陷，提高了焊缝质量。

作为一种实施方式，所述嵌位电路包括串联连接的第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的负极和第二二极管的负极相连，第一二极管的正极与推力电流给定产生电路的输出端相连，第二二极管的负极还通过第七电阻与拐点判定电路的输出端相连，第二二极管的正极与PI调节器连接。

需要说明的是，嵌位电路也可采用其他现有的嵌位电路，只要能够实现在拐点判定电路输出正信号时起截止作用，在拐点判定电路输出负信号时起嵌位作用即可。

本公开的第二个方面提供逆变式直流手弧焊机，其包括上述所述的逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路。

本公开的有益效果是：

(1)在现有逆变式直流手弧焊机的控制电路的基础上，增加本公开的逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路后，增强了电弧挺度和电弧吹力，有效解决了逆变式电焊机在立、横、仰三种位置焊接时熔滴及熔池下坠的问题和粘条问题，避免了焊接缺陷，提高了焊缝质量。

(2)本公开的逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路结构简单，成本低，有效控制成本的投入，有利于大范围推广。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是本公开实施例提供的逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为解决现有逆变式直流手弧焊机在立、横、仰三种位置焊接时熔滴及熔池下坠的问题和粘条问题，本实施例公开了一种逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路。其中，现有的逆变式直流手弧焊机采用IGBT移相谐振软开关电路，性能可靠，功率因数高，节能省电。其核心部件是IGBT，通过控制IGBT开关的占空比，就可以方便的调节逆变式直流手弧焊机的输出电流。

本实施例的一种逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路，包括：

推力电流给定产生电路，其用于产生推力电流给定信号Vgt，以增加逆变式电焊机的输出电流、电弧挺度和电弧吹力；

嵌位电路，其第一输入端与推力电流给定产生电路的输出端相连，第二输入端与拐点判定电路的输出端相连，嵌位电路的输出端与PI调节器相连；所述嵌位电路用于在拐点判定电路输出正信号时起截止作用，在拐点判定电路输出负信号时起嵌位作用；

拐点判定电路，其第一输入端与电压反馈电路相连，第二输入端与推力电流给定产生电路的连续可调电位节点相连，所述拐点判定电路与嵌位电路用于控制所述推力电流给定产生电路产生的推力电流给定信号Vgt加入PI调节器的时间点。

下面结合图1提供的逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路原理图来详细说明逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路的结构：

作为一种实施方式，所述推力电流给定产生电路包括推力给定调节电路与推力给定放大电路，所述推力给定调节电路由可调电位器产生一个连续可调的电位作为推力电流给定信号，所述推力给定调节电路的输出端与推力给定放大电路的输入端连接，所述推力给定放大电路用于将推力电流给定信号反相放大，所述推力给定放大电路的输出端与嵌位电路连接。

上述方案的优点在于，推力给定调节电路由可调电位器产生一个连续可调的电位作为推力电流给定信号，这样能够增加逆变式电焊机的输出电流，增加电弧挺度和电弧吹力。

作为一种具体实施方式，所述推力给定调节电路包括可调电位器W，所述可调电位器W的高端连接正电源+V，可调电位器W的低端接地，可调电位器W的可调端与推力给定放大电路的输入端相连。

上述方案的优点在于，推力给定调节电路通过可调电位器W产生一个连续可调的电位作为推力电流给定信号Vt，所述推力给定调节电路的输出端与所述推力给定放大电路的输入端连接。其中，可调电位器结构简单，且调节方便，成本低，易于实现。

可以理解的是，在其他实施例中，推力给定调节电路也可采用其他现有的电路结构来实现，本领域技术人员可根据实际情况来具体选择。

作为一种实施方式，所述推力给定放大电路为反相运算放大电路。

作为一种具体实施方式，所述推力给定放大电路包括第一运算放大器A1，所述第一运算放大器A1的同相端接地，第一运算放大器A1的反相端通过第一电阻R1与连续可调的电位点相连，第一运算放大器A1的反相端与输出端之间并联有第二电阻R2。

其中，所述推力给定放大电路将信号Vt反相放大为Vt’，Vt’为负值。

需要说明的是，推力给定放大电路所采用的反相运算放大电路形式，除了上述具体电路结构之外，还可采用其他现有的反相运算放大电路结构，并不影响整个逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路的效果。

作为一种具体实施方式，所述拐点判定电路包括第二运算放大器A2，所述第二运算放大器A的同相端接地，反相端连接有并联连接的第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5，所述第三电阻R3与连续可调的电位点相连，第四电阻R4与正电源相连，第五电阻R5与电压反馈电路相连，第二运算放大器A2的反相端与输出端之间并联有第六电阻R6。

上述方案的优点在于，拐点判定电路通过与连续可调的电位点连接，与嵌位电路共同用于控制所述推力电流给定产生电路产生的推力电流给定信号加入PI调节器的时间点，增强了电弧挺度和电弧吹力，有效解决了逆变式电焊机在立、横、仰三种位置焊接时熔滴及熔池下坠的问题和粘条问题，避免了焊接缺陷，提高了焊缝质量。

需要说明的是，拐点判定电路也可采用其他电路，比如第四电阻的阻值可调等，本领域技术人员根据实际情况可具体选择现有的电路来实现拐点判定电路的功能。

作为一种具体实施方式，所述嵌位电路包括串联连接的第一二极管D1和第二二极管D2，所述第一二极管D1的负极和第二二极管D2的负极相连，第一二极管D1的正极与推力电流给定产生电路的输出端相连，第二二极管D2的负极还通过第七电阻R7与拐点判定电路的输出端相连，第二二极管D2的正极与PI调节器连接。

所述嵌位电路在所述拐点判定电路输出正信号时起截止作用，避免正信号对逆变式电焊机控制电路的PI调节器的影响，在所述拐点判定电路输出负信号时起嵌位作用，将Vgt信号嵌位在(Vt’-0.7)V。

需要说明的是，嵌位电路也可采用其他现有的嵌位电路，只要能够实现在拐点判定电路输出正信号时起截止作用，在拐点判定电路输出负信号时起嵌位作用即可。

本实施例的逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路的工作原理为：

当逆变式直流手弧电焊机在立、横、仰三种位置焊接时出现熔滴及熔池下坠，或者在平焊过程中，若操作者将焊条压得过低，或者工件上有突出的点时，都会造成电弧电压降低。电压反馈信号Vf与推力电流给定信号Vt经A1组成的加法放大电路处理，设电源+V的电压为U+，得到A1的输出信号V2的值，如下。

当V2＝0时，

由于推力电流给定信号Vt是一个连续可变的电位，当推力电流调节电位器W调节到最小位置时，推力电流给定信号为最小，既Vt＝0，此时可求得电压反馈信号Vf的值Vf1，如下：

由于电压反馈信号Vf是负信号，所以此时对应的焊机输出电压UO值为

此值称为小拐点电压。当焊机输出电压高于此值时，A1的输出信号V2呈正值，所述嵌位电路中的D2起截止作用，A1的输出信号不会对逆变式电焊机的PI调节电路造成影响。当焊机输出电压低于此值时，A1的输出信号V2呈负值，所述嵌位电路中的D1起嵌位作用，将Vgt信号嵌位在-0.7V，通过D2控制逆变式电焊机的PI调节电路，使得焊机的输出电流增大。

当推力电流调节电位器W调节到最大位置时，推力电流给定信号为最大，Vt值达到最大，此时可求得电压反馈信号Vf的值Vf2，如下：

此时对应的焊机输出电压UO值为

此值称为大拐点电压。当焊机输出电压高于此值时，A1的输出信号V2呈正值，所述嵌位电路中的D2起截止作用，A1的输出信号不会对逆变式电焊机的PI调节电路造成影响。当焊机输出电压低于此值时，A1的输出信号V2呈负值，所述嵌位电路中的D1起嵌位作用，将Vgt信号嵌位在(Vt’-0.7)V，通过D2控制逆变式电焊机的PI调节电路，使得焊机的输出电流增大。

综上所述，通过调节推力电流调节电位器W，可以改变推力电流给定值的大小和拐点电压的大小。拐点电压设置为12～24V间。当平焊时，一般不需要推力电流，将推力电流调节电位器置于最小位置，此时的焊接电压一般都大于20V，高于小拐点电压(12V)，推力电流控制电路不起作用。当操作者将焊条压得过低，或者工件上有突出的点时，此时电弧电压降低，当低于12V时，推力电流控制电路起作用，增加逆变式电焊机的输出电流，电弧能量增大，使金属熔化更快，避免出现粘条现象。当立、横、仰三种位置焊接时，可以适当调节推力电流调节电位器，使拐点电压变大，推力电流增大，当出现熔滴及熔池下坠时，此时电弧电压降低，低于此时的拐点电压时，推力电流控制电路起作用，增加逆变式电焊机的输出电流，增强电弧挺力和电弧吹力，来避免熔滴及熔池下坠。

在现有逆变式直流手弧焊机的控制电路的基础上，增加本实施例的逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路后，增强了电弧挺度和电弧吹力，有效解决了逆变式电焊机在立、横、仰三种位置焊接时熔滴及熔池下坠的问题和粘条问题，避免了焊接缺陷，提高了焊缝质量。

本实施例的逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路结构简单，成本低，有效控制成本的投入，有利于大范围推广。

本公开的第二个方面提供逆变式直流手弧焊机，其包括如图1所示的逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路，其特征在于，包括：

推力电流给定产生电路，其用于产生推力电流给定信号；

嵌位电路，其第一输入端与推力电流给定产生电路的输出端相连，第二输入端与拐点判定电路的输出端相连，嵌位电路的输出端与PI调节器相连；所述嵌位电路用于在拐点判定电路输出正信号时起截止作用，在拐点判定电路输出负信号时起嵌位作用；

拐点判定电路，其第一输入端与电压反馈电路相连，第二输入端与推力电流给定产生电路的连续可调电位节点相连，所述拐点判定电路与嵌位电路用于控制所述推力电流给定产生电路产生的推力电流给定信号加入PI调节器的时间点。

2.如权利要求1所述的一种逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路，其特征在于，所述推力电流给定产生电路包括推力给定调节电路与推力给定放大电路，所述推力给定调节电路由可调电位器产生一个连续可调的电位作为推力电流给定信号，所述推力给定调节电路的输出端与推力给定放大电路的输入端连接，所述推力给定放大电路用于将推力电流给定信号反相放大，所述推力给定放大电路的输出端与嵌位电路连接。

3.如权利要求2所述的一种逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路，其特征在于，所述推力给定调节电路包括可调电位器，所述可调电位器的高端连接正电源，可调电位器的低端接地，可调电位器的可调端与推力给定放大电路的输入端相连。

4.如权利要求2所述的一种逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路，其特征在于，所述推力给定放大电路为反相运算放大电路。

5.如权利要求4所述的一种逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路，其特征在于，所述推力给定放大电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相端接地，第一运算放大器的反相端通过第一电阻与连续可调的电位点相连，第一运算放大器的反相端与输出端之间并联有第二电阻。

6.如权利要求1所述的一种逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路，其特征在于，所述拐点判定电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相端接地，反相端连接有并联连接的第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述第三电阻与连续可调的电位点相连，第四电阻与正电源相连，第五电阻与电压反馈电路相连，第二运算放大器的反相端与输出端之间并联有第六电阻。

7.如权利要求1所述的一种逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路，其特征在于，所述嵌位电路包括串联连接的第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的负极和第二二极管的负极相连，第一二极管的正极与推力电流给定产生电路的输出端相连，第二二极管的负极还通过第七电阻与拐点判定电路的输出端相连，第二二极管的正极与PI调节器连接。

8.一种逆变式直流手弧焊机，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的一种逆变式直流手弧焊机用推力电流控制电路。