CN2605953Y

CN2605953Y - 交直流氩弧焊机

Info

Publication number: CN2605953Y
Application number: CN 03237013
Authority: CN
Inventors: 李力; 段立昆
Original assignee: Beijing Time Technologies Co ltd
Current assignee: Beijing Time Technologies Co ltd
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2004-03-10
Anticipated expiration: 2013-01-21

Abstract

一种交直流氩弧焊机，包括设于机壳壳体的总电源开关、和焊接电缆插座，以及设置于壳体内的内部电路单元，该内部电路单元包括：一个整流电路；第一级转换电路单元，将整流电路送来的高压直流电经转换为高频交流电；第二级转换电路单元，将上述高频交流电转换为焊接用的可控直流或交流电流；以及协调该第一级转换电路单元、和该第二级转换电路单元工作的控制单元；本交直流氩弧焊机效率高，可广泛应用于各类金属的非熔化极惰性气体保护焊，尤其适用于铝、镁等有色金属的薄板焊接，由于内部电路单元采用了先进的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘双极晶体管)逆变技术，实现了对焊接过程的各种参数的精确调整，具有国际先进水平；另外，由于内部电路采用了集成电路，简化了组装和维护。

Description

交直流氩弧焊机

技术领域

本实用新型涉及一种电焊机，尤其是一种交直流氩弧焊机。

背景技术

现有的焊接电源不能实现一机输出交流、直流、直流脉冲和方波交流，也就是说，在又要进行钨极氩弧焊、又要进行手工焊接、又要进行交流焊接等多种焊接方法的场合，必须使用不同的焊机，这当然会给用户造成操作上的不便、以及成本上的增加。

另一方面，现有的焊接电源的内部控制电路为分立电子元件组成，组装麻烦，又容易发生故障，在焊接过程中不能实现各种参数的精确调整，不适应当今产业上的需要。

发明内容

本实用新型的主要目的，就是要提供一种高效的、应用范围广的交直流氩弧焊机，可进行交流、直流、直流脉冲和方波交流焊接；本实用新型的次要目的，就是要实现交直流氩弧焊机内部电路的集成电路化，简化交直流氩弧焊机的组装和维护。

为达成上述目的，本实用新型提出一种交直流氩弧焊机，包括设于机壳壳体的总电源开关、和焊接电缆插座，以及设置于壳体内的内部电路单元，该内部电路单元包括一个整流电路，将从总电源开关输入的三相交流电转换为高压直流电；第一级转换电路单元，将上述高压直流电经转换为高频交流电；第二级转换电路单元，将上述高频交流电转换为焊接用的可控直流或交流电流；以及协调该第一级转换电路单元、和该第二级转换电路单元工作的控制单元。

本实用新型的交直流氩弧焊机效率高，可广泛应用于各类金属的非熔化极惰性气体保护焊，尤其适用于铝、镁等有色金属的薄板焊接，由于内部电路单元采用了先进的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘双极晶体管)逆变技术，实现了对焊接过程的各种参数的精确调整，具有国际先进水平。另外，本实用新型的交直流氩弧焊机内部电路采用了集成电路，简化了组装和维护。

附图说明

图1为本实用新型的焊机进行MMA焊接时的示意图；

图2为本实用新型的前控制面板示意图；

图3为本实用新型的焊机配电箱内部结构示意图；

图4为本实用新型的内部电路单元的电路图。

具体实施方式

请看图1为本实用新型的焊机进行MMA(Manual Metal Arc手工金属焊)焊接时的示意图，外部电源从一个配电箱输入，本实用新型的焊机包括设于机壳壳体后部的总电源开关(图中未示)、和壳体前面板上的焊接电缆插座、以及设置于机壳内的内部电路，该总电源开关与配电箱相连接；本实用新型采用三相交流电，经该内部电路转换为焊接用的可控直流或交流电流，并从壳体前面板上的焊接电缆插座输出，焊接电缆插座有两个，分别外接被焊工件、和焊钳。

图2为本实用新型的控制前面板功能示意图；如图2所示，本焊机通过选择功能钮可进行交流、直流、直流脉冲和方波交流焊接。

图3为本实用新型的焊机配电箱内部结构示意图；该配电箱箱体的外侧部有一个电源开关1，打开开关1后，外部电源从配电箱的上部进入箱内，从配电箱下部送入本实用新型的焊机，配电箱内还包括一个保险丝2、及接地线4，以保障本实用新型的安全。

为实现上述功能，本机采用了IGBT两级逆变技术，再请看图4，图4为本实用新型的内部电路单元的电路图；下面同时对照附图对本实用新型的焊机的一个实施例进行详述：

本实用新型的内部电路单元包括：一个整流电路，将从总电源开关输入的三相交流电转换为高压直流电；第一级IGBT逆变电路单元，将上述高压直流电经转换为高频交流电；第二级IGBT逆变电路单元，将上述高频交流电转换为焊接用的可控直流或交流电流；以及一个协调该第一级IGBT逆变电路单元、和该第二级IGBT逆变电路单元工作的控制单元。

如图4所示，三相交流电从总电源开关输入，输入后经三相整流模块BR1整流变为直流，再经过第一级IGBT逆变后产生高频交流，经过高频变压器T1变换、二极管模块D1～D4整流后产生低压直流；经过第二级IGBT后输出可控直流或交流电流供焊接。本机前级为逆变恒流源，提供恒定的焊接电流，后级为交流换向，输出可控直流或交流电流。还包括一个协同前后两级工作的程序控制电路；机内并具有各种保护功能，如：过热保护、过流保护、欠压保护等等。

其中，第一级IGBT逆变电路单元完成从高压直流到高频交流的逆变功能，该第一级IGBT逆变电路单元主要由IGBT1和IGBT2模块、电路板PCB5、高频变压器T1组成，其中每个IGBT模块内含两个单元：C1-C2E1和C2E1-E2，四个单元在驱动电路PCB2控制下轮流工作。工作过程A时，电流方向为IGBT1(C1-C2E1)→高频变压器T1原边(上至下)→IGBT2(C2E1-E2)，能量传递到付边；工作过程B时，电流方向为IGBT2(C1-C2E1)→高频变压器T1原边(下至上)→IGBT1(C2E1-E2)，能量传递到付边；两个过程之间没有停止时间。由于两个过程在高频变压器T1原边形成电流方向相反，使变压器T1工作在交流状态，完成了由直流向交流的变换，即逆变过程。

第二级IGBT逆变电路单元根据输出需要完成对输出电流方向的控制，主要由二极管模块D1-D4、电感L1、模块IGBT3、变压器T2组成，该IGBT3模块和变压器T2分别连接有电缆插座XS(R)和XS(B)，如图1所示，电缆插座XS(R)外接被焊工件，XS(B)外接焊钳，焊接时本机可根据需要在工件和焊钳之间输出焊接电流，形成焊接电弧；模块IGBT3内含两个单元：C1-E1C2和E1C2-E2，E1C2为公共端，两个单元在驱动电路PCB4控制下轮流工作。参见图4所示，二极管模块D1、D3组成正相全波整流电路，二极管模块D2、D4组成两个反相全波整流电路，T1中心抽头作为电路中点，经变压器T2连接至输出电缆插座XS(B)。当工作在直流正输出时，电流方向为：D1和D3正极→电感L1绕组1、2→模块IGBT3的C1-E1C2单元→输出电缆插座XS(R)→焊接电弧→输出电缆插座XS(B)→变压器T2→电路中点(T1中心抽头)，其余器件不参加工作。当工作在直流负输出时，电流方向为：电路中点(T1中心抽头)→变压器T2→输出电缆插座XS(B)→焊接电弧→输出电缆插座XS(R)→模块IGBT3的E1C2-E2单元→电感L1绕组3、4→D2和D4正极，其余器件不参加工作。当工作在交流输出时，由控制电路控制模块IGBT3的两个单元轮流工作，连续重复上述两个过程，在输出端形成交流输出，其中两组整流电路和模块IGBT3的两个单元轮流工作。

控制单元主要包括电路板PCB1、PCB2、PCB3和PCB4，电路板PCB1和PCB2与模块IGBT1和IGBT2相连接，PCB4与模块IGBT3相连接，PCB3与PCB1和PCB4相连接；其中：PCB3的功能主要是采集外部设定状态、参数后经运算后形成两级逆变电路所需参数，分别送至PCB1、PCB4；PCB1的功能主要是根据PCB3提供的参数及两级逆变电路的工作要求，采集传感器信号后经过运算形成控制信号，经PCB2放大后驱动第一级逆变电路的IGBT模块工作，并根据电路工作状态完成保护功能。PCB3所形成的参数送至PCB1，经PCB2放大后驱动第一级转换电路的模块IGBT1和IGBT2；PCB3所形成的参数通过PCB4送至控制模块IGBT3，同时生成显示信号在显示面板上进行显示，及气阀控制信号。

本实用新型IGBT模块采用德国西门子公司的产品，其中，IGBT1、IGBT2的型号均为BSM75GB120DN2，IGBT3的型号为BSM300GB60DLC。本实用新型的其他主要芯片的型号请见下表：

代号	元件名称	型号
代号	元件名称	型号	D1-D4	二极管模块	DESIx101-06A
BR1	三相整流模块	MDS(60)B-12	D1-D4	二极管模块	DESIx101-06A
BR1	三相整流模块	MDS(60)B-12	PCB1	控制电路板	H058-02.5
PCB2	驱动电路板	H016-03.3	PCB1	控制电路板	H058-02.5
PCB2	驱动电路板	H016-03.3	PCB3	控制电路板	H058-02.7
PCB4	驱动电路板	H058-03.4	PCB3	控制电路板	H058-02.7
PCB4	驱动电路板	H058-03.4	PCB6	高频放电电路板	H058-02.8
PCB7	焊枪开关滤波电路板	H058-07.2	PCB6	高频放电电路板	H058-02.8
PCB7	焊枪开关滤波电路板	H058-07.2	PCB8	电源输入滤波电路板	H058-03.5
PCB9	风机调速电路板	H058-02.6	PCB8	电源输入滤波电路板	H058-03.5
PCB9	风机调速电路板	H058-02.6	PCB10	IGBT3吸收电路板	H058-04.1
PCB11	高频吸收电路板	H058-07.3	PCB10	IGBT3吸收电路板	H058-04.1
PCB11	高频吸收电路板	H058-07.3	PCB12	IGBT1电路板	H058-05.1
XS(R)XS(B)	焊接电缆插座	DKJ50-1	PCB12	IGBT1电路板	H058-05.1

Claims

1、一种交直流氩弧焊机，包括设于机壳壳体的总电源开关、和焊接电缆插座，以及设置于壳体内的内部电路单元，该内部电路单元包括一个整流电路，将从总电源开关输入的三相交流电转换为高压直流电；其特征是：该内部电路单元还包括：

第一级转换电路单元，将上述高压直流电经转换为高频交流电；

第二级转换电路单元，将上述高频交流电转换为焊接用的可控直流或交流电流；以及

协调该第一级转换电路单元、和该第二级转换电路单元工作的控制单元。

2、如权利要求1所述的交直流氩弧焊机，其特征是：所述第一级转换电路单元包括相互电连接的模块IGBT1、模块IGBT2、电路板PCB5、高频变压器T1；其中模块IGBT1、IGBT2内分别含两个单元：C1-C2E1和C2E1-E2，该第一级转换包含两个过程，在过程A中，高压直流电流方向为：IGBT1(C1-C2E1)→高频变压器T1原边(上至下)→IGBT2(C2E1-E2)，能量传递到付边；在工作过程B中，高压直流电流方向为：IGBT2(C1-C2E1)→高频变压器T1原边(下至上)→IGBT1(C2E1-E2)，能量传递到付边；经上述两个工作过程，高压直流电流被转换为高频交流电，并由变压器T1输出至第二级转换电路单元。

3、如权利要求1所述的交直流氩弧焊机，其特征是：所述第二级转换电路单元包括相互电连接的二极管模块D1-D4、电感L1、模块IGBT3、变压器T2，该模块IGBT3和变压器T2分别连接有电缆插座XS(R)和XS(B)，电缆插座XS(R)外接被焊工件，XS(B)外接焊钳；其中模块IGBT3内含两个单元：C1-E1C2和E1C2-E2，E1C2为公共端，二极管模块D1、D3组成正相全波整流电路，二极管模块D2、D4组成两个反相全波整流电路，T1中心抽头作为电路中心，经变压器T2连接至输出电缆插座XS(B)，上述两组整流电路和模块IGBT3的两个单元轮流工作，其中该第二级转换包含两个过程，在过程A中，电流方向为：D1和D3正极→电感L1绕组1、2→模块IGBT3的C1-E1C2单元→输出电缆插座XS(R)→焊接电弧→输出电缆插座XS(B)→变压器T2→电路中点(T1中心抽头)；在过程B中，电流方向为：电路中点(T1中心抽头)→变压器T2→输出电缆插座XS(B)→焊接电弧→输出电缆插座XS(R)→模块IGBT3的E1C2-E2单元→电感L1绕组3、4→D2和D4正极；经上述两个工作过程，前述高频交流电被转换为可控直流或交流电流，并由电缆插座XS(R)和XS(B)输出以产生焊接电弧。

4、如权利要求1所述的交直流氩弧焊机，其特征是：该控制单元包括电路板PCB1、PCB2、PCB3和PCB4，电路板PCB1和PCB2与模块IGBT1和IGBT2相连接，PCB4与模块IGBT3相连接，PCB3与PCB1和PCB4相连接；其中：

PCB3采集根据外部设定状态参数并转换为两级逆变电路所需参数；

上述参数送至PCB1，经PCB2放大后驱动第一级转换电路的模块IGBT1和IGBT2；

上述参数通过PCB4送至控制模块IGBT3，同时生成显示信号及气阀控制信号。

5、如权利要求2或3所述的交直流氩弧焊机，其特征是：所述模块IGBT1、IGBT2的型号均为BSM75GB120DN2，模块IGBT3的型号为BSM300GB60DLC。

6、如权利要求2或3所述的交直流氩弧焊机，其特征是：所述焊接电缆插座的型号为DKJ50-1。

7、如权利要求1所述的交直流氩弧焊机，其特征是：所述总电源开关与外部电源之间还设有一个配电箱，外部电源从配电箱的上部进入箱内，从配电箱下部送入本焊机，该配电箱箱体的外侧部有一个电源开关(1)，配电箱内还包括一个保险丝(2)、及接地线(4)。