CN2609703Y - 弧焊电源 - Google Patents

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段红海
赵智江
罗建坤
李力
吕刚
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Beijing Time Technologies Co ltd
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Abstract

一种弧焊电源，其内部电路包括整流电路，将从总电源开关输入的三相交流电转换为高压直流电；转换电路，包括依次相互连接的逆变单元、主变压器、二次整流单元，其中逆变单元的输入端连接所述整流电路，二次整流单元的输出端连接焊接输出正、负端子；以及控制电路，与转换电路相连接，至少包括一个脉宽调制解调器运算芯片、一个检测元件；其中，逆变单元将所述高压直流电转换为高频交流电，经主变压器降压及二次整流单元整流滤波，转换为直流焊接电流，并通过所述焊接输出正、负端子输出；而在控制电路，检测元件则采集转换电路单元的电流输出信号反馈给脉宽调制解调器运算芯片，进行运算、和逻辑分析判断而调整输入给逆变单元的门脉冲的宽度来实现焊接恒流源的实时控制；本实用新型可实现对焊接过程的各种参数的精确调整并简化了组装和维护，具有国际先进水平。

Description

弧焊电源
技术领域
本实用新型涉及焊接技术，尤其是一种采用IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘双极晶体管)逆变技术的弧焊电源。
背景技术
弧焊电源是向电弧提供电能的装置，该装置应输出足够大的稳定的电能，才能使焊料处于熔融状态，从而完成焊接任务。
但是现有技术的弧焊电源只能适应单一的焊接，如钨极氩弧焊需一种弧焊电源，而纤维素焊条的焊接则需另一种弧焊电源，因此，如能开发出一种能适应多种弧焊用的电源，应是具有广阔市场前景的。
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，效率不高，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、应用范围广的弧焊电源，可进行钨极氩弧焊、纤维素焊条的焊接，也可用于手工电焊条的焊接；本实用新型的次要目的，就是要实现弧焊电源内部电路的集成电路化，简化弧焊电源的组装和维护。
为实现以上目的，本实用新型特提出一种弧焊电源，包括设于机壳壳体的总电源开关、和焊接输出正、负端子，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；该内部电路单元还包括：转换电路，包括依次相互连接的逆变单元、主变压器、二次整流单元，其中该逆变单元的输入端连接所述整流电路，该二次整流单元的输出端连接所述焊接输出正、负端子；以及控制电路，与上述转换电路相连接，该控制电路至少包括一个脉宽调制解调器运算芯片、一个检测元件；其中，逆变单元将所述高压直流电转换为高频交流电，经主变压器降压及二次整流单元整流滤波，将所述高频交流电转换为直流焊接电流，并通过所述焊接输出正、负端子输出；而在控制电路，检测元件则采集转换电路单元的电流输出信号反馈给脉宽调制解调器运算芯片，并通过脉宽调制解调器运算芯片的运算、和逻辑分析判断而调整输入给逆变单元的门脉冲的宽度来实现焊接恒流源的实时控制。
由于本实用新型内部电路单元采用了先进的IGBT(Insulated GateBipolar 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。
附图说明
图1本实用新型的弧焊电源的使用状态示意图；
图2为本实用新型的弧焊电源的原理框图；
图3为本实用新型的弧焊电源的详细电路图。
具体实施方式
如图1所示，为本实用新型的弧焊电源的使用状态示意图；在本弧焊电源的前面板上的气管插头上插有气瓶，而焊枪和待焊接的工件则分别接在面板的负极和正极端口，本弧焊电源就是要在正、负极端口之间输出高频脉冲，以适应焊接的需要。在本弧焊电源的壳体前面板上设有电流设定旋钮、和指示灯以显示预设电流值和实时电流值。
图2所示为本实用新型的弧焊电源的原理框图，图3为本弧焊电源的详细电路图，下面结合图2、3详细说明本弧焊电源的工作原理。
外部总电源首先从电源输入滤波器1进入，电源输入滤波器1由电感和电容组成，可以产生最大的不匹配阻抗以减少由噪声源传入输入电路的电磁干扰，从外部所输入的三相380V交流电进行EMI电磁滤波后即进入主接触器2，主接触器2提供焊接电源的开关控制，如有过流或缺相等故障发生，则主接触器2会立即关闭本实用新型的焊接电源；然后，交流电再进入主整流器3转换成540V的直流电，在本实施例中主整流器3为三相整流桥；接着直流电到了LC滤波电路4以去除整流后的电流波动，然后就进入本实用新型的逆变单元5被逆变为20KHZ的高频交流电，该逆变单元5由两个芯片IGBT1、IGBT2组成，其特性是具有很高的开关速度；该逆变单元5还包括吸收电路，由75AIGBT吸收板PCB4实现。
经高频逆变后的交流电再被送入主变压器6，主变压器6为甲壳虫变压器，漏电低、损耗小；交流电被降至一适当的低压，并通过二次整流单元7进行整流，该二次整流单元7由快速二极管模块组成，包括三个二极管半桥MD1、MD2、MD3，可将已降压的高频交流电转变成直流焊接电流，再经输出电感8滤波、及吸收模块PCB9的高频吸收后，送至前面所述的正、负极端口进行输出，正极端口连接待焊接的工件，负极端口接焊枪；该正、负极端口分别对应于图3中的端子XS1、XS2。另外，在XS1端口还连接有抗干扰电容11，在XS2端口还连接有氩弧引弧耦合电路，用于在焊接时产生非接触引弧所需的高频脉冲。
为实现焊接控制，本实用新型提供有控制运算功能，在本实施例中，这种控制运算功能由主控单元15予以实现，主控单元15采用模块PCB1，其内部包括一个脉宽调制解调器运算芯片(简称PWM芯片，图中未示)，负责系统的参数设定、反馈信号的运算、和逻辑分析判断，并将运算结果输出给逆变单元5以对本弧焊电源的逆变过程予以控制，同时还将运算结果输出给显示单元16进行同步显示。如图3所示，经输出电感8滤波后的直流焊接电流信号通过LEM传感器10检测并被引入模块PCB1，然后通过电压取样板PCB10采集输出电压信号；另外，主控单元15还连接有参数设定及面板显示单元16，让操作者可通过前面板上的指示灯得知预设电流值和实时电流值。在比较前面板的电流旋钮设定值和反馈回来的电流信号后，PCB1开始进行运算，再将运算结果通过IGBT驱动板PCB2输出给逆变单元5，并通过调整输入给逆变单元5功率元件的门脉冲的宽度来实现焊接时的恒流实时控制；此外，主控单元15内部还设有一个保护电路(图中未示)，具有保护功能，可实时监测焊接电源的关键部件，当在逆变过程出现过流、欠压、缺相、或机壳内温度过高时可自动切断主电源、或是切断输出，直至恢复正常状态。主控单元15还连接有遥控插座XS4，以提供遥控功能。
另外，主控单元15还连接有气路保护电路17，在本实施例中采用模块PCB8，外接气阀，用于使用氩弧焊功能时，保护工件和钨极避免接触活性气体。模块PCB8还连接有手动插座XS3，以提供手动控制功能。
本弧焊电源还设有内部元件电源供应单元14，向内部电源分别提供它们所需的电压值的电源。这一部分内还包括一个风扇13，用于机壳壳体内元件的通风散热。
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。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
PWM 脉宽调制解调器运算芯片 SG3525AN
MD1 二极管半桥 MUR20040CT
MD2 二极管半桥 MUR20040CT
MD3 二极管半桥 MUR20040CT
XS1、XS2 焊接输出正、负端子 DKJ70-1
XS3 手动插座 CXCH22F10ZD

Claims (10)

1、一种弧焊电源，包括设于机壳壳体的总电源开关、和焊接输出正、负端子，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：
转换电路，包括依次相互连接的逆变单元、主变压器、二次整流单元，其中该逆变单元的输入端连接所述整流电路，该二次整流单元的输出端连接所述焊接输出正、负端子；以及
控制电路，与上述转换电路相连接，该控制电路至少包括一个脉宽调制解调器运算芯片、一个检测元件；
其中，逆变单元将所述高压直流电转换为高频交流电，经主变压器降压及二次整流单元整流滤波，将所述高频交流电转换为直流焊接电流，并通过所述焊接输出正、负端子输出；而在控制电路，检测元件则采集转换电路单元的电流输出信号反馈给脉宽调制解调器运算芯片，并通过脉宽调制解调器运算芯片的运算、和逻辑分析判断而调整输入给逆变单元的门脉冲的宽度来实现焊接恒流源的实时控制。
2、如权利要求1所述的弧焊电源，其特征是：该逆变单元包括两个IGBT模块及吸收电路，该两个IGBT模块型号均为BSM75GB120DN2。
3、如权利要求1所述的弧焊电源，其特征是：该脉宽调制解调器运算芯片的型号为SG3525AN。
4、如权利要求1所述的弧焊电源，其特征是：该二次整流单元与所述焊接输出正、负端子之间还设有滤波电路和高频吸收电路。
5、如权利要求1所述的弧焊电源，其特征是：该控制电路还连接有一个气路保护电路，外接气阀，保护工件和钨极避免接触活性气体。
6、如权利要求4所述的弧焊电源，其特征是：该气路保护电路连接有手动插座。
7、如权利要求1所述的弧焊电源，其特征是：该控制电路还连接有可提供遥控功能的遥控插座。
8、如权利要求7所述的弧焊电源，其特征是：该电源供应部分还包括一个给机壳壳体内元件通风散热的风扇。
9、如权利要求1所述的弧焊电源，其特征是：该控制电路还包括一个显示单元，在前面板上显示预设电流值和实时电流值。
10、如权利要求1所述的弧焊电源，其特征是：该主变压器为甲壳虫变压器。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100537107C (zh) * 2005-02-07 2009-09-09 林肯环球公司 用于电弧焊接的模块电源、焊机和焊接方法
CN101433994B (zh) * 2008-12-24 2011-07-06 江门市保值久机电有限公司 电焊机多段开关装置
CN101528404B (zh) * 2006-10-17 2012-05-16 林肯环球公司 焊接电源反馈信号的生成装置、调节方法及其反馈功率输出信号反馈控制装置
CN108524099A (zh) * 2017-03-02 2018-09-14 林肯环球股份有限公司 具有平视显示器和语音命令的焊工帽罩

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C17 Cessation of patent right
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