[發明專利]中頻逆變電阻電焊機焊接電源的恒流控制裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201110397871.8
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102554441A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 梅文軍;何新福;游學;梁良;王建榮
• 申請（專利權）人: 貴州黎陽航空動力有限公司
• 主分類號: B23K11/24
• 分類號: B23K11/24
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 韓國勝;王瑩

技術領域

本發明涉及電阻焊控制設備領域，特別涉及一種中頻逆變電阻焊機焊接電源的控制裝置及其控制方法。?

背景技術

電阻焊是主要的焊接方法之一，在航空、航天、汽車、工程機械等工業生產領域應用非常廣泛；電阻焊機按其焊接電源的形式主要分為單相工頻交流，三相次級整流，電容儲能焊、中頻逆變焊等。其中，中頻逆變電阻焊能實現對焊件的精密化焊接，符合新材料、新技術發展對焊接提出的新要求，這種高效、輕巧，節能的新型焊接電源是今后電阻焊電源的發展方向。?

中頻逆變電阻焊具有電網三相均衡、功率因數高、節約能源消耗的特點。逆變頻率為1KHZ，焊接電流次級整流輸出，恒流控制，焊接電流的調整是每秒1000次的中頻調整，是傳統SCR型電阻控制的1/20，控制精度高，加熱電流密度大。經實際應用，其具有較寬的參數可調性和直流焊接的工藝優勢，很容易獲得質量可靠、表面美觀、熔核尺寸、焊點拉力符合要求的焊點。?

在電阻焊機生產行業的產品結構中，中頻逆變電阻焊機的技術含量高，國外(主要指美國、日本、德國)的逆變焊的研究和商品化已相當成熟，先后推出了逆變式電阻焊機產品，已廣泛地進入了實際應用階段。很多公司能生產出精密逆變電阻焊機和配套的中頻焊接變壓器，而在國內，近幾年，逆變電阻焊技術也在開始推廣應用；在國外、國內的逆變焊控制上，逆變頻率在1K～4K之間，其中大部分為1K。?

電阻焊接的質量監控方法：主要有恒壓控制，恒流控制，恒功率控制。但是，恒壓控制方式焊接過程中，電流控制精度較差，焊接質?量的穩定性不是很好，恒功率控制能很好地保證好焊接質量，但對控制器技術的要求高，如檢測技術和控制技術等，在國內外商業化的電阻焊控制器中應用很少；長期實踐中證明，在焊接過程中，控制好焊接電流的穩定性既可很好地控制住焊接質量，所以，到目前為止，恒流控制在國內外的電阻焊質量監控中應用最為廣泛，但在具體的實施時則在技術上存在水平的高低，表現在恒流控制精度和電流補償響應速度上；國外的很多焊機生產公司的中頻電阻焊機幾乎都采用了恒流控制，但焊接電流調制的硬件電路多采用模擬量控制，電路復雜，也使得其控制系統相對于普通的交流電阻焊機要復雜得多，出故障后維修困難。?

電阻焊電源由于輸出功率大，所以其焊接電源的主回路幾乎都是以下電路結構：三相50Hz的交流電網電壓經輸入到三相橋式整流器整流，大容量電容器3濾波成直流，提供給IGBT單相全橋組件和中頻變壓器組成的中頻逆變器，IGBT單相全橋組件由四個大功率開關元件IGBT構成，在驅動電路的控制下，四個IGBT組成的逆變橋交替導通和關斷，變成1K?Hz的高壓中頻方波電壓，經中頻變壓器降壓，再經過大電流、低壓降功率二極管全波整流后直流輸出低壓大電流的焊接電流，目前焊接電流的大小、穩定性可通過逆變橋的開通和關斷得到有效控制，而目前針對于中頻逆變電阻電焊機焊接電源主回路沒有合適的控制裝置。?

發明內容

本發明的目的在于彌補現有技術的不足，提供一種精度高、性能可靠，成本低的針對中頻逆變電阻電焊機焊接電源主回路的恒流控制裝置。?

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：中頻逆變電阻電焊機焊接電源的恒流控制裝置，它包括高速單片機、焊接電流初級采集單元、濾波單元、IGBT驅動單元、比較器以及給單片機供電的電源?單元，高速單片機上設置有至少兩個信號輸入端和四個信號輸出端，信號輸入端包括模擬量輸入端和硬件中斷端，IGBT驅動單元由至少四個IGBT驅動模塊組成，焊接電流初級采集單元與濾波單元連接后設置有信號輸出端A和信號輸出端B，其中，信號輸出端A與高速單片機的模擬量輸入端連接，信號輸出端B與比較器的輸入端連接，比較器的輸出端輸出焊接電流TTL時序方波信號并與高速單片機的硬件中斷端連接，高速單片機的四個信號輸出端分別與四個IGBT驅動模塊連接。?

所述的高速單片機采用80F330高速單片機。?

所述的焊接電流初級采集單元采用最大響應時間為2US的霍爾電流傳感器。?

它還設置有熱保護信號輸入端、檢測信號輸入端以及通信輸出單元，所述的熱保護信號輸入端與由水壓開關和裝在中頻逆變電阻焊接電源的中頻變壓器以及IGBT單相全橋組件上的溫度開關合成的熱保護信號連接，檢測信號輸入端與焊接啟動開關連接，通信輸出單元包括通信接口電路和通信輸出端口。?

所述的電源單元包括三端穩壓器，其輸入電源為+5V，輸入電源為+3.3V。?

所述的高速單片機的硬件中斷端設置為由焊接電流TTL時序方波信號電平下降觸發中斷端口。?