[發(fā)明專利]一種電弧焊焊接電源輸出特性控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210052744.9
• 申請日: 2012-03-02
• 公開（公告）號: CN102699486A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設計）人: 蘆煒
• 申請（專利權）人: 深圳麥格米特電氣股份有限公司
• 主分類號: B23K9/095
• 分類號: B23K9/095
• 代理公司: 深圳市興科達知識產(chǎn)權代理有限公司 44260
• 代理人: 杜啟剛

[技術領域]

本發(fā)明涉及焊接電源輸出控制，尤其涉及一種電弧焊焊接電源輸出特性控制方法。

[背景技術]

圖1為一般熔化電極電弧焊接裝置的結構圖。焊接電源WPS的輸出特性為恒壓特性，為焊絲1、電弧2以及母材3提供能量，用以熔化焊絲1、維持電弧2以及加熱母材3。焊絲1通過送絲裝置4以恒速方式送進，焊絲1送進速度應與焊絲熔化速度保持一致以保證焊接過程穩(wěn)定。如圖2所示，電源的外特性曲線與電弧的特性曲線相交，以獲得焊接系統(tǒng)在動態(tài)情況下的快速恢復。

圖3是上述焊接系統(tǒng)外特性的示意圖之一。其中橫軸表示焊接電流Iw，縱軸表示焊接電壓Vw。此焊接系統(tǒng)的輸出特性表現(xiàn)為以斜率Rw下降的特性。該特性可以用以下公式表示：

Vw＝Eps-Rw×Iw

式中，Eps為焊接電源輸出電壓

通過設置特定的外特性斜率，即Rw值，可以得到較好的焊接穩(wěn)定性。為此很多方法被提出來，例如在硬件回路上串聯(lián)阻抗，或者在控制上“電子”地形成特定的外特性。

熔化電極電弧焊接在較低送絲速度時，為保證焊接質(zhì)量，常常使熔滴處于短路過渡狀態(tài)，即短路和重新燃弧反復交替發(fā)生。如圖4所示，t1-t3期間的短路時間Ts內(nèi)，焊絲與母材處于短路狀態(tài)，此時焊接電壓Vw處于較低的值，焊接電流Iw逐漸增加，而在t3-t6的燃弧時間Ta內(nèi)，電弧和電極電壓重新建立，焊接電流Iw逐漸減小，焊接電壓Vw逐漸回到控制值。電流Iw的變化率以及焊接電壓Vw回復到設定值的時間取決于焊接系統(tǒng)控制回路的時間常數(shù)τ，該常數(shù)主要受焊接回路等效電感Lw以及等效電阻Rw決定。這個常數(shù)決定了焊接穩(wěn)態(tài)情況下實際焊接電壓Vw和焊接電流Iw的大小，也決定了焊接動態(tài)情況下焊接系統(tǒng)從不穩(wěn)定回復到穩(wěn)定狀態(tài)的時間，反映了系統(tǒng)對環(huán)境的適應性。適當?shù)目刂葡到y(tǒng)時間常數(shù)τ能夠改善電弧的穩(wěn)定性。

短路過渡模式下的等效公式如下：

E＝Rw×Iw+Lw×dIw/dt+Vw(E為逆變電源副邊輸出電壓)

通過控制不同的等效電阻Rw和等效電感Lw，可以在不同送絲速度下獲取穩(wěn)定的焊接電弧，并有效的減少焊接飛濺。

焊接回路的真實電感Lr和真實電阻Rr會隨著外界因素變化，這些因素包括線纜長度、直徑以及卷曲度，焊絲干伸長長度，環(huán)境溫度，器件溫度，熔滴過渡離散性等。這些因素具有時變性和不可控的特征，會對焊接系統(tǒng)的控制造成影響，影響焊接穩(wěn)定性和焊接質(zhì)量。

此外，為了保證熔滴過渡的順暢，同時避免較大的飛濺，往往需要在短路階段的各個時期實現(xiàn)不同的電流上升率，而在燃弧階段的各個時期實現(xiàn)不同的電流下降率，即實時的改變系統(tǒng)的控制時間常數(shù)，這些常數(shù)的選取又與上述的各種影響因素相關。

現(xiàn)有技術之一依靠線纜的自然屬性或者在回路中串聯(lián)入物理電阻實現(xiàn)焊接電源外特性控制，一方面增加了系統(tǒng)的損耗，增加了系統(tǒng)的成本，另一方面系統(tǒng)時間常數(shù)依然受到外界因素影響，電源外特性只有在特定情況下才能與電弧外特性匹配?，F(xiàn)有技術之二在系統(tǒng)控制回路中引入電流反饋，將此電流反饋按一定比例系數(shù)放大后于電壓控制參考量相加，實現(xiàn)電源的外特性控制。此種方法省去了焊接回路中的物理電阻，減少了焊接系統(tǒng)能量消耗，并且因為外特性是通過硬件開關控制或者通過軟件控制實現(xiàn)，能夠針對不同焊絲直徑或者保護氣體類型設置不同的電源外特性，能夠較好的使電源外特性與焊接電弧外特性匹配，但同樣無法抑制外界環(huán)境變化造成的影響。

[發(fā)明內(nèi)容]

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種當在焊接系統(tǒng)外界環(huán)境發(fā)生長期變化或者瞬時變化時，能夠保持焊接系統(tǒng)穩(wěn)定工作的電弧焊焊接電源輸出特性的控制方法。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是，一種電弧焊焊接電源輸出特性控制方法，包括以下步驟：

101)在焊接過程中的短路過渡期間實時檢測焊機輸出電路的焊接電壓值和焊接電流值；

102)根據(jù)焊接電壓值和焊接電流值計算回路真實電阻值；

103)利用回路真實電阻值得到焊接電流設定值；

104)根據(jù)焊接電流設定值與焊接電流值的差值實時調(diào)整焊接電源的輸出。

以上所述的電弧焊焊接電源輸出特性控制方法，預先在焊接電源的控制器中保存輸出電壓設定值、電感設定值，根據(jù)步驟102計算得到的回路真實電阻值進行修正得到外特性控制電阻Rw；所述的焊接電流設定值Iwr通過以下公式得到：

Iwr＝∫((Ur-Vw-Rw×Iw)/Lw)dt；

其中，Ur為輸出電壓設定值、Lw為電感設定值、Vw為焊接電壓值、Iw為焊接電流值。