[發(fā)明專(zhuān)利]一種中頻弧焊電源可控整流的控制裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310619289.0
• 申請(qǐng)日: 2013-11-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103831505A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳頎;賀彪;楊磊;杜君;王濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B23K9/10
• 分類(lèi)號(hào): B23K9/10
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種中頻弧焊電源可控整流的控制裝置及方法，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)，長(zhǎng)輸管道的建設(shè)發(fā)展迅速，每年都有數(shù)千公里的管道項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)，為了保證工程項(xiàng)目的順利完成，各施工單位在設(shè)備方面都有較大的投資，其中焊接電源的投入占較大的比重。目前，在管道施工中大多采用纖維素焊條封底，在使用纖維素焊條立向下焊接時(shí)具有熔深大、穿透力強(qiáng)、單面焊雙面成形，氣孔敏感性小等特點(diǎn)，適用于厚壁容器及鋼管底層的打底焊，可以免去鏟根,?提高工作效率，改善勞動(dòng)條件。

一般的手工弧焊電源，主要具有下降靜外特性，在進(jìn)行纖維素焊條焊接時(shí)，尤其是小電流纖維素下向焊條打底焊時(shí),?出現(xiàn)斷弧、熄弧、粘條及過(guò)渡熔滴顆粒粗大，電弧不穩(wěn)定的現(xiàn)象。纖維素下向焊條對(duì)弧焊電源的要求就相當(dāng)高。因此，我們?cè)谶M(jìn)行纖維素下向焊時(shí)，就要求焊機(jī)在空載時(shí)有高電壓（80V），輸出電流具有陡降特性，特別在小電流時(shí)要求電流穩(wěn)定性和連續(xù)性要好，并在焊接短路時(shí)加以適當(dāng)?shù)耐屏﹄娏魇购笚l不易熄弧和斷弧。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種中頻弧焊電源可控整流的控制裝置及方法，用以解決焊機(jī)輸出的電流特性既符合普通焊條的焊接電流特性，也符合纖維素焊條的焊接電流特性的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種中頻弧焊電源可控整流的控制裝置及方法，包括電源電路1、三相電源自然換相點(diǎn)電路2、電壓信號(hào)檢測(cè)電路3、帶PI控制器的電流信號(hào)檢測(cè)電路4、數(shù)字處理器5、可控硅驅(qū)動(dòng)電路6、三相橋式半控整流主電路7；所述數(shù)字處理器5分別與三相電源自然換相點(diǎn)電路2輸出端口、電壓信號(hào)檢測(cè)電路3輸出端、帶PI控制器的電流信號(hào)檢測(cè)電路4輸出端口和可控硅驅(qū)動(dòng)電路6的輸入端口相連接,所述三相電源自然換相點(diǎn)電路2的輸入端與三相中頻永磁發(fā)電機(jī)的輸出端口相連接,?所述三相橋式半控整流主電路7分別與電壓信號(hào)檢測(cè)電路3的輸入端、帶PI控制器的電流信號(hào)檢測(cè)電路4的輸入端、三相中頻永磁發(fā)電機(jī)的輸出端口、負(fù)載的輸入端、可控硅驅(qū)動(dòng)電路6的輸出端相連接。

所述電源電路1包括穩(wěn)壓芯片、濾波電容、三極管。

所述三相電源自然換相點(diǎn)電路2包括光耦PC817、電阻R1、R2、R3、R4、二極管D1和濾波電容C6、C7，三相電源自然換相點(diǎn)電路2的u、v、w端分別接三相中頻永磁發(fā)電機(jī)輸出的三相電源的相電壓U、V、W、其輸出端分別與數(shù)字處理器5的外部中斷0、外部中斷1、定時(shí)器中斷0相連接。?

所述電壓信號(hào)檢測(cè)電路3包括光藕PC817、電阻R13、R14、R15、穩(wěn)壓管D4和濾波電容C12，電壓信號(hào)檢測(cè)電路3的輸入端與三相橋式半控整流主電路7的負(fù)載采樣電阻R29相連接、其輸出端與數(shù)字處理器5中的單片機(jī)的輸入端口P1.2相連。

所述帶PI控制器的電流信號(hào)檢測(cè)電路4包括運(yùn)算放大器C3140、電阻R16、R17、R28、R19、坦電容C1、C2、濾波電容C13、C14、穩(wěn)壓管D5、電位器R20，帶PI控制器的電流信號(hào)檢測(cè)電路4的輸入端與三相橋式半控整流主電路7的負(fù)載采樣電阻R29相連接、其輸出端與數(shù)字處理器5中的單片機(jī)的輸入端口P1.4相連，電位器R20一端接地、其另一端與運(yùn)算放大器C3140的同相輸入端相連。

所述數(shù)字處理器5包括一個(gè)單片機(jī)（可采用STC90C52AD單片機(jī)）及其外圍電路，數(shù)字處理器5中單片機(jī)的輸出口P2.0、P2.1、P2.2分別與可控硅驅(qū)動(dòng)電路6中相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路連接。

所述可控硅驅(qū)動(dòng)電路6包括光藕TLP250、電阻、濾波電容，可控硅驅(qū)動(dòng)電路6三個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端分別與三相橋式半控整流主電路7中對(duì)應(yīng)的可控硅的控制極相連接。

所述三相橋式半控整流主電路7包括三個(gè)接陰極的晶閘管可控硅U、V、W和三個(gè)接陽(yáng)極的二極管D6、D7、D8。

所述控制方法的具體步驟如下：

A、在進(jìn)行纖維素焊條焊接時(shí)，首先把三相中頻永磁發(fā)電機(jī)輸出的電壓分別為U、V、W的三相電源（可采用其頻率為620Hz左右，其線(xiàn)電壓波形圖見(jiàn)圖9）分別供給三相電源自然換相點(diǎn)電路2、三相橋式半控整流主電路7，三相電源從三相電源自然換相點(diǎn)電路2輸出后得到下降沿為三相電源自然換相點(diǎn)的矩形波，因?yàn)楸景l(fā)明在測(cè)量的時(shí)候采用雙蹤示波器，所以三路信號(hào)分成兩次來(lái)測(cè)量，具體見(jiàn)圖3圖4，此矩形波頻率為620Hz左右，其平均電壓在1.6V-2.0V左右，其下降沿時(shí)刻為從5V降為0V的點(diǎn)，其中每個(gè)矩形波的相位相差120度其中每個(gè)矩形波的下降沿時(shí)刻則對(duì)應(yīng)三個(gè)相電壓的零點(diǎn)即為可控整流的自然換相點(diǎn)時(shí)刻；?