專利名稱：智能多功能逆變式焊接/切割電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及逆變電源，具體涉及智能多功能逆變式焊接/切割電源，屬電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
七十年代前，所有的弧焊、切割電源都是采用傳統(tǒng)的工頻變壓器漏抗式或磁放大式，其主要缺點(diǎn)是電源效率低下，體積笨重，控制特性調(diào)節(jié)困難，使用不便。隨著功率電子器件的容量、性能大大提高，給弧焊電源、切割電源的發(fā)展帶來了革命性的機(jī)遇。1972年，美國海運(yùn)科研部門研制成功首臺300A晶閘管逆變弧焊電源。而今，國際上幾乎所有焊接設(shè)備制造商，如美國的火米勒、海寶、瑞典的ESAB、日本的大阪變壓器、芬蘭的肯比、德國的梅薩等公司都開發(fā)和生產(chǎn)逆變焊接/切割電源。我國逆變焊接電源在80年代初期才開始研制，1982年，華南理工大學(xué)研制出第一臺50A逆變場效應(yīng)管手弧焊電源樣機(jī)。而今，我國已有上百個逆變焊接電源生產(chǎn)廠家，如四川電子焊接設(shè)備公司、天津中環(huán)電器廠等批量生產(chǎn)晶閘逆變弧焊電源，北京肯沃特電力電子科技公司，西安華山機(jī)械廠等批量生產(chǎn)場效應(yīng)管逆變弧焊電源，成都佳靈電氣制造公司、北京時代新技術(shù)總公司也曾批量生產(chǎn)IGBT逆變弧焊電源。但目前國產(chǎn)的逆變弧焊電源，總的特點(diǎn)是(1)功能單一，焊接、切割多是獨(dú)立的一臺設(shè)備；(2)逆變弧焊電源所有功率變換器件主要以晶閘管為主，用途還是以手工弧焊為主，少數(shù)廠家采用IGBT為功率變換器件，但由于控制方法、保護(hù)技術(shù)、器件質(zhì)量等多方面原因，使得IGBT焊機(jī)在眾多用戶中心打上“不可靠”的烙印(3)國產(chǎn)空氣等離子切割電源大都采用傳統(tǒng)的漏抗器式磁放大器硅整流電路，體積大，效率低；(4)逆變弧焊/切割電源的控制電路主要以分立元件為主，智能化程度不高，人機(jī)對話困難，對操作使用人員的素質(zhì)要求較高。
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之上述不足，提供一種一機(jī)多能智能控制的多功能逆變式焊接/切割電源。
實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述方案實(shí)現(xiàn)智能多功能逆變式焊接/切割電源，包括電源整流濾波電路、逆變電路、中頻整流濾波電路，其特征在于1)輸入電源由三相工頻整流電路接IGBT高頻逆變電路，逆變電路將直流電壓轉(zhuǎn)變成20KHz以上的高頻交流脈沖；2)設(shè)多功率變壓器，其輸入端接逆變電路的高頻電壓輸出端，經(jīng)高頻降壓并由快恢復(fù)整流、濾波后輸出供焊接或切割；3)設(shè)有智能控制電路接于電源整流濾波電路的輸出端和快恢復(fù)流濾波電路輸出端之間；4)多功率變壓器輸出端設(shè)公用輸出端經(jīng)選擇開K1、K2連接焊接/切割輸出，公用輸出設(shè)變壓器經(jīng)高頻引弧電路4連接智能控制電路。所述智能控制電路由微處理器1、微處理器2和控制保護(hù)電路3組成，微處理器和控制保護(hù)電路由單片機(jī)及軟件和外圍電路組成。所述單片機(jī)采用89、80、87或196系列均可。所述智能控制電路的微處理器2與電磁氣閥5連接，控制氣閥的開關(guān)。
本實(shí)用新型以IGBT為功率變換器件，采用雙單片機(jī)預(yù)測控制，電壓電流雙環(huán)反饋，解決了逆變主電路類型的選擇、焊接與切割的統(tǒng)一、逆變電源焊接時外特性的確定、逆變焊接電源調(diào)節(jié)性能的確定、逆變焊接電源動特性的確定、切割工藝對逆變電源切割時的電氣要求、高頻高壓引弧及由此引起的高頻干擾抑制、逆變電源的可靠性設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)問題，將手弧焊、直流氬弧焊、空氣等離子切割溶為一體，達(dá)到了高效節(jié)能、一機(jī)多用、穩(wěn)定可靠、降低用戶生產(chǎn)使用成本、使用維護(hù)方便的目的。
相比現(xiàn)有技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn)1．一機(jī)多能具有手弧焊、氬弧焊、等離子切割等多利功能。
2．智能控制對焊接/切割時的電壓及電流進(jìn)行實(shí)時在測與雙環(huán)控制，使本機(jī)工作穩(wěn)定、焊縫美觀、切割平滑。
3．預(yù)測控制，故障自診斷系統(tǒng)對過壓、欠壓、過流、過熱、電源缺相、操作失誤等進(jìn)行自診斷，并進(jìn)行預(yù)測控制，可連續(xù)滿負(fù)荷工作。
4．抗干擾能力強(qiáng)本機(jī)采用多種抗干擾措施，消除了高頻引弧產(chǎn)生的強(qiáng)電磁干擾，使單片機(jī)和數(shù)字表能穩(wěn)定可靠工作。
5．操作使用方便無論是手工焊、氬弧焊，還是切割，一切工作都由計(jì)算機(jī)程序控制，使用人員只需按一下開關(guān)即可。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型總體電路結(jié)構(gòu)圖。
實(shí)施例如
圖1所示，本實(shí)用新型包括電源三相工頻整流濾波電路、IGBT高頻逆變電路、多主功率變壓器、中頻整流電路，三相工頻整流濾波電路的輸出和快恢復(fù)整流濾波電路輸出之間設(shè)智能控制電路，三相交流電經(jīng)全橋整流濾波形成直流電，通過IGBT逆變部件轉(zhuǎn)成20KHz以上的高頻交流脈沖，經(jīng)高頻降壓并由快恢復(fù)整流管、電抗器整流濾波后供焊接或切割使用。智能控制電路采用雙微處理器控制，由微處理器1、微處理器2和控制保護(hù)電路3組成，微處理器2接收輸出信號并反饋到微處理器1輸入端，由控制保護(hù)電路3對系統(tǒng)過壓、欠壓、過流、過熱、電源缺相、操作失誤等進(jìn)行自診斷，并進(jìn)行預(yù)測控制，可連續(xù)滿負(fù)荷工作。圖中6是輔助電源。微處理器1調(diào)整微處理器2和控制保護(hù)電路3的信號從而控制IGBT高頻逆變電路的輸入信號。使用本實(shí)用新型只需選擇開關(guān)K、K即可進(jìn)行焊接或切割之用。
本實(shí)用新型的IGBT為功率變換器件，采用雙單片機(jī)預(yù)測控制，電壓電流雙環(huán)反饋，解決了逆變主電路類型的選擇、焊接與切割的統(tǒng)一，將手弧焊、直流氬弧焊、空氣等離子切割溶為一體。
上述電源用于380V交流電，輸出空載電壓可分檔為70-210V，輸出電流焊接時10-250A、DC，切割時10-30A、DC，變換效率≥90％，功率周數(shù)≥0.90，重量32kg，工作溫度-5-40℃。本實(shí)用新型具有手工弧焊、直流氬弧焊、空氣等離子切割功能以及恒流陡降、恒流外拖、恒壓截流等外特性，體積小、重量輕、高效節(jié)能、負(fù)載持續(xù)率高、電流高速范圍寬、引弧容易、電弧穩(wěn)定、熔池深、飛濺小、切割切口深、切口美觀、變型小，既適合石油、化工、電力、鐵路、橋梁、礦山、建筑施工及設(shè)備維修等需要頻繁移動的場合，也適合產(chǎn)品批量生產(chǎn)和大型結(jié)構(gòu)等需要高負(fù)載持續(xù)率焊接/切割電源的加工制造。
權(quán)利要求1．智能多功能逆變式焊接/切割電源，包括電源整流濾波電路、逆變電路、中頻整流濾波電路，其特征在于1)輸入電源由三相工頻整流電路接IGBT高頻逆變電路，逆變電路將直流電壓轉(zhuǎn)變成20KHz以上的高頻交流脈沖；2)設(shè)多功率變壓器，其輸入端接逆變電路的高頻電壓輸出端，經(jīng)高頻降壓并由快恢復(fù)整流、濾波后輸出供焊接或切割；3)設(shè)有智能控制電路接于電源整流濾波電路的輸出端和快恢復(fù)流濾波電路輸出端之間；4)多功率變壓器輸出端設(shè)公用輸出端經(jīng)選擇開K1、K2連接焊接/切割輸出，公用輸出設(shè)變壓器經(jīng)高頻引弧電路4連接智能控制電路。
2．如權(quán)利要求1所述的焊接/切割電源，其特征在于所述智能控制電路由微處理器1、微處理器2和控制保護(hù)電路3組成，微處理器和控制電路由單片機(jī)及軟件和外圍電路組成。
3．如權(quán)利要求2所述的焊接/切割電源，其特征在于所述智能控制電路的微處理器2與電磁氣閥5連接，控制氣閥的開關(guān)。
4．如權(quán)利要求2所述的焊接/切割電源，其特征在于所述單片機(jī)采用89、80、87或196系列均可。
專利摘要智能多功能逆變式焊接/切割電源,其設(shè)有智能控制電路接于電源整流濾波電路的輸出端和快恢復(fù)流濾波電路輸出端之間;多功率變壓器輸出端設(shè)公用輸出端經(jīng)選擇開K1、K2連接焊接/切割輸出,公用輸出設(shè)變壓器經(jīng)高頻引弧電路4連接智能控制電路。解決了逆變主電路類型的選擇、焊接與切割的統(tǒng)一,將手弧焊、直流氬弧焊、空氣等離子切割溶為一體。具有多功能、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B23K9/10GK2463097SQ0121417
公開日2001年12月5日 申請日期2001年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月16日
發(fā)明者唐玉貴, 黃莉, 曹龍漢, 景有泉 申請人:唐玉貴