專利名稱：一種單管igbt逆變式電弧焊機的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及電焊機產(chǎn)品領域，具體涉及一種單管IGBT逆變式電弧焊機。
背景技術(shù)：
逆變式電弧焊機是一種高效環(huán)保、節(jié)能節(jié)材的新型焊接電源，隨著電力半導體開關(guān)器件的發(fā)展，逆變式電弧焊機先后經(jīng)歷了快速可控硅逆變模式、晶體三極管(BJT)逆變模式、絕緣柵場效應管(MOSFET)逆變模式到絕緣柵場效應晶體管(IGBT)逆變模式等發(fā)展歷程。目前，IGBT逆變式模式電弧焊機是目前技術(shù)較為先進的，因為IGBT管的電氣性能都優(yōu)于其他半導體開關(guān)器件，開關(guān)頻率遠高于可控硅和晶體管；而飽和壓降又遠低于絕緣柵場效應管。由于逆變工作頻率很高，所以其主變壓器的鐵心截面積和線圈匝數(shù)大大減少，因此，IGBT逆變式焊機可以在一定程度上減少自身的體積及重量，大大減少電能損耗。但是，在目前的IGBT逆變式電弧焊機中，均需要利用到大功率的IGBT模塊，使得其在體積上仍有 進一步減少的空間，且其發(fā)熱量大，并不利于散熱；并且，其生產(chǎn)及其維修的成本都十分高昂，不利于市場的推廣。
發(fā)明內(nèi)容為克服上述缺陷，本實用新型的目的即在于一種單管IGBT逆變式電弧焊機。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的本實用新型一種單管IGBT逆變式電弧焊機，主要包括主線路與控制線路；所述主線路由通過電信號依次順序連接的交流輸入端、工頻整流濾波與供電電路、中頻逆變電路、中頻降壓變壓器、中頻整流電路、中頻濾波電感和直流輸出端構(gòu)成；所述控制線路包括工頻控制變壓器、主控與PWM脈寬調(diào)制電路和顯示與調(diào)節(jié)電路；所述工頻整流濾波與供電電路還通過工頻控制變壓器連接有主控與PWM脈寬調(diào)制電路；所述中頻逆變電路為單管IGBT組和對稱驅(qū)動電路構(gòu)成的橋式逆變電路，其中還設有電流采樣電路，所述電流采樣電路將采樣得到的電流反饋信號發(fā)送至主控與PWM脈寬調(diào)制電路；所述直流輸出端中設有電壓采樣電路，所述電壓采樣電路將采樣得到的電壓反饋信號發(fā)送至主控與PWM脈寬調(diào)制電路；所述主控與PWM脈寬調(diào)制電路與中頻逆變電路相接，用于根據(jù)接收到的信號驅(qū)動中頻逆變電路；所述顯示與調(diào)節(jié)電路與主控與PWM脈寬調(diào)制電路雙向?qū)?，用于向主控與PWM脈寬調(diào)制電路輸入控制信號并且對主控與PWM脈寬調(diào)制電路中的信號進行顯示。進一步，所述主控與PWM脈寬調(diào)制電路包括電流反饋系統(tǒng)、引弧電流給定系統(tǒng)、推力電流給定系統(tǒng)、焊接電流給定系統(tǒng)、過流保護信號系統(tǒng)、PWM脈沖功率放大系統(tǒng)、PWM脈沖控制系統(tǒng)。進一步，所述中頻逆變電路包括四組開關(guān)管，其分別為第一組開關(guān)管、第二組開關(guān)管、第三組開關(guān)管、第四組開關(guān)管；所述第一組開關(guān)管包括IGBT單管Qla和Qlb、阻容吸收電阻R13和R14、阻容吸收電容C9和C10、門極驅(qū)動電阻R15和R16 ；所述第二組開關(guān)管包括IGBT單管Q2a和Q2b、阻容吸收電阻R19和R20、阻容吸收電容Cll和C12、門極驅(qū)動電阻R17和R18 ；所述第三組開關(guān)管包括IGBT單管Q3a和Q3b、阻容吸收電阻Rll和R12、阻容吸收電容C5和C6、門極驅(qū)動電阻R9和RlO ；所述第四組開關(guān)管包括IGBT單管Q4a和Q4b、阻容吸收電阻R21和R22、阻容吸收電容C15和C16、門極驅(qū)動電阻R23和R24。進一步，所述第一、第四組和第二、第三組開關(guān)管的通斷相位相差180度。進一步，所述工頻整流濾波與供電電路包括電流反饋系統(tǒng)、引弧電流給定系統(tǒng)、推力電流給定系統(tǒng)、焊接電流給定系統(tǒng)、過流保護信號系統(tǒng)、PWM脈沖功率放大系統(tǒng)、PWM脈沖控制系統(tǒng)。進一步，所述中頻降壓變壓器是由一次測繞組和二次側(cè)全波整流繞組以及變壓器鐵芯組成的中頻降壓變壓器，一次側(cè)繞組一頭駁接于逆變橋一中點，而另一頭則駁接于逆變橋另一中點，次級送到所述中頻整流電路。進一步，所述PWM脈沖控制系統(tǒng)包括集成電路U2，所述集成電路U2用于負責PWM脈沖的產(chǎn)生、分頻和錯相以及PWM脈沖的輸出；PWM脈沖定頻率振蕩電容和電阻，所述PWM脈沖定頻率振蕩電容和電阻由電容C8和電阻R22組成；軟啟動電路，所述軟啟動電路由電阻R15、R16電容C13組成；欠壓保護電路，所述欠壓保護電路由集成電路UlB和電阻R18、R19電容C12 二極管D4組成，用于送出高電平去集成電路U2的16腳，以關(guān)斷PWM脈沖；鋸齒波補償電路，所述鋸齒波補償電路由集成電路UlC和電阻R13、R14電容C9、ClO組成，用于將集成電路U2的8腳輸出的鋸齒波信號電壓射隨放大后，通過阻容網(wǎng)絡送到U2的4腳；誤差比較、放大、積分調(diào)整電路，所述誤差比較、放大、積分調(diào)整電路由集成電路UlA構(gòu)成，用于對信號進行誤差比較、放大和積分調(diào)整；射極跟隨電路，所述射極跟隨電路由集成電路UlD構(gòu)成，用于將經(jīng)過誤差比較、放大和積分調(diào)整后的信號射隨放大后送入集成電路U2的5腳。本實用新型的中頻逆變電路由若干個單管IGBT構(gòu)成，其生產(chǎn)價格十分低廉，并且由于單管IGBT發(fā)熱量不高，熱阻小，使得整個裝置不再需要利用大型的散熱裝置進行散熱，進一步的減少了整機的體積；并且，通過本實用新型中的主控與PWM脈寬調(diào)制電路的控制，使得本實用新型能夠在極短的時間內(nèi)對輸出電流進行調(diào)整，從而能滿足焊接過程中的各種特殊要求，焊接效果十分良好。
為了易于說明，本實用新型由下述的較佳實施例及附圖作以詳細描述。圖I為本實用新型的電路邏輯圖；圖2為本實用新型的整體電氣原理圖；圖3為本實用新型的主控與PWM脈寬調(diào)制電路電氣原理圖；圖4為本實用新型的PWM控制芯片電氣原理圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。請參閱圖I至圖2，本實用新型一種單管IGBT逆變式電弧焊機，主要包括主線路與控制線路；所述主線路由通過電信號依次順序連接的交流輸入端、工頻整流濾波與供電電路I、中頻逆變電路2、中頻降壓變壓器3、中頻整流電路4、中頻濾波電感5和直流輸出端構(gòu)成；所述控制線路包括工頻控制變壓器8、主控與PWM脈寬調(diào)制電路6和顯示與調(diào)節(jié)電路7 ;所述工頻整流濾波與供電電路I還通過工頻控制變壓器8連接有主控與PWM脈寬調(diào)制電路6 ；所述中頻逆變電路2為單管IGBT組和對稱驅(qū)動電路構(gòu)成的橋式逆變電路，其中還設有電流采樣電路(未圖示)，所述電流采樣電路(未圖示)將采樣得到的電流反饋信號發(fā)送至主控與PWM脈寬調(diào)制電路6 ；所述直流輸出端中設有電壓采樣電路(未圖示)，所述電壓采樣電路(未圖示)將采樣得到的電壓反饋信號發(fā)送至主控與PWM脈寬調(diào)制電路6 ；所述主控與PWM脈寬調(diào)制電路6與中頻逆變電路2相接，用于根據(jù)接收到的信號驅(qū)動中頻逆變電路2 ；所述顯示與調(diào)節(jié)電路I與主控與PWM脈寬調(diào)制電路6雙向?qū)?，用于向主控與PWM脈寬調(diào)制電路6輸入控制信號并且對主控與PWM脈寬調(diào)制電路6中的信號進行顯示。本實用新型的具體工作過程為電網(wǎng)工頻交流電輸入焊機后，通過工頻整流濾波與供電電路I中的工頻整流濾波電路進行整流濾波，得到直流電流或電壓，再將直流電流或電壓供給中頻逆變電路2，同時將電網(wǎng)工頻交流電通過EMC處理后送到工頻控制變壓器8，工頻控制變壓器8適當降壓后將低壓控制交流電送到主控與PWM脈寬調(diào)制電路上。工頻整流濾波與供電電路I中的風機供電電路擔負著為軸流風機提供交流電能的任務。中頻逆變電路2是由單管IGBT管組成的橋式逆變電路，將直流電壓或電流逆變成中頻方波交流電壓或電流，送到中頻降壓變壓器3的一次側(cè)，降壓后再送到中頻整流電路4整流成中頻脈動直流電壓或電流，經(jīng)中頻濾波電感5濾除紋波后進行輸出。[0049]在中頻逆變電路2的一次側(cè)設有電流采樣電路，將采到的電流信號作為電流反饋信號送到主控與PWM脈寬調(diào)制電路6 ;顯示與調(diào)節(jié)電路7送來的電流電壓給定信號也送到主控與PWM脈寬調(diào)制電路6 ;在輸出處設有電壓采樣電路，將采到的電壓信號作為電壓反饋信號也送到主控與PWM脈寬調(diào)制電路6，三路信號在這里進行誤差比較、積分放大和靜外特性控制后調(diào)制PWM脈沖，功率放大PWM脈沖，最后輸出有一定功率的PWM驅(qū)動脈沖去驅(qū)動中頻逆變電路2的單管IGBT組。主控與PWM脈寬調(diào)制電路6與顯示與調(diào)節(jié)電路7的信號是雙向聯(lián)通的，顯示與調(diào)節(jié)電路7產(chǎn)生的給定信號送到主控與PWM脈寬調(diào)制電路6，同時主控與PWM脈寬調(diào)制電路6的過流/過熱/欠壓等信號和焊接電流值也要通過顯示與調(diào)節(jié)電路7的人機界面顯示出來。所述的工頻整流濾波與供電電路I由整流橋QL1、濾波電容Cl和C2和輸入輸出 插座P3、P8、P9等組成。工頻交流電通過空氣開關(guān)Kl送到工頻整流濾波與供電電路I上，由整流橋QLl整流和電容Cl、C2濾波后輸往下一級電路。插座P9連接到工頻變壓器8的一次側(cè)及一次側(cè)自藕抽頭，工頻變壓器T2將自藕降壓后的電壓通過插座P3送給軸流風機FANl，工頻變壓器T2將隔離降壓后的電壓通過插座X6送到主控與PWM脈寬調(diào)制電路6作為控制用供電。工頻整流濾波與供電電路I還包含欠壓識別電路，將欠壓信號通過插座P8和X9送至主控與PWM脈寬調(diào)制電路6作為欠壓保護信號。所述中頻逆變電路2是由四組單管IGBT組和對稱驅(qū)動電路構(gòu)成的橋式逆變電路，IGBT單管Qla和Qlb、阻容吸收電阻R13和R14、阻容吸收電容C9和C10、門極驅(qū)動電阻R15和R16等組成第一組開關(guān)管，IGBT單管Q2a和Q2b、阻容吸收電阻R19和R20、阻容吸收電容Cll和C12、門極驅(qū)動電阻R17和R18等組成第二組開關(guān)管，IGBT單管Q3a和Q3b、阻容吸收電阻Rll和R12、阻容吸收電容C5和C6、門極驅(qū)動電阻R9和RlO等組成第三組開關(guān)管，IGBT單管Q4a和Q4b、阻容吸收電阻R21和R22、阻容吸收電容C15和C16、門極驅(qū)動電阻R23和R24等組成第四組開關(guān)管。P麗脈沖信號經(jīng)插座X7從主控與PWM脈寬調(diào)制電路6中取出，送至對稱驅(qū)動電路隔離分相后分別送到四組單管IGBT組的門極上，分別驅(qū)動四組單管IGBT按第一組與第四組IGBT同時導通和關(guān)斷，第二組與第三組IGBT同時導通和關(guān)斷，第一、第四組和第二、第三組IGBT的通斷相位相差180度。其中電容器C8、C14和C13為逆變器直流母線高頻濾波電容，用于濾除母線上產(chǎn)生的高頻尖峰電壓。中頻逆變電路2中設置了一次側(cè)電流檢測反饋電路，電路由電流互感器T3、快恢復整流二極管D13、D14、D15、D16、采樣電阻R26及高頻濾波電容C21等組成。由采樣電阻R26采得的幅值和一次側(cè)脈沖電流成比例的脈沖電壓信號將作為焊接電流的反饋信號。所述中頻降壓變壓器3是由一次測繞組和二次側(cè)全波整流繞組以及變壓器鐵芯組成的中頻降壓變壓器，一次側(cè)繞組一頭駁接于逆變橋一中點，而另一頭則駁接于逆變橋另一中點，次級送到中頻整流電路4。一次側(cè)繞組和二次繞組是通過絕緣材料安全絕緣的。所述中頻整流電路4由快恢復整流二極管D5、D6、D7、D8及其阻容吸收電阻電容R25、C17和快恢復整流二極管D9、D10、D11、D12及其阻容吸收電阻電容R26、C18等組成全
波中頻整流電路。所述中頻濾波電路5為一直流濾波電感LI，濾除中頻紋波后的直流電從直流輸出口輸出，接于輸出口的正負極和地之間的電容C19和C20為抗干擾接地的安規(guī)電容。所述主控與PWM脈寬調(diào)制電路6包括電流反饋系統(tǒng)、引弧電流給定系統(tǒng)、推力電流給定系統(tǒng)、焊接電流給定系統(tǒng)、過流保護信號系統(tǒng)、PWM脈沖功率放大系統(tǒng)、PWM脈沖控制系統(tǒng)。所述顯示與調(diào)節(jié)電路7由LED數(shù)字電流顯示表頭、過流/過熱/欠壓指示燈、推力電流給定旋鈕和焊接電流給定旋鈕組成，通過該電路的人機對話面板即可完成人機的交流。請參看圖3，在本實用新型中所述主控與PWM脈寬調(diào)制電路的具體電路結(jié)構(gòu)為所述電流反饋系統(tǒng)由集成電路UlD和電阻Rl、R2、R3電容Cl 二極管Z2和Dl組成。所述引弧電流給定系統(tǒng)由集成電路U1C、UlA電阻R29、R30、R31、R32、R33、R34、R19、R20 電容 C12、C11、C10、C13、C7 二極管 D4、D5、D7 組成。所述過流保護信號系統(tǒng)由三極管Q3、Q4、Q5、Q6光電耦合器U3電阻R35、R36、R37、R38、R39、R40、R41、R42、R28電容C14、C16 二極管D8、D9組成過流信號比較處理、輸出和顯示電路組成。另外，由二極管D6、D10電阻R26、R27電容C9以及外接的欠壓采樣和溫度繼電器構(gòu)成欠壓/超溫保護和顯示電路。所述推力電流給定系統(tǒng)由集成電路U2A、U2B、U2D電阻R16、Rl7、R18、Rl I、R7、R8、R9、RIO、R4、R5、R6 電容 C2、C3、C4、C5 二極管 D2、D3、Zl 等組成。所述焊接電流給定系統(tǒng)由集成電路U2C電阻R12、R13、R14、R15電容C6電位器W1、 W2等組成。所述PWM脈沖功率放大系統(tǒng)由MOSFET管Ml、M2、M3、M4電阻R45、R46、R47、R48、R43、R44 電容 C15、C33、C34、C35、C17、C18、C19 等組成。所述PWM脈沖控制系統(tǒng)為PWM脈沖控制芯片CZ1，其由集成電路U1A、U1B、U1C、U1D、U2 電阻 R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R22 電容 Cl、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、CIO、Cll、C12、C13、C14、C15 二極管D1、D2、D3、D4、ZD1 等組成。其中集成電路U2為PWM控制芯片，負責PWM脈沖的產(chǎn)生、分頻和180度錯相以及PWM脈沖的輸出；電容C8和電阻R22為芯片的PWM脈沖定頻率振蕩電容和電阻；電阻R15、R16電容C13組成軟啟動電路，它使PWM脈沖在恢復時以慢速展寬方式打開；集成電路UlB和電阻R18、R19電容C12 二極管D4組成欠壓保護電路，當穩(wěn)定電壓已低于15V時，表明整個電路可能會出現(xiàn)不正常的工作狀態(tài)，通過該電路送出高電平去集成電路U2的16腳關(guān)斷PWM脈沖；集成電路UlC和電阻R13、R14電容C9、ClO組成鋸齒波補償電路，將集成電路U2的8腳輸出的鋸齒波信號電壓射隨放大后，通過阻容網(wǎng)絡送到U2的4腳，以之補償一次側(cè)反饋的脈沖電流波形；集成電路UlA和周圍器件組成誤差比較、放大、積分調(diào)整電路；集成電路UlD為射極跟隨電路，將經(jīng)過誤差比較、放大和積分調(diào)整后的信號射隨放大后送入集成電路U2的5腳。請參看圖4，在本實用新型中PWM控制芯片CZl的核心元件U2是一電流型PWM集成電路UC3846，其負責PWM脈沖產(chǎn)生和調(diào)制輸出。PWM控制芯片的“2”腳為電流反饋端，“5”腳為電流給定端，從外面引來的電流反饋信號和給定信號分別通過“2”腳和“5”腳經(jīng)電阻Rl和R2送到誤差比較點，即Rl和R2的連接點，通過集成運放UlA和UlD組成的放大器積分放大后，送到電流型PWM集成電路U2的5PIN，作為PWM調(diào)節(jié)的誤差信號電壓。從“13”腳引入一次側(cè)電流脈沖信號，經(jīng)電阻RlO送到電流信號比較端集成電路U2的4PIN ;其8PIN的內(nèi)部振蕩鋸齒波信號通過UlC組成的斜波補償網(wǎng)絡后也送到集成電路U2的4PIN，最后混合成經(jīng)過斜波補償了的一次側(cè)電流脈沖信號，在集成電路U2內(nèi)部與誤差信號進行比較形成調(diào)制PWM脈沖，通過分頻、分相后在IlPIN和14PIN輸出相位相差180度的調(diào)制后的PWM脈沖信號。同時從“13”腳引入一次側(cè)電流脈沖信號，還經(jīng)電阻R8送到過流關(guān)斷端16PIN，當逆變電路一次側(cè)有異常過流現(xiàn)象發(fā)生，一次側(cè)電流脈沖信號會有高過U2所設門檻電壓值的幅度，U2會立即停止當前脈沖輸出，起到逐一脈沖過流保護作用。集成電路U2的IPIN是關(guān)斷/軟啟動端，當其接地時，會關(guān)斷PWM脈沖輸出。開機伊始或U2的IPIN與地斷開后，2PIN的內(nèi)部5. IV穩(wěn)壓電源或通過分壓電阻R15、R16對電容C13緩慢充電，IPIN電壓會從零慢慢升高，PWM脈沖將從零寬度逐漸展寬。故將過熱、欠壓、 過流等保護信號送于此端，只要有過熱、欠壓、過流等信號，此端就和地相接，電壓立即降為零，立即停止PWM脈沖輸出。等恢復正常后，才使此端和地斷開，電容緩慢充電，PWM脈沖將從零寬度逐漸展寬。起到異常迅速關(guān)斷，恢復正常或剛開機后PWM脈沖從零寬度逐漸展寬的理想軟啟動效果。在本實用新型中電流反饋和電流調(diào)節(jié)的實現(xiàn)方式具體為逆變器一次側(cè)的電流采樣電路采集到一次側(cè)的電流脈沖信號電壓，通過插座X7引入控制電路板，經(jīng)電阻Rl和R2分壓，UlD射極跟隨放大二極管Dl隔離后由電容Cl濾波成直流作為電流反饋信號，通過“2”腳送到P麗控制芯片的誤差比較點；由外接電位器給出的電流給定信號被集成電路U2C電阻R12、R13、R14、R15電容C6電位器W1、W2等處理后生成的負的電流給定信號也通過“5”腳送到PWM控制芯片的誤差比較點；推力電流給定系統(tǒng)將焊接弧壓通過電阻R4、R5、R6分壓，電容C2濾波后經(jīng)U2A射極跟隨放大送到U2B和電阻R8、RIO、R7、R9組成的，帶回差電壓比較器上。比較器的輸出經(jīng)二極管D3隔離輸送到外接推力調(diào)節(jié)電位器，經(jīng)外接推力調(diào)節(jié)電位器調(diào)節(jié)后由插座X3送回，電容C5濾除干擾后由集成電路U2D反相比例放大通過“5”腳送到PWM控制芯片的誤差比較點；引弧電流給定系統(tǒng)將一次側(cè)電流信號脈沖信號電壓經(jīng)集成電路UlC同相放大，二極管D7隔離電容C12濾波后變成表征一次側(cè)平均電流的電壓信號，此信號經(jīng)UlA組成的電壓比較器進行比較，比較結(jié)果經(jīng)二極管D5隔離輸出，再經(jīng)二極管D4和電阻R19后通過“5”腳也送到PWM控制芯片的誤差比較點。正常焊接過程中，焊接電流給定電位器決定著焊接電流大小，焊接電流給定和焊接電流反饋在PWM控制芯片的誤差比較點達到動態(tài)的平衡。當焊接電弧很短，幾乎要短路時，電弧電壓也會很低，此時集成電路U2B輸出會變高,通過外接電位器送回插座X3的電壓也會高起來，使得集成電路U2D的輸出端也會有較高的負值電壓，這個負電壓經(jīng)電阻R18后通過“5”腳加到PWM控制芯片的誤差比較器上，相當于額外增加了電流給定，這樣就使焊機在焊條快要短路時輸出更大電流——稱為推力電流。推力電流可防止焊接過程中出現(xiàn)黏條的現(xiàn)象，保證焊接過程穩(wěn)定流暢。推力電流大小可根據(jù)實際情況通過推力電流電位器人工調(diào)節(jié)。[0075]當焊接開始時，由于焊前沒有電流，故一次側(cè)電流脈沖幅度很小，致使集成電路UlC輸出電壓很低，通過集成電路UlA的比較，會在電容C7的負端得到近15V的負電壓，經(jīng)二極管D4和電阻R19后通過“5”腳送到PWM控制芯片的誤差比較點，相當于額外增加了電
流給定，這樣就使焊機在施焊伊始時輸出更大電流------稱為引弧電流。隨著焊接電流的
建立，集成電路UlC會輸出高電位，集成電路UlA比較后也會輸出高電位，電容C7負端的電位會隨著它自身通過電阻R20的放電而慢慢變?yōu)榱恪Ｇ笆鲱~外增加的使焊機在施焊伊始時輸出更大電流的給定會慢慢變?yōu)榱?，這時引弧過程結(jié)束。引弧電流可以使焊接起弧容易，力口大冷工件冷焊條的引弧成功率。引弧電流大小可根據(jù)實際情況通過引弧電流電位器人工調(diào)節(jié)。在本實用新型中異常保護的實現(xiàn)方式具體為過流保護過流保護分輕度單一脈沖過流保護和重度過流完全切斷輸出保護。當過流不太嚴重時，一次側(cè)電流脈沖信號的幅度會比正常脈沖幅值高出一些，這個信號通過插座X7送到控制電路板，再送至PWM控制芯片的“ 13”腳，經(jīng)PWM控制芯片上電阻R8送到PWM控制芯片上PWM集成電路U2 (UC3846)過流關(guān)斷端16PIN，PWM集成電路U2會立即停止當前脈沖輸出，起到單個過流保護作用，而下一個脈沖照常輸出，對焊接過程沒有影響。當過流較嚴重時，一次側(cè)電流脈沖信號的幅度會比正常脈沖幅值高很多，這個信號通過插座X7送到控制電路中三極管Q3的基極電位Ub會高于其發(fā)射極電位0. 65V以上使得三極管Q3導通，三極管Q3導通又使三極管Q4和Q5導通，而三極管Q4和Q5接成正反饋形式，故三極管Q4和Q5 —旦導通就會迅速鎖死在導通狀態(tài)下。三極管Q4導通后的集電極電壓通過電阻R42連接到三極管Q6的基極，三極管Q6也導通，通過光電耦合器U3使得PWM控制芯片電路里PWM集成電路U2的IPIN電壓立即為零，完全封鎖PWM脈沖，直到關(guān)斷電源消除故障后重新開機才按PWM軟啟動方式恢復正常。欠壓保護在工頻整流濾波與供電電路I中有專門的欠壓檢測電路，檢測到的電網(wǎng)欠壓信號通過插座P8和X9傳到控制電路板上的二極管DlO上，通過電阻R35和光電耦合器U3使得PWM控制芯片電路里PWM集成電路U2的IPIN電壓立即為零，完全封鎖PWM脈沖，電網(wǎng)電壓恢復正常值時，PWM按軟啟動方式恢復正常。過熱保護在工頻整流濾波與供電電路I中插座X8外接有溫度繼電器，溫度繼電器置于逆變器電力開關(guān)器件所在的散熱器上。由于某種原因使得散熱器溫度升高超過設定值，溫度繼電器會閉合，通過二極管D6電阻R35和光電耦合器U3使得PWM控制芯片電路里PWM集成塊U2的IPIN電壓立即為零，完全封鎖PWM脈沖，只有等散熱器溫度恢復正常值時，PWM按軟啟動方式恢復正常。本實用新型中的焊接電流顯示的實現(xiàn)方式具體為由外接電位器給出的電流給定信號被集成電路U2C電阻R12、R13、R14、R15電容C6電位器W1、W2等處理后生成的負的電流給定信號再通過集成電路UlB電阻R21、R22、R23、R24、R25、R49電位器W4電容C8等處理后生成的正的電流顯示信號，由插座Xl送往顯示面板上的LED數(shù)碼顯示表顯示焊接電流。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種單管IGBT逆變式電弧焊機，其特征在于，包括主線路與控制線路； 所述主線路由通過電信號依次順序連接的交流輸入端、工頻整流濾波與供電電路、中頻逆變電路、中頻降壓變壓器、中頻整流電路、中頻濾波電感和直流輸出端構(gòu)成； 所述控制線路包括工頻控制變壓器、主控與PWM脈寬調(diào)制電路和顯示與調(diào)節(jié)電路； 所述工頻整流濾波與供電電路還通過工頻控制變壓器連接有主控與PWM脈寬調(diào)制電路； 所述中頻逆變電路為單管IGBT組和對稱驅(qū)動電路構(gòu)成的橋式逆變電路，其中還設有電流采樣電路，所述電流采樣電路將采樣得到的電流反饋信號發(fā)送至主控與PWM脈寬調(diào)制電路； 所述直流輸出端中設有電壓采樣電路，所述電壓采樣電路將采樣得到的電壓反饋信號 發(fā)送至主控與PWM脈寬調(diào)制電路； 所述主控與PWM脈寬調(diào)制電路與中頻逆變電路相接，用于根據(jù)接收到的信號驅(qū)動中頻逆變電路； 所述顯示與調(diào)節(jié)電路與主控與PWM脈寬調(diào)制電路雙向?qū)?，用于向主控與PWM脈寬調(diào)制電路輸入控制信號并且對主控與PWM脈寬調(diào)制電路中的信號進行顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單管IGBT逆變式電弧焊機，其特征在于，所述主控與PWM脈覽調(diào)制電路包括電流反饋系統(tǒng)、弓I弧電流給定系統(tǒng)、推力電流給定系統(tǒng)、焊接電流給定系統(tǒng)、過流保護信號系統(tǒng)、PWM脈沖功率放大系統(tǒng)、PWM脈沖控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單管IGBT逆變式電弧焊機，其特征在于，所述中頻逆變電路包括四組開關(guān)管，其分別為第一組開關(guān)管、第二組開關(guān)管、第三組開關(guān)管、第四組開關(guān)管； 所述第一組開關(guān)管包括=IGBT單管Qla和Qlb、阻容吸收電阻R13和R14、阻容吸收電容C9和CIO、門極驅(qū)動電阻R15和R16 ； 所述第二組開關(guān)管包括=IGBT單管Q2a和Q2b、阻容吸收電阻R19和R20、阻容吸收電容Cll和C12、門極驅(qū)動電阻R17和R18 ； 所述第三組開關(guān)管包括=IGBT單管Q3a和Q3b、阻容吸收電阻Rll和R12、阻容吸收電容C5和C6、門極驅(qū)動電阻R9和RlO ； 所述第四組開關(guān)管包括=IGBT單管Q4a和Q4b、阻容吸收電阻R21和R22、阻容吸收電容C15和C16、門極驅(qū)動電阻R23和R24。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單管IGBT逆變式電弧焊機，其特征在于，所述第一、第四組和第二、第三組開關(guān)管的通斷相位相差180度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單管IGBT逆變式電弧焊機，其特征在于，所述工頻整流濾波與供電電路包括電流反饋系統(tǒng)、引弧電流給定系統(tǒng)、推力電流給定系統(tǒng)、焊接電流給定系統(tǒng)、過流保護信號系統(tǒng)、PWM脈沖功率放大系統(tǒng)、PWM脈沖控制系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單管IGBT逆變式電弧焊機，其特征在于，所述中頻降壓變壓器是由一次測繞組和二次側(cè)全波整流繞組以及變壓器鐵芯組成的中頻降壓變壓器，一次側(cè)繞組一頭駁接于逆變橋一中點，而另一頭則駁接于逆變橋另一中點，次級送到所述中頻整流電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單管IGBT逆變式電弧焊機，其特征在于，所述PWM脈沖控制系統(tǒng)包括 集成電路U2，所述集成電路U2用于負責PWM脈沖的產(chǎn)生、分頻和錯相以及PWM脈沖的輸出； PWM脈沖定頻率振蕩電容和電阻，所述PWM脈沖定頻率振蕩電容和電阻由電容C8和電阻R22組成； 軟啟動電路，所述軟啟動電路由電阻R15、R16電容C13組成； 欠壓保護電路，所述欠壓保護電路由集成電路UlB和電阻R18、R19電容C12 二極管D4組成，用于送出高電平去集成電路U2的16腳，以關(guān)斷PWM脈沖； 鋸齒波補償電路，所述鋸齒波補償電路由集成電路UlC和電阻R13、R14電容C9、C10組成，用于將集成電路U2的8腳輸出的鋸齒波信號電壓射隨放大后，通過阻容網(wǎng)絡送到U2的4腳； 誤差比較、放大、積分調(diào)整電路，所述誤差比較、放大、積分調(diào)整電路由集成電路UlA構(gòu)成，用于對信號進行誤差比較、放大和積分調(diào)整； 射極跟隨電路，所述射極跟隨電路由集成電路UlD構(gòu)成，用于將經(jīng)過誤差比較、放大和積分調(diào)整后的信號射隨放大后送入集成電路U2的5腳。
專利摘要本實用新型涉及電焊機產(chǎn)品領域，具體涉及一種單管IGBT逆變式電弧焊機；本實用新型包括由通過電信號依次順序連接的交流輸入端、工頻整流濾波與供電電路、中頻逆變電路、中頻降壓變壓器、中頻整流電路、中頻濾波電感和直流輸出端構(gòu)成的主線路；和由工頻控制變壓器、主控與PWM脈寬調(diào)制電路和顯示與調(diào)節(jié)電路組成的控制線路；所述中頻逆變電路為單管IGBT組和對稱驅(qū)動電路構(gòu)成的橋式逆變電路；所述主控與PWM脈寬調(diào)制電路與中頻逆變電路相接，用于根據(jù)接收到的信號驅(qū)動中頻逆變電路；本實用新型采用了單管IGBT，其生產(chǎn)價格十分低廉，且減少了整機的體積；焊接效果十分良好。
文檔編號B23K9/10GK202479668SQ20122011827
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者劉泉, 吳月濤 申請人:深圳華意隆電氣股份有限公司