焊接逆變電源

多功能數(shù)字波控弧焊逆變電源專(zhuān)利目的

《多功能數(shù)字波控弧焊逆變電源》的目的在于克服2013年之前技術(shù)中的缺點(diǎn)與不足，提供一種多功能數(shù)字波控弧焊逆變電源。該逆變電源使焊機(jī)具備優(yōu)異的一致性、可靠性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，基于電弧瞬態(tài)能量的精細(xì)化控制技術(shù)，優(yōu)化利用焊接電弧能量，提高熱效率，保證良好的電弧穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)多種電流脈沖波形輸出控制，適應(yīng)不同金屬材料焊接，以獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫焊接質(zhì)量。

多功能數(shù)字波控弧焊逆變電源技術(shù)方案

《多功能數(shù)字波控弧焊逆變電源》通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種多功能數(shù)字波控弧焊逆變電源，其特征在于：包括主電路、控制電路和送絲機(jī)模塊；所述主電路包括依次連接的三相共模濾波模塊、一次整流濾波模塊、高頻全橋逆變模塊、功率變壓器模塊和二次整流濾波模塊；所述控制電路包括ARM控制系統(tǒng)模塊，以及與ARM控制系統(tǒng)模塊連接的數(shù)字化面板模塊、高頻逆變驅(qū)動(dòng)模塊和送絲機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；

其中，所述主電路的三相共模濾波模塊與三相交流輸入電源連接；二次整流濾波模塊的輸出端一與送絲機(jī)模塊的輸入端連接，輸出端二與焊接負(fù)載的輸入端一連接；送絲機(jī)模塊的輸出端與焊接負(fù)載的輸入端二連接；送絲機(jī)模塊還與送絲機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊信號(hào)連接；所述電壓電流檢測(cè)模塊用于實(shí)時(shí)檢測(cè)主電路電壓電流值；所述高頻全橋逆變模塊與控制電路的高頻逆變驅(qū)動(dòng)模塊連接，以實(shí)現(xiàn)由控制電路控制逆變電源的輸出特性。

《多功能數(shù)字波控弧焊逆變電源》逆變電源具有優(yōu)異的一致性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能和擴(kuò)展性；基于電弧瞬態(tài)能量的精細(xì)化控制技術(shù)，優(yōu)化利用焊接電弧能量，提高熱效率，保證良好的電弧穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)多種電流脈沖波形輸出控制，適應(yīng)不同金屬材料焊接，以獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫焊接質(zhì)量。同時(shí)通過(guò)采用數(shù)字化面板模塊設(shè)置逆變電源輸出特性參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化控制，實(shí)現(xiàn)了多種焊接電流波形調(diào)節(jié)，使該發(fā)明逆變電源適應(yīng)于多種金屬材料的焊接，節(jié)省生產(chǎn)投入成本，提高生產(chǎn)效率。

所述控制電路還包括過(guò)流保護(hù)檢測(cè)模塊和過(guò)壓欠壓缺相檢測(cè)模塊；所述過(guò)流保護(hù)檢測(cè)模塊分別與ARM控制系統(tǒng)模塊、高頻逆變驅(qū)動(dòng)模塊和高頻全橋逆變模塊連接；所述過(guò)壓欠壓缺相檢測(cè)模塊分別與ARM控制系統(tǒng)模塊和三相共模濾波模塊連接。

所述控制電路還包括用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高頻全橋逆變模塊溫度的溫度檢測(cè)模塊；所述溫度檢測(cè)模塊與ARM控制系統(tǒng)模塊連接。

優(yōu)選的方案是：所述ARM控制系統(tǒng)模塊采用型號(hào)為STM32F405RGT6的ARM芯片；所述ARM芯片內(nèi)固化有運(yùn)行于FreeRTOS嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的多功能數(shù)字波控軟件系統(tǒng)。《多功能數(shù)字波控弧焊逆變電源》逆變電源以型號(hào)為STM32F405RGT6的ARM芯片為核心，型號(hào)為STM32F405RGT6的ARM芯片是ARM Cortex^TM-M4架構(gòu)的32位RISC嵌入式微處理器，將FreeRTOS嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)移植到焊機(jī)的控制中，使焊機(jī)具備優(yōu)異的一致性、可靠性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。

所述ARM芯片的ADC端口直接與電壓電流檢測(cè)模塊相連；ARM芯片的GPIO端口分別與過(guò)流保護(hù)檢測(cè)模塊、過(guò)壓欠壓缺相檢測(cè)模塊和溫度檢測(cè)模塊直接相連；ARM芯片的PWM端口分別與高頻逆變驅(qū)動(dòng)模塊和送絲機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊相連；ARM芯片的CAN端口與數(shù)字化面板模塊直接相連。

《多功能數(shù)字波控弧焊逆變電源》的原理是：主電路采用全橋逆變式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用高空載慢送絲的引弧方式。全橋逆變脈寬的調(diào)制是通過(guò)在FreeRTOS嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度，通過(guò)PID控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)給定信號(hào)與反饋信號(hào)的比較運(yùn)算，把PID控制器運(yùn)算輸出結(jié)果通過(guò)ARM控制系統(tǒng)模塊的TIMER模塊輸出數(shù)字化的PWM信號(hào)，通過(guò)高頻逆變驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行隔離放大，控制高頻全橋逆變模塊的功率開(kāi)關(guān)管IGBT按照一定的時(shí)序?qū)ㄅc關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)高頻交直流轉(zhuǎn)變。電流反饋是在逆變電源輸出端用電壓電流檢測(cè)模塊檢測(cè)電壓電流輸出值，得到采樣信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、比較，再輸送到ARM控制系統(tǒng)模塊，改變高頻全橋逆變模塊中功率管IGBT的導(dǎo)通與截止時(shí)間，實(shí)現(xiàn)占空比的調(diào)節(jié)以達(dá)到功率調(diào)節(jié)的目的，使逆變電源的瞬時(shí)輸出能量保持穩(wěn)定，達(dá)到焊接過(guò)程精細(xì)化控制的目的。

多功能數(shù)字波控弧焊逆變電源改善效果

1、《多功能數(shù)字波控弧焊逆變電源》逆變電源對(duì)焊接電弧的瞬態(tài)能量進(jìn)行實(shí)時(shí)精細(xì)化控制，一階階躍響應(yīng)實(shí)現(xiàn)無(wú)超調(diào)控制，使整個(gè)焊接過(guò)程中電弧能量得到精確和柔性控制，保證良好的電弧穩(wěn)定性和挺度，更易于獲得優(yōu)質(zhì)的焊接質(zhì)量；

2、《多功能數(shù)字波控弧焊逆變電源》逆變電源實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化控制，具有優(yōu)異的一致性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能和擴(kuò)展性；

3、《多功能數(shù)字波控弧焊逆變電源》逆變電源實(shí)現(xiàn)了多種焊接電流波形調(diào)節(jié)控制，針對(duì)不同焊絲，通過(guò)專(zhuān)家數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)出對(duì)應(yīng)的焊接波形，以適應(yīng)各種焊接金屬材料，實(shí)現(xiàn)多種焊接方法，一機(jī)多用，節(jié)省生產(chǎn)投入成本，提高生產(chǎn)效率。