專利名稱：Igbt型高頻逆變直流電焊機防粘功能電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電焊機電路，特別是一種IGBT型高頻逆變直流電焊機防粘功能電路。
背景技術：
改革開放以來，國民經濟快速增長，“科技創新，自主創新”已成為目前國內工業發展的主流，我國工業正逐步向集約型、節能減排、低碳的方向發展。隨著工業的發展，電焊機作為工業生產中不可或缺的焊接裝備得到廣泛的應用。MMA焊接指的是一種焊接方法，其中處于電極夾之中的焊條作為焊接電極，電弧在焊條和工件之間燃燒，作為焊接電極的焊條隨著焊接的進行而不斷縮短。電極夾必須不斷地向工件的方向移動，以使電極和熔融焊縫之間的距離保持不變。MMA焊接幾乎可用于任何條件之下，因此它是焊接行業相當通用的方法。TIG是指氬弧焊，又叫氣體保護焊，是利用外加氣體作為保護介質的一種電弧焊方法，將空氣隔離在焊區之外，防止焊區的氧化。氬弧焊技術是在普通電弧焊原理的基礎上，利用氬氣對金屬焊材的保護，通過高電流使焊材在被焊基材上融化成液態形成溶池，使被焊金屬和焊材達到冶金結合的一種焊接技術，由于在高溫熔融焊接中不斷送上氬氣，使焊材不能和空氣中的氧氣接觸，從而防止了焊材的氧化。其優點是電弧和熔池可見性好，操作方便，沒有熔渣或很少熔渣，無需焊后清渣。IGBT逆變直流電焊機是一種新型的弧焊電源，其良好的電氣性能和顯著的節能效果在各種基礎建設行業得到了充分的體現。目前我國的IGBT逆變直流電焊機的技術大部分采用的是PWM技術，通過專業的SG3525 PWM控制集成電路調節IGBT功率開關管的占空比從而達到輸出電流大小的調節。普通型TIG(氬弧)/MMA(手工)電焊機在焊接過程中，如果輸出端發生相互短路，將使焊件和焊條粘接在一起。對于TIG焊機，必須將鎢針拆下重新打磨；對于MMA焊機，則必須將焊機斷電或者強制分開，在強制分開時，會因輸出電流大而產生較大的電弧，容易使焊槍或者焊件報廢。科研單位與企業的技術人員在不斷地探索、研究，希望研制出一種性能優越的電焊機，以降低生產過程中焊件和焊條粘接導致焊槍或者焊件報廢所造成的損失，雖然取得了一定的進展，但在實際運用中仍然存在著尚未克服的技`術難題。
發明內容本實用新型的目的在于克服以上不足，提供一種IGBT型高頻逆變直流電焊機防粘功能電路，該電路將在焊接過程中實時地對電弧電壓進行自動檢測，通過判斷處理正確地獲得電焊機的狀態，有效防止短路的發生，避免焊槍和工件的損壞。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是含有延時電路1、延時電路I1、延時電路II1、電流比較電路1、電流調節器、PWM控制電路、IGBT驅動電路、高頻逆變直流電源主電路、電焊機輸出電極、電流檢測電路、隔離電壓檢測電路、電壓比較電路、電流比較電路I1、T/Μ選擇信號端、外部電流給定信號端、開關SW1-SW4、二極管D1-D5、反相器Y1-Y4、電阻R1-R3，外部電流給定信號端依次接開關SW1、SW2、SW3，開關SW3另一端接指示燈，指示燈連接電流調節器，電流調節器連接PWM控制電路，PWM控制電路連接IGBT驅動電路，IGBT驅動電路連接高頻逆變直流電源主電路，電源自高頻逆變直流電源主電路輸入，高頻逆變直流電源主電路接電焊機輸出電極，電焊機輸出電極負極接電流檢測電路，電流檢測電路依次通過電流比較電路1、延時電路I與開關SWl相連接，電流檢測電路同時連接指示燈，隔離電壓檢測電路一端接在高頻逆變直流電源主電路和電焊機輸出電極之間的線路上，一端連接電壓比較電路，電壓比較電路連接延時電路II，延時電路II接反相器Y2，反相器Y2接二極管D4正極，開關SWl上并聯有電阻Rl和二極管D1，電阻Rl和二極管Dl串聯，二極管D1、開關SW2和開關SW3上并聯有二極管D2和開關SW4，開關SW4與二極管D2正極串聯，電流檢測電路同時接電流比較電路II，電流比較電路II接反相器Y3，反相器Y3接二極管D5正極，T/M選擇信號端接反相器Yl，反相器Yl接二極管D3正極，二極管D3、D4、D5負極均與開關SW4相連接，二極管D3、D4、D5負極均通過電阻R3接地，T/M選擇信號端和反相器Yl之間的線路上和開關SW2之間連接有導線，延時電路II同時通過延時電路III和反相器Y4與開關SW4相連接，開關SW4與反相器Y4、延時電路III上并聯有電阻R2，構成了一種IGBT型高頻逆變直流電焊機防粘功能電路。本實用新型解決其技術問題所采用的技術原理是防粘功能電路通過對電焊機輸出電壓和輸出電流的實時檢測，通過電子電路或可編程器件實現對電壓和電流信號的比較、延時和邏輯判斷，結合前面占空比的調節電路，正確地控制IGBT驅動電路的輸出，達到不同狀態下對應的輸出電流要求，從而保證焊件和焊條不發生粘接現象。防粘電路主要通過控制電流給定值來實現的，當檢測到輸出短路時，經過判斷產生控制信號，使輸出電流為較小值，防止焊槍和焊件的沾粘。TIG電焊機的正常工作電壓一般為10V-17V，MMA電焊機的正常工作電壓一般為15V-25V。一般將輸出電流控制在0. 5-2A之間，這樣就很容易將鎢針和被焊件分開，不會導致焊槍和焊件的報廢。電流調節器給定值是由開關SW1-SW4在邏輯控制信號下組合形成的，邏輯控制信號是由電流檢測電路和電壓檢測電路、延時電路、電流比較電路等廣生。當選擇為手工焊接模式(T/M為高電平)時，開關SW4始終處于關斷狀態、SW2始終處于導通狀態，電流調節器給定由開關SWl和SW3組合產生。當開始焊接時，輸出電壓由高到低，信號In變高，Fn經延時變低，此期間開關SW3開通。同時，當電流還沒有建立時，信號A2為高，開關SWl開通。外部電流給定信號和In信號共同作用，用于起弧電流給定，一旦起弧后，A2信號變低，SWl關斷，外部電流給定信號通過R1、D1、SW2、SW3作為電流調節器給定。當焊機起弧后，如果輸出電壓在t3時間內起來的話，In會經過延時tl變為零，Fn會保持為高電平，進入正常的焊接過程。如果焊機的輸出電壓在t3時間內沒有起來，In保持高電平，在延時時間t3內Fn為高電平，SW3導通，電流調節器的給定為起弧電流值，t3時間之后，因為電壓沒有起來，表示發生粘結，Fn降為零，將電流給定設置為零，使輸出電流為零，達到防粘的目的。當選擇為氬弧焊接模式(T/M為低電平)時，開關SW2始終處于關斷狀態、SW4的狀態受反相器Y2、Y3輸出控制。電流調節器給定由開關SW3和SW4組合產生。其過程分析和上面類同。當In為高電平或A3為高電平時，SW4都處于關斷狀態。因此，起弧電流由In信號經R2設定。如果在延時時間t3內，焊機正常起弧，輸出電壓升高，則In變為零，Fn保持高電平，由于輸出電流建立，A3變為低電平，SW3導通，外部電流給定可以加到電流調節上。經過tl時間后，In降為零，電流調節器給定完全由外部電流給定信號決定。當發生粘結時，輸出電壓不會上升，In為高電平，經過反相器Y2后使得SW4斷開，同時經過延時t3后，Fn變為零，SW3斷開，電流給定為零，達到防粘的目的。本實用新型的有益效果是該電路將在焊接過程中實時地對電弧電壓進行自動檢測，通過判斷處理正確地獲得電焊機的狀態，有效防止短路的發生，避免焊槍和工件的損壞。該電路結構簡單，運行可靠，解決了新型TIG(氬弧)/MMA(手工)電焊機的焊接防粘問題，有效減少焊接過程的損耗。

下面是結合附圖和實施例對本實用新型進一步描述圖1是IGBT型高頻逆變直流電焊機防粘功能電路原理圖；圖2是IGBT型高頻逆變直流電焊機防粘功能電路電流檢測及相關功能的信號分析圖；圖3是防粘功能電路沒有粘結時電壓檢測及相關功能的信號分析圖；圖4是防粘功能電路發生粘結時電壓檢測及相關功能的信號分析圖。在圖中，I延時電路1、2電流比較電路1、3電流調節器、4PWM控制電路、5IGBT驅動電路、6高頻逆變直流電源主電路、7電焊機輸出電極、8電流檢測電路、9隔離電壓檢測電路、10電壓比較電路、11延時電路11、12電流比較電路11、13延時電路II1、14T/M選擇信號端、15外部電流給定信號端。
具體實施方式
外部電流給定信號端15依次接開關SWl、Sff2, Sff3,開關SW3另一端接指示燈，指示燈連接電流調節器3，電流調節器3連接PWM控制電路4，PWM控制電路4連接IGBT驅動電路5，IGBT驅動電路5連接高頻逆變直流電源主電路6，電源自高頻逆變直流電源主電路6輸入，高頻逆變直流電源主電路6接電焊機輸出電極7，電焊機輸出電極7負極接電流檢測電路8，電流檢測電路8依次通過電流比較電路12、延時電路Il與開關SWl相連接，電流檢測電路8同時連接指示燈，隔離電壓檢測電路9 一端接在高頻逆變直流電源主電路6和電焊機輸出電極7之間的線路上，一端連接電壓比較電路10，電壓比較電路10連接延時電路1111，延時電路IIll接反相器Y2，反相器Y2接二極管D4正極，開關SWl上并聯有電阻Rl和二極管D1，電阻Rl和二極管Dl串聯，二極管D1、開關SW2和開關SW3上并聯有二極管D2和開關SW4，開關SW4與二極管D2正極串聯，電流檢測電路8同時接電流比較電路1112，電流比較電路II12接反相器Y3，反相器Y3接二極管D5正極，T/Μ選擇信號端接反相器Yl，反相器Yl接二極管D3正極，二極管D3、D4、D5負極均與開關SW4相連接，二極管D3、D4、D5負極均通過電阻R3接地，T/Μ選擇信號端14和反相器Yl之間的線路上和開關SW2之間連接有導線，延時電路IIll同時通過延時電路III13和反相器Y4與開關SW4相連接，開關SW4與反相器Y4、延時電路II113上并聯有電阻R2，構成了一種IGBT型高頻逆變直流電焊機防粘功能電路。該防粘功能電路通過對電焊機輸出電壓和輸出電流的實時檢測，通過電子電路或可編程器件實現對電壓和電流信號的比較、延時和邏輯判斷，結合前面占空比的調節電路，正確地控制IGBT驅動電路5的輸出，達到不同狀態下對應的輸出電流要求，從而保證焊件和焊條不發生粘接現象。防粘電路主要通過控制電流給定值來實現的，當檢測到輸出短路時，經過判斷產生控制信號，使輸出電流為較小值，防止焊槍和焊件的沾粘。TIG電焊機的正常工作電壓一般為10V-17V，MMA電焊機的正常工作電壓一般為15V-25V。一般將輸出電流控制在O. 5-2A之間，這樣就很容易將鎢針和被焊件分開，不會導致焊槍和焊件的報廢。電流調節器給定值是由開關SW1-SW4在邏輯控制信號下組合形成的，邏輯控制信號是由電流檢測電路8和隔離電壓檢測電路9、延時電路11、延時電路II11、延時電路II113、電流比較電路12、電流比較電路1112等產生。實施例1當選擇為手工焊接模式(T/Μ為高電平)時，開關SW4始終處于關斷狀態，開關SW2始終處于導通狀態，電流調節器3給定由開關SWl和開關SW3組合產生。按照圖2-圖4的信號時序，當開始焊接時，輸出電壓由高到低，信號In變高，Fn經延時變低，此期間開關SW3開通。同時，當電流還沒有建立時，信號A2為高，開關SWl開通。外部電流給定信號和In信號共同作用，用于起弧電流給定，一旦起弧后，A2信號變低，Sffl關斷，外部電流給定信號通過R1、D1、SW2、SW3作為電流調節器3給定。當焊機起弧后，如果輸出電壓在t3時間內起來的話，In會經過延時tl變為零，Fn會保持為高電平，進入正常的焊接過程。信號分析如圖3所示。如果焊機的輸出電壓在t3時間內沒有起來，In保持高電平，在延時時間t3內Fn為高電平，SW3導通，電流調節器3的給定為起弧電流值，t3時間之后，因為電壓沒有起來，表示發生粘結，Fn降為零，將電流給定設置為零，使輸出電流為零，達到防粘的目的。信號分析如圖4所示。實施例2當選擇為氬弧焊接模式(T/Μ為低電平)時，開關SW2始終處于關斷狀態，SW4的狀態受反相器Y2、Y3輸出控制。電流調節3給定由開關SW3和SW4組合產生。其過程分析和實施例一類同。當In 為高電平或A3為高電平時，SW4都處于關斷狀態，因此，起弧電流由In信號經R2設定。如果在延時時間t3內，焊機正常起弧，輸出電壓升高，則In變為零，Fn保持高電平，由于輸出電流建立，A3變為低電平，SW3導通，外部電流給定可以加到電流調節上。經過tl時間后，In降為零，電流調節器3給定完全由外部電流給定信號決定。當發生粘結時，輸出電壓不會上升，In為高電平，經過反相器Y2后使得SW4斷開，同時經過延時t3后，Fn變為零，SW3斷開，電流給定為零，達到防粘的目的。
權利要求1.1GBT型高頻逆變直流電焊機防粘功能電路，含有延時電路1、延時電路I1、延時電路II1、電流比較電路1、電流調節器、PWM控制電路、IGBT驅動電路、高頻逆變直流電源主電路、電焊機輸出電極、電流檢測電路、隔離電壓檢測電路、電壓比較電路、電流比較電路I1、T/M選擇信號端、外部電流給定信號端、開關SW1-SW4、二極管D1-D5、反相器Y1-Y4、電阻R1-R3，其特征是外部電流給定信號端依次接開關SWl、Sff2, Sff3,開關SW3另一端接指示燈，指示燈連接電流調節器，電流調節器連接PWM控制電路，PWM控制電路連接IGBT驅動電路，IGBT驅動電路連接高頻逆變直流電源主電路，電源自高頻逆變直流電源主電路輸入，高頻逆變直流電源主電路接電焊機輸出電極，電焊機輸出電極負極接電流檢測電路，電流檢測電路依次通過電流比較電路1、延時電路I與開關SWl相連接，電流檢測電路同時連接指示燈，隔離電壓檢測電路一端接在高頻逆變直流電源主電路和電焊機輸出電極之間的線路上，一端連接電壓比較電路，電壓比較電路連接延時電路II，延時電路II接反相器Y2，反相器Y2接二極管D4正極，開關SW I上并聯有電阻Rl和二極管Dl，電阻Rl和二極管Dl串聯，二極管D1、開關SW2和開關SW3上并聯有二極管D2和開關SW4，開關SW4與二極管D2正極串聯，電流檢測電路同時接電流比較電路II，電流比較電路II接反相器Y3，反相器Y3接二極管D5正極，T/M選擇信號端接反相器Yl，反相器Yl接二極管D3正極，二極管D3、D4、D5負極均與開關SW4相連接，二極管D3、D4、D5負極均通過電阻R3接地，T/M選擇信號端和反相器Yl之間的線路上和開關SW2之間連接有導線，延時電路II同時通過延時電路III和反相器Y4與開關SW4相連接，開關SW4與反相器Y4、延時電路III上并聯有電阻R2，構成了 IGBT型高頻逆變直流電焊機防粘功能電路。
專利摘要IGBT高頻逆變直流電焊機防粘功能電路，涉及一種電焊機電路，包括延時電路、電流比較電路、電流調節器、PWM控制電路、IGBT驅動電路、高頻逆變直流電源主電路、電流檢測電路、隔離電壓檢測電路、電壓比較電路。電流調節器連接PWM控制電路，PWM控制電路連接IGBT驅動電路，IGBT驅動電路連接高頻逆變直流電源主電路。該電路將在焊接過程中實時地對電弧電壓進行自動檢測，通過判斷處理正確地獲得電焊機的狀態，有效防止短路的發生，避免焊槍和工件的損壞。該電路結構簡單，運行可靠，解決了新型TIG(氬弧)/MMA(手工)電焊機的焊接防粘問題，有效減少焊接過程的損耗。
文檔編號B23K9/10GK202894547SQ201220651140
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月18日 優先權日2012年11月18日
發明者陳明祥, 劉連華, 曹以龍 申請人:鹽城鼎力達焊接科技有限公司