本發明涉及脈沖MIG焊接電弧的電控制技術領域，特別涉及一種脈沖式氣保焊電弧特性的控制電路。

背景技術：
：

脈沖MIG焊方法，又稱為脈沖熔化極惰性氣體保護焊，熔化電極為焊絲，保護氣體的主體為惰性氣體，占總的保護氣體流量的80％以上。脈沖MIG焊的焊接電流采用脈沖電流波形，其目的在于可以在較低的平均電流下獲得優越的熔滴射流過渡方式。焊接熔滴過處于射流過渡方式時電弧十分穩定，無焊接飛濺，電弧熱輸入和穿透較強，焊縫成形很好，焊縫質量較高。直流MIG焊要在焊絲的臨界電流值以上才能獲得射流過渡方式，脈沖MIG焊的峰值電流超過焊絲臨界電流值獲得射流過渡，但是它的平均焊接電流很低，廣泛用于對焊接質量要求較高的合金鋼結構焊接和有色金屬焊接，尤其是上述金屬的中、薄板結構的焊接。

在維弧期間，因為維弧電流很小，如果采用恒壓電源外特性，當擾動出現時會引起維弧電流變化較大，導致電弧熄滅或者維弧電流過大產生熔滴的大滴過渡方式，使電弧的穩定性和射流過渡方式受到破壞。所以，維弧期間最適宜采用的電源外特性是恒流特性。在維弧期間采用恒流外特性的條件下，如果脈沖期間也采用恒流特性，電弧將完全喪失自調性能，電弧弧長將完全失去適應性和穩定性。所以為了使電弧獲得一些自調性能，在脈沖期間只好采用恒壓電源外特性。

為了照顧到維弧期間燃弧穩定性，維弧期間選擇了恒流電源外特性；由于使用了恒流特性，擾動導致弧長變化時維弧電流不變，這樣脈沖MIG焊電弧在維弧期間就失去了弧長的自調性能；在脈沖期間雖然使用了恒壓外特性，但是為了保證穩定的熔滴射流過渡方式，脈沖電流變化量也不宜過大。所以，對于傳統的脈沖MIG焊電弧，維弧期間沒有自調性能，脈沖期間的自調性能十分有限，整個電弧的自調性能很差，當擾動出現時弧長的穩定性和適應性較差。由于傳統的脈沖MIG焊電弧控制系統在原理上存在電弧弧長自調性能較差的缺陷，導致它在應用中存在下列幾個嚴重的問題：

第一、電源脈沖參數配置十分復雜，使用操作難度較大。

針對某一焊接電流，脈沖MIG的電源脈沖參數設置包括維弧電流、維弧寬度、脈沖電壓、脈沖寬度和送絲速度。由于電弧的弧長自調性能很差，上述參數的設置必須很精確，使電弧在所設置參數下產生的焊絲熔化速度準確等于設定的送絲速度，否則弧長會大大偏離正常范圍，甚至不能獲得正常的電弧。而且，除了獲得正常的弧長外，同時還要保證獲得熔滴的射流過渡方式，這就大大增加了參數設置和系統使用的難度。

第二、電弧自調性能差，弧長受擾動時弧長穩定性和適應性差；

由于弧長受擾動時，電流和焊絲熔化速度的變化量很小，電弧弧長的恢復能力很差，電弧的弧長穩定性和適應性很差。

第三、熔滴過渡穩定性差。

技術實現要素：
：

鑒于此，有必要設計一種使得電弧特性穩定的控制電路。

一種脈沖式氣保焊電弧特性的控制電路，電位器的固定觸點與第一電阻、光耦合器的發射極順序連接，電位器的動觸點與光耦合器的集電極連接，光耦合器的發射極連接檢波二極管的陽極，光耦合器的集電極連接檢波二極管的陰極；光耦合器的輸入信號端與電焊機的輸出分流器連接；光耦合器的集電極分別與運算放大器的同相輸入端、第二電阻的一端、電容的一端和二極管的陽極連接，第二電阻的另一端、電容的另一端和二極管的陰極具有共同的接地端；光耦合器的集電極、第三電阻和運算放大器的反相輸入端順序連接，運算放大器的輸出端與其反相輸入端連接構成跟隨電路，運算放大器的輸出端還與電流調節誤差信號連接，其中，電流調節誤差信號用于指示實際焊機輸出電壓與給定焊機電壓閾值的比較信號，給定焊機電壓閾值用于衡量焊機電流大小。

本發明由于采用了焊絲送進速度信號的開環前饋控制方式控制脈沖MIG電弧的維弧寬度或脈沖頻率，也就是根據送絲速度調節了焊接平均電流和焊絲熔化速度，使焊絲送進速度和熔化速度保持動態平衡，實現了脈沖參數和熔化速度自動與送絲速度相匹配，保持焊絲送進速度和熔化速度相同；由于采用了電弧長度信號的閉環負反饋控制方式控制脈沖MIG電弧的維弧寬度或脈沖頻率，也就是根據電弧長度采用負反饋方式調節了焊接電流的脈沖頻率、平均電流和焊絲熔化速度，使焊絲送進速度和熔化速度保持動態平衡，所以，當電弧長度擾動發生時能夠維持系統的電弧長度不變。由于上述兩種控制方式共同起作用，所以在焊接電流調節、送絲速度擾動或電弧長度擾動發生時，能夠保持焊絲送進速度和熔化速度的動態平衡，維持系統的電弧長度不變。由于系統是通過調節脈沖MIG電弧的維弧寬度或脈沖頻率來獲得焊接平均電流調節和弧長負反饋調節，而不是通過調節電流幅度來實現弧長負反饋調節。所以，在弧長負反饋調節過程中熔滴的射流過渡方式能夠維持不變。因為在負反饋過程的調節量是脈沖頻率，而影響熔滴過渡方式的脈沖寬度、脈沖峰值電流和維弧電流維持不變。

附圖說明：

附圖1是一幅較佳實施方式的脈沖式氣保焊電弧特性的控制電路的電路圖。

具體實施方式：

如圖1所示，一種脈沖式氣保焊電弧特性的控制電路，電位器P7的固定觸點2腳與第一電阻R13、光耦合器U6的發射極3腳順序連接，電位器P7的動觸點1腳與光耦合器U6的集電極4腳連接，光耦合器U6的發射極3腳連接檢波二極管D6的陽極，光耦合器U6的集電極4腳連接檢波二極管D6的陰極；光耦合器U6的輸入信號端與電焊機的輸出分流器連接；經過一次整流、IGB T逆變、二次整流然后通過電焊機輸出分流器；光耦合器U6的集電極4腳分別與運算放大器U2的同相輸入端10腳、第二電阻R15的一端、電容C6的一端和二極管D7的陽極連接，第二電阻R15的另一端、電容C6的另一端和二極管D7的陰極具有共同的接地端；光耦合器U6的集電極4腳、第三電阻R16和運算放大器U2的反相輸入端9腳順序連接，運算放大器U2的輸出端8腳與其反相輸入端9腳連接構成跟隨電路，運算放大器9腳的輸出端8腳還與電流調節誤差信號連接，其中，電流調節誤差信號用于指示實際焊機輸出電壓與給定焊機電壓閾值的比較信號，給定焊機電壓閾值用于衡量焊機電流大小。

該控制電路采用焊絲送進速度的開環前饋控制方式和電弧長度信號的閉環負反饋控制方式共同控制脈沖MIG電弧的維弧寬度或脈沖頻率，以便保持焊絲送進速度和熔化速度的動態平衡，并且通過送絲速度調節、送絲速度擾動或電弧長度擾動發生維持系統的電弧長度不變和熔滴的射流過渡方式不變。

光耦合器U6采樣信號來自焊機輸出分流器，P7為一個10K電位器，用于調節運算放大器U2的同相輸入端，也即10腳電壓，進而改變U2的8腳的輸出。8腳的輸出接到電流調節誤差信號上，當電位器P7調最小的時候電弧為硬，飛濺稍大，電位器調大時，電弧軟，飛濺稍小，即通過此控制電路可以改變焊機的電感，即是用控制電路中的RC電路通過反饋控制作用，在電源的輸出端產生一個等效的電感，主要反映在通過RC電路參數可調節電源負載短路時的電流上升速度。具體實現對于不同的電路可能有所不同，對于電流內環，電壓外環的電路是利用電壓誤差放大器輸出端的RC回路時間常數實現的，所謂調整電感，也就是調整RC回路中的電阻。

焊接過程中，根據焊槍和工件的電弧高度變化，在起弧瞬間焊絲與母材短路，電流上升速度變大，脈沖峰值電流高，使得焊機電感變大，電弧飛濺大，通過調大電位器P7，降低焊機電感，使得電弧特性變軟，降低飛濺程度。

焊機輸出分流器取樣的是一個電流信號，光耦合器U6用于電弧特性的調節，可以改變焊機的電流調節誤差信號的上升率，電流調節誤差信號的上升率大，電弧飛濺大。電流調節誤差信號實際反應焊機電流的上升速率，即可以反應出焊機電感大小，進而反應電弧特性。

本發明提供的脈沖MIG焊接電弧控制電路，由于采用了焊絲送進速度信號的開環前饋控制方式控制脈沖MIG電弧的維弧寬度或脈沖頻率，也就是根據送絲速度調節了焊接平均電流和焊絲熔化速度，使焊絲送進速度和熔化速度保持動態平衡，實現了脈沖參數和熔化速度自動與送絲速度相匹配，保持焊絲送進速度和熔化速度相同；由于采用了電弧長度信號的閉環負反饋控制方式控制脈沖MIG電弧的維弧寬度或脈沖頻率，也就是根據電弧長度采用負反饋方式調節了焊接電流的脈沖頻率、平均電流和焊絲熔化速度，使焊絲送進速度和熔化速度保持動態平衡，所以，當電弧長度擾動發生時能夠維持系統的電弧長度不變。由于上述兩種控制方式共同起作用，所以在焊接電流調節、送絲速度擾動或電弧長度擾動發生時，能夠保持焊絲送進速度和熔化速度的動態平衡，維持系統的電弧長度不變。由于系統是通過調節脈沖MIG電弧的維弧寬度或脈沖頻率來獲得焊接平均電流調節和弧長負反饋調節，而不是通過調節電流幅度來實現弧長負反饋調節。所以，在弧長負反饋調節過程中熔滴的射流過渡方式能夠維持不變。因為在負反饋過程的調節量是脈沖頻率，而影響熔滴過渡方式的脈沖寬度、脈沖峰值電流和維弧電流維持不變。