專利名稱：弧焊電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及焊接技術，尤其是一種采用IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，絕緣雙極晶體管)逆變技術的弧焊電源。
背景技術：
弧焊電源是向電弧提供電能的裝置，該裝置應輸出足夠大的穩(wěn)定的電能，才能使焊料處于熔融狀態(tài)，從而完成焊接任務。
但是現(xiàn)有技術的弧焊電源只能適應單一的焊接，如鎢極氬弧焊需一種弧焊電源，而纖維素焊條的焊接則需另一種弧焊電源，因此，如能開發(fā)出一種能適應多種弧焊用的電源，應是具有廣闊市場前景的。
另一方面，現(xiàn)有的焊接電源的內(nèi)部控制電路為分立電子元件組成，組裝麻煩，又容易發(fā)生故障，在焊接過程中不能實現(xiàn)各種參數(shù)的精確調(diào)整，效率不高，不適應當今產(chǎn)業(yè)上的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的主要目的，就是要提供一種高效的、應用范圍廣的弧焊電源，可進行鎢極氬弧焊、纖維素焊條的焊接，也可用于手工電焊條的焊接；本實用新型的次要目的，就是要實現(xiàn)弧焊電源內(nèi)部電路的集成電路化，簡化弧焊電源的組裝和維護。
為實現(xiàn)以上目的，本實用新型特提出一種弧焊電源，包括設于機殼殼體的總電源開關、和焊接輸出正、負端子，以及設置于殼體內(nèi)的內(nèi)部電路單元，該內(nèi)部電路單元包括一個整流電路，將從總電源開關輸入的三相交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電；該內(nèi)部電路單元還包括轉(zhuǎn)換電路，包括依次相互連接的逆變單元、主變壓器、二次整流單元，其中該逆變單元的輸入端連接所述整流電路，該二次整流單元的輸出端連接所述焊接輸出正、負端子；以及控制電路，與上述轉(zhuǎn)換電路相連接，該控制電路至少包括一個脈寬調(diào)制解調(diào)器運算芯片、一個檢測元件；其中，逆變單元將所述高壓直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電，經(jīng)主變壓器降壓及二次整流單元整流濾波，將所述高頻交流電轉(zhuǎn)換為直流焊接電流，并通過所述焊接輸出正、負端子輸出；而在控制電路，檢測元件則采集轉(zhuǎn)換電路單元的電流輸出信號反饋給脈寬調(diào)制解調(diào)器運算芯片，并通過脈寬調(diào)制解調(diào)器運算芯片的運算、和邏輯分析判斷而調(diào)整輸入給逆變單元的門脈沖的寬度來實現(xiàn)焊接恒流源的實時控制。
由于本實用新型內(nèi)部電路單元采用了先進的IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，絕緣雙極晶體管)逆變技術，實現(xiàn)了對焊接過程的各種參數(shù)的精確調(diào)整，具有國際先進水平；另外，由于內(nèi)部電路采用了集成電路，簡化了組裝和維護。


圖1本實用新型的弧焊電源的使用狀態(tài)示意圖；圖2為本實用新型的弧焊電源的原理框圖；圖3為本實用新型的弧焊電源的詳細電路圖。
具體實施方式
如圖1所示，為本實用新型的弧焊電源的使用狀態(tài)示意圖；在本弧焊電源的前面板上的氣管插頭上插有氣瓶，而焊槍和待焊接的工件則分別接在面板的負極和正極端口，本弧焊電源就是要在正、負極端口之間輸出高頻脈沖，以適應焊接的需要。在本弧焊電源的殼體前面板上設有電流設定旋鈕、和指示燈以顯示預設電流值和實時電流值。
圖2所示為本實用新型的弧焊電源的原理框圖，圖3為本弧焊電源的詳細電路圖，下面結(jié)合圖2、3詳細說明本弧焊電源的工作原理。
外部總電源首先從電源輸入濾波器1進入，電源輸入濾波器1由電感和電容組成，可以產(chǎn)生最大的不匹配阻抗以減少由噪聲源傳入輸入電路的電磁干擾，從外部所輸入的三相380V交流電進行EMI電磁濾波后即進入主接觸器2，主接觸器2提供焊接電源的開關控制，如有過流或缺相等故障發(fā)生，則主接觸器2會立即關閉本實用新型的焊接電源；然后，交流電再進入主整流器3轉(zhuǎn)換成540V的直流電，在本實施例中主整流器3為三相整流橋；接著直流電到了LC濾波電路4以去除整流后的電流波動，然后就進入本實用新型的逆變單元5被逆變?yōu)?0KHZ的高頻交流電，該逆變單元5由兩個芯片IGBT1、IGBT2組成，其特性是具有很高的開關速度；該逆變單元5還包括吸收電路，由75AIGBT吸收板PCB4實現(xiàn)。
經(jīng)高頻逆變后的交流電再被送入主變壓器6，主變壓器6為甲殼蟲變壓器，漏電低、損耗小；交流電被降至一適當?shù)牡蛪海⑼ㄟ^二次整流單元7進行整流，該二次整流單元7由快速二極管模塊組成，包括三個二極管半橋MD1、MD2、MD3，可將已降壓的高頻交流電轉(zhuǎn)變成直流焊接電流，再經(jīng)輸出電感8濾波、及吸收模塊PCB9的高頻吸收后，送至前面所述的正、負極端口進行輸出，正極端口連接待焊接的工件，負極端口接焊槍；該正、負極端口分別對應于圖3中的端子XS1、XS2。另外，在XS1端口還連接有抗干擾電容11，在XS2端口還連接有氬弧引弧耦合電路，用于在焊接時產(chǎn)生非接觸引弧所需的高頻脈沖。
為實現(xiàn)焊接控制，本實用新型提供有控制運算功能，在本實施例中，這種控制運算功能由主控單元15予以實現(xiàn)，主控單元15采用模塊PCB1，其內(nèi)部包括一個脈寬調(diào)制解調(diào)器運算芯片(簡稱PWM芯片，圖中未示)，負責系統(tǒng)的參數(shù)設定、反饋信號的運算、和邏輯分析判斷，并將運算結(jié)果輸出給逆變單元5以對本弧焊電源的逆變過程予以控制，同時還將運算結(jié)果輸出給顯示單元16進行同步顯示。如圖3所示，經(jīng)輸出電感8濾波后的直流焊接電流信號通過LEM傳感器10檢測并被引入模塊PCB1，然后通過電壓取樣板PCB10采集輸出電壓信號；另外，主控單元15還連接有參數(shù)設定及面板顯示單元16，讓操作者可通過前面板上的指示燈得知預設電流值和實時電流值。在比較前面板的電流旋鈕設定值和反饋回來的電流信號后，PCB1開始進行運算，再將運算結(jié)果通過IGBT驅(qū)動板PCB2輸出給逆變單元5，并通過調(diào)整輸入給逆變單元5功率元件的門脈沖的寬度來實現(xiàn)焊接時的恒流實時控制；此外，主控單元15內(nèi)部還設有一個保護電路(圖中未示)，具有保護功能，可實時監(jiān)測焊接電源的關鍵部件，當在逆變過程出現(xiàn)過流、欠壓、缺相、或機殼內(nèi)溫度過高時可自動切斷主電源、或是切斷輸出，直至恢復正常狀態(tài)。主控單元15還連接有遙控插座XS4，以提供遙控功能。
另外，主控單元15還連接有氣路保護電路17，在本實施例中采用模塊PCB8，外接氣閥，用于使用氬弧焊功能時，保護工件和鎢極避免接觸活性氣體。模塊PCB8還連接有手動插座XS3，以提供手動控制功能。
本弧焊電源還設有內(nèi)部元件電源供應單元14，向內(nèi)部電源分別提供它們所需的電壓值的電源。這一部分內(nèi)還包括一個風扇13，用于機殼殼體內(nèi)元件的通風散熱。
本實用新型IGBT模塊采用德國西門子公司的產(chǎn)品，其中，IGBT1、IGBT2的型號均為BSM75GB120DN2。本實用新型的其他主要芯片的型號請見下表
權利要求1.一種弧焊電源，包括設于機殼殼體的總電源開關、和焊接輸出正、負端子，以及設置于殼體內(nèi)的內(nèi)部電路單元，該內(nèi)部電路單元包括一個整流電路，將從總電源開關輸入的三相交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電；其特征是該內(nèi)部電路單元還包括轉(zhuǎn)換電路，包括依次相互連接的逆變單元、主變壓器、二次整流單元，其中該逆變單元的輸入端連接所述整流電路，該二次整流單元的輸出端連接所述焊接輸出正、負端子；以及控制電路，與上述轉(zhuǎn)換電路相連接，該控制電路至少包括一個脈寬調(diào)制解調(diào)器運算芯片、一個檢測元件；其中，逆變單元將所述高壓直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電，經(jīng)主變壓器降壓及二次整流單元整流濾波，將所述高頻交流電轉(zhuǎn)換為直流焊接電流，并通過所述焊接輸出正、負端子輸出；而在控制電路，檢測元件則采集轉(zhuǎn)換電路單元的電流輸出信號反饋給脈寬調(diào)制解調(diào)器運算芯片，并通過脈寬調(diào)制解調(diào)器運算芯片的運算、和邏輯分析判斷而調(diào)整輸入給逆變單元的門脈沖的寬度來實現(xiàn)焊接恒流源的實時控制。
2.如權利要求1所述的弧焊電源，其特征是該逆變單元包括兩個IGBT模塊及吸收電路，該兩個IGBT模塊型號均為BSM75GB120DN2。
3.如權利要求1所述的弧焊電源，其特征是該脈寬調(diào)制解調(diào)器運算芯片的型號為SG3525AN。
4.如權利要求1所述的弧焊電源，其特征是該二次整流單元與所述焊接輸出正、負端子之間還設有濾波電路和高頻吸收電路。
5.如權利要求1所述的弧焊電源，其特征是該控制電路還連接有一個氣路保護電路，外接氣閥，保護工件和鎢極避免接觸活性氣體。
6.如權利要求4所述的弧焊電源，其特征是該氣路保護電路連接有手動插座。
7.如權利要求1所述的弧焊電源，其特征是該控制電路還連接有可提供遙控功能的遙控插座。
8.如權利要求7所述的弧焊電源，其特征是該電源供應部分還包括一個給機殼殼體內(nèi)元件通風散熱的風扇。
9.如權利要求1所述的弧焊電源，其特征是該控制電路還包括一個顯示單元，在前面板上顯示預設電流值和實時電流值。
10.如權利要求1所述的弧焊電源，其特征是該主變壓器為甲殼蟲變壓器。
專利摘要一種弧焊電源，其內(nèi)部電路包括整流電路，將從總電源開關輸入的三相交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電；轉(zhuǎn)換電路，包括依次相互連接的逆變單元、主變壓器、二次整流單元，其中逆變單元的輸入端連接所述整流電路，二次整流單元的輸出端連接焊接輸出正、負端子；以及控制電路，與轉(zhuǎn)換電路相連接，至少包括一個脈寬調(diào)制解調(diào)器運算芯片、一個檢測元件；其中，逆變單元將所述高壓直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電，經(jīng)主變壓器降壓及二次整流單元整流濾波，轉(zhuǎn)換為直流焊接電流，并通過所述焊接輸出正、負端子輸出；而在控制電路，檢測元件則采集轉(zhuǎn)換電路單元的電流輸出信號反饋給脈寬調(diào)制解調(diào)器運算芯片，進行運算、和邏輯分析判斷而調(diào)整輸入給逆變單元的門脈沖的寬度來實現(xiàn)焊接恒流源的實時控制；本實用新型可實現(xiàn)對焊接過程的各種參數(shù)的精確調(diào)整并簡化了組裝和維護，具有國際先進水平。
文檔編號B23K9/10GK2609703SQ03240339
公開日2004年4月7日 申請日期2003年3月10日 優(yōu)先權日2003年3月10日
發(fā)明者段紅海, 趙智江, 羅建坤, 李力, 呂剛 申請人:北京時代科技股份有限公司