一种降低CO2气体保护焊飞溅的控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种降低CO2气体保护焊飞溅的控制系统，由电压控制环和电流控制环构成双闭环控制，外环为电压控制环，内环为电流控制环；电压控制环包括电弧电压采样电路、电压比较器、电压调节器和波形控制器，电弧电压采样电路采集电弧负载的电压信号；电流控制环包括电流采样电路、电流比较器、电流调节器和PWM单元。电压控制环和电流控制环与波形控制器配合，可以达到较为精细的波形控制，提高焊接自动化水平，有效减小焊接过程中熔滴排斥作用和短路过程引起的飞溅，提高焊接质量，可以有效应用于焊接自动化生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种降低CO2气体保护焊飞溅的控制系统，由电压控制环和电流控制环构成双闭环控制，外环为电压控制环，内环为电流控制环；电压控制环包括电弧电压采样电路、电压比较器、电压调节器和波形控制器，电弧电压采样电路采集电弧负载的电压信号；电流控制环包括电流采样电路、电流比较器、电流调节器和PWM单元。电压控制环和电流控制环与波形控制器配合，可以达到较为精细的波形控制，提高焊接自动化水平，有效减小焊接过程中熔滴排斥作用和短路过程引起的飞溅，提高焊接质量，可以有效应用于焊接自动化生产。【专利说明】一种降低C02气体保护焊飞溅的控制系统
本专利技术涉及焊接电源
，具体涉及焊接电源控制系统设计，主要应用于逆变焊机的飞溅控制。
技术介绍
CO2逆变焊机具有适应性强、质量轻便、焊接效率高和响应迅速等优点而被广泛应用，尤其是在碳钢和低合金钢焊接领域，应用更为突出。然而在实际焊接过程中，往往会造成熔滴飞溅，导致焊缝成形差、焊接质量下降。飞溅产生的原因，电爆炸理论认为是在0)2气体保护焊短路过渡过程中，由于短路电流形成电磁力作用，引起液桥压缩，能量累积，温度上升，使液桥内金属汽化，形成飞溅。通过一定的控制策略，减小焊接过程中熔滴排斥作用和短路过程引起的飞溅，提高焊接质量，具有重要的实际意义。有鉴于此，本专利提出一种降低CO2气体保护焊飞溅的控制方法，给出了具体的控制策略，该方法能够有效较少短路过渡过程产生的飞溅量，提高焊接质量，可以有效应用于焊接自动化生产。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种新的降低C02气体保护焊飞溅的控制系统。为实现上述目的，本专利技术所采用了下述的技术方案:一种降低C02气体保护焊飞溅的控制系统，由电压控制环和电流控制环构成双闭环控制，外环为电压控制环，内环为电流控制环；所述电压控制环包括电弧电压采样电路、电压比较器、电压调节器和波形控制器，所述电弧电压采样电路采集电弧负载的电压信号，所述电压比较器将电压给定信号和实际电压反馈信号进行比较，将偏差信号送入电压调节器，调节器的输出送入波形控制器中；所述电流控制环包括电流采样电路、电流比较器、电流调节器和PWM单元，所述电流采样电路采集负载的电流信号，所述电流比较器将波形控制器的输出的电流信号和采样的实际电流信号进行比较，偏差信号送入电流调节器，产生的信号送入Pmi单元，产生驱动信号，控制焊机电源主电路开关管通断。优选的，所述的降低C02气体保护焊飞溅的控制系统中，所述电流采样电路采用霍尔传感器构成采样电路，霍尔元件的输出接至仪器放大器，作为放大器的差模输入端和共模输入端;所述霍尔传感器的输入引脚I接+5 V电源，并接1yF的旁路电容至地，引脚2接到所述霍尔传感器的引脚I，并且也接1yF的旁路电容至地，引脚3接地；所述霍尔传感器的引脚1、引脚3为控制输入端，引脚2、引脚4为霍尔电压输出端；所述放大器的引脚1、引脚8之间通过跨接I只10 kQ的电位器和I只75Ω的电阻来调整放大倍数；所述放大器的引脚3、引脚2分别接霍尔元件的引脚2、4，引脚6输出放大后的电压值，接反馈线圈；引脚5接霍尔元件的引脚3。优选的，所述的降低C02气体保护焊飞溅的控制系统中，所述电流采样电路的放大器采用AD620。优选的，所述的降低C02气体保护焊飞溅的控制系统中，所述电流采样电路采用电压基准芯片REF3012作为霍尔元件HW300B的基准电压源，从而保障检测精度。优选的，所述的降低C02气体保护焊飞溅的控制系统中，所述电弧电压采样电路由精密线性光耦TIL300/A和双极性运放TLE2141构成，通过改变Wl的设置是为了提高对电弧电压的识别精度。相对于现有技术的有益效果是，采用上述方案，本专利技术的电流控制环可以保证焊接电源的动态特性，在短路过渡过程中，可以控制短路电流的变化率，减小焊接过程飞溅，同时可以有效控制燃弧电流突变，控制焊缝成形，电压控制环和电流控制环与波形控制器配合，可以达到较为精细的波形控制，提高焊接自动化水平。【附图说明】图1为本专利技术的控制原理图；图2为焊接电流采样电路；图3为电弧电压采样电路图；图4为分段波形控制原理图。【具体实施方式】为了使从事CO2气体保护焊控制技术人员能更好地理解本专利技术方案，下面参照附图对本专利技术实施方式进行详细说明。一种降低C02气体保护焊飞溅的控制系统，由电压控制环和电流控制环构成双闭环控制，外环为电压控制环，内环为电流控制环；所述电压控制环包括电弧电压采样电路、电压比较器、电压调节器和波形控制器，所述电弧电压采样电路采集电弧负载的电压信号，所述电压比较器将电压给定信号和实际电压反馈信号进行比较，将偏差信号送入电压调节器，调节器的输出送入波形控制器中；所述电流控制环包括电流采样电路、电流比较器、电流调节器和PWM单元，所述电流采样电路采集负载的电流信号，所述电流比较器将波形控制器的输出的电流信号和采样的实际电流信号进行比较，偏差信号送入电流调节器，产生的信号送入Pmi单元，产生驱动信号，控制焊机电源主电路开关管通断。优选的，所述电流采样电路采用霍尔传感器构成采样电路，霍尔元件的输出接至仪器放大器，作为放大器的差模输入端和共模输入端;所述放大器的增益可通过调节引脚1、引脚8之间的电位器改变;所述霍尔传感器的输入引脚I接+5 V电源，并接1yF的旁路电容至地，该旁路电容对电源进行滤波，提高电源稳定性；引脚2接到所述霍尔传感器的引脚I，并且也接1yF的旁路电容至地，引脚3接地；所述霍尔传感器的引脚1、引脚3为控制输入端，引脚2、引脚4为霍尔电压输出端；所述放大器的引脚1、引脚8之间通过跨接I只10 kQ的电位器和I只75Ω的电阻来调整放大倍数;若要改变放大倍数，可调节电位器AD620的引脚7、4分别接+5 V、-5 V的工作电压，并且分别接0.0UiF的旁路电容至地，用来滤除交流成分；所述放大器的引脚3、引脚2分别接霍尔元件的引脚2、4，引脚6输出放大后的电压值，接反馈线圈；引脚5接霍尔元件的引脚3。优选的，所述电流采样电路的放大器采用AD620。优选的，所述电流采样电路采用电压基准芯片REF3012作为霍尔元件HW300B的基准电压源，从而保障检测精度。优选的，所述电弧电压采样电路由精密线性光耦TIL300/A和双极性运放TLE2141构成，通过改变Wl的设置是为了提高对电弧电压的识别精度。参见图1，本系统提供了CO2气体保护焊电源控制原理图。该电路旨在说明具体的控制策略。控制系统由电压环和电流环构成双闭环控制，外环为电压控制环，电压给定信号和实际电压反馈信号进行比较，将偏差信号送入电压调节器，调节器的输出送入波形控制器中。内环为电流控制环，波形控制器的输出和采样的实际电流信号进行比较，偏差信号送入电流调节器，产生的信号送入PWM单元，产生驱动信号，控制焊机电源主电路开关管通断。在两个环路中，电压环主要用来保证焊接电压稳定，并对焊接过程中干扰信号进行有效抑制。电流环主要用来保证焊接电源的动态特性，在短路过渡过程中，可以控制短路电流的变化率，减小焊接过程飞溅;在燃弧过程中，可以有效控制燃弧电流突变，控制焊缝成形。电压环和电流环与波形控制器相互配合，可以达到较为精细的波形控制，提高焊接自动化水平。参见本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低CO2气体保护焊飞溅的控制系统，其特征在于：由电压控制环和电流控制环构成双闭环控制，外环为电压控制环，内环为电流控制环； 所述电压控制环包括电弧电压采样电路、电压比较器、电压调节器和波形控制器，所述电弧电压采样电路采集电弧负载的电压信号，所述电压比较器将电压给定信号和实际电压反馈信号进行比较，将偏差信号送入电压调节器，调节器的输出送入波形控制器中；所述电流控制环包括电流采样电路、电流比较器、电流调节器和PWM单元，所述电流采样电路采集负载的电流信号，所述电流比较器将波形控制器的输出的电流信号和采样的实际电流信号进行比较，偏差信号送入电流调节器，产生的信号送入PWM单元，产生驱动信号，控制焊机电源主电路开关管通断。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王武，
申请(专利权)人：许昌学院，
类型：新型
国别省市：河南;41