一种强电流供应系统技术方案

本发明专利技术公开了一种强电流供应系统，包括供电单元，其用以给整个系统提供电能；快速充电单元；存储阵列单元，其与快速充电单元电连接，存储阵列单元用于储存强电流输出时所需消耗的电能；一个或数个排布成阵列的电能转换单元，其从存储阵列单元获取电能，降压后输出持续稳定电流；强电流汇合机构，其用于将数个电能转换单元输出的电流汇集；工作部单元，工作部单元与强电流汇合机构电连接，并向工作部供应电能；还包括有系统控制器，系统控制器与快速充电单元、存储阵列单元、电能转换单元、强电流汇合机构、工作部单元分别相连。本发明专利技术中给出了100A以上乃至10000A以上强电流供应系统，可以大幅减小设备重量和设备体积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电工，自动化生产制造、五金加工
，还涉及3D打印
，及其他需要强电流供应的系统。
技术介绍
碰焊机原理是焊件组合后通过正负电极施加压力，使强电流通过正负电极之间接头的接触面及邻近区域，利用电流产生的电阻热进行焊接的方法。也称为电阻焊，冷焊。碰焊工艺优点甚多，如无需焊料直接焊接，焊接速度快，异材焊接，焊接没有电弧或者电弧较小，能焊较薄的金属板材板，较细线材，焊后工件变形较小等。另外根据碰焊材料种类，厚度，及相应熔点，电阻率，热导率等区别，工作需要的电流从百安培到上万安培。由于此类焊接工作需要很高的电流，常规碰焊机主要使用变压器换能，将200-380V转换到10V以下的低压工作，变压器次级绕组使用铜板线并饶，可以承受很高的电流负荷。近年来又发展出现了以法拉电容作为储能器件，借助其超低内阻，可承受瞬间强电流放电负荷，被使用在一些500A左右的小型电池生产碰焊设备上。但是无论哪种碰焊设备都有一个共同的问题，设备极其沉重，500A设备5KG左右，18KA设备重达60KG左右，不易搬移。另外随着工作电流越大，设备造价大幅上涨，以致于大型碰焊设备通常只有大型生产加工厂房使用。随着生产自动化程度越来越高，24小时不间断工作机器人之列的焊接机械臂等会逐渐普及，但是碰焊装备机械臂遇到前所未有的难题，体积大，设备沉重，即使机械臂上只装导引强电流的铜线，重量也相当可观，伴随线缆寿命问题，同时对供电电网的瞬间负载能力也造成挑战，大幅提升装备碰焊的成本代价。如何实现1000A级，10000A级强电流供应核心的小型化，轻量化，智能化成为碰焊技术发展的一大阻碍。另外其他
也存在电阻发热原理工作部件需大电流供应的技术瓶颈，限制了部分技术的革新。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术之不足而提供一种强电流供应系统，本专利技术目的在于克服上述弊病和顺应上述发展趋势，专利技术中提出了100A以上，至1000A级别乃至10000A以上强电流供应及配套运用系统，可以大幅减小设备重量和设备体积，同时兼备成本优势，易于与其他系统集成。特别指出，较低电流配置设备在本专利技术系统下实现了以内置电池供电为前提的无拖拽供电线缆型手持设备。为需要强电流供应之设备的技术发展，提供了一种新的解决方案，同时因之体积小，工作波形易于控制，使其能更易于与自动化生产设备如机械手结合。为实现上述目的，本专利技术提供一种强电流供应系统，包括：供电单元，其用以给整个系统提供电能；快速充电单元，其与供电单元电连接；存储阵列单元，其与快速充电单元电连接，所述快速充电单元用于给所述存储阵列单元充电，所述存储阵列单元用于储存强电流输出时所需消耗的电能；一个或数个排布成阵列的电能转换单元，其从所述存储阵列单元获取电能，降压后输出持续稳定电流；强电流汇合机构，其用于将数个所述电能转换单元输出的电流汇集，并向工作部供应电能；工作部单元，所述工作部单元与所述强电流汇合机构电连接；还包括有系统控制器，所述系统控制器与所述快速充电单元、存储阵列单元、电能转换单元、强电流汇合机构、工作部单元分别相连，其负责配置和管理各个单元的工作。优选的，所述供电单元为电池或者与电源相连的电源插口。优选的，所述存储阵列单元中的储能器件是法拉电容、石墨烯电容或特种高倍率锂电池。优选的，所述电能转换单元包括DC-DC单元，所述DC-DC单元包括有内部控制器，其从DC-DC单元外部获取反馈信号或者补偿信号，用以对所述DC-DC单元进行控制和补偿；所述电流间接采集放大单元与所述系统控制器、DC-DC单元、信号加权单元分别相连；所述漂移补偿单元与所述信号加权单元相连，所述信号加权单元与DC-DC内部控制器相连；其中，所述DC-DC单元直接与所述存储阵列单元相连，并将所述存储阵列单元送来的电能转换为低电压、强电流的电能进行输出；信号加权单元将电流间接采集和放大单元和系统控制器以及漂移补偿单元送来的信号按照预设比例曲线进行加权后，送到DC-DC单元；漂移补偿单元用于提供阵列的电能转换单元内部各个单元的静态和动态修正，使阵列中的每个电能转换单元性能一致；电流间接采集和放大单元，其采用间接测量方式测量每个电能转换单元输出电流，降低电流带来的额外功率耗散；优选的，间接测量方式等效电感内阻DCR的并联RC网络方案、或在电流线附近做磁通量检测以及利用输入电流换算得知输出电流（当然，也可以采用其他方法得知输出电流）；采集到的电流波形将送给系统控制器，进行实时数据分析及保存。优选的，所述强电流汇合机构采用共轴组织形式或者采用横列X竖列组织形式。优选的，所述系统控制器包括有波形输出单元、电压电流采集单元、模式、波形发生器单元、快速PID单元；电能转换单元组成阵列，成为阵列单元；一定数量的电能转换单元可组成子阵列；优选的，波形输出单元，其由DAC实时输出动态修正后控制调整波形，送到每个阵列单元或子阵列，使每个单元输出能够接近或到达预期值；优选的，电压电流采集单元，其由ADC实时采集每个阵列单元或子阵列送来的输出电流情况和末端强电流汇合机构的电压情况；模式及波形发生器单元，其通过快速对比当前系统输出波形，与内部数据进行比较后，根据偏差程度换算出新的修正波形数据，然后发给波形输出单元生成波形；快速PID单元，其实时换算出目前功率输出瞬时功率和累计功率，为模式及波形发生器单元做波形修正提供准确快速的数据支撑；所述系统控制器还与显示屏、散热系统、通信系统相连，所述显示屏用于提供用户界面、输出可视化配置参数和系统状态。优选的，所述散热系统包括有系统工作温度采集装置、散热装置。所述系统控制器上的通信口，通信口通过信号接口与其他设备相连。信号接口负责与外部控制器或上层系统通信，用于工作参数设定，状态报告，和每次焊接质量评估等。优选的，所述散热系统可以是风冷散热系统或者水冷散热系统。优选的，所述显示屏是OLED屏。优选的，所述快速充电单元还与系统控制器相连。优选的，多个所述电能转换单元可以形成一个子阵列，而在本专利技术中还可以使用多个子阵列。当涉及多个子阵列时，系统控制器通过分组来分别控制每个子阵列。优选的，所述工作部单元是碰焊设备的焊针或者3D单元设备的熔融喷头。本专利技术的工作原理：由供电单元提供低压直流电送到快速充电单元，快速充电单元根据系统控制器给出的充电曲线，给存储阵列单元充电，系统控制器获知存储阵列单元充满后系统进入待触发状态。当收到触发信号，电能转换单元组成的阵列被系统控制器使能并启动电能从高电位向低电位转换，电能转换单元阵列输出电流汇集到强电流汇合机构，工作部单元最终获取到工作所需强电流。当系统触发后，系统控制器单元使能电能转换单元阵列，于是强电流汇合机构单元处电压开始建立，同时包含了电流间接采集和放大单元的电能转换单元向外输出本单元电流测量波形，系统控制器内电压电流采集单元采集到输出电压，和电能转换单元阵列内电流间接采集和放大单元测量得到的多组电流输出值，这些数据在快速PID单元内快速计算出输出瞬时功率和累计功率，数据送往模式及波形发生器单元，模式及波形发生器单元根据预设波形对比后产生修正后波形数据发往波形输出单元输出波形，修正后的控制波形被送到每个电能转换单元内的信号加权单元，信号加权单元将之与另外两个补偿信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强电流供应系统，其特征在于，包括：供电单元，其用以给整个系统提供电能；快速充电单元，其与供电单元电连接；存储阵列单元，其与快速充电单元电连接，所述快速充电单元用于给所述存储阵列单元充电，所述存储阵列单元用于储存强电流输出时所需消耗的电能；一个或数个排布成阵列的电能转换单元，其从所述存储阵列单元获取电能，降压后输出持续稳定电流；强电流汇合机构，其用于将数个所述电能转换单元输出的电流汇集；所述强电流汇合机构与所述工作部单元电连接，并向工作部供应电能；还包括有系统控制器，所述系统控制器与所述快速充电单元、存储阵列单元、电能转换单元、强电流汇合机构、工作部单元、显示屏以及散热系统分别相连，其负责配置和管理各个单元的工作。

【技术特征摘要】
1.一种强电流供应系统，其特征在于，包括：供电单元，其用以给整个系统提供电能；快速充电单元，其与供电单元电连接；存储阵列单元，其与快速充电单元电连接，所述快速充电单元用于给所述存储阵列单元充电，所述存储阵列单元用于储存强电流输出时所需消耗的电能；一个或数个排布成阵列的电能转换单元，其从所述存储阵列单元获取电能，降压后输出持续稳定电流；强电流汇合机构，其用于将数个所述电能转换单元输出的电流汇集；所述强电流汇合机构与所述工作部单元电连接，并向工作部供应电能；还包括有系统控制器，所述系统控制器与所述快速充电单元、存储阵列单元、电能转换单元、强电流汇合机构、工作部单元、显示屏以及散热系统分别相连，其负责配置和管理各个单元的工作。2.根据权利要求1所述的强电流供应系统，其特征在于，所述供电单元为电池或者与电源相连的电源插口。3.根据权利要求1所述的强电流供应系统，其特征在于，所述存储阵列单元中的储能器件是法拉电容、石墨烯电容或特种高倍率锂电池。4.根据权利要求1所述的强电流供应系统，其特征在于，所述电能转换单元包括DC-DC单元，所述DC-DC单元包括有内部控制器，其从DC-DC单元外部获取反馈信号或者补偿信号，用以对所述DC-DC单元进行控制和补偿；所述电流间接采集放大单元与所述系统控制器、DC-DC单元、信号加权单元分别相连；所述漂移补偿单元与所述信号加权单元相连，所述信号加权单元与DC-DC内部控制器相连；其中，所述DC-DC单元直接与所述存储阵列单元相连，并将所述存储阵列单元送来的电能转换为低电压、强电流的电能进行输出；信号加权单元将电流间接采集和放大单元和系统控制器以及漂移补偿单元送来的信号按照预设比例曲线进行加权后，送到DC-DC单元；漂移补偿单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄元其，谢秋，
申请(专利权)人：黄元其，谢秋，
类型：发明
国别省市：广东;44