一种IGBT单管逆变氩弧焊机的结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种IGBT单管逆变氩弧焊机的结构，内部有两个电路板，一个为控制电路大板，另一个为控制电路小板，后者通过排插件直接焊接在前者相应的连接处；在控制电路大板上，控制电路大板上设置有逆变主电路、开关电源电路、IGBT管驱动控制电路、焊枪开关和电磁气阀控制电路和高频引弧控制电路；所述的控制电路小板上设置有电流给定和负反馈控制PWM脉冲宽度调节电路和过热保护电路，采用新型控制电路，解决了抗网压波动能力差；高频引弧成功率低；负载持续率低；电路工作不稳定，容易出现故障；生产工艺复杂，制作成本高的问题，提升了焊机的性能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种IGBT单管逆变氩弧焊机的结构，属于逆变焊机

技术介绍
氩弧焊机的销售量很大，应用范围较广。然而，此类焊机，不同的电路、电路板和整机结构设计，控制原理和方式不同，电路板和整机的布局和连接方式，或者连接的复杂程度不同，其产品生产的工序和制作工艺等也会完全不同。这些都会影响产品的性能、可靠性、生产效率和运输成本等，最终影响产品的市场竞争力。目前，国内外市场上，小型IGBT管逆变式氩弧焊机的额定电流通常在100~200A（负载持续率100~20%）的水平。对此类焊机产品来说，在低成本下，如果设计不好，会出现如下一些问题：1）抗网压波动能力差。例如，当供电电网的输入电源电压较低，如180VAC以下时，焊机可能无法进行正常焊接。这就使焊机的应用范围受到了一定的限制；2）高频引弧成功率低，特别是在10米焊枪焊接电缆条件下；3）负载持续率低，有的焊机只能达到10～25%。原因：焊机冷却风扇的配置、关键器件（如IGBT及其散热器、快恢复二极管及其散热器、主变压器等）的冷却风道设计不合理。这会导致焊机工作的负载持续率降低，即可焊接的时间较短。问题严重的，还会导致IGBT或快恢复二极管炸管或损坏、逆变变压器烧坏；4）电路工作不稳定，容易出现故障；5）生产工艺复杂，制作成本高。因此，如何在低成本的前提下，解决好上述问题，开发出结构和性能好、可靠性高的氩弧焊焊机，是本技术解决的问题和目的。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种IGBT单管逆变氩弧焊机的结构，采用新型控制电路，解决了抗网压波动能力差；高频引弧成功率低；负载持续率低；电路工作不稳定，容易出现故障；生产工艺复杂，制作成本高的问题，提升了焊机的性能。为实现上述目的采用以下技术方案：一种IGBT单管逆变氩弧焊机的结构，包括外壳部分、前面板部分、后面板部分和电路板，其特征在于：前面板部分包括有正极输出焊接电缆快速接头座组件、负极输出焊枪焊接电缆气电一体化快速接头组件、工作电源指示灯及保护指示灯、输出电流调节电位器旋钮；后面板部分包括有电源开关、供电电源线、后面板、冷却风机、电磁气阀进气嘴；外壳部分包括外壳、外壳底板、提手手柄；所述的电路板为二个部分，一个为控制电路大板，另一个为控制电路小板，后者通过排插件直接焊接在前者相应的连接处；在控制电路大板上，控制电路大板上设置有逆变主电路、开关电源电路、IGBT管驱动控制电路、焊枪开关和电磁气阀控制电路和高频引弧控制电路；所述的控制电路小板包括电流给定和负反馈控制PWM脉冲宽度调节电路和过热保护电路，电流给定和负反馈控制PWM脉冲宽度调节电路包括稳压管、脉冲宽度调制器、四运算放大器芯片、电流互感器、三极管和若干电阻、电容、二极管；电流互感器检测负反馈信号，通过运算放大器和脉冲宽度调制芯片产生PWM脉冲信号，最终控制IGBT的通断状态，实现焊机输出特性或电流和电压的控制；所述的过热保护电路通过WJ热保护器检测到的过热信号，产生关闭脉冲宽度调制芯片输出的信号，停止向IGBT驱动电路提供输出PWM信号，最终停止焊机的输出电流，实现过热保护。所述的逆变主电路由整流电路、IGBT管、逆变主变压器和输出电路，整流电路输出端连接电源开关电源电路、IGBT管驱动控制电路和主变压器，IGBT管连接主变压器与整流电路之间，IGBT管驱动控制电路控制IGBT管的通断来控制逆变主电路的通断。所述的焊枪开关和电磁气阀控制电包括焊枪开关、三极管、继电器、开关控制线滤波电感、滤波电容、光耦、电磁气阀、运算放大器，焊枪开关连接开关电源的电路，电源经过开关控制线滤波电感和滤波电容连接三极管和继电器，继电器控制电磁气阀插头通断，三极管通过光耦输出给运算放大器信号，运算放大器信号输出控制信号给电流给定和负反馈控制PWM脉冲宽度调节电路。高频引弧控制电路的供电电源来自由逆变主变压器的次级副绕组，电路包括三个稳压管、一个MOS管、一个继电器、一个高压包和火花放大器、三个高压电容、一个引弧高频耦合线圈以及若干电阻和电容，三个稳压管、一个MOS管、一个继电器和若干电阻和电容组成引弧控制电路，高压包和火花放大器、高压电容、引弧高频耦合线圈及若干电阻和电容组成引弧发生电路，引弧控制电路与引弧发生电路通过继电器相联接。本技术焊机的控制电路小板，其上面焊装的电子元器件全部都是贴片器件。焊机的控制电路大板上，也有很多的贴片器件。两块电路板的贴片和焊接生产都是采用自动化的先进设备和工艺技术加工。生产效率高，加工质量稳定可靠。焊机的控制电路大板上，还有少量器件为插件式的，安装也十分方便。这样的设计，不仅缩小了产品尺寸，降低重量和运输成本，而且制作工艺也得到了简化，更加方便生产，制作成本也能够降低。这就提高了产品的利润率和竞争力。本技术的整个控制电路主要由逆变主电路、开关电源电路、电流给定和负反馈控制PWM脉冲宽度调节电路、IGBT管驱动控制电路、焊枪开关和电磁气阀控制电路、高频引弧控制电路、过热保护控制电路等组成。从电路的控制功能来看，主要是完成直流供电电源的产生、焊枪开关控制电磁气阀和逆变主电路输出的通/断控制、IGBT管驱动控制和逆变、高频引弧、电流给定及负反馈PWM脉冲宽度调节输出参数（电流、电压）控制、过热保护控制等工作。最终在控制电路的作用下，实现氩弧焊的各项性能控制要求。本技术焊机通过配置大风量、高速直流冷却风机，以及良好的冷却风道设计，来改善一些发热主功率关键零部件（如IGBT及其散热器、快速恢复二极管及其散热器、整流桥、逆变主变压器等）的冷却效率，确保焊机的负载持续率，解决了焊接时间短的问题。同时，有效降低了IGBT和快恢复二极管、逆变变压器的故障率，提高了产品可靠性。本技术焊机通过采用新型控制电路，解决焊机抗网压波动能力差的问题。当供电电网的输入电源电压较低，如160~180VAC时，焊机的开关电源电路和控制电路仍然可以进行正常工作。这就使提高了焊机的抗抗网压波动能力。本技术焊机通过采用新型高频引弧控制电路，其供电电源来自由7T1逆变主变压器的次级副绕组，并由三个稳压管、一个MOS管、一个继电器、一个高压包和火花放大器、三个高压电容、一个引弧高频耦合线圈，以及若干电阻和电容等器件组成。氩弧焊引弧时，通过焊枪开关启动高频引弧。按下焊枪开关时，逆变主电路产生了空载电压输出。其高空载电压可使稳压管击穿，于是MOS管导通，使继电器动作。逆变主变压器的次级副绕组产生输出，向高压包供电。高压包产生的高压可使火花放大器放电。放电时相当于短路状态，因此，高压电容与引弧高频耦合线圈的初级绕组形成振荡，通过引弧高频耦合线圈的高频信号耦合，并再次升压。于是，当氩弧焊焊枪钨极（负极性输出）与工件（正极性输出）距离不大时，两者之间的气隙被高频高压引弧振荡信号击穿，从而引燃焊接电弧。当电弧引燃后，电弧电压相对空载电压低很多。因此，不会使稳压管击穿，于是MOS管不导通，继电器不动作。高压包无高压输出，火花放大器停止放电，最终停止高频引弧信号输出。本技术高频引弧电路可实现氩弧焊机100%引弧成功率。这一特点是本技术高频引弧电路供电电源取自逆变主变压器的次级副绕组和电路结构及其参数设计共同决定的。也是本技术重要特征之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGBT单管逆变氩弧焊机的结构，包括外壳部分、前面板部分、后面板部分和电路板，其特征在于：前面板部分包括有正极输出焊接电缆快速接头座组件、负极输出焊枪焊接电缆气电一体化快速接头组件、工作电源指示灯及保护指示灯、输出电流调节电位器旋钮；后面板部分包括有电源开关、供电电源线、后面板、冷却风机、电磁气阀进气嘴；外壳部分包括外壳、外壳底板、提手手柄；所述的电路板为二个部分，一个为控制电路大板，另一个为控制电路小板，后者通过排插件直接焊接在前者相应的连接处；在控制电路大板上，控制电路大板上设置有逆变主电路、开关电源电路、IGBT管驱动控制电路、焊枪开关和电磁气阀控制电路和高频引弧控制电路；所述的控制电路小板包括电流给定和负反馈控制PWM脉冲宽度调节电路、IGBT管驱动控制电路和过热保护电路，电流给定和负反馈控制PWM脉冲宽度调节电路包括稳压管、脉冲宽度调制器、四运算放大器芯片、电流互感器、三极管和若干电阻、电容、二极管；电流互感器检测负反馈信号，通过运算放大器和脉冲宽度调制芯片产生PWM脉冲信号，最终控制IGBT的通断状态，实现焊机输出特性或电流和电压的控制；所述的过热保护电路通过WJ热保护器检测到的过热信号，产生关闭脉冲宽度调制芯片输出的信号，停止向IGBT驱动电路提供输出PWM信号，最终停止焊机的输出电流，实现过热保护。...

【技术特征摘要】
1.一种IGBT单管逆变氩弧焊机的结构，包括外壳部分、前面板部分、后面板部分和电路板，其特征在于：前面板部分包括有正极输出焊接电缆快速接头座组件、负极输出焊枪焊接电缆气电一体化快速接头组件、工作电源指示灯及保护指示灯、输出电流调节电位器旋钮；后面板部分包括有电源开关、供电电源线、后面板、冷却风机、电磁气阀进气嘴；外壳部分包括外壳、外壳底板、提手手柄；所述的电路板为二个部分，一个为控制电路大板，另一个为控制电路小板，后者通过排插件直接焊接在前者相应的连接处；在控制电路大板上，控制电路大板上设置有逆变主电路、开关电源电路、IGBT管驱动控制电路、焊枪开关和电磁气阀控制电路和高频引弧控制电路；所述的控制电路小板包括电流给定和负反馈控制PWM脉冲宽度调节电路、IGBT管驱动控制电路和过热保护电路，电流给定和负反馈控制PWM脉冲宽度调节电路包括稳压管、脉冲宽度调制器、四运算放大器芯片、电流互感器、三极管和若干电阻、电容、二极管；电流互感器检测负反馈信号，通过运算放大器和脉冲宽度调制芯片产生PWM脉冲信号，最终控制IGBT的通断状态，实现焊机输出特性或电流和电压的控制；所述的过热保护电路通过WJ热保护器检测到的过热信号，产生关闭脉冲宽度调制芯片输出的信号，停止向IGBT驱动电路提供输出PWM信号，最终停止焊机的输出电流，实现过热保护。2.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡庆乐，魏继昆，金康，林小刚，陈法庆，朱宣辉，朱宣东，
申请(专利权)人：浙江肯得机电股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33