一种固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统技术方案

本申请提供一种固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统，包括主回路断路器(1)、焊接电源主回路(2)、中央处理器(3)、电压电流控制电路(4)和冷水循环系统(5)，所述主回路断路器(1)与焊接电源主回路(2)连接，焊接电源主回路(2)连接冷水循环系统(5)；中央处理器(3)通过电压电流控制电路(4)控制焊接电源主回路(2)，焊接电源主回路(2)与中央处理器(3)通信。通过本发明专利技术的固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统，通过温度、电流、电压和冷却水循环情况的监测及预警系统的加入，可有效保障电源的稳定性，防止因焊接电源的故障导致焊机状态变化，从而有效保障焊接质量。

A high power DC welding power supply system for fixed rail flash welder

The invention provides a fixed rail flash butt welding machine power supply system for high power DC welding, including main circuit breaker (1), the welding power supply main circuit (2), a central processor (3), the current voltage control circuit (4) and cold water circulation system (5), the main circuit breaker (1) and welding power supply main circuit (2) connected to the welding power supply of main circuit (2) connected with the cold water circulation system (5); the central processor (3) control circuit through the voltage and current (4) control of welding power supply main circuit (2) welding, the main circuit power supply (2) and the central processor (3) communication. The fixed rail flash butt welding machine of the invention with high power DC welding power system, by adding a monitoring and warning system, current, voltage and temperature of cooling water circulation situation, can effectively guarantee the stability of the power supply, to prevent the change of welding state due to failure of the welding power supply, so as to ensure the welding quality.

【技术实现步骤摘要】
一种固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统
本专利技术涉及铁路安全领域，尤其是一种固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统。
技术介绍
目前用于钢轨闪光焊接的焊机供电电源，按照钳口电压类别可分为交流电源和直流电源。国内外采用交流电源的钢轨闪光焊机较多，主要有乌克兰巴顿焊接研究所研制生产的K系列闪光焊机(K335、K190、K900、K920、K922、K1000、K1100型等)、美国Holland公司生产的K335H型钢轨闪光焊机、苏莱特集团生产的AMS60和AMS100型钢轨闪光焊机、中国铁道科学研究院研制生产的YHG-1200TH型、中车戚墅堰机车车辆研究所研制的YHG-1200Q型和西南交通大学研制的YHG-750型钢轨闪光焊机等；而采用直流电源的钢轨闪光焊机较少，主要有苏莱特集团研制生产的GAAS80/580、GAAS80/700型等焊机。交流钢轨闪光焊机电源均采用两个单相焊接变压器并联的结构，只利用了电网或发电机组三相电源中的两相，存在偏载和功率因数相对较低的问题；直流钢轨闪光焊接电源与交流电源比较，采用了一次侧三相晶闸管调压的结构，三相负荷比较均衡，且功率因数相对较高。国内也有一些研究机构研制直流钢轨闪光焊接电源，但主要集中在逆变直流电源的研究，与本专利所述的直接调压、整流不同，且没有故障自诊断及预警装置。国外一些钢轨闪光焊机采用了直接调压、整流结构的直流焊接电源，如已知的一种具有多个要冷却的电气元件的电路装置，见中国专利CN1031167A，其主要特点是钢轨闪光焊接电源中要冷却的电气元件经由电导体中的冷却通道作为平行冷却循环系统连接到冷却介质分配线路中，电路装置的整个机械设计取层状结构，形成一个在电动力学上稳定、省空间的布局方式，在各元器件之间无需再另设附件。但是，该型电源中并没有对电源中每个部件进行温度和水冷情况的检查，也无相应预警装置。
技术实现思路
为克服现有的缺陷，本专利技术提出一种固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统。一种固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统，包括主回路断路器、焊接电源主回路、中央处理器、电压电流控制电路和冷水循环系统，所述主回路断路器与焊接电源主回路连接，焊接电源主回路连接冷水循环系统；中央处理器通过电压电流控制电路控制焊接电源主回路，焊接电源主回路与中央处理器通信；中央处理器分别通过电压传感器、电流传感器、流量传感器、温度传感器和电导率传感器等部件采集主电路和冷水循环系统中的各项物理参数。其中，所述中央处理器包括故障自诊断系统，能够采集焊接主回路和冷水循环系统的电压、电流、温度、流量、电导率数据。其中，焊接电源主回路包括电流电压传感器、调压晶闸管组合、焊接变压器组合和二极管整流组合模块。其中，电流电压传感器中检测第一焊接变压器、第二焊接变压器和第三焊接变压器的电流和电压，其中，第一焊接变压器分别连通第一电流传感器、第一电压传感器和第一调压晶闸管；第二焊接变压器分别连通第二电流传感器、第二电压传感器和第二调压晶闸管；第三焊接变压器分别连通第三电流传感器、第三电压传感器和第三调压晶闸管。其中，调压晶闸管组合中，对应每个晶闸管，在晶闸管上安装第一温度传感器。其中，二极管整流组合模块中，对应每个整流二极管，在二极管上安装第二温度传感器。其中，焊接变压器组合中，对应第一焊接变压器、第二焊接变压器和第三焊接变压器分别设置第一初级线圈组合、第二初级线圈组合和第三初级线圈组合；第一初级线圈组合、第二初级线圈组合和第三初级线圈组合上分别安装第三温度传感器。其中，第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器的数量为多个。其中，焊接电源主回路中，各组件均有水冷循环部件，由冷水机提供低温冷却水和循环动力，各组件均分别安装冷却水流量传感器和压差传感器。通过本专利技术的固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统，通过温度、电流、电压和冷却水循环情况的监测及预警系统的加入，可有效保障电源的稳定性，防止因焊接电源的故障导致焊机状态变化，从而有效保障焊接质量。附图说明图1为大功率直流焊接电源系统结构示意图；图2为焊接电源主回路示意图；图3为电压、电流采集原理示意图；图4为调压晶闸管组合中温度传感器安装示意图；图5为整流二极管组合中温度传感器安装示意图；图6为焊接变压器中温度传感器安装示意图；图7为冷却水情况监测原理示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术提供的一种固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统进行详细描述。图1示出,一种固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统，包括主回路断路器1、焊接电源主回路2、中央处理器3、电压电流控制电路4和冷水循环系统5，所述主回路断路器1与焊接电源主回路2连接，焊接电源主回路2连接冷水循环系统5；中央处理器3通过电压电流控制电路4控制焊接电源主回路2，焊接电源主回路2与中央处理器3通信；中央处理器3分别控制主回路断路器1和冷水循环系统5。主回路断路器1用于控制整个电源的通断，在紧急情况下课接收中央处理器的命令强行切断电源，其保护作用。图2示出，焊接电源主回路2包括电流电压传感器21、调压晶闸管组合22、焊接变压器组合23和二极管整流组合模块24。通过主回路断路器的电源，经过调压晶闸管组合22进行小范围电压调节，再由焊接变压器组合23进行大比例电压调节，最终由二极管整流组合模块24将交流低电压电源转换成直流电源并直接供给到待焊钢轨。图3示出,电流电压传感器21中包括第一焊接变压器231、第二焊接变压器232和第三焊接变压器233，其中，第一焊接变压器231分别连通第一电流传感器211、第一电压传感器212和第一调压晶闸管221；第二焊接变压器232分别连通第二电流传感器213、第二电压传感器214和第二调压晶闸管222；第三焊接变压器233分别连通第三电流传感器215、第三电压传感器216和第三调压晶闸管223。图4示出,调压晶闸管组合22中，对应每个晶闸管，在晶闸管上安装第一温度传感器224。图5示出,二极管整流组合模块24中，对应每个整流二极管，在二极管上安装第二温度传感器241。图6示出,焊接变压器组合23中，对应第一焊接变压器231、第二焊接变压器232和第三焊接变压器233分别设置第一初级线圈组合234、第二初级线圈组合235和第三初级线圈组合236；第一初级线圈组合234、第二初级线圈组合235和第三初级线圈组合236上分别安装第三温度传感器237。第一温度传感器224、第二温度传感器241和第三温度传感器237的数量为多个。图7示出,焊接电源主回路2中，各组件均有水冷循环部件，由冷水机51提供低温冷却水和循环动力，各组件均分别安装冷却水流量传感器52和压差传感器53。中央处理器3根据各通道传送的信号进行算术和逻辑运算，在异常情况下发出预警信号；在紧急情况下，控制主回路断路器1和电压电流控制电路，及时切断电源。焊接电源工作时供电电源由电网或发电机组经由主电路断路器1接入焊接电源主回路2；焊接电源主回路2中的调压晶闸管组合通过控制回路中电源的导通比来实现回路电压的小范围调节；焊接电源主回路2中的焊接变压器将初级电压降低到可以用于钢轨焊接的交流电压；最终，由焊接电源主回路2中的二极管整流组合模块将低电压的交流电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统，包括主回路断路器(1)、焊接电源主回路(2)、中央处理器(3)、电压电流控制电路(4)和冷水循环系统(5)，其特征在于，所述主回路断路器(1)与焊接电源主回路(2)连接，焊接电源主回路(2)连接冷水循环系统(5)；中央处理器(3)通过电压电流控制电路(4)控制焊接电源主回路(2)，焊接电源主回路(2)与中央处理器(3)通信；中央处理器(3)分别控制主回路断路器(1)和冷水循环系统(5),其中，所述中央处理器(3)包括故障自诊断系统，能够采集焊接主回路(2)和冷水循环系统(5)的电压、电流、温度、流量、电导率数据。

【技术特征摘要】
1.一种固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统，包括主回路断路器(1)、焊接电源主回路(2)、中央处理器(3)、电压电流控制电路(4)和冷水循环系统(5)，其特征在于，所述主回路断路器(1)与焊接电源主回路(2)连接，焊接电源主回路(2)连接冷水循环系统(5)；中央处理器(3)通过电压电流控制电路(4)控制焊接电源主回路(2)，焊接电源主回路(2)与中央处理器(3)通信；中央处理器(3)分别控制主回路断路器(1)和冷水循环系统(5),其中，所述中央处理器(3)包括故障自诊断系统，能够采集焊接主回路(2)和冷水循环系统(5)的电压、电流、温度、流量、电导率数据。2.根据权利要求1所述的固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统，其特征在于，所述焊接电源主回路(2)包括电流电压传感器(21)、调压晶闸管组合(22)、焊接变压器组合(23)和二极管整流组合模块(24)。3.根据权利要求2所述的固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统，其特征在于，所述电流电压传感器(21)中包括第一焊接变压器(231)、第二焊接变压器(232)和第三焊接变压器(233)，其中，第一焊接变压器(231)分别连通第一电流传感器(211)、第一电压传感器(212)和第一调压晶闸管(221)；第二焊接变压器(232)分别连通第二电流传感器(213)、第二电压传感器(214)和第二调压晶闸管(222)；第三焊接变压器(233)分别连通第三电流传感器(215)、第三电压传感器(216)和第三调压晶闸管(223)。4.根据权利要求3所述的固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统，其特征在于，所述调压晶闸管组合(22)中，对应每个晶闸管，在晶闸管上安装第一温度传感器(224)。5.根据权利要求3所述的固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统，其特征在于，所述二极管整流组合模块(24)中，对应每个整流二极管，在二极管上安装第二温度传感器(241)。6.根据权利要求3所述的固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统，其特征在于，所述焊接变压器组合(23)中，对应第一焊接变压器(231)、第二焊接变压器(232)和第三焊接变压器(233)分别设置第一初级线圈组合(234)、第二初级线圈组合(235)和第三初级线圈组合(236)；第一初级线圈组合(234)、第二初级线圈组合(235)和第三初级线圈组合(236)上分别安装第三温度传感器(237)。7.根据权利要求4、5或6所述的固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统，其特征在于，所述第一温度传感器(224)、第二温度传感器(241)和第三温度传感器(237)的数量为多个。8.根据权利要求1所述的固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统，其特征在于，所述焊接电源主回路(2)中，各组件均有水冷循环部件，由冷水机(51)提供低温冷却水和循环动力，各组件均分别安装冷却水流量传感器(52)和压差传感器(53)。9.根据权利要求1所述的固定式钢轨闪光焊机用大功率直流焊接电源系统，其特征在于，所述故障自诊断系统根据获取的电压、电流、温度、流量、电导率数据，进行计算，得到系统故障特征信息并从故障诊断数据库查找与之匹配的故障诊断信息，其中，根据采集焊接主回路(2)和冷水循环系统(5)的电压、电流、温度、流量、电导率数据在所有状况下的故障信息建立表达式为：a.采集到的第一焊接变压器(231)、第二焊接变压器(232)和第三焊接变压器(233...

【专利技术属性】
技术研发人员：高振坤，丁韦，彭鹏，赵国，李金华，李力，宋宏图，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院金属及化学研究所，中国铁路总公司，北京中铁科新材料技术有限公司，中国铁道科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11