铝合金机器人变极性等离子弧智能穿孔焊接系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种铝合金机器人变极性等离子弧智能穿孔焊接系统，其特征在于：等离子电源包括主弧主电路、维弧主电路和控制电路；主弧主电路包括主弧输入整流滤波模块、主弧SiC高频逆变电路、主弧高频变压器、主弧快速整流滤波电路、主弧SiC低频调制电路和主弧SiC高压稳弧电路；维弧主电路包括维弧输入整流滤波模块、维弧高频逆变电路、维弧高频变压器和维弧快速整流滤波电路；控制电路包括控制器、主弧高频逆变驱动电路、主弧电流采样反馈电路、主弧低频调制驱动电路、主弧稳弧驱动电路、维弧电流采样反馈电路、维弧高频逆变驱动电路。该焊接系统的逆变频率高，具有良好的动特性和稳定性，可降低功率管开关损耗，满足大功率需求。

Intelligent piercing welding system for aluminum alloy robot with variable polarity plasma arc

The utility model provides an aluminum alloy robot variable polarity plasma arc intelligent piercing welding system, which is characterized in that the plasma power supply comprises a main arc circuit, a main arc circuit and a control circuit; the main arc main circuit includes a main arc input rectifier filter module, a main arc SiC high frequency inverter circuit, a main arc high frequency transformer, and a main arc high frequency transformer. Arc fast rectifier filter circuit, main arc SiC low frequency modulation circuit and main arc SiC high voltage arc stabilization circuit; dimension arc main circuit includes dimension arc input rectifier filter module, dimension arc high frequency inverter circuit, dimension arc high frequency transformer and dimension arc fast rectifier filter circuit; control circuit includes controller, main arc high frequency inverter drive circuit, main arc Current sampling feedback circuit, main arc low frequency modulation drive circuit, main arc drive circuit, dimension arc current sampling feedback circuit, dimension arc high frequency inverter drive circuit. The welding system has high inverter frequency, good dynamic characteristics and stability, and can reduce the switching loss of power transistor to meet the needs of high power.

【技术实现步骤摘要】
铝合金机器人变极性等离子弧智能穿孔焊接系统
本技术涉及焊接设备
，更具体地说，涉及一种铝合金机器人变极性等离子弧智能穿孔焊接系统。
技术介绍
铝及铝合金具有耐蚀性佳、导电性好以及强度高等特点，广泛应用于航空航天、轨道交通、船舶等领域。但在铝及铝合金的焊接过程中，其表面易产生致密、难熔的氧化膜，而变极性等离子弧焊接技术可很好地去除氧化膜，其还具有能量密度大以及焊后变形小等特点，尤其在穿孔立焊工艺中不仅有效地消除气孔缺陷，还能实现“单面焊双面成形”，大大提高工作效率，被称为铝合金“零缺陷”焊接方法。近年来，变极性等离子弧焊接设备成为国内铝合金焊接领域的研究重点。在铝合金机器人变极性等离子弧焊接系统中，等离子电源的性能至关重要，其不仅要精确地为焊接过程提供能量，还需实现与系统其他设备的协同运行。总体而言，国内的等离子电源设备的工业化水平同发达国家之间还存在较大的差距，电源的功率器件大多采用IGBT，但由于IGBT自身结构的因素导致在关断后产生拖尾电流，其开关损耗较大，制约了电路逆变频率的提高，一般为20kHz，这使得整机尺寸过大且动特性欠佳。另一方面，对于焊接起始点形成稳定小孔熔池的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金机器人变极性等离子弧智能穿孔焊接系统，其特征在于：包括工控机、等离子电源和等离子焊枪；所述等离子电源包括主弧主电路、维弧主电路、控制电路和人机交互系统；所述主弧主电路包括依次连接的主弧输入整流滤波模块、主弧SiC高频逆变电路、主弧高频变压器、主弧快速整流滤波电路和主弧SiC低频调制电路，以及主弧SiC高压稳弧电路；所述维弧主电路包括维弧输入整流滤波模块、维弧高频逆变电路、维弧高频变压器和维弧快速整流滤波电路；所述控制电路包括控制器、主弧高频逆变驱动电路、主弧电流采样反馈电路、主弧低频调制驱动电路、主弧稳弧驱动电路、维弧电流采样反馈电路、维弧高频逆变驱动电路、继电器模块、主电路故障...

【技术特征摘要】
1.一种铝合金机器人变极性等离子弧智能穿孔焊接系统，其特征在于：包括工控机、等离子电源和等离子焊枪；所述等离子电源包括主弧主电路、维弧主电路、控制电路和人机交互系统；所述主弧主电路包括依次连接的主弧输入整流滤波模块、主弧SiC高频逆变电路、主弧高频变压器、主弧快速整流滤波电路和主弧SiC低频调制电路，以及主弧SiC高压稳弧电路；所述维弧主电路包括维弧输入整流滤波模块、维弧高频逆变电路、维弧高频变压器和维弧快速整流滤波电路；所述控制电路包括控制器、主弧高频逆变驱动电路、主弧电流采样反馈电路、主弧低频调制驱动电路、主弧稳弧驱动电路、维弧电流采样反馈电路、维弧高频逆变驱动电路、继电器模块、主电路故障检测模块；所述控制器通过主弧高频逆变驱动电路与主弧SiC高频逆变电路连接；主弧快速整流滤波电路通过主弧电流采样反馈电路与控制器连接；控制器通过主弧低频调制驱动电路与主弧SiC低频调制电路连接；控制器通过主弧稳弧驱动电路与主弧SiC高压稳弧电路连接；控制器通过维弧高频逆变驱动电路与维弧高频逆变电路连接；维弧快速整流滤波电路通过维弧电流采样反馈电路与控制器连接；继电器模块和主电路故障检测模块分别与控制器连接。2.根据权利要求1所述的铝合金机器人变极性等离子弧智能穿孔焊接系统，其特征在于：所述主弧SiC高频逆变电路采用SiC功率管全桥拓扑结构；所述主弧SiC低频调制电路采用SiC功率管双半桥并联拓扑结构；所述主弧SiC高压稳弧电路采用SiC功率管全桥拓扑结构。3.根据权利要求2所述的铝合金机器人变极性等离子弧智能穿孔焊接系统，其特征在于：所述主弧SiC高频逆变电路采用SiC功率管全桥拓扑结构是指：主弧SiC高频逆变电路包括SiC功率管Q101～Q104、二极管D101～D106、电容C103～C105和电感L102；SiC功率管Q101和SiC功率管Q102串联后并联到主弧输入整流滤波模块上；二极管D105、SiC功率管Q103、SiC功率管Q104和二极管D106串联后并联到主弧输入整流滤波模块上；SiC功率管Q101分别与电容C103和二极管D101并联；SiC功率管Q102分别与电容C104和二极管D102并联；SiC功率管Q103与二极管D103并联；SiC功率管Q104与二极管D104并联；SiC功率管Q101与SiC功率管Q102的连接处通过电容C105连接到主弧高频变压器的初级；SiC功率管Q103与SiC功率管Q104的连接处通过电感L102连接到主弧高频变压器的初级；所述主弧SiC低频调制电路采用SiC功率管双半桥并联拓扑结构是指：主弧SiC低频调制电路包括SiC功率管Q105～Q108、电容C110、电容C111、电阻R105和电阻R106；SiC功率管Q105和SiC功率管Q106串联后并联到主弧快速整流滤波电路上；电容C110和电阻R105串联组成的电路，以及SiC功率管Q107分别与SiC功率管Q105并联；电容C111和电阻R106串联组成的电路，以及SiC功率管Q108分别与SiC功率管Q106并联。4.根据权利要求1所述的铝合金机器人变极性等离子弧智能穿孔焊接系统，其特征在于：所述维弧主电路包括维弧输...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振民，张福彪，吴健文，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44