晶体管式电阻焊接电源系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种晶体管式电阻焊接电源系统及其控制方法，晶体管式电阻焊接电源系统包括：主控模块，用于控制电容充电、输出放电、通信、IO端口以及故障诊断；电容充电模块，与所述主控模块连接且用于对电容充电；放电驱动模块，与所述主控模块连接且用于输出电流；通信模块，与所述主控模块连接，所述通信模块接收来自所述主控模块的数据输入并向所述主控模块发送数据输出；输入输出模块，与所述主控模块连接，所述输入输出模块外部控制信号的输入以及系统信号的输出。根据本发明专利技术实施例的晶体管式电阻焊接电源系统，使用简单、响应速度快，采用电压、电流闭环控制，能够使输出能量保持高稳定度。

【技术实现步骤摘要】
晶体管式电阻焊接电源系统及其控制方法
本专利技术涉及一种晶体管式电阻焊接电源系统、控制方法、计算机存储介质及电子设备。
技术介绍
现有的电阻点焊电源主要有以下几种：单相工频式电源、三相低频式电源、可控硅次级整流式电源、电容储能式电源、交流/直流逆变式电源和晶体管式电源等，前5种电源在应用于点焊过程中时主要存在以下几个问题：(1)能量输出控制精度和时间控制精度不能满足要求，例如目前主流的交流点焊电源的响应速度为20ms，控制响应速度和调解分辨率不足，时间设定分辨率为1ms；(2)大部分电源采用工频变压器，其缺点有体积大、笨重、效率低和耗材等；(3)大部分系统为开环系统，部分系统带电压和电流反馈控制，电源稳定性不足；(4)交流/直流逆变式电源容易受交流电网波动影响。从控制电路所使用的电子元器件角度来看，电阻点焊控制系统可分为：分立元件控制系统、集成电路控制系统和微机控制系统等，其中微机控制系统采用的核心器件又可分为单片机、数字信号处理器和可编程逻辑控制器。从质量监控方法角度来看，电阻点焊质量控制方法包括：恒电流控制、恒电压控制、动态电阻监测、超声波法、表面温度与红外线阀等。其中，前面3种方法研究较为成熟，恒电压控制的应用较为广泛，电压信号主要采集接近焊头两端电压，其输出为脉冲信号，需要对输出信号进行处理，计算出最终的有效值。从控制实现方式上看，电阻点焊电源系统广泛采用半桥或者全桥逆变控制方法。现有的晶体管式电阻焊接电源的控制方法具有控制方法操作复杂等缺点，晶体管式电阻焊接电源不能输出较为稳定的能量，包括电压、电流和焊接时间等，晶体管式电阻焊接电源的电压参数、电流参数以及时间参数等控制精度低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种晶体管式电阻焊接电源系统、控制方法、计算机存储介质及设备，具有使用简单、响应速度快，采用电压、电流闭环控制，输出能量保持高稳定度等优点。为解决上述技术问题，一方面，本专利技术提供一种晶体管式电阻焊接电源系统，所述晶体管式电阻焊接电源系统包括：主控模块，所述主控模块用于控制电容充电、输出放电、通信、IO端口以及故障诊断；电容充电模块，所述电容充电模块与所述主控模块连接且用于对电容充电；放电驱动模块，所述放电驱动模块与所述主控模块连接且用于输出电流；通信模块，所述通信模块与所述主控模块连接，所述通信模块用于接收来自所述主控模块的数据输入并向所述主控模块发送数据输出；输入输出模块，所述输入输出模块与所述主控模块连接，所述输入输出模块用于外部控制信号的输入以及系统信号的输出。根据本专利技术实施例的晶体管式电阻焊接电源系统通过采用主控模块、电容充电模块、放电驱动模块、通信模块和输入输出模块相结合的装置，能量输出控制和时间控制精度能够满足要求，体积小，效率高，耗材少，电源的稳定性高。根据本专利技术的一些实施例，所述主控模块通过采集电路采集电容组的电压，所述主控模块在所述电容组的电压小于预设电压时通过PWM信号驱动所述电容充电模块对电容充电以使电容组的电压达到设定值。根据本专利技术的一些实施例，所述电容充电模块包括：升降压变换电路，所述升降压变换电路用于要求输出与输入电压反相，其值大于或小于输入电压的直流稳压电源以用于电容充电。根据本专利技术的一些实施例，所述主控模块通过采集电路采集放电电压和放电电流，所述主控模块通过PWM信号驱动所述放电驱动模块，并由PID控制算法实现放电电压的稳定输出。根据本专利技术的一些实施例，所述放电驱动模块包括：MOSFET管组，所述MOSFET管组包括多个MOSFET管，多个所述MOSFET管并联连接以达到预设输出电流；MOSFET管组驱动电路，所述MOSFET管组驱动电路采用半桥驱动芯片驱动所述MOSFET管组。根据本专利技术的一些实施例，所述的晶体管式电阻焊接电源系统还包括故障诊断模块，所述故障诊断模块包括：温度检测模块，所述温度检测模块分别与所述电容充电模块和所述放电驱动模块连接以用于检测温度异常；充电异常检测模块，所述充电电路检测模块与所述电容充电模块连接以用于检测充电电路异常；放电异常检测模块，所述放电异常检测模块与所述放电驱动模块连接以用于检测放电电压和放电电流异常；上下限监控模块，所述上下限监控模块与所述放电驱动模块连接以用于对放电过程中的电压/电流上下限进行监控。根据本专利技术的一些实施例，所述通信模块包括：RS232/RS485自适应电路，所述RS232/RS485自适应电路能够自适应选择RS232或RS485通信模式；通信协议栈，所述通信协议栈由自定义协议栈和MODBUS标准协议栈组成。根据本专利技术的一些实施例，所述输入输出模块包括：隔离输入、输出电路，所述隔离输入、输出电路由光耦组成以用于将CPU与外部电路电气隔离开；滤波电路，所述滤波电路由限流电阻RL、限幅二极管D、滤波电容C及分流电阻RS组成，所述限流电阻RL、所述限幅二极管D、所述滤波电容C用于消除高频干扰信号，所述分流电阻RS用于在电流未达到一定值时输入光耦不会误动作。第二方面，本专利技术实施例提供一种晶体管式电阻焊接电源系统的控制方法，所述控制方法包括：充电流程：当充电使能时，采集充电电压；判断电压是否达到了设定值，如果未达到设定值则驱动电容充电模块对电容组进行充电，当达到了设定值则充电完成；放电流程：当放电使能时，采集放电电压及放电电流；通过PID算法计算输出PWM值；驱动放电驱动模块进行放电，当达到放电时间时，停止放电。第三方面，本专利技术实施例提供一种计算机存储介质，包括一条或多条计算机指令，所述一条或多条计算机指令在执行时实现上述任一项所述的方法。第四方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，所述处理器用于调用并执行所述一条或多条计算机指令，从而实现如上述任一项所述的方法。本专利技术的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：(1)采用模块化设计思路，将驱动晶体管组与电容组集成为一个标准模块，可以扩充或减少输出功率；(2)结合恒定电压和恒定电流控制方式，提出并设计电压/电流混合控制方法；(3)采用动态电阻监控，结合电压和电流控制方式，提出并设计恒定能量控制方法；(4)晶体管式电阻焊接电源系统的电压、电流参数具有很好的重复性和稳定性，其中时间参数设置分辨率可以精确到0.01ms，控制精度更高；(5)晶体管式电阻焊接电源系统具有使用简单、响应速度快，采用电压、电流闭环控制，使输出能量保持高稳定度等优点。附图说明图1为本专利技术实施例的晶体管式电阻焊接电源系统的示意图；图2为本专利技术的一实施例的晶体管式电阻焊接电源系统的电容充电模块的Buck/Boost主电路结构图；图3为本专利技术的一实施例的晶体管式电阻焊接电源系统的放电驱动模块的MOSFET管组的组成结构图；图4为本专利技术的一实施例的晶体管式电阻焊接电源系统的放电驱动模块的MOSFET管组驱动电路的自举半桥操作电路图；图5为本专利技术的一实施例的晶体管式电阻焊接电源系统的放电驱动模块的MOSFET管组驱动电路的V1A、V1B引脚的带死区的互补输出的示意图；图6为本专利技术的一实施例的晶体管式电阻焊接电源系统的通信模块的RS232/RS485自适应电路示意图；图7为本专利技术的一实施例的晶体管式电阻焊接电源系统的通过输入输出模块的通用输入电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体管式电阻焊接电源系统，其特征在于，包括：主控模块，所述主控模块用于控制电容充电、输出放电、通信、IO端口以及故障诊断；电容充电模块，所述电容充电模块与所述主控模块连接且用于对电容充电；放电驱动模块，所述放电驱动模块与所述主控模块连接且用于输出电流；通信模块，所述通信模块与所述主控模块连接，所述通信模块用于接收来自所述主控模块的数据输入并向所述主控模块发送数据输出；输入输出模块，所述输入输出模块与所述主控模块连接，所述输入输出模块用于外部控制信号的输入以及系统信号的输出。

【技术特征摘要】
1.一种晶体管式电阻焊接电源系统，其特征在于，包括：主控模块，所述主控模块用于控制电容充电、输出放电、通信、IO端口以及故障诊断；电容充电模块，所述电容充电模块与所述主控模块连接且用于对电容充电；放电驱动模块，所述放电驱动模块与所述主控模块连接且用于输出电流；通信模块，所述通信模块与所述主控模块连接，所述通信模块用于接收来自所述主控模块的数据输入并向所述主控模块发送数据输出；输入输出模块，所述输入输出模块与所述主控模块连接，所述输入输出模块用于外部控制信号的输入以及系统信号的输出。2.如权利要求1所述的晶体管式电阻焊接电源系统，其特征在于，所述主控模块通过采集电路采集电容组的电压，所述主控模块在所述电容组的电压小于预设电压时通过PWM信号驱动所述电容充电模块对电容充电以使电容组的电压达到设定值。3.如权利要求2所述的晶体管式电阻焊接电源系统，其特征在于，所述电容充电模块包括：升降压变换电路，所述升降压变换电路用于要求输出与输入电压反相，其值大于或小于输入电压的直流稳压电源以用于电容充电。4.如权利要求1所述的晶体管式电阻焊接电源系统，其特征在于，所述主控模块通过采集电路采集放电电压和放电电流，所述主控模块通过PWM信号驱动所述放电驱动模块，并由PID控制算法实现放电电压的稳定输出。5.如权利要求4所述的晶体管式电阻焊接电源系统，其特征在于，所述放电驱动模块包括：MOSFET管组，所述MOSFET管组包括多个MOSFET管，多个所述MOSFET管并联连接以达到预设输出电流；MOSFET管组驱动电路，所述MOSFET管组驱动电路采用半桥驱动芯片驱动所述MOSFET管组。6.如权利要求1所述的晶体管式电阻焊接电源系统，其特征在于，还包括故障诊断模块，所述故障诊断模块包括：温度检测模块，所述温度检测模块分别与所述电容充电模块和所述放电驱动模块连接以用于检测温度异常；充电异常检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强，孙培，曲东升，
申请(专利权)人：常州铭赛机器人科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32