一种可输出多外特性的数字化水下焊接电源制造技术

本实用新型专利技术提供了一种可输出多外特性的数字化水下焊接电源，该焊接电源包括EMC模块、输入整流桥模块、逆变模块、降压变压器模块、输出整流滤波模块、电流电压反馈模块、ARM微控制器模块、PAC模块、驱动模块和辅助电源模块。本实用新型专利技术通过检测水下焊接的实时工况，触发ARM微控制器在不同的外特性如恒流外特性、恒压外特性及恒功率外特性之间实时切换，从而保证焊接质量达到最佳效果。本实用新型专利技术采用单一ARM微控制器代替复杂的模拟控制，简化了控制系统结构，可以有效减小焊接电源的体积，软件编程灵活性更高，可以增加焊接电源的多功能性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种可输出多外特性的数字化水下焊接电源


[0001]本技术涉及焊接
，更具体地说，涉及一种可输出多外特性的数字化水下焊接电源。

技术介绍

[0002]水下焊接的环境相对于陆地更为苛刻，因此对焊接电源的要求也更高。由于在水中进行引弧和焊接，即使焊条中添加了大量造气剂和稳弧剂，引弧仍然比较困难，因此在引弧阶段需要较高的焊接电流，且电源输出需保持恒流外特性。水下焊接过程中，由于水的压力和气泡的生长
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破裂对电弧稳定性有影响，因此焊接电源在焊接阶段需要保持恒功率外特性，以此保证焊接过程稳定。
[0003]目前水下焊接采用普通的陆上焊接电源，其外特性单一，控制系统由模拟器件构成，无法通过软件算法实现对电源输出外特性的实时变换控制，不能根据实际需要灵活变换。此外，对于现有的焊接电源外特性的控制，其反馈系统多采用模拟器件进行控制，在水下焊接时，根据不同的水下工作环境(温度、湿度、深度等)，其性能会随之改变，响应速度较慢，精度较低，且模拟器件会随着时间推移而老化。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本技术的目的在于提供一种可输出多外特性的数字化水下焊接电源，解决了传统水下焊接电源输出外特性单一的问题。
[0005]本技术的目的通过以下技术方案实现：一种可输出多外特性的数字化水下焊接电源，包括：EMC模块、输入整流桥模块、逆变模块、降压变压器模块、输出整流滤波模块、电流电压反馈模块、ARM微控制器模块、PAC模块、驱动模块和辅助电源模块；
[0006]EMC模块的输入端接入电网侧交流电，EMC模块、输入整流桥模块、逆变模块、降压变压器模块和输出整流滤波模块依次连接并作为焊接电源主电路的前向通路，输出整流滤波模块的输出端连接至负载，并向负载传输生成的低压直流电；
[0007]输出整流滤波模块的输出端还连接至电流电压反馈模块的输入端，电流电压反馈模块的输出端、ARM微控制器模块、PAC模块和驱动模块依次连接，驱动模块的输出端连接逆变模块，并向逆变模块发送生成的PWM脉冲；
[0008]辅助电源模块连接EMC模块的输出端、输入整流桥模块、逆变模块、降压变压器模块、输出整流滤波模块、电流电压反馈模块、ARM微控制器模块、PAC模块和驱动模块。
[0009]优选的，ARM微控制器生成实现不同外特性输出的可调占空比PWM脉冲波，外特性输出包括恒流外特性输出、恒压外特性输出以及恒功率外特性输出，不同外特性输出的PWM脉冲波的占空比不同。
[0010]更进一步的，PAC模块包括光耦和PAC芯片，光耦通过其内部的发光二极管与ARM微控制器模块相连接，光耦通过其内部的光探测器与PAC芯片相连接，PAC芯片连接驱动模块，并向其发送由实现不同外特性输出的PWM脉冲波转换成的电压信号。
[0011]优选的，ARM微控制器模块生成0～100％占空比可调的PWM脉冲波，PAC模块对应输出0～10V的电压信号，驱动模块对应输出0～50％占空比可调的PWM脉冲波。
[0012]更进一步的，逆变模块具有两对IGBT桥式开关，驱动模块输出0～50％占空比可调的PWM脉冲波，并分别发送给对应的IGBT开关管。
[0013]优选的，辅助电源模块包括变压器和稳压芯片，变压器的输入端连接EMC模块，变压器的输出端连接稳压芯片，稳压芯片再与输入整流桥模块、逆变模块、降压变压器模块、输出整流滤波模块、电流电压反馈模块、ARM微控制器模块、PAC模块和驱动模块相连接。
[0014]优选的，输入整流桥模块由整流桥、第一电容C1和电阻R1并联而成，整流桥的输入端连接EMC模块，输出端连接并联的第一电容和电阻，第一电容和电阻再连接逆变模块。
[0015]优选的，电流电压反馈模块采用霍尔传感器。
[0016]优选的，降压变压器模块采用变压器，变压器的初级绕组连接逆变模块，变压器的次级绕组连接输出整流滤波模块。
[0017]更进一步的，输出整流滤波模块包括第一二极管D5、第二二极管D6、电感L1和第二电容C2，次级绕组的其中一个接线端依次连接第一二极管D5和电感L1，作为输出整流滤波模块的正极输出，电感L1再连接电流电压反馈模块；次级绕组的中心抽头通过第二电容C2连接至电感L1；中心抽头作为输出整流滤波模块的负极输出，其连接电流电压反馈模块；次级绕组的另一个接线端通过第二二极管D6连接第一二极管D5的阴极。
[0018]与现有技术相比，本技术的具有如下优点与有益效果：
[0019](1)与传统的焊接电源相比，本技术数字化水下焊接电源设计了以ARM为控制核心的反馈控制系统，通过软件编程的方式，实现不同工况下焊接电源不同外特性的输出，包括恒流外特性、恒压外特性及恒功率外特性，具有控制灵活、响应速度和调节精度高的优点。
[0020](2)本技术数字化水下焊接电源采用单一ARM微控制器代替复杂的模拟控制，简化了控制系统结构，可以有效减小焊接电源的体积。软件编程灵活性更高，可以增加焊接电源的多功能性。
附图说明
[0021]图1是本技术数字化水下焊接电源的原理图。
[0022]图2是图1焊接电源的整体拓扑结构电路图。
[0023]图3是PAC模块的电路图。
[0024]图4是图1焊接电源的恒流引弧外特性曲线图。
[0025]图5是图1焊接电源的恒功率焊接外特性曲线图。
[0026]图6是图1焊接电源的恒压收弧外特性曲线图。
[0027]图7是图1焊接电源的工作流程图。
[0028]图8是恒流PI算法子程序的控制流程图。
[0029]图9是恒压PI算法子程序的控制流程图。
[0030]图10是恒功率PI算法子程序的控制流程图。
具体实施方式
[0031]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本技术作进一步详细的描述。
[0032]实施例
[0033]本实施例公开了一种可输出多外特性的数字化水下焊接电源，外特性输出具体包括恒流外特性输出、恒压外特性输出以及恒功率外特性输出。如图1所示，该焊接电源包括EMC模块10、输入整流桥模块20、逆变模块30、降压变压器模块40、输出整流滤波模块50、电流电压反馈模块60、ARM微控制器模块70、PAC模块80、驱动模块90、辅助电源模块100。
[0034]EMC模块、输入整流桥模块、逆变模块、降压变压器模块和输出整流滤波模块依次连接并作为焊接电源主电路的前向通路，输出整流滤波模块连接至负载。
[0035]电网侧220V的交流电接入EMC模块，通过EMC模块10来减小电网侧电磁干扰对焊接电源的影响，经过EMC模块的电网侧交流电再经过输入整流桥模块20的整流，转变为高压直流电。高压直流电经过逆变模块30，变为方波交流电，方波交流电经过降压变压器40和输出整流滤波模块50，变为低压直流电。
[0036]如图2所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可输出多外特性的数字化水下焊接电源，其特征在于，包括：EMC模块、输入整流桥模块、逆变模块、降压变压器模块、输出整流滤波模块、电流电压反馈模块、ARM微控制器模块、PAC模块、驱动模块和辅助电源模块；EMC模块的输入端接入电网侧交流电，EMC模块、输入整流桥模块、逆变模块、降压变压器模块和输出整流滤波模块依次连接并作为焊接电源主电路的前向通路，输出整流滤波模块的输出端连接至负载，并向负载传输生成的低压直流电；输出整流滤波模块的输出端还连接至电流电压反馈模块的输入端，电流电压反馈模块的输出端、ARM微控制器模块、PAC模块和驱动模块依次连接，驱动模块的输出端连接逆变模块，并向逆变模块发送生成的PWM脉冲；辅助电源模块连接EMC模块的输出端、输入整流桥模块、逆变模块、降压变压器模块、输出整流滤波模块、电流电压反馈模块、ARM微控制器模块、PAC模块和驱动模块。2.根据权利要求1所述的可输出多外特性的数字化水下焊接电源，其特征在于，ARM微控制器生成实现不同外特性输出的可调占空比PWM脉冲波，外特性输出包括恒流外特性输出、恒压外特性输出以及恒功率外特性输出，不同外特性输出的PWM脉冲波的占空比不同。3.根据权利要求2所述的可输出多外特性的数字化水下焊接电源，其特征在于，PAC模块包括光耦和PAC芯片，光耦通过其内部的发光二极管与ARM微控制器模块相连接，光耦通过其内部的光探测器与PAC芯片相连接，PAC芯片连接驱动模块，并向其发送由实现不同外特性输出的PWM脉冲波转换成的电压信号。4.根据权利要求1所述的可输出多外特性的数字化水下焊接电源，其特征在于，ARM微控制器模块生成0～100％占空比可调的PWM脉冲波，PAC模块对应输出0～10V的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：石永华，江平，詹家通，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：