一种模块化智能焊接电源系统及实现焊接电源系统联机方法技术方案

本发明专利技术适用于通讯领域，提供了一种模块化智能焊接电源系统及实现焊接电源系统联机方法，该系统包括：依次相连的主电路、ＤＳＰ电源主控板和ＡＲＭ人机接口板，及ＩＧＢＴ驱动电路、ＣＡＮ总线，所述ＩＧＢＴ驱动电路分别与主电路和ＤＳＰ电源主控板相连，所述ＣＡＮ总线与所述ＤＳＰ电源主控板相连。本发明专利技术的有益效果为：采用ＤＳＰ和ＡＲＭ双芯片控制电路，在一台电源系统上实现了多种焊接方式；通过数字化编程，在不改变电源硬件电路的情况下实现不同外特性输出，从而满足不同焊接方法工艺要求；通过多台电源系统的联机工作，方便地实现了大功率电源输出，实现了细丝双丝焊接和粗丝双丝焊接；特别是通过ＣＡＮ总线技术协同控制多台电源系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊接电源
，尤其涉及一种模块化智能焊接电源系统及实现焊 接电源系统联机方法。
技术介绍
我国不仅是世界最大的造船和最大汽车消费国，同时也是最大的高速列车制造 国，而只要是金属连接场合，就要用到焊接电源。就广东省而言，其装备制造业、管道业、造 船业、汽车业等都无一能离得开焊接电源。但目前国内市面上销售的焊接电源功能单一，网络通信功能较弱，不能通过多机 并联以协同控制的方式实现大功率输出。国产大功率焊接电源均为集中控制的传统大功率 焊机，电源设计需要采用大功率模块，散热设计相对困难。另外国内一些大型企业为了提高重要构件的焊接效率和质量，开始从国外引进双 丝高效自动焊装备，主要是细丝双丝自动焊接工艺及设备。但对于厚大结构件的焊接，细丝 双丝焊接仍然难于进一步提速，原因是焊接电流限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种模块化智能焊接电源系统及实现焊接电源系统联机 方法，该焊接电源系统采用全数字、软开关和模块化设计方式，既可以保证单台电源的多功 能，实现一机多用，同时在需要大功率和双丝高速焊接时，又可以通过电源的CAN总线通信 功能实现多机并联和协同控制。本专利技术实施例是这样实现的，一种模块化智能焊接电源系统，包括依次相连的主 电路、DSP电源主控板和ARM人机接口板，及IGBT驱动电路、CAN总线，所述IGBT驱动电路 分别与主电路和DSP电源主控板相连，所述CAN总线与所述DSP电源主控板相连。其中，所述主电路由输入整流模块、输入滤波模块、软开关逆变模块、高频变压器、 输出整流模块和输出滤波模块依次连接组成，所述输入整流模块与三相交流电源连接，所 述输出滤波模块接负载。其中，所述DSP电源主控板包括DSP基本电路、原边电流采样电路、输出电流/电 压采样电路、信号调理电路、PWM输出模块、CAN总线接口电路和RS485接口电路，所述CAN 总线接口电路接CAN总线。其中，所述ARM人机接口板包括ARM基本电路、IXD及键盘接口电路和RS485接口 电路，所述ARM人机接口板与DSP电源主控板经RS485接口电路连接。其中，所述IGBT驱动电路包括4路隔离的+24V直流电源、4路由光耦组成的驱动 电路，所述IGBT驱动电路的一端与所述PWM输出模块相连，另一端与所述软开关逆变模块 相连。 其中，用触摸屏接口电路可替换所述IXD及键盘接口电路。一种实现所述焊接电源系统联机方法，通过所述CAN总线将多台焊接电源系统按 照多机大功率输出模式、细丝双丝模式或粗丝双丝模式进行联机。其中，所述多机大功率输出模式为正极相连作为焊接电源的正极，负极相连作为 焊接电源负极，指定一台焊接电源作为主机，其余焊接电源作为从机，在主机上进行参数设 置，从机焊接电源的开启与关闭由主机控制通过CAN总线发送到从机。其中，所述细丝双丝模式为将两台焊接电源分别作为双丝焊接的主机电源和从 机电源，在主机上进行参数设置，参数设置完后通过CAN总线发送到从机。其中，所述粗丝双丝模式为多台电源系统采用N+N (N彡2)的方式通过CAN总线 协同控制实现粗丝双丝的焊接，在该模式中，N台电源系统的正极相连，负极相连，作为双丝 焊接的主机电源，另外的N台电源系统的正极相连，负极接地，作为双丝焊接的从机电源， 所有的焊接电源输出参数的设置由一台主机焊接电源系统完成，并通过CAN总线发送到其 它焊接电源系统。本专利技术实施例与现有技术相比，有益效果在于本专利技术采用DSP和ARM双芯片控制电路，在一台电源系统上实现了多种焊接方 式；本专利技术通过数字化编程，在不改变电源硬件电路的情况下实现不同外特性输出， 从而满足不同焊接方法工艺要求；本专利技术通过多台电源系统的联机工作，方便地实现了大功率电源输出；本专利技术实现了细丝双丝焊接和粗丝双丝焊接，特别是通过CAN总线技术协同控制 多台电源系统，实现了 2+2或者N+N的粗丝双丝高速焊接。附图说明图1是本专利技术的模块化全数字智能焊接电源系统方框图；图2是本专利技术大功率输出多机模式的系统组成框图；图3a、图3b是本专利技术大功率输出多机焊接模式的主从机DSP控制流程图，其中图 3a是主机DSP控制流程图，图3b是主机DSP控制流程图；图4是本专利技术细丝双丝焊接模式的系统组成框图；图5a、图5b是本专利技术细丝双丝焊接模式的主从机DSP控制流程图，其中图5a是主 机DSP控制流程图，图5b是主机DSP控制流程图；图6是本专利技术的粗丝双丝高速焊接模式的系统组成框图；图7a_图7c是本专利技术作为粗丝双丝模式高速焊接模式的主从机DSP控制流程图， 其中图7a是粗丝双丝模式的电源A的DSP控制流程图，图7b粗丝双丝模式的电源Al的 DSP控制流程图，图7c粗丝双丝模式的电源B1/B2的DSP控制流程图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并 不用于限定本专利技术。如图1所示，模块化全数字智能焊接电源系统包括主电路101、DSP电源主控板102、ARM人机接口板103、IGBT驱动板104以及实现多机联机协调工作的CAN总线105五 部分组成。主电路由输入整流模块、输入滤波模块、软开关逆变模块、高频变压器、输出整流 模块和输出滤波模块依次连接组成，输入整流模块与三相交流电源连接，输出滤波模块与 负载连接；基于DSP的电源主控板主要包括DSP基本电路、原边电流采样电路、输出电流/ 电压采样电路、I/O接口电路、保护电路、CAN总线接口电路、RS485接口电路等；基于ARM的 人机接口板主要包括ARM基本电路、IXD及键盘接口电路(或触摸屏接口电路)、RS485接 口电路、RS232接口电路等；IGBT驱动电路主要包括4路隔离的+24V直流电源、4路由光耦 TLP250组成的驱动电路等；所述的DSP电源主控板和ARM人机接口板之间采用RS485协议 串行通信，DSP芯片采用TI公司的TMS320LF2812，ARM芯片采用飞利浦公司的LPC2119。工作原理原边电流采样电路通过互感器(或电流霍尔传感器)将高频变压器原边电流检测 信号送到DSP主控板，经DSP主控板的信号调理电路送到DSP芯片的ADC引脚；输出电流/ 电压采样电路通过电流/电压霍尔传感器采集焊机输出电流/电压信号送DSP主控板，经 DSP主控板的信号调理电路送到DSP芯片的ADC引脚；DSP芯片根据采集的电流、电压信号 及焊机设置，完成相应的闭环控制算法，产生移相PWM波形，经IGBT驱动电路控制软开关逆 变主电路中的IGBT功率模块的占空比，并最终实现所要求的电源外特性输出。在多台电源 协同工作的情况下，DSP主控板可通过其CAN总线通信接口与其他电源进行通信，以实现整 个系统的协同控制。其中，ARM芯片中移植了 yC/OS-II嵌入式操作系统，实现更加友好的 人机接口 ；所述的DSP芯片采用集成有CAN通信接口模块的高速数字信号处理芯片，如TI 公司的TMS320LF2812 ；所述的ARM芯片采用集成CAN、RS232、ADC、GPIO等丰富资源的功耗 低的32位ARM芯片，如飞利浦公司的LPC2119。ARM人机接口控制板具有IXD显示接口及键本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化智能焊接电源系统，其特征在于，包括：依次相连的主电路、ＤＳＰ电源主控板和ＡＲＭ人机接口板，及ＩＧＢＴ驱动电路、ＣＡＮ总线，所述ＩＧＢＴ驱动电路分别与主电路和ＤＳＰ电源主控板相连，所述ＣＡＮ总线与所述ＤＳＰ电源主控板相连。

【技术特征摘要】
一种模块化智能焊接电源系统，其特征在于，包括依次相连的主电路、DSP电源主控板和ARM人机接口板，及IGBT驱动电路、CAN总线，所述IGBT驱动电路分别与主电路和DSP电源主控板相连，所述CAN总线与所述DSP电源主控板相连。2.如权利要求1所述的模块化智能焊接电源系统，其特征在于，所述主电路由输入整 流模块、输入滤波模块、软开关逆变模块、高频变压器、输出整流模块和输出滤波模块依次 连接组成，所述输入整流模块与三相交流电源连接，所述输出滤波模块接负载。3.如权利要求2所述的模块化智能焊接电源系统，其特征在于，所述DSP电源主控板包 括DSP基本电路、原边电流采样电路、输出电流/电压采样电路、信号调理电路、PWM输出模 块、CAN总线接口电路和RS485接口电路，所述CAN总线接口电路接CAN总线。4.如权利要求3所述的模块化智能焊接电源系统，其特征在于，所述ARM人机接口板包 括ARM基本电路、IXD及键盘接口电路和RS485接口电路，所述ARM人机接口板与DSP电源 主控板经RS485接口电路连接。5.如权利要求4所述的模块化智能焊接电源系统，其特征在于，所述IGBT驱动电路包 括4路隔离的+24V直流电源、4路由光耦组成的驱动电路，所述IGBT驱动电路的一端与所 述PWM输出模块相连，另一端与所述软开关逆变模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋晓明，关焯锋，王景健，余刚，
申请(专利权)人：广东省科学院自动化工程研制中心，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]