高频逆变螺柱焊接设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高频逆变螺柱焊接设备，包括三相整流电路、逆变电路、高频变压器、整流滤波电路、ＤＳＰ控制器和电流反馈电路。电流反馈电路从整流滤波电路的输出端采样，将采样值输入ＤＳＰ控制器的信号输入端；逆变电路包括ＩＧＢＴ桥路开关电路和隔离驱动电路；ＤＳＰ控制器产生ＰＷＭ信号，经隔离驱动电路控制ＩＧＢＴ桥路开关电路的通断。本实用新型专利技术提供了一种变压器体积小、功率大，硬件电路相对简单、控制精度高、电气元件寿命长、设备的可靠性和稳定性好的高频逆变螺柱焊接设备和控制方法。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

高频逆变螺柱焊接设备本技术涉及焊接设备，尤其涉及一种高频逆变螺柱焊接设备。 高频逆变螺柱焊接设备用于金属构件与螺柱之间的焊接，主要应用在 在汽车、船舶、板金制造业等生产领域。螺柱焊机分三大类， 一是储能螺柱焊机、二是长周期螺柱焊机，焊接时间在300-2000 mS，暂载率为30%左右；三是短周期螺柱焊机， 焊接时间在30-200mS，暂载率为10°/。左右，通常在汽车、船舶、板金 制造业用于螺柱的焊接。目前市场上常用的有工频可控硅控制的电弧 螺柱焊机和三相逆变高频电弧螺柱焊机，按控制方式分模拟控制和MCU 控制两种。工频可控硅电弧螺柱焊机，体积庞大笨重、移动和使用都不方便， 焊接时间和电流控制精度不高，焊接效率低、焊接效果不好。国内生产的高频逆变螺柱焊机利用MCU对焊接时序和开关量进行 管理，利用脉宽调制芯片对IGBT控制。在使用脉宽调制芯片的硬件电 路中，硬件电路复杂，焊接性能调整不方便。在工作中脉宽信号从最 大向所需的宽度调整，其调整的速率难以掌握和控制所以很容易产生 高频尖峰使IGBT、 二极管损坏，降低了整机的可靠性。因为脉宽调制 芯片的采样频率和P丽信号的调整频率都比较低(仅有20000次/秒和41000次/秒)，使得输出电流和电压的调整速度慢，电流控制精度不高， 焊接效果不好，其响应速度不能满足短周期螺柱焊机的要求，难以实 现复杂的焊接工艺，焊接质量得不到保证。目前国内生产的高频逆变螺柱焊机的焊接电流大都在1500A以下，难以满足生产的需要。本技术要解决的技术问题是提供一种硬件电路相对简单、控 制精度高、电气元件寿命长、设备的可靠性和稳定性好的高频逆变螺 柱焊接设备。本技术进一步要解决的技术问题是提供一种体积小、输出电 流大、输出功率高的高频逆变螺柱焊接设备。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是， 一种高 频逆变螺柱焊接设备，包括三相整流电路、逆变电路、高频变压器、 整流滤波电路，所述的三相整流电路将三相交流电转变成直流电，逆变 电路将三相整流电路输出的直流电转换成高频交流电，经高频变压器降压后由整流滤波电路产生脉动直流焊接电流，包括DSP控制器和第 一电流反馈电路，第 一 电流反馈电路从整流滤波电路的输出端釆样， 将采样值输入DSP控制器的信号输入端；所述的逆变电路包括IGBT桥 路开关电路和隔离驱动电路；所述的DSP控制器产生P丽信号，经隔 离驱动电路控制IGBT桥路开关电路的通断。以上所述的高频逆变螺柱焊接设备，包括第一电压反馈电路，所 述的第 一 电压反馈电路从整流滤波电路的输出端采样，将采样值分别输入DSP控制器的信号输入端。以上所述的高频逆变螺柱焊接设备，包括第二电流反馈电路，所 述的第二电流反馈电路从逆变电路的输出端采样，将采样值输入DSP 控制器的信号输入端。-以上所述的高频逆变螺柱焊接设备，所述的三相整流电路依次为 电磁兼容电路、三相交流整流电路、软启动电路和整流滤波电路，所 述的电磁兼容电路吸收抑制三相交流母线上的电压尖峰，降低电磁干扰；所述的三相交流整流电路将电磁兼容电路输出的三相交流转换为 直流电；所述的整流滤波电路包括滤波电容，对三相交流整流电路输 出的直流电进行滤波；所述的软启动电路控制三相交流整流电路输出 主回路，在所述的滤波电容充电至到母线电压后才使主回路通电。以上所述的高频逆变螺柱焊接设备，电磁兼容电路在三相电的相 线上分别串联有输入电感，在相线间分别并联有削峰电容。以上所述的高频逆变螺柱焊接设备，所述的高频变压器初级线圈 与次级线圈用薄铜带分层交替绕制，层与层之间有绝缘层；初级线圈 层为2层，2层初级线圈层相互串联；每层初级线圈层有2层内层次级 线圈层和2层外层次级线圈层；内层的次级线圈层相互串联，相邻层 的电流方向相反；外层的次级线圈层也相互串联，相邻层的电流方向 也相反；次级线圈相邻层的串接点都连接变压器输出端的中心抽头， 次级线圈各层的同名端并接，并连接变压器输出端。本技术采用DSP控制技术对反馈信号进行处理，来控制脉宽 调制信号，由DSP经驱动模块直接驱动IGBT，简化了硬件电路，并使控制更加灵活；DSP控制器的釆样频率和P丽信号的调整频率高于脉宽调制芯片，提高了响应速度和控制精度，本技术的硬件电路相对 简单、控制精度高、电气元件寿命长、设备的可靠性和稳定性都得到提南o本技术的控制信号的形成周期与IGBT桥路开关电路的开关 周期相同，为25—50微秒，电流和电压控制的响应速度高，提高了控 制精度，设备的可靠性和稳定性。 [附图i兌明]以下结合附图和具体实.施方式对本技术作进一步详细的说明。附图说明图1是本技术实施例高频逆变螺柱焊接设备原理框图。 图2是本技术实施例高频逆变螺柱焊接设备的主回路电路原 理图。图3是本技术实施例高频逆变螺柱焊接设备的螺柱自动送料 机结构图图4是本技术实施例高频逆变螺柱焊接设备反馈环路的数学 模型图。图5本技术实施例高频逆变螺柱焊接设备PI软件程序流程图。图6-1是本技术实施例高频逆变螺柱焊接设备恒流PID逻辑图。图6-2是本技术实施例高频逆变螺柱焊接设备恒流限压PID逻辑图。图6-3是本技术实施例高频逆变螺柱焊接设备恒功率PID逻 辑图。图7-1是本技术实施例高频逆变螺柱焊接设备的主变压器绕制结构图。 -图7-2是本技术实施例高频逆变螺柱焊接设备主变压器绕制 接线图。 '图7-3是本技术实施例高频逆变螺柱焊接设备主变压器原理图。本技术高频逆变螺柱焊接设备的实施例的组成如图1所示，包括(l)电磁兼容电路、(2)三相交流整流电路、(3)软启动电路、、(4)整流 滤波电路、(5)IGBT隔离驱动电路、(6)IGBT桥路开关电路、(7)高频变压 器、(S)高频整流滤波电路、⑨IGBT辅助电源、(IO)控制电源、(ll)焊枪、 (1加SP控制器、(13)人机界面即LCD显示屏、(14)485通讯接口、 (15)螺柱自 动送料机。本技术高频逆变螺柱焊接设备的实施例的工作原理如图2所 示。三相交流电经过电磁兼容电路、利用电容CA、 CB、 CC、；电感Ll-1、 Ll-2、 L1-3来吸收抑制三相交流母线上的电压尖峰，同时也防止本机 高频逆变所产生的电压尖峰漏散到电源网络中产生高频污染。然后经 三相整流桥芯片把380V的三相交流电转变为520V的直流电向高频逆变器提供电能。软启动电路2将直流母线上的直流电首先对滤波电容C2进行充电，至到电容器两端的电压被充到母线电压的80°/。左岁时， 延时打开可控硅向高频逆变桥路供电，这样可以减少对电容C1、 IGBT(Ql、 Q2、 Q3、 Q4)冲击的同时也减轻了对电网带来影响。滤波电容 由铝电解C1和高频电容C2组成，这样可以在IGBT开关时把高频变压 器漏感中能量和滤波电容C1、 C2中能量进行交换以达到提高整机的功 率因数的目的。IGBT桥式开关(Ql、 Q2、 Q3、 Q4)电路由四只隔离的 M57962L驱动芯片组成的隔离驱动电路7，在DSP脉宽调制信号的控制 下通过高频变压器B1完成电源的逆变。最后经高频快速二极管D5、 D6 整流后，经螺柱自动送料机11 、半自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频逆变螺柱焊接设备，包括三相整流电路、逆变电路、高频变压器、整流滤波电路，所述的三相整流电路将三相交流电转变成直流电，逆变电路将三相整流电路输出的直流电转换成高频交流电，经高频变压器降压后由整流滤波电路产生脉动直流焊接电流，其特征在于，包括ＤＳＰ控制器和第一电流反馈电路，第一电流反馈电路从整流滤波电路的输出端采样，将采样值输入ＤＳＰ控制器的信号输入端；所述的逆变电路包括ＩＧＢＴ桥路开关电路和隔离驱动电路；所述的ＤＳＰ控制器产生ＰＷＭ信号，经隔离驱动电路控制ＩＧＢＴ桥路开关电路的通断。

【技术特征摘要】
1. 一种高频逆变螺柱焊接设备，包括三相整流电路、逆变电路、高频变压器、整流滤波电路，所述的三相整流电路将三相交流电转变成直流电，逆变电路将三相整流电路输出的直流电转换成高频交流电，经高频变压器降压后由整流滤波电路产生脉动直流焊接电流，其特征在于，包括DSP控制器和第一电流反馈电路，第一电流反馈电路从整流滤波电路的输出端采样，将采样值输入DSP控制器的信号输入端；所述的逆变电路包括IGBT桥路开关电路和隔离驱动电路；所述的DSP控制器产生PWM信号，经隔离驱动电路控制IGBT桥路开关电路的通断。2. 根据权利要求1所述的高频逆变螺柱焊接设备，其特征在于，包括 第一电压反馈电路，所述的第一电压反馈电路从整流滤波电路的输 出端采样，将釆样值分别输入DSP控制器的信号输入端。3. 根据权利要求2所述的高频逆变螺柱焊接设备，其特征在于，包括 第二电流反馈电路，所述的第二电流反馈电路从逆变电路的输出端 采样，将采样值输入DSP控制器的信号输入端。4. 根据权利要求1至3中任一权利要求所述的高频逆变螺柱焊接设 备，其特征在于，所述的三相整流电路依次为电》兹兼容电...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩玉琦，戴建明，龙立新，陈志伟，李家波，陈张军，陈良军，汤必海，
申请(专利权)人：深圳市鸿栢科技实业有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]