一种双环控制逆变弧焊电源制造技术

本实用新型专利技术通过的双环控制逆变弧焊电源包括三相交流输入单元，与三相交流输入单元连接的启动保护单元，与启动保护单元连接的整流滤波单元，与整流滤波单元连接的逆变器，与逆变器连接的变压器，与变压器连接的二次整流单元，与二次整流单元连接的输出电抗器，与输出电抗器连接的焊机输出单元，还包括与逆变器，变压器以及焊机输出单元连接的双环控制单元。解决了采用恒压控制，使系统反应速度慢，动态性能不好，导致焊接过程中飞溅大，容易产生磁偏现象等；采用恒流控制，使焊接小电流时焊缝成形较差等的技术问题；由双环控制的逆变弧焊电源输出电压的谐波含量减小，对电弧这种非线性负载适应能力加强，保证了输出电压的波形质量。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电焊机用电源领域，具体涉及一种双环控制逆变弧焊电源。
技术介绍
逆变弧焊电源虽然具有体积小，重量轻，节能等特点，但是逆变弧焊电源电路复杂，控制难度较大，需要改善的方面较多。目前逆变弧焊电源采用单环控制，即恒压或恒流控制。在恒压控制的单环逆变弧焊电源中，如(X)2逆变焊机电源，它的基本控制原理是采样输出电压的值并与给定电压值进行比较，比较后的信号经过PI控制器调节后去控制PWM芯片的脉宽，以此调节输出电压，实现恒压控制。采用恒压控制，反馈回路较长，同时由于输出电感蓄流作用，使系统反应速度慢，动态性能不好，导致焊接过程中飞溅大，容易产生磁偏现象等。恒流控制逆变弧焊电源如埋弧焊机电源，它的控制原理是采样输出电流的值并与给定电流值进行比较，比较后的信号经过PI控制器调节后去控制PWM芯片的脉宽，以此调节输出电流，实现恒流控制。而单电流环控制逆变弧焊电源中的埋弧焊机电源，由于只有恒流控制，在焊接小电流时焊缝成形较差，不能满足工艺的要求。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术的目的是提供一种双环控制逆变弧焊电源。为实现上述目的，本技术的技术方案如下一种双环控制逆变弧焊电源，包括三相交流输入单元，与三相交流输入单元连接的启动保护单元，与启动保护单元连接的整流滤波单元，与整流滤波单元连接的逆变器，与逆变器连接的变压器，与变压器连接的二次整流单元，与二次整流单元连接的输出电抗器， 与输出电抗器连接的焊机输出单元，还包括与逆变器，变压器以及焊机输出单元连接的双环控制单元。根据本技术的一优选技术方案所述双环控制单元包括控制芯片，与控制芯片连接的驱动模块，与驱动模块连接的电流反馈单元，设置于控制芯片与电流反馈单元之间的电流PI调节控制器，与电流PI调节控制器的输入端连接的电压PI调节控制器，设置于电压PI调节控制器与焊机输出单元之间的电压反馈单元，以及与电压PI调节控制器连接的电压给定单元；所述驱动模块与逆变器连接，所述电流反馈单元与变压器连接。根据本技术的一优选技术方案所述控制芯片上设置有过流过热保护单元。根据本技术的一优选技术方案所述控制芯片上设置有指示灯。实施本技术的双环控制逆变弧焊电源，具有以下有益效果1.由双环控制的逆变弧焊电源输出电压的谐波含量减小，对电弧这种非线性负载适应能力加强，保证了输出电压的波形质量。2.由双环控制的埋弧焊电源能实现小电流焊接，双环控制的C02电源焊接是响应速度快，焊接飞溅小。3.由于内环的电流环反馈信号取自弧焊变压器原边，可以有效检测实际电流的变化，改善了系统的稳定性及动态特性，有效防止逆变弧焊电源电流过大及弧焊变压器的磁偏现象的发生。附图说明图1是本技术的双环控制原理框图；图2是本技术的双环控制原理图。附图标记说明三相交流输入单元1 ；启动保护单元2 ；整流滤波单元3 ；逆变器4 ；变压器5 ；二次整流单元6 ；电抗器7 ；焊机输出单元8 ；双环控制单元9，控制芯片901，驱动模块902，电流反馈单元903，电流PI调节控制器904，电压PI调节控制器905，电压反馈单元906，电压给定单元907，过流过热保护单元10，指示灯11。具体实施方式参见图1所示，本技术在单环控制的逆变弧焊电源中再加入一环实现双环控制，即逆变弧焊电源采用电压外环，电流内环进行双环控制，有效控制输出电流，电压的变化。以增大控制系统的带宽，提高稳定裕度，使系统动态响应速度加快，输出电压的谐波含量减小，对电弧这种非线性负载的适应能力加强；对于C02弧焊电源，能减小焊接过程中的飞溅，提高焊接质量，对于埋弧焊电源，使它能实现小电流焊接。具体是该双环控制逆变弧焊电源包括三相交流输入单元1，与三相交流输入单元1连接的启动保护单元2，与启动保护单元2连接的整流滤波单元3，与整流滤波单元3连接的逆变器4，与逆变器连接的变压器5，与变压器5连接的二次整流单元6，与二次整流单元6连接的输出电抗器7，与输出电抗器7连接的焊机输出单元8，还包括与逆变器4，变压器5以及焊机输出单元8连接的双环控制单元9。其中双环控制单元9包括控制芯片901，与控制芯片901连接的驱动模块902， 与驱动模块902连接的电流反馈单元903，设置于控制芯片901与电流反馈单元903之间的电流PI调节控制器904，与电流PI调节控制器904的输出端连接的电压PI调节控制器 905，设置于电压PI调节控制器905与焊机输出单元8之间的电压反馈单元906，以及与电压PI调节控制器905连接的电压给定单元907 ；所述驱动模块902与逆变器4连接，所述电流反馈单元903与变压器5连接。在控制芯片901上设置有过流过热保护单元10和指示灯11。内环的电流环反馈信号取自弧焊变压器原边，能有效检测实际电流的变化，改善了系统的稳定性及动态特性，有效防止逆变弧焊电源电流过大及弧焊变压器的磁偏现象的发生。参见图2所示，本技术的工作原理如下三相交流电经整流滤波之后，由以SG3525型控制芯片为核心的双环控制器产生驱动信号，用以控制IGBT的导通与关断，把直流电源转换成交流电源，然后通过弧焊变压器进行变压，二次整流之后得到弧焊电源的直流输出。与常规弧焊电源相比多了一个PI调节电路，即实现了双环控制。其中双环控制电路具体是在弧焊电源的外环上采用恒压控制， 具体是将弧焊电源反馈电压与给定电压分别输入到运放1的12、13角上，其中D31、D32起保护运放的作用。由U1、R31、R 32、C16组成PI调节电路对给定电压与反馈电压进行比例积分调节，实现在弧焊电源输出电压的控制。在电流PI控制器904中，反馈电流用霍尔元件从弧焊逆变器的原边进行取样，将电压环的输出作为电流给定信号，将反馈信号与给定信号进行叠加之后，输入运放的反向端，通过由U4、D33、C20、R33、C19组成的积分电路对比较的差值进行比例积分调节，实现电流环的控制。本技术采用型号为SG3525的电压型控制芯片，外加运放实现了电流型PWM功能，避免了电流型PWM抗干扰及稳定性差的缺点。同时对逆变弧焊电源采用双环控制，在反馈电流的选取上采用霍尔元件从弧焊变压器的原边进行选取，而不是从输出进行选取。同时将电压环的输出作为电流环的给定。以上实施方式仅是对本技术进行说明，然而本技术并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本技术思想范围之外的各种改进也视为本技术的保护范围。权利要求1.一种双环控制逆变弧焊电源，包括三相交流输入单元，与三相交流输入单元连接的启动保护单元，与启动保护单元连接的整流滤波单元，与整流滤波单元连接的逆变器，与逆变器连接的变压器，与变压器连接的二次整流单元，与二次整流单元连接的输出电抗器，与输出电抗器连接的焊机输出单元，其特征在于还包括与逆变器，变压器以及焊机输出单元连接的双环控制单元。2.根据权利要求1所述的双环控制逆变弧焊电源，其特征在于所述双环控制单元包括控制芯片，与控制芯片连接的驱动模块，与驱动模块连接的电流反馈单元，设置于控制芯片与电流反馈单元之间的电流PI调节控制器，与电流PI调节控制器的输入端连接的电压 PI调节控制器，设置于电压PI调节控制器与焊机输出单元之间的电压反馈单元，以及与电压PI本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种双环控制逆变弧焊电源，包括三相交流输入单元，与三相交流输入单元连接的启动保护单元，与启动保护单元连接的整流滤波单元，与整流滤波单元连接的逆变器，与逆变器连接的变压器，与变压器连接的二次整流单元，与二次整流单元连接的输出电抗器，与输出电抗器连接的焊机输出单元，其特征在于：还包括与逆变器，变压器以及焊机输出单元连接的双环控制单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱光，王巍，唐洪建，郑阳阳，
申请(专利权)人：昆山瑞凌焊接科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32