一种中频逆变电阻点焊电源系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种中频逆变电阻点焊电源系统，包括主电路、控制系统，所述主电路包括依次连接的电源开关、输入整流滤波电路、功率逆变电路、中频变压器、输出整流滤波电路；所述控制系统包括控制变压器、控制电路；所述控制变压器、输入整流滤波电路分别通过电源开关与工频交流电网连接，输出整流滤波电路与负载连接，控制电路与功率逆变电路、键盘、显示设备分别连接，该控制电路还与功率逆变电路的输出端连接。本实用新型专利技术简单、易行、高效，控制精度高，响应速度快，采用三段式加热，具有恒流、恒压、恒功率、定脉宽等输出功能，15项焊接参数可调，20组焊接参数储存。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种中频逆变电阻点焊电源系统
本技术涉及焊接领域的点焊电源，尤其涉及一种中频逆变电阻点焊电源系统。
技术介绍
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、逆变式电源等，前四种电源应用于点焊过程主要存在以下问题(1)能量输出控制和时间控制精度不能满足要求。目前主流的交流点焊电源其响应速度为20ms，控制响应速度和调节分辨率不足；(2)大部分电源采用工频变压器，体积大、笨重、效率低、耗材；(3)大部分为开环系统，部分带电流、电压反馈控制，电源稳定性不够。从控制电路所使用的电子元器件来看，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、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。前两种控制系统已渐出市场，目前广为采用的是微机控制系统，数字信号处理器发展迅速。从质量监控方法来看，电阻点焊质量控制方法包括恒电流控制、动态电阻监测、 极间电压监测、热膨胀电极位移监控、超声波法、表面温度与红外线法等。其中，前四种方法的研究较为成熟，恒电流控制应用最为广泛。电流信号的采集直接在主电路上进行的，其输出是脉动或者交流信号。为了直接反映点焊过程中的电流大小，需要对该采样信号进行有效处理。逆变开关电源具有效率高，重量轻，电压可升可降，输出功率大等优点。但由于电路工作在开关状态，所以噪声比较大，开关管的导通损耗、开关损耗也不容忽视。为解决此问题，传统的硬开关模式正在被软开关技术所取代。软开关技术可以在中频逆变的基础上进一步提高电源效率、降低开关器件的损耗并提高电源可靠性。从控制实现方式上看，目前电阻点焊电源广泛采用全桥逆变脉宽调制方法，其控制方式可分为双极性控制、有限双极性控制、移相控制三种。全桥移相变换器近年来得到了广泛关注，在中大功率的通讯电源和电力操作电源中得到广泛的应用。然而，这种控制方法有以下几个明显的缺点(1)滞后臂开关管在轻载下将失去零电压开关功能；(2)为实现滞后臂的ZVS，必须在电路中串联电感，这会引起占空比丢失，增大原边电流定额；(3)原边存在较大环流，增加了系统通态损耗。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种电源控制精度高、响应速度快的中频逆变电阻点焊电源系统。本技术通过下述技术方案实现一种中频逆变电阻点焊电源系统，包括主电路、控制系统，所述主电路包括依次连接的电源开关、输入整流滤波电路、功率逆变电路、中频变压器、输出整流滤波电路；所述控制系统包括控制变压器、控制电路；所述控制变压器、输入整流滤波电路分别通过电源开关与工频交流电网连接，输出整流滤波电路与负载连接，控制电路与功率逆变电路、键盘、显示设备分别连接，该控制电路还与功率逆变电路的输出端连接。所述功率逆变电路由四个IGBT管以及反并联二极管、电容和电阻组成的全桥式逆变转换电路。所述控制电路包括处理器及与其连接的复位电路、电压/电流采样电路、过载保护电路、功率逆变驱动电路；所述功率逆变驱动电路还与一个功率逆变电路连接；所述电压/电流采样电路分别与输出整流滤波电路的输出端连接；所述处理器还与键盘、显示设备连接。所述处理器包括A/D转换模块、比较模块、PWM输出模块、显示驱动模块和键盘接口，其中A/D转换模块与电压/电流采样电路连接，PWM输出模块与功率逆变驱动电路连接， 显示驱动模块与显示设备连接，键盘接口与键盘连接。本技术中频逆变电阻点焊电源系统，还包括一有效值处理电路，用于直接计算出包含直流的交流分量的复杂输入波形的真有效值，并将其转换成直流输出信号。与现有技术相比本技术的有益效果在于(1)甩掉了传统的工频变压器，大大减轻了电源的体积和重量；(2)逆变频率可为lkHZ，4kHz、8kHz，将电源的控制精度提高到毫秒级，大大提高系统的响应速度，显著提升电源的调节分辨率和可控性；(3)通过有效值处理电路和增量式PID控制算法，能够保证输出的精确性；(4)采用有限双极性控制，实现了 ZVZCS，大大降低了电源损耗；(5)具有恒流、恒压、恒功率、定脉宽等多种输出特性，提高设备的工艺适应性；(6) 15项焊接参数可调，20组焊接参数储存，实现了多参数化；(7)采用IXD显示，配有键盘输入和RS232通讯接口，实现了人性化设计；(8)采用智能监控，可在线监控焊接电流、电压或输出功率，保证其工艺过程的一致性，简化了控制电路，实现了电源的高效化、智能化；(9)本技术为各种高频电子元器件、网络元器件、各种贴片电感器、贴片变压器，各种感应式IC卡，各种钟表线圈、微型喇叭、讯响器微型电机，各种集成块、模块、各种金属线、金属带、金属片的焊接，以及印刷线路板的修补等提供一种新型低成本、高可靠性、 高效率的电阻点焊装备，可增加产品技术含量，使之具有高效、节能、环保的特点，具有明显的经济效益和社会效益。附图说明图1是本技术中频逆变电阻点焊电源系统结构框图；图2是本技术中频逆变电阻点焊电源系统的主电路图；图3是本技术中频逆变电阻点焊电源系统的控制系统框图；图4是本技术电流电压关系图；图5是本技术有效值处理电路；图6是本技术PID控制算法程序框图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术作进一步具体详细描述，但本技术的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。实施例如图1所示，本技术中频逆变电阻点焊电源系统，包括主电路、控制系统，所述主电路包括依次连接的电源开关、输入整流滤波电路、功率逆变电路、中频变压器、输出整流滤波电路；所述控制系统包括控制变压器、控制电路；所述控制变压器、输入整流滤波电路分别通过电源开关与工频交流电网连接，输出整流滤波电路与负载连接，控制电路与功率逆变电路、键盘、显示设备分别连接，该控制电路还与功率逆变电路的输出端连接。如图2所示。所述功率逆变电路由四个IGBT管Q1、Q2、Q3、Q4以及反并联二极管、 电容和电阻组成的全桥式逆变转换电路。如图3所示。所述控制电路包括处理器及与其连接的复位电路、电压/电流采样电路、过载保护电路、功率逆变驱动电路；所述功率逆变驱动电路还与一个功率逆变电路连接；所述电压/电流采样电路分别与输出整流滤波电路的输出端连接；所述处理器还与键盘、显示设备、RS232通讯接口连接。所述处理器包括A/D转换模块、比较模块、PWM输出模块、显示驱动模块和键盘接口、通讯接口，A/D转换模块与电压/电流采样电路连接，PWM输出模块与所述功率逆变驱动电路连接，显示驱动模块通过处理器的I/O 口、锁存译码器与显示设备连接，键盘接口通过处理器的I/O 口与键盘连接，RS232通过max232与处理器的通用异步收发器(UART)模块连接。处理器采用数字信号处理器DSPIC30F6010，其具有16位比较PWM输出功能，可以同时输出8路PWM信号，4路用于控制驱动功率逆变电路。驱动电路将PWM信号转换成能够驱动所述功率逆变电路的IGBT管开关的驱动信号。电源提供给负载的输出电压/电流大小可以通过调节控制PWM信号的占空比来实现。电压/电流采样电路包括霍尔传感器， 电压、电流变换电路；电源运行过程中一旦有过电流、过电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾敏，曹彪，黄增好，
申请(专利权)人：广州市精源电子设备有限公司，华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：