一种NBJ集装箱专用气体保护焊弧焊电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种ＮＢＪ集装箱专用气体保护焊弧焊电源，包括机箱和内置电路，内置电路包括主电路、电流闭环控制电路组成，主电路主要由整流滤波模块、高频逆变模块、功率变压模块和整流平滑模块依次连接组成，电流闭环控制电路包括电流电压检测模块、焊接参数给定模块、比较器、单片机控制模块、脉宽调制模块和高频驱动模块组成。本实用新型专利技术可靠性高，效率达８８％，节能，重量轻，体积小，易于实现多特性和多功能以及多种焊接材料的转换，一元化调节、自动匹配焊接参数，操作简单、快捷。本实用新型专利技术电弧挺度大，焊接过程稳定，飞溅少，成形美观，优化参数匹配，焊速可提高１００～２００％。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力半导体开关管逆变
，具体是指一种NBJ集 装箱专用气体保护焊弧焊电源。
技术介绍
目前，在集装箱生产行业，适应生产线上的连续作业和生产效率较高的 要求，MAG焊作为该行业中最主要的焊接方式之一，工艺上需要有大电流和 大功率，国内外传统的MAG焊电源主要以硅整流和晶闸管整流式为主，整流 式电源工作相对可靠，技术上也比较成熟，但设备体积庞大、笨重、能耗低、 效率低，且由于结构其原因，动静态特性方面也不够理想。晶体管式弧焊逆 变器的出现，虽然提高了逆变频率，有利于提高效率、减小体积重量，但是 存在二次击穿和需要较大的电流驱动。大功率场效应管弧焊逆变器只需要极 微小的电流就能实现开关控制，而且速度更快、无二次击穿。但是，场效应 管也存在着一定的不足之处，其推广应用受到限制。具体说来，大功率场效应管弧悍电源主要存在以下几个方面的问题U)单管容量小。耐高压(800V以上)仅有数安培，需釆用多管并联， 生产和调试较麻烦。弧焊电源的使用环境恶劣，有些悍接现场是二十四小时 连续作业，所以对其可靠性要求非常高。目前，硬开关逆变弧焊电源由于高 频寄生振荡、负载频繁复杂变化、电磁干扰、偏磁等原因，特别是大功率焊 接条件下，弧焊电源存在可靠性的不够的问题。(2) 管子功率损耗较大。场效应管由于通道电阻比较大，饱和压降一般 载3、 4V以上，导通管子功率损耗比较大。(3) 场效应管耐高压性能较差。(4) 不易实现焊接电源的大功率大电流化。
技术实现思路
本技术的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提出 一种NBJ集装箱专用气体保护焊弧焊电源，该电源损耗低，可靠性高，焊接速度快，焊接工艺可实现多参数优化匹配，焊接质量高，适合大功率悍接。本技术的目的通过如下技术方案实现所述一种NBJ集装箱专用气 体保护焊弧焊电源，包括机箱和内置电路，所述内置电路包括主电路、电流 闭环控制电路组成，所述主电路主要由整流滤波模块、高频逆变模块、功率 变压模块和整流平滑模块依次连接组成，所述整流滤波模块外接三相交流输 入电源，所述整流平滑模块外接负载；所述电流闭环控制电路包括电流电压 检测模块、焊接参数给定模块、比较器、单片机控制模块、脉宽调制模块和 高频驱动模块组成，所述电流电压检测模块一端与负载相连接，另一端与比 较器输入端相连接，所述焊接参数给定模块与比较器另一输入端相连接，所 述比较器输出端与单片机控制模块相连接，所述单片机控制模块与脉宽调制 模块相连接，所述脉宽调制模块与高频驱动模块相连接，所述高频驱动模块 与高频逆变模块相连接。为了更好地实现本技术，所述主电路还包括安全保护电路，所述安 全保护电路包括网压检测模块、电压保护模块组成，所述网压检测模块一端 外接三相交流电源，另一端与电压保护模块相连接，所述电压保护模块与脉 宽调制模块相连接。本技术的设计原理为本技术采用IGBT逆变技术，其单管或者模块的容量比较大，耐压1200V，且最大容量可达600A特别适合较大功率焊 接应用场合。饱和压降比较低，有利于减少管子功率损耗。本技术中， 由三相工频交流电经过整流滤波模块后成为平滑直流电后进入高频逆变模 块，然后通过功率变压模块、整流平滑模块进入负载。与此同时，单片机控 制模块根据电流电压检测模块检测到负载的电流、电压信号与焊接参数给定 模块给定的参数进行比较，经过单片机控制模块的模糊控制算法运算，发给 脉宽调制模块一个信号，脉宽调制模块根据单片机控制模块的算法产生两路 PWM信号，这两路PWM信号通过高频驱动模块放大去控制高频逆变模块的 开关管的开通和关断，从而得到20KHz高频高压电，高频高压电再经过功率 变压模块转换成符合焊接工艺要求的大电流低电压的焊接电流，再经过整流 平滑模块得到更加平滑的焊接电流，也就是外环电流模糊闭环控制过程；网 压检测模块检测三相工频电压，把检测到的电压信号送给电压保护模块，如 出现过压、欠压的现象，电压保护模块将送给脉宽调制模块一个信号，产生低电平通过高频驱动模块关断高频逆变模块的开关管，保护主电路安全工作。 本技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果1、 本技术釆用先进的高频IGBT逆变技术，可靠性高，效率高达88%, 节能，比可控硅式节电最高达30%，空载损耗为其十分之一以下，重量轻， 体积小。2、 本技术以单片机为控制核心，易于实现多特性和多功能以及多种 焊接材料的转换， 一元化调节、自动匹配焊接参数，操作简单、快捷。3、 本技术采用特有的电子电抗器无级控制动特性以及波控技术，电 弧挺度大，焊接过程稳定，飞溅少，成形美观，优化参数匹配，焊速可提高 100 200%。附图说明 图l是本技术的电路方框图； 图2是本技术的主电路原理图3是本技术的脉宽调制模块和高频驱动模块的电路原理图4是本技术的单片机控制模块中单片机及其外围电路的电路原理图5是本技术的单片机控制模块中熔滴过渡控制电路原理图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本技术做进一步的详细说明。但本实用 新型的实现方式并不限于此。本技术所述一种NBJ集装箱专用气体保护焊弧焊电源，包括机箱和内置电路，如图1所示，内置电路包括主电路、电流闭环控制电路组成。主电 路由依次连接的整流滤波模块101、高频逆变模块102、功率变压模块103和整 流平滑模块104组成，整流滤波模块101与三相交流输入电源相连接，整流平 滑模块104与负载相连接。电流闭环控制电路包括电流电压检测模块lll、焊 接参数给定模块112、比较器115、单片机控制模块113、脉宽调制模块107和 高频驱动模块108，电流电压检测模块lll一端与负载相连接，另一端与比较 器115输入端相连接，焊接参数给定模块112与比较器115另一输入端相连接， 比较器115输出端与单片机控制模块113相连接，单片机控制模块113与脉宽调 制模块107相连接，脉宽调制模块107与高频驱动模块108相连接，高频驱动模块108与高频逆变模块102相连接。主电路还包括安全保护电路，该电路包括网压检测模块105、电压保护模块106，网压检测模块105—端与接入的三相交 流电源相连接，另一端与电压保护模块106相连接，电压保护模块106与脉宽 调制模块107相连接。网压检测模块105检测三相交流输入电压，为常用的电 压检测装置。电压保护模块106为一常用的比较器，实现欠压或者过压保护。 焊接参数给定模块112由两个电位器组成，给定焊接电压和送丝速度。比较器 115采用TL082比较器，对外环检测信号与焊接给定参数进行比较。电流电压检测模块lll为电流电压传感器，与负载连接。如图2所示，主电路中，三相交流输入电源接整流滤波模块101的整流块 BR1，然后连接滤波环节L1、 C5、 C6、 C7、 C8、 R3'、 R4，再连接高频逆变 模块102的逆变桥TR, TR2， C11 C14，输出接功率变压模块的高频功率变 压器T1初级，变压器次级串接整流平滑模块4的饱和RC吸收电路，再经过高 频全波整流电路D1 D4快速二极管组、稳弧吸收模块滤波环节L2、 R9、 C9、 CIO、后输出直流电，以上环节构成功率主电路，高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＮＢＪ集装箱专用气体保护焊弧焊电源，包括机箱和内置电路，其特征是，所述内置电路包括主电路、电流闭环控制电路组成，所述主电路主要由整流滤波模块、高频逆变模块、功率变压模块和整流平滑模块依次连接组成，所述整流滤波模块外接三相交流输入电源，所述整流平滑模块外接负载；所述电流闭环控制电路包括电流电压检测模块、焊接参数给定模块、比较器、单片机控制模块、脉宽调制模块和高频驱动模块组成，所述电流电压检测模块一端与负载相连接，另一端与比较器输入端相连接，所述焊接参数给定模块与比较器另一输入端相连接，所述比较器输出端与单片机控制模块相连接，所述单片机控制模块与脉宽调制模块相连接，所述脉宽调制模块与高频驱动模块相连接，所述高频驱动模块与高频逆变模块相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄石生，王振民，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]