一种埋弧焊弧压反馈送丝的控制电路制造技术

一种埋弧焊弧压反馈送丝的控制电路，属于焊接设备领域，适用于埋弧焊电弧电压反馈送丝技术。控制系统由外环调节器１．１、内环控制器１．２组成的控制环节１，送丝电机环节２及电弧区３构成。该方法的特征是采用双闭环负反馈控制，外环有一个外环调节器１．１，其输入端接参考信号Ｖｅｒｆ及电弧区３输出的电弧电压反馈信号Ｖｆ。内反馈环有一个内环控制器１．２，内环控制器１．２是具有电流型ＰＷＭ控制功能的控制器。外环调节器１．１接内环控制器１．２的一个输入端，送丝电机环节２输出的电流反馈信号Ｉｆ接内环控制器１．２的另一个输入端。送丝电机环节２将控制器１．２的输出信号进行功率放大后驱动送丝环节２中送丝电机，送丝电机将焊丝送入电弧区３。本方法的优点是相对简单，控制精度高。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于焊接设备领域，适用于埋弧焊电弧电压反馈送丝技术。
技术介绍
在埋弧焊系统中，焊丝前端与工件之间有燃烧的电弧，焊丝端头在电弧 的热作用下熔化，熔化的铁水过渡到焊缝中，随着焊丝熔化，送丝机要不断 送进焊丝，以维持焊丝端头至工件的距离基本不变，否则会损坏焊缝质量， 严重时电弧将熄灭，破坏稳定的焊接过程。由于焊丝端头至工件的距离与电 弧电压成正比，因此用电弧电压做测量电弧长度的传感器，由伺服电机驱动 的送丝机做执行机构。调节过程为在确定的参考电压下，当测量的电弧值 大于参考电压，反应出焊丝端头至工件的距离变长，此时控制系统加快电机 转速，从而加快送丝速度，使焊丝端头至工件的距离变短，恢复到预期的参 考值；反之亦然。这种调节电机送丝速度控制电弧长度的方式被称之为弧压 反馈送丝。这种技术目前存在的问题是在这种控制系统中，对控制系统的 主要扰动为焊丝端头不断熔化的铁水液滴向焊缝的过渡，此过程称熔滴过渡。 熔滴过渡会改变电弧电压的数值，频繁地对焊丝端头至工件的距离测量形成 干扰，此外，整个控制系统由于电弧的存在无法用数学模型描述。由于这些 特点，现有埋弧焊控制有的过于复杂，比如采用3个闭环控制的方法，如ZL200510023284.7;有的简单但控制精度低，调节器的闭环放大倍数在10倍以下。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种简单、控制精度高的埋弧焊弧压反馈送丝 方法及电路。本技术中埋弧焊弧压反馈送丝的控制电路包括控制环节1，由半导体开关驱动送丝电机构成的送丝电机环节2，及焊接电弧区3，控制环节14的输入端接参考信号Vref及电弧电压反馈信号Vf ，控制环节1的输出端接 送丝电机环节2，送丝电机环节2将焊丝送入电弧区3，电弧区3输出电压 反馈信号Vf;其特征在于所说控制环节1由一个外环调节器1. 1和一个内 环控制器1. 2构成，所说控制器1. 2具有电流型P麵控制功能；外环调节器 1. 1的输入端接参考信号Vref及电弧电压反馈信号Vf ，外环调节器通过运 算参考信号Vref及电弧电压反馈信号Vf确定其输出信号，外环调节器1. 1 的输出端接内环控制器的1.2 —个输入端，所说送丝电机环节2还有一个电 流传感器，其输出与送丝电机的电枢电流成比例的反馈电流信号If，反馈电 流信号If接控制器1. 2的另一个输入端.控制器1. 2通过运算外环调节器1. 1 的输出信号及电流反馈信号If确定其输出的P丽信号，此P丽信号接送丝 电机环节2中半导体开关器件的控制极，半导体开关驱动送丝电机，送丝电 机将焊丝送入电弧区3。考虑到送丝电机在低速旋转时容易出现失稳，在外环调节器1. 1的输入 端与内环控制器1. 2的输出端之间加入具有阻尼功能的校正环节4。校正环 节4可滤除内环控制器1. 2的输出信号中的低频分量，其输入端与内环控制 器1.2的输出端连接，其输出信号Vm与外环调节器l. l连接，外环调节器 1. 1通过运算参考信号Vref 、弧压反馈信号Vf 、校正环节4的输出信号Vm 确定输出信号。所述的校正环节4可以是一阶高通滤波器。 一阶高通滤波器由电阻和电容串联的电路组成。上述的外环调节器1. 1可以是比例调节器或比例积分调节器。 上述的内环控制器1.2为电流型P丽控制电路，由比较器电路、接比较器中一个输入端的斜波补偿电路及输入端接比较器输出的RS触发器电路构成。采用电流型P丽控制芯片UC3846及外围电路可构成具有斜波补偿的电流型P丽控制电路。本技术的有益效果是由于是双环反馈，控制系统的稳定性好，因 此在外环可以使用比例积分调节器或高精度比例调节器。此方案不仅控制相 对简单，同时也可达到提高控制精度的目的。另外，由于加入具有阻尼功能 的校正环节，可避免送丝电机在低速旋转时容易出现失稳的问题。附图说明图1是本技术的原理框图。图2是实施例原理图图3是电流型P丽集成芯片UC33846的外部接线图。图中，1、控制环节，1.1、外环调节器，1.2、内环控制器，2、送丝电 机环节，3、电弧区，3.1、电弧，3.2、悍丝，4、校正环节。具体实施方式以下结合附图进一步说明本技术的实施方案。在图1中，埋弧焊弧压反馈送丝的控制方案由外反馈环和内反馈环构成，外反馈环有一个外环调节器l.l，采用电弧电压Vf作为反馈信号；内反馈环 有一个内环控制器1.2，以送丝电机的工作电流(电枢电流)If为反馈信号，内环控制器1.2具有电流型P丽功能，输出PWM开关信号；外环调节器l. l和 内环调节器1. 2构成控制环节1。内环控制器1. 2输出的PWM开关信号连接 送丝电机环节2中的半导体开关Q2。半导体开关驱动送丝电机旋转，电机的 工作电流是内反馈环的反馈电流If。送丝电机使焊丝不断进入电弧区3，电 弧区3输出外环的反馈信号Vf 。校正环节4将内环控制器1. 2的输出信号中 的低频分量滤除，并将其反馈到外环调节器l.l，起阻尼作用，避免送丝电 机在低速旋转时容易出现失稳的问题。图2是本方案的实施例。图中，Rl.l、 R1.2、 R1.3、 R1.4、 R2. 1、 R3. 1、 R3. 2、 R4. 1是电阻。Cl. 1、 Cl. 2、 C3. 1、 C4. 1是电容。Opl. 1是运算放大器； Cpl. 2是比较器；Ql. 2是RS触发器，其S端接同步时钟信号；Q2是半导体开关器件，D2是蓄流二极管，M2是送丝电动机，T2是电流传感器。外环调 节器1. 1采用由运算放大器0pl及电阻、电容构成的比例积分调节器，其输入 端接参考信号Vref及电压反馈信号Vf 。内环控制器1. 2有一个比较器及一 个RS触发器。内环控制器是具有电流型P丽控制功能的控制器，当P丽信号 的开关工作比大于50%时，再加入图中斜波补偿电路可以抑制谐波失稳。电 流型P丽控制技术及对电流反馈信号If的斜波补偿技术都是公知的技术。外 环调节器1. 1的输出信号接内环调节器1. 2中比较器Cpl. 2的一个输入端， 反馈电流信号If经过斜波补偿后接比较器Cpl. 2的另一输入端。斜波补偿电 路参见图3。内环调节器1.2的输出信号与开关器件Q2连接，Q2采用丽0S 器件。Q2控制送丝电动机M2旋转。电流传感器T2输出与电机的工作电流成 比例的反馈信号If 。电动机M2使焊丝3. 2不断进入燃烧的电弧3. 1。电弧区 3经电阻R3. 1、 R3.2，电容C3. l输出与电弧电压成比例的反馈电压信号Vf。由于埋弧焊工艺要求送丝速度能在一个很宽的范围内调节，在慢速送丝 的情况下，使用上述方案组成的电路有时会出现送丝控制系统失稳。为克服 此缺点，在以上电路基础上增加了具有阻尼功能的校正环节4，使送丝控制 系统在所有速度条件下均能工作在稳定状态。校正环节4由电阻R4. 1与电容 C4. 1串联而成，其功能是滤除开关信号转换环节2的输出信号中的低频分量， 其输入端与内环控制器1. 2的输出端连接，其输出信号Vm与外环调节器1. 1 的输入端连接，外环调节器1. 1通过运算参考信号Vref，弧压反馈信号Vf及 校正环节4的输出信号Vm确定输出信号。Vm信号的阻尼作用是指当误差信 号使控制环节1的输出变化时，Vm信号阻碍控制环节1的输出变化。具体的实施例l: R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种埋弧焊弧压反馈送丝的控制电路，该反馈控制电路包括：控制环节（１），由半导体开关驱动送丝电机构成的送丝电机环节（２），及焊接电弧区（３），控制环节（１）的输入端接参考信号Ｖｒｅｆ及电弧电压反馈信号Ｖｆ，控制环节（１）的输出端接送丝电机环节（２），送丝电机环节（２）将焊丝送入电弧区（３），电弧区（３）输出电压反馈信号Ｖｆ；其特征在于：所说控制环节（１）由一个外环调节器（１．１）和一个内环控制器（１．２）构成，所说控制器（１．２）具有电流型ＰＷＭ控制功能；外环调节器（１．１）的输入端接参考信号Ｖｒｅｆ及电弧电压反馈信号Ｖｆ，外环调节器通过运算参考信号Ｖｒｅｆ及电弧电压反馈信号Ｖｆ确定其输出信号，外环调节器（１．１）的输出端接内环控制器的（１．２）一个输入端，所说送丝电机环节（２）还有一个电流传感器，其输出与送丝电机的电枢电流成比例的反馈电流信号Ｉｆ，反馈电流信号Ｉｆ接控制器（１．２）的另一个输入端，控制器（１．２）通过运算外环调节器（１．１）的输出信号及电流反馈信号Ｉｆ确定其输出的ＰＷＭ信号，此ＰＷＭ信号接送丝电机环节（２）中半导体开关器件的控制极，半导体开关驱动送丝电机，送丝电机将焊丝送入电弧区（３）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李西恭，邱祁，赵智江，黄鹏飞，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]