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單相汽油發(fā)電機(jī)

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柴油發(fā)電電焊機(jī)

汽油發(fā)電電焊機(jī)

公司信息

聯(lián)人:
和經(jīng)理
址:
上海市嘉定區(qū)安亭鎮(zhèn)昌吉路156弄49號(hào)
編:
201805
鋪:
http://www.lariyqr.cn/st112400/
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逆變式中頻點(diǎn)焊機(jī)原理簡(jiǎn)述

2017-10-11  閱讀(715)

  1.前言
 
  本文介紹了調(diào)壓儲(chǔ)能逆變式中頻點(diǎn)焊機(jī)控制器。該控制器將調(diào)壓,儲(chǔ)能,逆變和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來(lái),除了具備焊接牢固,不炸火(無(wú)飛濺)基本要求外,還有以下特點(diǎn):對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊,無(wú)污染;控制器價(jià)格較低(不須價(jià)高的大電流肖特基整流器);電流調(diào)節(jié)范圍寬;該控制器特別適合焊接燈絲等精細(xì)物件和在供電容量不大的非工業(yè)區(qū)使用。
 
  2.系統(tǒng)組成焊機(jī)主要部分組成
 
  2.1 整流濾波部份,由二極管D1-D4及電容C1組成,其功能為將220V交流變?yōu)橹绷麟妷篣1。
 
  2.2 斬波,調(diào)壓,儲(chǔ)能部份:由IGBT(絕緣柵雙極晶體管)S1,D5,L,D6,C2及電壓反饋組成,其功能為將直流電壓U1調(diào)至所需直流電壓U2并存儲(chǔ)在電容C2中。
 
  2.3 逆變部份,由IGBT 管SA,SB,SC,SD,變壓器T及電流反饋單元組成。其功能為將直流電壓U2變?yōu)?00HZ的恒流中頻交流電并由T輸出。
 
  2.4 計(jì)算機(jī)控制,鍵盤,顯示,電源部份:由單片計(jì)算機(jī)及相關(guān)電路組成,為整機(jī)的控制中心。負(fù)責(zé)各種參數(shù)輸入,顯示,儲(chǔ)能電壓調(diào)節(jié),逆變頻率,輸出電流控制,過(guò)流保護(hù)等。電源部分提供上面所需的各種電壓。
 
  2.5 基本工作過(guò)程(見(jiàn)圖1)。計(jì)算機(jī)接收到焊接信號(hào)后,進(jìn)入電流輸出程序,將儲(chǔ)能電容C2上的電能轉(zhuǎn)換為具有恒流特性的中頻電流輸出,進(jìn)行焊接。在整個(gè)程序運(yùn)行中,只要儲(chǔ)能電容C2上的電壓低于設(shè)定電壓,斬波調(diào)壓部分就開(kāi)始工作給C2充電,達(dá)到設(shè)定電壓后,自動(dòng)停止。
 
  3.控制器主要部分工作原理
 
  3.1 斬波調(diào)壓,該部分的功能為將直流電壓U1調(diào)至所設(shè)定直流電壓U2并存儲(chǔ)在電容C2中。當(dāng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)到儲(chǔ)能電壓U2低于設(shè)定直流電壓時(shí),輸出脈沖串使S1導(dǎo)通給C2充電,達(dá)到設(shè)定電壓后,停止工作。圖中電感L用于限流。二極管D5用于在S1的關(guān)斷時(shí)間內(nèi)提供續(xù)流通路。(實(shí)際應(yīng)用中,焊接電流800A,焊接時(shí)間15MS時(shí),C2上電壓波動(dòng)為20V,充電時(shí)間小于1秒。)此環(huán)節(jié)的限流延時(shí)充電,將點(diǎn)焊時(shí)電源輸入端的數(shù)十安培脈沖大電流變成了僅幾安培的平穩(wěn)電流,減小了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和污染,并大大的擴(kuò)展了輸出電流的調(diào)節(jié)范圍。
 
  3.2 逆變輸出部份,該部分的功能為將直流電壓U2變?yōu)?00HZ的恒流中頻交流電輸出。本逆變橋與標(biāo)準(zhǔn)的逆變橋的工作原理類似,但整個(gè)逆變橋的控制過(guò)程卻有較大不同。輸出電流的恒定采用PWM方式而不是標(biāo)準(zhǔn)逆變橋所采用的控制逆變橋?qū)蔷€上IGBT導(dǎo)通的時(shí)間差(移相角)的方式。在整個(gè)正半波電流輸出期間,逆變橋中只有SA一個(gè)器件重復(fù)進(jìn)行導(dǎo)通,關(guān)閉工作,橋臂另一器件SD一直導(dǎo)通。在整個(gè)負(fù)半波電流輸出期間,逆變橋中只有SC一個(gè)器件重復(fù)進(jìn)行導(dǎo)通,關(guān)閉工作,橋臂另一器件SB一直導(dǎo)通。電流輸出其間,程序以100US為周期反復(fù)對(duì)輸出電流的大小進(jìn)行檢測(cè),比較,運(yùn)算,并將結(jié)果傳送到PWM相應(yīng)單元。當(dāng)輸出電流比設(shè)定電流大時(shí),PWM輸出脈沖信號(hào)變窄。該信號(hào)使橋臂導(dǎo)通的時(shí)間變短(關(guān)斷時(shí)間加長(zhǎng)),從而使輸出電流幅度降低。當(dāng)輸出電流比設(shè)定電流小時(shí),PWM輸出脈沖信號(hào)變寬。該信號(hào)使橋臂導(dǎo)通的時(shí)間變長(zhǎng)(關(guān)斷時(shí)間縮短),從而使輸出電流幅度增大。
 
  逆變橋框圖見(jiàn)圖1,輸出電流波形見(jiàn)圖2,工作原理(控制過(guò)程)如下:
 
  正半波電流輸出過(guò)程:
 
  A.進(jìn)入正半波電流輸出程序,啟動(dòng)定時(shí)器1計(jì)算半個(gè)輸出周期的時(shí)間;啟動(dòng)輸出電流的檢測(cè)運(yùn)算程序,并將結(jié)果傳送到PWM相應(yīng)單元;啟動(dòng)PWM以15KHZ頻率自動(dòng)控制SA的導(dǎo)通,關(guān)閉以控制輸出電流的大小;開(kāi)通SD。
 
  B.IGBT管SA開(kāi)通,正半波輸出電流上升的過(guò)程:PWM信號(hào)電平為1,SA開(kāi)通,圖中A點(diǎn)電壓等于U2,B點(diǎn)電壓為0V(SD已預(yù)先開(kāi)通)。電壓U2全部加在變壓器T初級(jí)兩端,T中電流迅速增大,電流從U2,SA,T,SD到地G端,電流在圖中T的方向?yàn)閺南峦?,輸出正半波電流?br /> 
  C.IGBT管SA關(guān)斷,正半波輸出電流下降過(guò)程:PWM信號(hào)0電平到來(lái)時(shí),SA關(guān)斷,變壓器T中電流因電感作用不能中斷而繼續(xù)從下往上流動(dòng),該電流使SA的結(jié)電容迅速充電和SB的結(jié)電容迅速放電.從而引起A點(diǎn)電壓快速下降。當(dāng)UA由0V變負(fù)時(shí),二極管DB導(dǎo)通。輸出電流流動(dòng)回路為:從T上端,SD,G端,DB,回到T下端.此電流由儲(chǔ)存在T的電感中的磁能提供,呈下降狀態(tài)。由于負(fù)載不變,此電流下降的幅度僅取決于SA關(guān)斷的時(shí)間長(zhǎng)短,即PWM脈沖信號(hào)中 0電平的寬度。
 
  當(dāng)PWM脈沖信號(hào)的1電平再次到來(lái)時(shí),程序回到上面的B過(guò)程。如此循環(huán),直到整個(gè)正半波輸出電流結(jié)束。
 
  D.輸出正電流反向過(guò)程:定時(shí)器1時(shí)間到,IGBT管SA關(guān)斷。變壓器T中電流因電感作用不能中斷而繼續(xù)在T中從下往上流動(dòng),該電流使SA的結(jié)電容迅速充電和SB的結(jié)電容迅速放電。從而引起A點(diǎn)電壓快速下降。當(dāng)UA由0V變負(fù)時(shí),二極管DB導(dǎo)通。并給SB的0壓導(dǎo)通(ZVS)創(chuàng)造了條件,SA關(guān)斷并延時(shí)一死區(qū)時(shí)間后,開(kāi)通SB(由于DB導(dǎo)通,SB的開(kāi)通為ZVS)。此時(shí)輸出電流流動(dòng)回路為:從T上端,SD,G端,DB,回到T下端。再延時(shí)一死區(qū)時(shí)間后,關(guān)斷SD,變壓器T中電流因不能中斷而繼續(xù)在T中從下往上流動(dòng)。該電流使SD的結(jié)電容迅速充電和SC的結(jié)電容迅速放電.從而引起B(yǎng)點(diǎn)電壓快速上升,當(dāng)UB高于U2時(shí),二極管DC導(dǎo)通。并給SC的ZVS創(chuàng)造了條件。此時(shí)輸出電流流動(dòng)回路為:從T上端,DC,U2端,G端,DB端,回到T下端。此階段也是變壓器T中所儲(chǔ)存能量回饋電源的過(guò)程。由于負(fù)載不變,電流開(kāi)始勻速下降.在關(guān)斷SD一段時(shí)間(死區(qū)時(shí)間)后,使SC ZVS開(kāi)通,此時(shí)輸出電流減小到0并反向后迅速增大。輸出電流流動(dòng)回路為:從U2端,SC,T上端,T下端,SB,到G端。   負(fù)半波電流輸出過(guò)程:
 
  E.進(jìn)入負(fù)半波電流輸出程序,啟動(dòng)定時(shí)器1計(jì)算半個(gè)輸出周期的時(shí)間;啟動(dòng)輸出電流的檢測(cè)運(yùn)算程序,并將結(jié)果傳送到PWM相應(yīng)單元;啟動(dòng)PWM以15KHZ頻率自動(dòng)控制SC的導(dǎo)通,關(guān)閉以控制輸出電流的大小。
 
  F.IGBT管SC,SB開(kāi)通,負(fù)半波輸出電流上升過(guò)程: PWM信號(hào)電平為1, SC開(kāi)通。圖中
 
  B點(diǎn)電壓等于U2,A點(diǎn)電壓為0V.電壓U2全部加在變壓器T初級(jí)兩端,T中電流迅速增大, 電流從U2,SC,T,SB回到地G端,電流在圖中T的方向?yàn)閺纳贤?,輸出?fù)半波電流。
 
  G.IGBT管SC關(guān)斷, 負(fù)半波輸出電流下降過(guò)程: PWM信號(hào)0電平到來(lái)時(shí),SC關(guān)斷,變壓器T中電流因電感作用不能中斷而繼續(xù)從上往下流動(dòng),該電流使SC的結(jié)電容迅速充電和SD的結(jié)電容迅速放電,從而引起B(yǎng)點(diǎn)電壓快速下降。當(dāng)UB由0V變負(fù)時(shí),二極管DD導(dǎo)通。輸出電流流動(dòng)回路為:T下端,SB,G,DD,T上端.此電流由儲(chǔ)存在T的電感中的磁能提供,呈下降狀態(tài)。同樣此電流下降的幅度也僅取決于SC關(guān)斷的時(shí)間長(zhǎng)短,即PWM脈沖信號(hào)中 0電平的寬度。
 
  當(dāng)PWM脈沖信號(hào)的1電平再次到來(lái)時(shí),程序回到上面的F過(guò)程。如此循環(huán),直到整個(gè)負(fù)半波輸出電流結(jié)束.
 
  H.輸出負(fù)電流反向過(guò)程:定時(shí)器1時(shí)間到,IGBT管SC關(guān)斷。變壓器T中電流因電感作用不能中斷而繼續(xù)在T中從上往下流動(dòng),該電流使SC的結(jié)電容迅速充電和SD的結(jié)電容迅速放電.從而引起B(yǎng)點(diǎn)電壓快速下降。當(dāng)UB由0V變負(fù)時(shí),二極管DD導(dǎo)通。并給SD的0壓導(dǎo)通(ZVS)創(chuàng)造了條件.SC關(guān)斷并延時(shí)一死區(qū)時(shí)間后,ZVS開(kāi)通SD。此時(shí)輸出電流流動(dòng)回路為:從T下端,SB,G端,DD,回到T上端。再延時(shí)一死區(qū)時(shí)間后,關(guān)斷SB,變壓器T中電流因電感作用不能中斷而繼續(xù)在T中從上往下流動(dòng)。該電流使SB的結(jié)電容迅速充電和SA的結(jié)電容迅速放電。從而引起A點(diǎn)電壓快速上升,當(dāng)UA高于U2時(shí),二極管DA導(dǎo)通。并給SA的ZVS創(chuàng)造了條件。此時(shí)輸出電流流動(dòng)回路為:從T下端,DA,U2端,G端,DD端,回到T上端。此電流由儲(chǔ)存在T的電感中的磁能提供。此階段也是變壓器T中儲(chǔ)存能量回饋電源的過(guò)程。由于負(fù)載不變,電流開(kāi)始勻速下降.在關(guān)斷SB一段時(shí)間(死區(qū)時(shí)間)后,使SA 開(kāi)通(ZVS開(kāi)通),此時(shí)輸出電流減小到0并反向后迅速增大。輸出電流流動(dòng)回路為:從U2端,SA,T下端,T上端,SD,到G端。
 
  若輸出時(shí)間未到,程序回到上面的A過(guò)程繼續(xù)循環(huán),直至輸出完成。
 
  3.3 電流控制軟件,為提高焊接質(zhì)量和消除焊接時(shí)的炸火,在每個(gè)焊接周期前加了電流緩升時(shí)間(即在開(kāi)始焊接前的一段時(shí)間里使電流從0上升到設(shè)定值),此階段的控制由軟件完成。
 
  圖2 輸出電流波形
 
  4.結(jié)論
 
  4.1 本控制器將調(diào)壓,儲(chǔ)能,逆變和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來(lái)。使控制器具有了某些實(shí)用的新的特點(diǎn)。文中給出了控制器框圖,介紹了主要部份的基本功能,動(dòng)作原理和輸出電流的波形。重點(diǎn)介紹了逆變部分的工作原理。
 
  4.2 逆變部分中15KHZ的恒流控制,500HZ的中頻電流輸出使本控制器焊接良好而成本又低(與直流焊機(jī)相比,去掉了高價(jià)的大電流肖特基整流器)。
 
  4.3 逆變部分的電流控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合,使每個(gè)焊接周期前的電流緩升得以實(shí)現(xiàn),從而提高了焊接質(zhì)量和大大減少炸火現(xiàn)象。
 
  4.4 調(diào)壓儲(chǔ)能部分使焊接時(shí)對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊,無(wú)污染,也大大減小了電網(wǎng)干擾對(duì)控制器的影響,還使電流調(diào)節(jié)范圍加大,使得控制器特別實(shí)用于電網(wǎng)容量不大的地方。


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