[发明专利]一种大电流逆变电阻焊机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电阻焊机，尤其是涉及一种应用于电阻焊接领域的大功率、大电流的逆变电阻焊机。

背景技术

现有的逆变电阻焊机一般都是小功率、小电流的逆变焊机，只能是用于弧焊逆变，所用的控制系统基本上是由单片机、集成度较低的IC和大部分的分立元件组合而成，技术档次低，功能不全，调试和维修都比较麻烦。现有的逆变焊机对IGBT等贵重元件的保护也不完善，没有做到最有效的保护，比如说：IGBT的保护方面，以前的设计保护措施如下：其一：用分立元件保证IGBT正向驱动电压为20V左右，使得IGBT的Uce饱和值较小，降低损耗；在栅极和驱动信号之间加一个栅极驱动电阻，降低电压和电流的颤动，减少IGBT的损耗；其二：在栅级和驱动信号之间加稳压二极管，控制G-E电压的突然上升，起到一定的电流短路保护作用，使IGBT不容易损坏；其三：通过初级和次级电流传感器对电流的检测，应用单片机技术来调节控制输出电流的大小，通过硬件设置来保护IGBT的过流、过压、短路保护，由于单片机主要用于控制，因此单片机数字处理能力相对较差、运算速度较慢、PWM分辨率比较低、采样周期也较长、反映的速度跟不上，不能完全达到保护IGBT的作用。

而且现有逆变电阻焊机控制系统组成的分立元件较多，生产工艺复杂，调试有一定的难度，并且元件容易受损，大大增加了维修和维护的工作量，生产大受影响；焊机抗干扰能力差，控制精度和稳定性较差，无法消除模拟系统中参数的容差、温度漂移等因素导致的控制器参数变化，从而导致焊接质量差、产品不过关、报废率居高不下的现象；焊机控制系统的数据处理能力不强，运算速度也慢，PWM分辨率较低，无法适应现代高要求焊接的需求。

因此，需要发明一种新的能解决或者避免上述问题的大电流逆变电阻焊机。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种新的大电流逆变电阻焊机，应用DSP处理技术，IGBT功率管采用多种保护措施，同时运用恒流PID控制算法；焊机的工作可靠性好；在控制的速度、精度、稳定性等方面都有提高。

本发明为了实现上述技术目的，采用如下技术手段：

一种大电流逆变电阻焊机，包括IGBT主电路，所述大电流逆变电阻焊机采用DSP控制芯片，所述DSP控制芯片采用高性能静态CMOS技术，包括有硬件乘法器，其供电电压为3.3V、执行速度为30MI PS、指令周期为33ns、时钟频率为30MHz、总线结构采用改进的哈佛结构、数据处理采用流水技术，所述DSP控制芯片中集成了相互电连接的A/D转换器、大容量存储器、定时器、比较单元、捕获单元、PWM波形发生器、数字I/O、SPI、SCI、CAN，通过4个通用定时器和12个比较单元的结合产生16路PWM信号输出，以满足IGBT主电路的驱动。

所述大电流逆变电阻焊机也可以采用执行速度为40MIPS、指令周期为25ns、时钟频率为40MHz的DSP控制芯片。

所述大电流逆变电阻焊机IGBT主电路采用的是模块内部自带过电流保护电路和过电流保护信号端子的EXB系列IGBT驱动模块。

所述DSP控制芯片内部设置有IGBT主电路保护模块；所述IGBT主电路保护模块设有用以实现过压、过流、过温等保护功能的专用引脚；所述IGBT主电路保护模块还设有用以防止桥式驱动主电路短路而烧坏IGBT主电路的PWM发生单元及可编程死区控制单元。

所述大电流逆变电阻焊机还包括设置有驱动信号互锁模块的EPM3128芯片，当IGBT主电路的驱动信号同时为高电平时，驱动信号互锁模块立即停止驱动信号并自动产生死区以避免因驱动信号同时为高电平时而烧坏IGBT主电路。

所述大电流逆变电阻焊机还设置有用以对初、次级电流互感器进行电流检测的电流检测模块。

所述大电流逆变电阻焊机采用恒流PID技术，其运算程序包括如下步骤：A、给定计算控制参数；B、设定初始偏差值；C、给定采样值；D、根据给定值r(t)与实际输出值c(t)计算出偏差值e(k)；E、根据前后n次测量值的偏差计算出控制增量Δu(k)；F、计算机输出控制增量Δu(k)。

所述运算程序在步骤F之后还包括如下步骤：G0、将控制增量Δu(k)用于被控对象；G1、计算机输出的控制增量Δu(k)通过D/A转换得到控制增量的积累u(k)；G2、传送控制增量的积累u(k)给被控对象；G3、控制增量的累计经过被控对象后，通过D/A转换后，再将其输入到下次采样。