[发明专利]一种数字控制逆变式自动电焊机的电路控制方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及电焊机的控制系统，尤其涉及一种数字控制逆变式自动电焊机的电路控制方法。

(二)背景技术

逆变式电焊机的基本结构如图1所示，其控制部分可以是模拟系统，也可以是数字系统。传统的电焊机一般都采用模拟控制系统，其控制部件主要是模拟分立元件和集成运放。这种电焊机成本较低，但由于分立元件较多，且其性能易受环境温度影响而发生变化，这样的闭环控制稳定性不好。模拟控制系统不易实现复杂程度较高的精细控制，对于电焊机来说，对焊接质量的可控性就较小。

随着数字电子技术的发展，特别是高性能单片机、DSP和FPGA的出现，电焊机的控制系统开始向数字化方向发展。由于数字器件的成本在不断下降，电焊机数字控制系统的成本也在不断下降。采用数字控制系统的电焊机也叫数字电焊机。数字电焊机控制系统的核心器件是单片机、DSP或FPGA。数字电焊机控制系统的基本硬件结构如图2所示。与模拟电焊机相比，数字电焊机不仅硬件结构简单，可靠性强，还可以对焊接过程进行实时的精确控制，提高焊接质量，减少飞溅。

常用的数字电焊机控制系统虽然性能高于模拟电焊机，但由于预输入的只是波形的关键参数，如最大值、持续时间等，而不是所要求的各时间点的实时参数值，则参与控制波形实现的能够反映焊接波形实际要求的信息量不够充分，这样实现的波形与要求的相比只能是大体相符，在细节上仍然有出入。因此，常用的数字电焊机控制系统还有改善的余地，以实现更为精确的控制，进一步提高焊接质量，减少飞溅。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种逆变自动电焊机的电路精细控制方法，通过预存储工艺要求焊接电流基本波形，并实时对存储的波形进行扩展运算，运算结果实时控制焊丝的送线量，从而精细地控制焊接电流。本发明与电焊机的经典数字控制方法相比，能够进一步提高焊接质量、减小飞溅的一种数字控制逆变式自动电焊机的电路控制方法。

本发明是对经典数字电焊机控制系统实现电流波形方法的一种改进，可以更为精确地实现焊接工艺要求的电流波形。焊接过程的电流大小是由焊丝的送线量决定的，因此，对电流波形的控制实际上是对焊丝送料伺服电机运转的控制。本发明的内容包括：

1)自动电焊机的控制电路，采用预存储的方法，将焊接工艺过程所要求的电流的基本波形作预存储，供焊接过程中实时调用并进行扩展运算，以实时得出要求的电流波形的实际参数，去实时控制电流波形的实现。

2)对焊接要求的电流波形进行预存储的基本格式和方法。

3)为了实时得到所要求的电流波形参数的实际值，对所存储的电流的基本波形进行扩展运算的方法。

4)自动电焊机控制电路实现上述方法的软件架构。

图3是本发明要实现的焊接电流的基本波形。电焊的过程分为引弧和焊接两个阶段。开始为引弧阶段，引弧成功后，空气才易于电离，就进入焊接阶段。引弧阶段的电流波形为一个脉冲，分为峰值电流段(Tipp时间段)和电弧段(Tipd时间段)；焊接阶段的电流波形为一个个连续的锯齿形脉冲，锯齿脉冲的上升沿为短路段(Tir时间段)，下降沿为电弧段(Tid时间段)。本发明能够由用户调整的焊接工艺参数有：1、引弧阶段的峰值电流Ipp；2、引弧阶段的峰值电流持续时间Tipp；3、引弧阶段出现电弧时电流下降时间Tipd；4、焊接阶段的峰值电流Iwd；5、焊接阶段脉冲短路段电流上升时间Tir；6、焊接阶段脉冲电弧段电流下降时间Tid。