[发明专利]一种全位置局部干法水下快频TIG焊接系统

说明书

本发明提供了一种全位置局部干法水下快频TIG焊接系统，包括工控机、水下机器人、SiC快频电源；SiC快频电源包括主电路和控制电路；快频脉冲主电路和基值电流主电路均包括三相全桥整流滤波电路、高频初级逆变电路、高频变压器和整流电路；整流电路由四个肖特基二极管组成全桥整流拓扑结构；快频脉冲主电路还包括高频电流切换电路；高频电流切换电路包括IGBT开关管Q1和IGBT开关管Q2；快频脉冲主电路中，全桥整流拓扑结构通过电感L1与IGBT开关管Q1连接；IGBT开关管Q1通过IGBT开关管Q2和电容C21与焊接负载连接；基值电流主电路中，全桥整流拓扑结构通过电感L2与焊接负载连接。该TIG焊接系统可避免二极管过压击穿，大大提高逆变频率，提升系统可靠性。

技术领域

本发明涉及焊接设备技术领域，更具体地说，涉及一种全位置局部干法水下快频TIG焊接系统。

背景技术

近年来，随着核电技术的不断发展，核电设备的维修变得越来越重要，但是很多设备的维修往往需要在水下进行，而现有的水下焊接技术装备不能满足核电焊接修复要求。快频焊接系统是现有的先进焊接技术装备，但目前的快频焊接系统一般用于陆上焊接场合。现有快频焊接系统，快频脉冲主电路和基值电流主电路的二极管容易过压击穿，大电流场合极易损坏，系统的可靠性有待提升。

此外，当前核电设备的水下焊接修复中，水的快速冷却作用容易形成气孔、裂纹、疲劳破坏和熔池搅拌造成的金属成分不均匀等缺陷，如何通过自动化焊接系统得到平整、缺陷少、质量高的焊缝成为当下水下焊接研究的趋势。另一方面，水下结构物如海底油管以及一些复杂的结构件，有些焊接位置很小，而且需要进行仰焊、立焊等各个位置的焊接；在这些情况下，电弧的受力平衡很容易受到破坏，电弧挺度不足，熔融的熔池金属受到重力作用容易往下流造成脱离焊缝的情况发生。

综上，亟需开发一款全位置局部干法水下快频TIG焊接系统。

发明内容

为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种全位置局部干法水下快频TIG焊接系统；该TIG焊接系统可避免大电流时二极管过压击穿，大大提高逆变频率，提升系统可靠性。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种全位置局部干法水下快频TIG焊接系统，其特征在于：包括：

用于实时控制的工控机；

用于水下焊接运动的水下机器人；

用于为水下焊接修复提供能量的SiC快频电源；

用于连接SiC快频电源输出极的水下焊枪；

用于整个系统参数设定的人机交互界面；

用于保持水下局部干燥环境的排水罩；

以及用于为水下焊接输送气体达到排水和保护的送气装置；

所述SiC快频电源包括用于将三相交流电转化为电流波形输出的主电路和用于对主电路进行控制的控制电路；所述快频脉冲主电路和基值电流主电路均包括依次连接的三相全桥整流滤波电路、高频初级逆变电路、高频变压器和整流电路；

高频初级逆变电路由四个SiC开关管组成的全桥逆变拓扑结构；全桥逆变拓扑结构与高频变压器的初级连接；整流电路由四个肖特基二极管组成全桥整流拓扑结构；每个二极管分别并联有RC串联电路一；高频变压器的次级与全桥整流拓扑结构连接；

所述快频脉冲主电路还包括高频电流切换电路；高频电流切换电路包括IGBT开关管Q1和IGBT开关管Q2；所述快频脉冲主电路中，全桥整流拓扑结构通过电感L1与IGBT开关管Q1连接；IGBT开关管Q1与RC串联电路二并联；IGBT开关管Q2与RC并联电路并联；IGBT开关管Q1通过依次连接的IGBT开关管Q2和电容C21与焊接负载连接；所述基值电流主电路中，全桥整流拓扑结构通过电感L2与焊接负载连接，从而实现快频脉冲主电路和基值电流主电路向焊接负载叠加输出电流波形。