[发明专利]一种脉冲MIG焊接系统

说明书

本发明提供了一种脉冲MIG焊接系统，属电焊机技术领域于。它解决了现有相移谐振技术不能直接用于焊接电源，且焊接电源存在空载及轻载换流的问题。本脉冲MIG焊接系统，通过对脉冲MIG焊接熔滴过渡、弧长、电流控制需求的分析，设计了基于电流和弧长的双闭环控制电路，针对电流控制要求，通过对数字PWM产生原理的分析和研究，在DSP中构建了高速PWM控制器，通过对功率器件进行高速开关控制，实现了电流变化的快速性；针对熔滴过渡过程对电流波形的要求，在DSP中设计了变参数PI控制器，对脉冲电流波形各个阶段进行精确控制，使电流输出能够更加快速稳定的跟随给定。本脉冲MIG焊接系统具有焊接质量更好且焊接效率更高的优点。

技术领域

本发明属于电焊机技术领域，涉及一种脉冲MIG焊接系统。

背景技术

随着焊接技术和工业自动化的飞速发展，对焊机性能的要求也越来越高。脉冲MIG焊机以在很大的电流范围内获得射滴过渡，轴向性好，飞溅小，适应于全位置焊接，焊缝成形美观的优点，大大促进了高质量，高效率焊接工艺的发展。随着脉冲MIG焊的推广，脉冲MIG焊电源也得到了不断的发展。当前，新材料的应用，薄板焊接的增多，为满足更高焊接质量要求而产生的新工艺等都对焊接设备提出了更高的要求。从全数字控制的角度对脉冲焊机进行研究以提高焊机控制性能，进而进一步提高焊接工艺性能是焊接领域中的重要任务之一。脉冲MIG焊接系统作为目前应用较广的一种焊接系统，具有控制方式灵活、系统稳定性强、焊接质量好等特点，能够适用于多种焊接场合，市场前景广阔。但是传统的相移谐振技术不能直接用于焊接电源，且焊接电源存在空载及轻载换流的问题。

发明内容

本发明的目的是针对焊接电源发展的现状，对脉冲MIG焊机数字化过程中所存在的问题及控制需求进行了分析研究，确定了全数字脉冲MIG焊接电源的高速数字逆变驱动电路设计方案、电流控制方案、弧长控制方案和人机交互界面设计方案。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种脉冲MIG焊接系统，其特征在于，通过对脉冲MIG焊接熔滴过渡、弧长、电流控制需求的分析，设计了基于电流和弧长的双闭环控制电路，在焊机工作过程中，为了保证熔滴过渡的稳定，要求输出电流能够快速、准确的跟随给定，针对电流控制要求，通过对数字PWM产生原理的分析和研究，在DSP中构建了高速PWM控制器，通过对功率器件进行高速开关控制，实现了电流变化的快速性；

针对熔滴过渡过程对电流波形的要求，在DSP中设计了变参数PI控制器，对脉冲电流波形各个阶段进行精确控制，使电流输出能够更加快速稳定的跟随给定；

同时针对数字驱动回路存在的偏磁问题，设计了偏磁检测电路，避免了因偏磁导致的工作异常，保证了逆变驱动回路对主回路的可靠驱动，由于焊接电弧模型复杂，采用了模糊控制算法，采用改变基值时间的方法控制电弧电压，保证了焊接过程中弧长的稳定。

本脉冲MIG焊接系统的原理为：采用IGBT高频逆变技术，先将输入的三相380V交流电源滤波整流成为540V左右的直流电，然后再由全桥IGBT逆变单元逆变为20KHz的高频交流电，逆变后得到的高频交流电经主变压器降压隔离，高频整流器整流滤波后，输出适合于焊接的直流电压、电流。

其中逆变采用相移谐振软开关逆变技术，软开关逆变弧焊电源的特点开关损耗几乎为零，它能克服传统的硬开关的开关损耗，从而可提高功率变换器的传输效率。

采用软开关技术可大大降低弧焊电源功耗及改善开关管的工作状态。

主电路中设置附加电路, 在输出空载时引入一个无功电流分量，将软开关范围扩展至全负载范围内有效的解决了相移谐振技术不能直接用于焊接电源的难题。采用的电路拓扑形式有效地解决了焊接电源空载及轻载换流问题。

与现有技术相比，本脉冲MIG焊接系统具有焊接质量更好且焊接效率更高的优点。

附图说明

图1是本脉冲MIG焊接系统的主回路图。