[发明专利]用于金属件连接或回流焊接的交流波形逆变器电源设备

说明书

本发明总的来说涉及一种用于金属件连接或回流焊接的逆变器(inverter)电源设备，特别涉及一种能在其变压器二次侧上流过交流(AC)波形电流的交流波形逆变器电源设备。

近年来，用交流波形逆变器电源设备作电阻焊接机的电源设备比较普遍。交流波形逆变器电源设备能够消除在焊接变压器二次侧上流过直流(DC)焊接电流的直流逆变器电源设备的缺点，同时又能保持直流逆变器电源设备的优点。

更具体地说，与受控单相交流可控硅电源设备相比较，直流逆变器电源设备由于始终其有效焊接时间明显长于不供电时间而具有足够高的热生成效率，从而确保了溅出量极少的稳定的电阻焊接。然而，由于一对电极夹紧工件之间的电流方向或极性是固定的，所以直流逆变器电源设备通常有以下不足之处，即对电极之一比另外一个易于恶化或损耗，从而导致工件被磁化，而剩磁的存在又易于引起其质量的下降。此外，来自逆变器的高频脉冲由焊接变压器二次侧上的整流电路转换为直流电流。因此，为使逆变器频率当中的交流脉冲通过高频焊接变压器，必须在高频焊接变压器中设置整流电路及其冷却装置，如此不便于利用使用最普遍的工业用电频率的焊接变压器。

在此方面，交流波形逆变器电源设备在其焊接变压器的一次侧上提供了与直流逆变器电源设备相同的变换控制，从而无需焊接变压器二次侧上的整流电路即能够方便地获得与直流逆变器电源设备相同的热生成效率和稳定性能，因此通过使基本按与单相交流电源设备等级相同的低频交流波形焊接电流(次级电流)流动，而可利用低频变压器。

如上所述，由于可利用与单相电源设备相同的低频焊接变压器，如图17A和17B中所示，交流波形逆变器电源设备一般将一次侧交流波形频率设定为工业用电频率，从而能够利用通常用于单相交流电源设备中的工业用电频率的周期数来管理焊接时间。将工业用电频率50赫(或60赫)的一个周期20毫秒(或16.6毫秒)称为一个周期时间，焊接时间Ta由周期数如四个周期[80毫秒(或66.4毫秒)]进行管理。

然而，由直流逆变器电源设备的经验，近来越来越多的用户希望能够任意地设定所需的焊接时间。因此，如果交流波形逆变器电源设备能够将焊接时间设定成任何所需长度(例如，毫秒)的时间时，不仅能够大大地方便用户，同时也能够进一步使焊接时间即焊接条件参数值之一更为精确并使焊接质量得到进一步的提高。

然而，在交流波形逆变器电源设备中，当用户所需的焊接时间与焊接变压器基频周期的整数倍不一致时，会出现难题。例如，如图18中所示，当相对于基频周期20毫秒将焊接时间选为66毫秒时，三个周期(60毫秒)以外还剩下6毫秒。在此情况下，如果在余下的焊接时间(6毫秒)内只形成一个极性的电流，则多余的剩磁通量将保持在焊接变压器中，可击穿逆变器的开关元件。

基于已有技术所面临的上述问题而构思出了本发明。因此本发明的一个目的是提供一种用于金属件连接或回流焊接的交流波形逆变器电源设备，能够对所需焊接时间进行任意设定和管理，而不会使其变压器发生异常或恶化。

本发明的另一目的在于提供一种用于金属件连接或回流焊接的交流波形逆变器电源设备，能够更好地设定焊接时间或供电时间以提高加工质量并提高质量管理水平。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于金属件连接或回流焊接的交流波形逆变器电源设备，包括将工业用电频率的交流电压转换成直流电压的整流电路；将来自整流电路的直流电压输出转换成高频脉冲电压的逆变器；具有一对初级端和一对次级端的变压器，一对初级端分别电气连接到逆变器的两个输出端子上，一对次级端则分别与一对电极电气连接，电极将金属件形式的工件连接在一起，不会对整流电路有任何影响；按时间单位设定焊接时间的焊接时间设定装置；用于将设定焊接时间分为多个交流波形周期的交流波形周期设定装置；以及以下述方式控制逆变器开关操作的逆变器控制装置，即能使逆变器在所划分的每一交流波形周期的前半个周期发出一种极性的高频脉冲，在其后半个周期中发出另一极性的高频脉冲。

在本发明的交流波形逆变器电源设备中，当用户按时间单位(如毫秒)设定和输入每一焊接时间的所需设定值时，频率设定装置将该设定焊接时间划分为多个(整数)交流波形周期，从而使得逆变器控制装置按设定的交流波形周期来提供供电控制。因此，不论如何设定焊接时间，都能够均衡地施加正负电流，从而可消除任何多余的剩磁通量。同时也使用户能够自由地并更为精确地设定焊接时间。焊接时间自由度(选择宽度)及焊接时间精确度的提高有益于操作质量的多样化及工艺水平的进一步提高。