[发明专利]低输入功率无次级整流直流电阻焊机及其控制方法

权利要求书

1、低输入功率无次级整流直流电阻焊机，电源经接线端子输入整流电路Rect，将交流电流变换成脉动的直流电流，电容器组C₀并联在整流电路Rect的输出端，电容器组C₀将脉动直流电流输入的电能存储起来，四只功率开关元件T₁、T₂、T₃、T₄和相应保护元器件组成的焊接主电路，焊接主电路输入端与电容器组C₀并联，焊接主电路的输出端接入焊接变压器Trans初级线圈的输入端，在焊接变压器Trans初级线圈两端并联接入一个续流电阻R，焊接变压器Trans的次级输出端接入焊机次级回路，为焊机工作提供电流，其特征在于：在电容器组C₀的两端并联连接有电压传感器V-S，监控充电电压，在焊接变压器Trans的初级输入端串联接入电流传感器I-S1，在焊接变压器Trans的次级输出端串联接入电流传感器I-S2，监控和保护。

2、根据权利要求1所述的低输入功率无次级整流直流电阻焊机所应用的控制方法，其特征在于：分级控制电容器组C₀的充电电压，以非对称斩波脉冲波形向焊接变压器Trans初级线圈两端供电，经过若干斩波脉冲输入之后，在供电斩波脉冲的相反方向施加一强制退磁脉冲，以消除或减少由于焊接变压器单向供电而产生的磁饱和现象，该强制退磁脉冲的持续时间取决于退磁效果，与正向供电的斩波脉冲的导通占载率无关，具体实施过程为：

(1)接通电源(三相或单相)之后，电源经接线端子输入整流电路Rect，将交流电流变换成脉动的直流电流，脉动直流电流输出到电容器组C₀对其进行充电；

(2)通过并联接在电容器组C₀两端的电压传感器V-S，焊机控制系统实时监控电容器组C₀的充电电压，当达到设定的维持电压后，整流电路Rect关断，焊机处于等待焊接工作状态；

(3)在t₁₁时刻，焊机焊接开关启动，焊机上电极在压力系统的驱动下动作，给被焊接工件施加焊接压力，与此同时，整流电路Rect导通，供电电源通过整流电路Rect对电容器组C₀进行快速充电，使其充电电压迅速达到临界电压，并且在整个焊接过程中，维持对电容器组C₀的快速充电状态；

(4)在t₁₂时刻，触发电路发出触发脉冲，焊接主电路上的功率开关T₁、T₄同时导通，电容器组C₀通过T₁、T₄对焊接变压器初级线圈供电，经过焊接变压器Trans转换成焊接电流；

(5)在t₁₃时刻，当达到设定的斩波脉冲通电时间，在焊机控制系统的作用下，功率开关T₁(或T₄)截止，存储于焊接变压器Trans中的能量通过次级回路释放，维持焊接电流的连续性；焊接变压器Trans的初级线圈通过续流电阻R形成放电回路；

(6)当到达设定的斩波脉冲休止时间t₁₄时，在焊机控制系统的作用下，功率开关T₁(或T₄)再次导通，电源再次经过T₁、T₄向焊接变压器Trans输入能量；

(7)在控制器的作用下，重复5、6动作若干次，达到设定的斩波脉冲输入次数之后，由于斩波休止时间焊接变压器Trans中的剩磁不能得到充分的消除，经过若干次斩波脉冲输入之后，焊接变压器Trans中的剩磁积累到一定程度，此时(t₁₅)，在输入斩波脉冲相反的方向，输入一个非对称的强制退磁脉冲，该脉冲的持续时间，将依实际测量电流传感器I-S1、I-S2数据而定；

(8)重复上述动作若干次，直至达到设定的焊接时间；

(9)需要注意的是，由于在开始焊接时，电容器组C₀的充电电压较高，为了避免焊接电流的上升速度过大，此时斩波脉冲得到通占空比应较小，之后随着电容器组C₀充电电压的降低，应逐渐增大斩波脉冲得导通占空比；

(10)对于需要采用大电流、短时间的强焊接规范的焊接过程，可以保持在同一斩波脉冲输入方向的情况下完成整个焊接过程，在下一次焊接循环中再改变斩波脉冲的输入方向；如果采用小电流、长时间的软焊接规范进行焊接时，为了避免出现长时间单向通电而产生的焊接变压器铁芯磁饱和现象，可以在焊接过程中改变斩波脉冲的输入方向。