[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

说明书

一、技术领域

本发明涉及的是一种低输入功率无次级整流直流电阻焊机及其控制方法，主要是应用于各种金属点、凸、缝焊接所使用的低输入功率无次级整流直流电阻焊机及其控制方法。

二、背景技术

本发明是在国家发明专利“无次级整流直流电阻焊机及控制方法”(发明专利号：ZL01133289.1)基础上，所作的进一步研究。

在国民经济持续高速发展的今天，人们经常受到电力问题的困扰。电阻焊焊机一方面作为一种高效清洁、操作方便、易于实现机械化、自动化的焊接设备而倍受人们青睐，另一方面又因该设备用电量大，受到电源容量、增容等问题的影响，从而限制了电阻焊机的应用与发展。电阻焊机虽然具有：一是电阻焊机焊接时的焊接电流很大，通常为数千甚至数万安培的电流；二是电阻焊焊接时间非常短，一般小于0.5秒钟，对于铝、钛合金等有色金属，其焊接时间往往小于0.02秒；三是电阻焊机的焊接负载持续率很低，加上搬运、上下工件、寻找对正焊接位置、焊机气路动作延迟等因素，真正用于焊接的负载持续率往往低于10％等等明显特点。但是，为了满足电阻焊机瞬时大功率输入的要求，必须提供足够大的供电电源，这就在事实上造成了电源不合理的利用和浪费，存在着供电电源小与电阻焊设备瞬时所需功率大之间的矛盾。

只有电容储能电阻焊机能够利用电容器的储能特性，利用小电流对电容器进行长时间的充电，在焊接时，利用电容器的瞬时放电，达到焊机的瞬时大功率输出，将被焊接工件焊接在一起的目的。通过改变电容器组的容量、焊接变压器的变压比以及电容器组的充电电压，可以调节电容储能焊机的次级电流输出波形。但是，当在固定其它参数，而增大电容器组的容量时，次级焊接电流的最大值逐渐增大，放电时间增长，焊接电流最大值的峰值出现的时间逐渐后移；当在固定其它参数，而逐渐增大焊接变压器变压比时，次级焊接电流的最大值逐渐减小，放电时间逐渐增长，焊接电流最大值的峰值出现的时间逐渐后移；当在固定其它参数，而增大电容器组的充电电压时，次级焊接电流的最大值逐渐增大，放电时间基本保持不变，焊接电流最大值的峰值出现的时间也基本保持不变。其缺点：一是，无论怎样调节参数，其次级输出电流波形总是没有太大的变化，电流变化过于剧烈，焊接规范调节范围较窄，不利于焊接大多数金属材料；二是，电容出能焊机的焊接变压器和电容器组的体积较大，且电容器价格较贵，需要定时更换；三是，电容器组的充放电过程中产生的能量损耗较大，有资料显示该能量损耗约占整个能量输入的50％。

三、发明内容

本发明的目的就在于，针对上述种种不足，解决供电电源小与电阻焊设备瞬时所需功率大之间的矛盾，使电阻焊机的使用，不仅能够应用在中小功率的焊机中，而且能够应用在更大的功率的焊机中。

本发明的技术方案是，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。

根据如上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；