[发明专利]斜特性式脉冲熔化极气体保护焊弧长自动调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脉冲熔化极气体保护焊逆变电源自动调节弧长方法，尤其是 以脉冲熔化极气体保护焊逆变电源外特性斜率为判据，以峰值电流时间为控制量 的斜特性式脉冲熔化极气体保护焊电源弧长自动控制方法。

背景技术

熔化极气体保护焊过程中熔滴过渡是个动态过程，弧长与弧压也随之是个动 态变量，只有稳定的平均电弧电压，不可能也没有必要精确控制电弧电压波形， 但有必要也有可能精确控制电流波形，使之在每个熔滴短路过渡周期都基本一致， 从而使整个焊接过程稳定。

目前，熔化极气体保护焊设备已广泛采用逆变式直流焊接电源，熔化极气体 保护逆变电源不仅具有体积小、重量轻、效率高等优点，而且开拓了发展各种脉 冲式或波控式熔化极气体保护焊机的新局面。基于IGBT逆变电源的工作频率高大 20KHz，逆变式熔化极气体保护焊电源的控制周期仅为50us，具有非常优良的动 态响应特性，能以0.1ms的响应速度控制熔化极气体保护焊燃弧过程及短路过程 的电流波形，在焊接过程中，熔化极气体保护焊燃弧阶段的电流峰值与基值可被 精确控制在设定值，实现理想的电流波形控制使每个熔滴的能量得到定量控制， 从而大幅度提高设备的焊接性能。

实践表明，要进行熔化极气体保护焊逆变电流波形控制就必须采用恒流式控 制方式，但在脉冲熔化极气体保护焊设备采用恒流闭环控制熔化极气体保护焊脉 冲电流波形时，其电源外特性也就为恒流特性，即脉冲熔化极气体保护焊机不再 具有平特性熔化极气体保护焊电源的电弧电压自身调节功能。众所周知，在等速 送丝式熔化极气体保护焊设备中，传统是采用平特性熔化极气体保护焊整流电源 来解决电弧电压自动调节问题，使熔化极气体保护焊机有足够的电弧电压自身调 节强烈性，否则熔化极气体保护焊接电弧电压不能稳定，焊接过程也就无法稳定。 这样，如何保证熔化极气体保护焊电源具有电弧电压自动调节功能就成为了一大 研究热点。

发明内容

根据背景技术所述，本发明的目的在于提供一种既保持了脉冲熔化极气体保 护焊逆变电源峰值与基值电流的恒流特性以精确控制电流波形，又使脉冲熔化极 气体保护焊接电源成为外特性斜率可调的斜特性电源，从而保证了脉冲熔化极气 体保护焊逆变电源在焊接过程中具有足够强烈的电弧电压自动调节特性的斜特性 式脉冲熔化极气体保护焊弧长自动调节方法，此方法以外特性斜率为判据，以峰 值电流时间为控制量，通过电弧电压反馈控制峰值电流时间使脉冲焊逆变电源获 得可调的斜降伏安特性，在焊接电弧长度变化时自动调节焊接电流与焊丝熔化速 度来恢复弧长，使脉冲熔化极气体保护焊过程的电弧电压与弧长自动调节到稳定 工作点。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下效果与优点：

(1)合理解决了熔化极气体保护焊采用恒流控制电流波形时的自动调节电 弧长度与电弧电压问题；

(2)可以通过调节脉冲熔化极气体保护焊电源外特性斜率来定量调整其弧 长自动调节强度；

(3)斜特性式脉冲熔化极气体保护焊电源具有自适应调节参数功能，无需 设定焊接电压，焊接过程就能自适应稳定在一定的弧长与电弧电压；

(4)本发明适用于各种波控式熔化极气体保护焊，包括MIG焊、MAG焊与 CO₂气体保护焊。

附图说明

图1为本发明控制系统原理图

图2为本发明自动调节控制模型框图

图3为本发明脉冲峰值电流时间调节关系曲线

图4为本发明自动调节模型产生的脉冲熔化极气体保护焊外特性曲线

图5为本发明自动调节示意图

图6为本发明自动调节系统自适应控制原理图

图7为本发明自动调节系统自适应控制示意图

具体实施方式

一种斜特性式脉冲熔化极气体保护焊弧长自动调节方法，主要采用斜特性式 脉冲熔化极气体保护焊弧长自动调节模型来建立斜特性式脉冲熔化极气体保护焊 电源控制系统，采用脉冲熔化极气体保护焊电源的外特性斜率设计算法来定量调 整其弧长自动调节强度。

由图1示出，本发明的弧长自动调节系统是以脉冲CO₂焊峰值电流时间t_p为 控制量，以脉冲CO₂焊的平均电流与电压间斜特性关系为准则，通过电弧电压闭 环反馈控制t_p，使系统得到稳定的电弧电压工作点。