[发明专利]中频逆变电阻电焊机焊接电源的恒流控制装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电阻焊控制设备领域，特别涉及一种中频逆变电阻焊机焊接电源的控制装置及其控制方法。 

背景技术

电阻焊是主要的焊接方法之一，在航空、航天、汽车、工程机械等工业生产领域应用非常广泛；电阻焊机按其焊接电源的形式主要分为单相工频交流，三相次级整流，电容储能焊、中频逆变焊等。其中，中频逆变电阻焊能实现对焊件的精密化焊接，符合新材料、新技术发展对焊接提出的新要求，这种高效、轻巧，节能的新型焊接电源是今后电阻焊电源的发展方向。 

中频逆变电阻焊具有电网三相均衡、功率因数高、节约能源消耗的特点。逆变频率为1KHZ，焊接电流次级整流输出，恒流控制，焊接电流的调整是每秒1000次的中频调整，是传统SCR型电阻控制的1/20，控制精度高，加热电流密度大。经实际应用，其具有较宽的参数可调性和直流焊接的工艺优势，很容易获得质量可靠、表面美观、熔核尺寸、焊点拉力符合要求的焊点。 

在电阻焊机生产行业的产品结构中，中频逆变电阻焊机的技术含量高，国外(主要指美国、日本、德国)的逆变焊的研究和商品化已相当成熟，先后推出了逆变式电阻焊机产品，已广泛地进入了实际应用阶段。很多公司能生产出精密逆变电阻焊机和配套的中频焊接变压器，而在国内，近几年，逆变电阻焊技术也在开始推广应用；在国外、国内的逆变焊控制上，逆变频率在1K～4K之间，其中大部分为1K。 

电阻焊接的质量监控方法：主要有恒压控制，恒流控制，恒功率控制。但是，恒压控制方式焊接过程中，电流控制精度较差，焊接质 量的稳定性不是很好，恒功率控制能很好地保证好焊接质量，但对控制器技术的要求高，如检测技术和控制技术等，在国内外商业化的电阻焊控制器中应用很少；长期实践中证明，在焊接过程中，控制好焊接电流的稳定性既可很好地控制住焊接质量，所以，到目前为止，恒流控制在国内外的电阻焊质量监控中应用最为广泛，但在具体的实施时则在技术上存在水平的高低，表现在恒流控制精度和电流补偿响应速度上；国外的很多焊机生产公司的中频电阻焊机几乎都采用了恒流控制，但焊接电流调制的硬件电路多采用模拟量控制，电路复杂，也使得其控制系统相对于普通的交流电阻焊机要复杂得多，出故障后维修困难。 

电阻焊电源由于输出功率大，所以其焊接电源的主回路几乎都是以下电路结构：三相50Hz的交流电网电压经输入到三相桥式整流器整流，大容量电容器3滤波成直流，提供给IGBT单相全桥组件和中频变压器组成的中频逆变器，IGBT单相全桥组件由四个大功率开关元件IGBT构成，在驱动电路的控制下，四个IGBT组成的逆变桥交替导通和关断，变成1K Hz的高压中频方波电压，经中频变压器降压，再经过大电流、低压降功率二极管全波整流后直流输出低压大电流的焊接电流，目前焊接电流的大小、稳定性可通过逆变桥的开通和关断得到有效控制，而目前针对于中频逆变电阻电焊机焊接电源主回路没有合适的控制装置。 

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种精度高、性能可靠，成本低的针对中频逆变电阻电焊机焊接电源主回路的恒流控制装置。 

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：中频逆变电阻电焊机焊接电源的恒流控制装置，它包括高速单片机、焊接电流初级采集单元、滤波单元、IGBT驱动单元、比较器以及给单片机供电的电源 单元，高速单片机上设置有至少两个信号输入端和四个信号输出端，信号输入端包括模拟量输入端和硬件中断端，IGBT驱动单元由至少四个IGBT驱动模块组成，焊接电流初级采集单元与滤波单元连接后设置有信号输出端A和信号输出端B，其中，信号输出端A与高速单片机的模拟量输入端连接，信号输出端B与比较器的输入端连接，比较器的输出端输出焊接电流TTL时序方波信号并与高速单片机的硬件中断端连接，高速单片机的四个信号输出端分别与四个IGBT驱动模块连接。 

所述的高速单片机采用80F330高速单片机。 

所述的焊接电流初级采集单元采用最大响应时间为2US的霍尔电流传感器。 

它还设置有热保护信号输入端、检测信号输入端以及通信输出单元，所述的热保护信号输入端与由水压开关和装在中频逆变电阻焊接电源的中频变压器以及IGBT单相全桥组件上的温度开关合成的热保护信号连接，检测信号输入端与焊接启动开关连接，通信输出单元包括通信接口电路和通信输出端口。 

所述的电源单元包括三端稳压器，其输入电源为+5V，输入电源为+3.3V。 

所述的高速单片机的硬件中断端设置为由焊接电流TTL时序方波信号电平下降触发中断端口。