[发明专利]潜水式数字化水下湿法焊接电源及其应用

权利要求书

1.一种潜水式数字化水下湿法焊接电源，包括壳体以及位于壳体内的焊机主电路，其特征在于所述壳体的两端设有法兰及法兰端盖，其中法兰与壳体采用搭接对焊连接，法兰端盖与法兰采用厚度3mm的聚四氟乙烯法兰垫密封，壳体上设有气阀以及分别与焊机主电路相连接的动力输入电缆接口、控制电缆接口、电源输出接口，壳体内充有惰性气体，当深度h在0m-100m的范围内时，壳体内气压值P₀=0.2MP，当深度h＞100m时，P₀=0.2+0.01h，壳体上的动力输入电缆接口、控制电缆接口均采用插接式的水密接头，该水密接头主要包括插头底座、O型密封圈、插头体以及填料函，其中插头底座焊接到壳体上的法兰端盖上，插头体与插头底座采用螺纹加O型圈密封连接，电缆与插头体采用填料函进行密封，壳体内侧设有用于热量循环的盘管，壳体上设有分别与盘管的输入端和输出端相连接的水冷输入口和水冷输出口。

2.根据权利要求1所述的一种潜水式数字化水下湿法焊接电源，其特征在于位于壳体内的焊机主电路包括用于给整个焊接系统供电的电源电路以及用于根据水下环境智能控制电源电路输出参数的控制电路，其中控制电路基于DSP控制芯片实现，包括DSP控制芯片以及分别与DSP控制芯片相连接的参数存储单元、与电源电路相连接的电压传感器、与电源电路相连接的电流传感器、由多路DA单元和多路驱动单元组成的输出电流电压波形的优化控制单元、水深测量传感器；电源电路由依次相连的整流电路、逆变电路、变压电路、二次整流电路组成。

3.根据权利要求2所述的一种潜水式数字化水下湿法焊接电源，其特征在于焊机主电路中的控制电路内还设有送丝机驱动单元，送丝机驱动单元与DSP控制芯片相连接。

4.根据权利要求2所述的一种潜水式数字化水下湿法焊接电源，其特征在于焊机主电路中的控制电路还设有与DSP控制芯片相连接的水下控制与显示单元。

5.根据权利要求3所述的一种潜水式数字化水下湿法焊接电源，其特征在于还设有地面控制盒，地面控制盒与壳体内的焊机主电路中的控制电路经缆线相连接。

6.根据权利要求2所述的一种潜水式数字化水下湿法焊接电源，其特征在于壳体采用采用内径400mm-600mm，壁厚15-25mm，长度600-900mm的无缝钢管或者钛合金管。

7.一种应用权利要求1至6中任意一项所述的潜水式数字化水下湿法焊接电源实现水下200m环境下稳定输出焊接电压电流的方法，其特征在于焊接开始时根据施工环境所处深度的水压，向焊接电源的壳体内充入惰性气体，来平衡壳体内外压力，焊接电源在焊接过程中位于水底，根据水深测量传感器采集的数据，通过DSP控制芯片实现对焊接过程输出的电压电流波形的优化，其中对焊接过程输出的电压电流波形的优化，是指随着焊接水深h的增加，该电源的输出空载电压U有如下变化规律：当0m≤h＜50m时，U=75V；当50m≤h≤100m时，U=85V；当100m≤h＜150m时，U=95V；当150m≤h≤200m时，U=100V。

8.根据权利要求7所述的一种实现水下200m环境下稳定输出焊接电压电流的方法，其特征在于在焊接过程中采用改进PID算法来控制输出电压的稳定性，其中：假定Error（n）表示当前的采样数值与给定值的差,一阶后项差分为(1)式，表示相邻两次偏差之间的差值，

▽Error（n）=Error（n）-Error（n-1）             (1)

当Error（n）的绝对值大于某给定值时，认为误差已经很大，控制器输出最大，反向控制，最快减小误差；

当Error（n）的绝对值小于某给定值时，认为误差很小，通过积分环节减小稳态误差即可；

当Error（n）大于零，▽Error（n）也大于零或者两者均小于零则说明误差在增大，表明原来减小误差的方法效果不明显，应该采取更强的控制方法；

当Error（n）大于零，▽Error（n）小于零或者前者小于零，后者大于零，则说明误差在减小，说明控制方法有效，根据▽Error（n）变化率来修改控制参数，保证输出电压的稳定。