[发明专利]数字控制多功能逆变弧焊机

说明书

技术领域

本发明涉及一种逆变弧焊机，具体为一种数字控制多功能逆变弧焊机。

背景技术

逆变与整流是两个相反的概念，整流是把交流电变换为直流电的过程，而逆变则是把直流电改变为交流电的过程，采用逆变技术的弧焊电源称为逆变焊机，也称为逆变弧焊机。逆变过程需要大功率电子开关器件，采用绝缘栅双极晶体管IGBT作为开关器件的的逆变焊机称为IGBT逆变焊机。 逆变焊割设备由逆变电源与外接设备组成。逆变电源是逆变焊割设备的主要设备，其工作过程为：工频交流－直流－高频交流－变压－直流，其是将三相或单相50Hz工频交流电整流、滤波后得到一个较平滑的直流电，由 IGBT或场效应管组成的逆变电路将该直流电变为15～100kHz 的交流电，经中频主变压器降压后，再次整流滤波获得平稳的直流输出焊接电流或再次逆变输出所需频率的交流电。逆变焊割设备的控制电路由给定电路和驱动电路等组成，通过对电压、电流信号的回馈进行处理，实现整机循环控制，采用脉宽调制PWM为核心的控制技术，从而获得快速脉宽调制的恒流特性和优异的焊割工艺效果。

逆变焊机发展到现在，经历了三个阶段，第一代为晶闸管逆变焊机，其逆变频率为2～3kHz；第二代是大功率晶体管逆变焊机，逆变频率近20kHz；第三代为绝缘栅极半导体开关器件（IGBT模块、单管 MOSFET）逆变焊机，逆变频率可提高到15～100kHz 以上，成为逆变焊机的主流。目前的逆变焊机已经发展到了第四代产品，既数字化控制的逆变焊机，一定程度上克服了前三代产品的模拟控制中出现的诸多问题，例如，复杂数据处理的能力有限、元器件数量多，并且控制器的参数由电阻、电容等分立元件的参数决定，控制器的调试复杂、灵活性差；同时电阻、电容的参数分布对控制器的影响不一致性，参数的稳定性差，很难做到高精度控制；而且要实现多功能的选择，不仅电路设计困难，而且电路元器件的兼容和协调也十分庞大。

但是现有的数字化控制的逆变焊机中，采用的是数字信号处理器（dsp）进行电路的控制，其具有很强的数值计算能力，但是其事件管理能力较差，输出特性单一，虽然能够实现单功能的精确控制，但是对多功能的实现上仍然不能很好的实现；同时由于技术的限制，其都采用的是PFM或PWM的单模式控制开关电源，虽然应用最广泛的PWM模式具有噪音低，满负载是效率高的优势，但是其在低负载时缺不能很好的发挥出特点，其效率也远低于PFM模式的控制，因此影响了逆变焊机效率的提升。

发明内容

本发明为了解决以上所述的现有技术中存在的问题，提供一种全数字化控制，具有多输出特性，工作效率高，动态响应快的数字控制多功能逆变弧焊机。

本发明数字控制多功能逆变弧焊机，包括依次连接的主电路系统1，数字控制系统2和人机交换系统3，主电路系统1包括IGBT逆变电路101，其特征在于，所述的数字控制系统2采用数字信号控制器4做核心控制单元，还包括分别与数字信号控制器4连接的辅助电路5，用于处理采集到的主电路系统1数据的信号调理电路6，和用于对IGBT逆变电路101进行驱动控制的IGBT驱动电路7；数字信号控制器4的型号为dsPIC30F4011，其通过IGBT驱动电路7与IGBT逆变电路101连接，用于对主电路系统1进行调节控制；所述的IGBT驱动电路7中设置有用于PWM和PFM联合调制的PWM/PFM调制模块701。

进一步，所述的IGBT驱动电路7通过其控制信号输入端与数字信号控制器4上的PWM信号输入端口（PWM1L-PWM2H）连接。

进一步，所述的人机交换系统3，包括显示驱动电路301，用于对主电路系统1的参数通过显示驱动电路301连接到数字信号控制器4进行预置调节的参数预置调节电路302；显示驱动电路301上连接有用于选择焊接方式的功能选择电路304和用于显示主电路系统1信息的显示器303。

更进一步，所述的显示驱动电路301与数字信号控制器4上的输入输出端口（I/O）连接。

更进一步，所述的人机交换系统3，还包括用于对主电路系统1的参数通过数字信号控制器4进行直接实时调节的参数实时调节电路305；参数实时调节电路305与数字信号控制器4上的模拟通道端口（AN）连接。

进一步，所述的数字信号控制器4通过辅助电路5与外围设备8相连接，辅助电路5包括通过数字信号控制器4上的同步串行端口（SPI1）连接的RS-232C接口501，外围设备8包括与RS-232C接口501连接的计算机801。