[发明专利]一种激光电源能量反馈控制装置

说明书

技术领域

本发明提出的是应用于工业设备生产领域中激光焊接机的控制电路，具体的说是一种激光电源能量反馈控制装置。

背景技术

随着现代工业的发展，大功率激光焊接电源在工业领域的应用越来越多，功率要求也越来越大，出现了几百安培的大功率焊接设备。通常的激光焊接设备采用的是电流反馈型波形控制，由于控制方式简单，因此得以广泛应用。近年来，由于焊接技术的不断进步，焊接工艺要求也越来越高，电流型激光焊接电源产生的能量幅值，因受氙灯发光效率和激光管环境温度的影响，在相同的激励电流波形幅度下，不能保持一致，导致形成的焊点一致性变差，影响焊接工艺水平。为进一步改进焊机的性能，提高焊接工艺水平，需要引入能量反馈型波形控制方法来达到目的。由于系统在输出激光能量时，受氙灯温度和激光棒体发光效率等因数的影响，不但会带来激励电流与能量之间的幅值变化，而且在系统的电流激励信号与激光的能量信号响应上还会引入较大的时间延迟，因此，将能量传感器应用于系统的反馈电路中带来一定难度，造成控制系统的不稳定，波形的适应性变坏，调试困难。

发明内容

为了克服现有激光焊接机控制的缺陷，本发明提出了一种激光电源能量反馈控制装置。该控制装置通过电流反馈环路和能量反馈环路，解决激光焊接机激光电源引入能量反馈的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

由电流反馈环路和能量反馈环路组成。

电流反馈环路：加法电路依次与信号比较电路、PWM发生电路、功率电路、电流采样电路和激光器相连接，其中电流采样电路与信号比较电路旁路连接，形成电流反馈环路。

能量反馈环路：设置在激光器一侧的能量采集电路分别经过能量反馈环路控制电路和差值比较电路连接后，通过保持电路与加法电路相连接，形成能量反馈环路。

积极效果，本发明通过电流反馈模式和能量模式的转换，该控制环路具有系统速响快的特性，通过设置电路的采样速率能够适应能量传感信号的不同滞后特性，提高控制的稳定性，提高焊接工艺水平。适宜作为激光焊接机控制电路应用。

附图说明

图1为本发明能量反馈控制原理图

图中，1.加法电路，2.信号比较电路，3.PWM发生电路，4.功率电路，5.电流采样电路，6.保持电路，7. 差值比较电路，8.能量反馈环路控制电路，9.能量采集电路。

具体实施方式

由电流反馈环路和能量反馈环路组成。

系统控制的第一级控制环为电流反馈环路：加法电路1依次与信号比较电路2、PWM发生电路3、功率电路4、电流采样电路5和激光器相连接，其中电流采样电路与信号比较电路旁路连接，形成电流反馈环路。

系统控制的第二级控制环为能量反馈环路：设置在激光器一侧的能量采集电路9分别经过能量反馈环路控制电路8和差值比较电路7连接后，通过保持电路6与加法电路相连接，形成能量反馈环路。

本发明的工作原理：

能量反馈环路为系统的辅助控制环路，是控制环路中信号采样保持电路，通过设置电路的采样速率能够适应能量传感信号的不同滞后特性；能量闭环控制电路，控制能量反馈模式和电流反馈模式的转换；根据设计需要设置能量反馈信号幅度限定值，当能量反馈信号大于设置的限定值时，能量反馈控制电路的箝位功能释放，能量反馈信号通过加法电路引入控制系统形成能量信号反馈闭环控制。

1、在系统电流控制环路中，引入加法电路形成两个输入端，一路接受原电流给定信号，另一路引入能量闭环控制信号，输出连接保持不变。

2、引入能量闭环控制信号受控于能量反馈控制电路，该电路的作用是当电流模式下，系统给定的电流激励信号产生的激光能量因氙灯效率和能量转换效率的影响没有达到所期望的能量幅值时，限制能量反馈环路信号的引入，即能量反馈信号低于设定的某一限定值时，该电路箝位能量反馈环的输出使输入加法电路的能量控制信号为零值。

3、由加法电路可知，当能量反馈信号输入为零值时，另一路信号的输入就等于其输出，系统控制环路仍为电流反馈控制模式。当能量反馈信号大于设置的限定值时，能量反馈控制电路的箝位电路释放，能量反馈信号通过加法电路引入控制系统构成能量信号反馈闭环电路。

4、能量闭环控制回路由能量采样电路，差值比较电路和信号保持电路组成，能量采样电路和差值比较电路的作用是检测出给定幅值下的电流激励产生的能量幅值与给定信号的差值，用其调整激励电流的大小。