[发明专利]多功能数字波控弧焊逆变电源

说明书

技术领域

本发明涉及焊接工艺及设备技术，具体是指一种多功能数字波控弧焊逆变电源。

背景技术

与传统焊机相比，逆变焊机具有高效节能、重量轻、体积小、动态性能好等诸多优点，非常有利于实现精密化控制，已成为焊接设备技术的主流发展方向。但逆变焊机的模型复杂，采用模拟控制或经典控制很难取得良好的控制效果。近年来，随着市场对焊接生产效率、产品质量以及焊接生产的自动化、智能化要求的不断提高，传统的模拟控制焊机由于具有控制电路复杂，可靠性低，可移植性差，对电子元器件的精度和稳定性过于依赖，造成成本高、控制困难。在很多应用场合，为最大限度地降低生产运行成本，往往需要焊机具备“一机多用”功能。例如，在焊接铝、镁等轻质金属及其合金材料时,需采用交流波形焊接以充分利用电弧的阴极破碎作用；同时，为确保焊接工艺质量，需要精确控制焊接过程的热输入，这就要求焊机能够对交流电流的频率、幅值及正负半波占空比等电流电压波形进行精细调节；如果在现场有多种材料的焊接件，可能需要采用TIG、MIG、交流方波等各种焊接方法。因此，急需对焊机电源进行改进，提高其精确度和可靠度，同时使焊机具备“一机多用”的功能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种多功能数字波控弧焊逆变电源。该逆变电源使焊机具备优异的一致性、可靠性和动态响应能力，基于电弧瞬态能量的精细化控制技术，优化利用焊接电弧能量，提高热效率，保证良好的电弧稳定性，实现多种电流脉冲波形输出控制，适应不同金属材料焊接，以获得优质的焊缝焊接质量。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种多功能数字波控弧焊逆变电源，其特征在于：包括主电路、控制电路和送丝机模块；所述主电路包括依次连接的三相共模滤波模块、一次整流滤波模块、高频全桥逆变模块、功率变压器模块和二次整流滤波模块；所述控制电路包括ARM控制系统模块，以及与ARM控制系统模块连接的数字化面板模块、高频逆变驱动模块和送丝机驱动模块；

其中，所述主电路的三相共模滤波模块与三相交流输入电源连接；二次整流滤波模块的输出端一与送丝机模块的输入端连接，输出端二与焊接负载的输入端一连接；送丝机模块的输出端与焊接负载的输入端二连接；送丝机模块还与送丝机驱动模块信号连接；所述电压电流检测模块用于实时检测主电路电压电流值；所述高频全桥逆变模块与控制电路的高频逆变驱动模块连接，以实现由控制电路控制逆变电源的输出特性。

本发明逆变电源具有优异的一致性、动态响应性能和扩展性；基于电弧瞬态能量的精细化控制技术，优化利用焊接电弧能量，提高热效率，保证良好的电弧稳定性，实现多种电流脉冲波形输出控制，适应不同金属材料焊接，以获得优质的焊缝焊接质量。同时通过采用数字化面板模块设置逆变电源输出特性参数，实现了全数字化控制，实现了多种焊接电流波形调节，使本发明逆变电源适应于多种金属材料的焊接，节省生产投入成本，提高生产效率。

所述控制电路还包括过流保护检测模块和过压欠压缺相检测模块；所述过流保护检测模块分别与ARM控制系统模块、高频逆变驱动模块和高频全桥逆变模块连接；所述过压欠压缺相检测模块分别与ARM控制系统模块和三相共模滤波模块连接。

所述控制电路还包括用于实时监测高频全桥逆变模块温度的温度检测模块；所述温度检测模块与ARM控制系统模块连接。

优选的方案是：所述ARM控制系统模块采用型号为STM32F405RGT6的ARM芯片；所述ARM芯片内固化有运行于FreeRTOS嵌入式实时操作系统的多功能数字波控软件系统。本发明逆变电源以型号为STM32F405RGT6的ARM芯片为核心，型号为STM32F405RGT6的ARM芯片是ARM Cortex^TM-M4架构的32位RISC嵌入式微处理器，将FreeRTOS嵌入式实时操作系统移植到焊机的控制中，使焊机具备优异的一致性、可靠性和动态响应能力。

所述ARM芯片的ADC端口直接与电压电流检测模块相连；ARM芯片的GPIO端口分别与过流保护检测模块、过压欠压缺相检测模块和温度检测模块直接相连；ARM芯片的PWM端口分别与高频逆变驱动模块和送丝机驱动模块相连；ARM芯片的CAN端口与数字化面板模块直接相连。