[发明专利]一种全数字化气保焊机的控制方法及其装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种全数字化气保焊机的控制方法及其装置。

【背景技术】

目前，我国少数焊接设备厂商也有数字化焊接电源的推出，但大多数都只是将单片机技术用于人机界面，根本谈不上数字化控制，且能将MUC和DSP数字处理技术用于弧焊过程控制的可谓凤毛麟角，而且缺少真正的焊接工艺专家系统、焊接过程数据采集分析、焊接模型建立和算法理论支撑，技术水平尚处于低级状态。因此，未来我国焊接行业将逐步与国际接轨，朝着逆变化、自动化、专业化、数字化方向发展，进一步适应焊接应用需求。

而在国外焊接设备厂商推出的数字气保焊机主要是以下二种：一是如松下YD-500EA焊机控制板上的核心控制芯片MCU，主要是负责前面板上的参数调节和存储，以及这对不同焊丝、不同规范给出的燃弧/短路判断点，以及不同的短路电流波形，实现焊接规范的一体化；另一个是如福尼斯的数字焊机TPS5000，采用的电路一般为MCU+DSP+CPLD结构，其中：单片机(MCU)负责人机界面和不同焊材的焊接参数专家系统，DSP负责控制算法处理；CPLD负责PWM的形成和保护，送丝机采用光栅测速，由软件实现速度闭环反馈和力矩闭环反馈。

但是，总的来说，现有技术的缺点在于以下几个方面：

1、现有的数字化气保焊控制将人机界面、焊接参数专家系统、控制算法处理、PWM波形形成和送丝机控制是由不同功能芯片进行控制的，造成控制电路的复杂化。

2、由于现有的气保焊短路过渡的焊缝成形技术飞溅大小主要是由液桥爆断的能量决定的，减低短路电流上升率，将会减低飞溅，电感L较小时，短路电流峰值和上升率大，飞溅大，当电感量合适时，飞溅小，焊缝的成形只要由短路和燃弧能量比决定的，合适的电感量可获得优良的焊缝。但是这几种条件对电感量的要求是相互矛盾的，传统焊接设备的铁磁电感只适用某一直径焊丝的某一段电流区间；而逆变焊机的电子电抗器法要实现对焊接电流、电压、功率的数据变换处理，让焊接过程可控，因此PID算法处理更为复杂，模拟控制电路过于复杂，动态响应速度慢。

【发明内容】

为了克服现有技术中存在因控制方法和控制电路复杂而导致成本升高的技术问题，本发明的第一目的在于提供一种全数字化气保焊机的控制方法。

本发明的第二目的在于提供一种全数字化气保焊机的控制装置。

一方面，本发明为实现上述第一目的所采用的技术方案是：

一种全数字化气保焊机的控制方法，该方法包括提供一给定信号、一焊机输出电压信号以及一原边电流信号给一控制模块，该控制模块经过数字运算处理后得到一驱动焊机逆变电路工作的PWM驱动信号。

根据本发明的一优选实施例：所述控制模块的数字运算处理采用恒定功率运算，具体为：

当原边电流增大时，其所反馈的原边电流信号也增大，此时焊机输出电压降低，焊机输出功率值未达到控制模块内部设定的最大功率值，则控制模块输出的PWM驱动信号的脉宽不收窄，此时焊机输出功率为增大；

当原边电流减小时，其所反馈的原边电流信号也减小，此时焊机输出电压升高，焊机输出功率值超过控制模块内部设定的最大功率值，则控制模块输出的PWM驱动信号的脉宽收窄，即控制原边电流回到原来状态，此时焊机输出功率减少。

根据本发明的一优选实施例：所述控制模块包括ADC转换器、PWM寄存器以及PWM输出端口，该控制模块通过ADC转换器采集和处理给定信号、焊机输出电压信号以及原边电流信号，并调整PWM寄存器中的数据，再通过PWM输出端口输出相应占空比的PWM驱动信号驱动焊机的逆变电路工作。

根据本发明的一优选实施例：所述给定信号为一频率以及占空比可变的数字交替方波脉冲信号。

根据本发明的一优选实施例：所述控制模块输出的PWM驱动信号还经信号放大处理后驱动焊机的逆变电路工作。

根据本发明的一优选实施例：所述控制模块还与焊机的送丝机构连接，用于驱动该送丝机构动作。

另一方面，本发明为实现上述第二目的所采用的一个技术方案是：

一种全数字化气保焊机的控制装置，包括控制模块，以及与控制模块连接的用于提供一给定信号的信号给定电路、提供一焊机输出电压信号的电压采样电路和提供一原边电流信号的电流采样电路，且所述控制模块还与焊机的逆变电路连接。

根据本发明的一优选实施例：所述电流采样电路与焊机的逆变电路连接，所述电压采样电路与焊机的整流电路连接。