[发明专利]大电流高频率任意波形电弧耦合超声能场激励装置及方法

权利要求书

1.一种大电流高频率任意波形电弧耦合超声能场激励装置，该装置与电焊机(9)的电弧焊电源连接，其特征在于，所述的装置包括用于产生小信号超音频任意波形的信号生成组件和小信号波形放大组件，所述的小信号波形放大组件用于接收并放大小信号超音频波形，输出波形、振幅、频率相同的大电流高频率交变电流；

所述的信号生成组件包括工控机(1)和数据采集卡(2)，所述的工控机(1)与数据采集卡(2)连接；

所述的工控机(1)用于设定小信号超音频波形的特征参数，所述的数据采集卡(2)用于产生小信号超音频波形。

2.根据权利要求1所述的一种大电流高频率任意波形电弧耦合超声能场激励装置，其特征在于，所述的小信号波形放大组件包括小信号超声频任意波形输入端(3)、小信号波形预放大电路模块(4)、大功率晶体管驱动矩阵模块(5)和大功率管矩阵模块(6)，所述的小信号超声频任意波形输入端(3)与信号生成组件和小信号波形预放大电路模块(4)连接，所述的小信号波形预放大电路模块(4)与大功率晶体管驱动矩阵模块(5)连接，所述的大功率晶体管驱动矩阵模块(5)与大功率管矩阵模块(6)连接；

所述的小信号超声频任意波形输入端(3)用于接收小信号超音频波形，所述的小信号波形预放大电路模块(4)用于预放大小信号超音频波形进而带载大功率晶体管驱动矩阵模块(5)，所述的大功率晶体管驱动矩阵模块(5)用于利用预放大后小信号超音频波形推动大功率管矩阵模块(6)运行，所述的大功率管矩阵模块(6)用于放大小信号超音频波形并输出波形、振幅、频率相同的交变电流波形。

3.根据权利要求2所述的一种大电流高频率任意波形电弧耦合超声能场激励装置，其特征在于，所述的大功率晶体管驱动矩阵模块(5)包括三级大功率驱动矩阵，所述的大功率管驱动矩阵包括列驱动矩阵和行驱动矩阵。

4.根据权利要求2所述的一种大电流高频率任意波形电弧耦合超声能场激励装置，其特征在于，所述的大功率管矩阵模块(6)包括N对大功率晶体管，每个所述的大功率晶体管内都附加均流电路网络，每对所述的大功率晶体管用于放大所述任意小信号波形输入端接受得到的小电压信号，输出波形、振幅、频率相同的交变电流波形，所述的均流电路网络用于保证每一个大功率管输出的电流振幅相同。

5.根据权利要求1所述的一种大电流高频率任意波形电弧耦合超声能场激励装置，其特征在于，所述的数据采集卡(2)内设有调理电路。

6.根据权利要求1所述的一种大电流高频率任意波形电弧耦合超声能场激励装置，其特征在于，所述的装置包括高压引弧尖峰脉冲保护装置(7)，所述的高压引弧尖峰脉冲保护装置(7)包括TVS二极管和隔直电路，并且所述的高压引弧尖峰脉冲保护装置(7)与大功率管矩阵模块(6)和电弧负载(8)连接；

所述的高压引弧尖峰脉冲保护装置(7)用于吸收和限制串入的引弧高压和外部尖峰脉冲高压。

7.一种大电流高频率任意波形电弧耦合超声能场激励方法，其特征在于，该方法包括：

S1：将高压引弧尖峰脉冲保护装置(7)通过高频动力线缆连接至焊接电弧负载(8)的两端；

S2：将电弧焊电源作为直流焊接电流，将电焊机(9)调节至恒流模式，并将电弧焊电源的连接至焊接电弧负载(8)两端；

S3：工控机(1)设定交变电流波形形貌、振幅大小、频率、相位的特征参数；

S4：启动电弧焊电源；

S5：当电弧焊电源稳定输出后，数据采集卡(2)在工控机(1)的控制下生成小信号超音频波形；

S6：小信号波形放大组件接收并放大小信号波形，输出波形、振幅、频率相同的大电流高频率交变电流波形；

S7：交变电流经过高压引弧尖峰脉冲保护装置(7)耦合于焊接电弧负载(8)中。

8.根据权利要求7所述的一种大电流高频率任意波形电弧耦合超声能场激励方法，其特征在于，所述的S6具体包括：

S61：小信号超声频任意波形输入端(3)接收小信号超音频波形；

S62：小信号波形预放大电路模块(4)预放大小信号超音频波形；

S63：大功率晶体管驱动矩阵模块(5)利用预放大后小信号超音频波形推动大功率管矩阵模块(6)运行；

S64：大功率管矩阵模块(6)放大小信号超音频波形并输出波形、振幅、频率相同的交变电流波形。