[发明专利]熔化极直流电弧焊机

说明书

本发明涉及一种熔化极直流电弧焊机，特别涉及熔化极型式的逆变器控制直流电弧焊机。

一个逆变器控制直流电焊机被安排成：由一个输入整流器整流来自工业用电源的交流电，由一个半导体开关元件组成的逆变器将整流器直流输出变换成高频交流电，再由一个输出变压器适当降低高频交流电的电压，并再将它整流以便获得用于焊接的直流电源。这种类型的焊机有这种优点：设备可以做得尺寸小、重量轻，因为它无需笨重的输入变压器；输出变压器可以用一个提供高频输出的逆变器来缩小；以及焊机的输出电压可以通过用一个控制电压来控制逆变器的开关工作而有效地稳定，该控制电压可以从焊机的输出电压和一个预定参考电压之差产生。

熔化极类型的直流电弧焊如二氧化碳保护焊、电磁焊(MAG)及金属焊条惰性气体保护焊(MIG)，是通过将焊机提供的上述稳定的直流电加到由连续馈送的电焊条和被焊接的基底材料形成的焊接负载上实现的。电焊条与基底材料接触或与之短路、而后与基底材料分离以致在它们之间形成电弧。这种短接和分离工作是重复的。然而，如果在电焊条与基底材料短路时，供给焊接负载的电流过大时会发生不希望有的飞溅。为了避免这种飞溅，通常的作法是在电焊机的输出边安装一个大的直流电抗器，它能防止负载电流的快速增长。但是使用这种大的直流电抗器有碍于减少焊机的尺寸和重量。

防止这种不希望有的飞溅的装置已被包括那些在美国专利号5,306,894和美国专利5,272,314申请中的发明者在内的人们所提出。根据美国专利5,306,894，由焊机的输出端之间的电压检测上述的短路周期和电弧周期以及在短路周期将上述的参考电压减少一个预定量由此防止了飞溅。至少在电弧周期的初始段用预定量来升高参考电压，因而又防止了由上述参考电压减少而可能产生的不足焊接。

根据美国专利5,272,314，反馈控制装置用来检测焊机的输出电压和预定参考电压之差，并根据检测到的电压差来控制逆变器以维持焊机的平均输出不变。同时，检测焊机的直流输出电流，并微分检测到的电流信号。在检测信号的微分型式是正的时期内，或换句话说，在短路周期，参考电压降低一个预定量，这样在短路周期内，其平均输出电压变得较低。

然而，在上述参考的美国专利的任一系统中，关于参考电压的校正量总是固定的，不能跟随焊机负载状况的突然变化。更详细地说，因为校正量对焊接中的突然变化不敏感，例如，由于操作工的不正常操纵引起的电焊条移动和被焊接部分的形状变化，因此不希望有的飞溅还会发生。特别是美国专利5,306,894的系统有这样一种问题，它不能对基底材料的厚度变化快速反应，所以在焊薄板时容易引起烧穿和在焊厚板时容易引起不足焊接。

美国专利No.4521672公开了一种焊机。在该美国专利的焊机中，在一输入整流器中对一交流电压进行整流，经整流的电压在一逆变器中被反向。该被反向的电压施加在一变压器的初级线圈。一输出整流器连接至上述变压器的次级线圈，以向焊机负载提供焊接电流和焊接电压。检测实际的焊接电流或电压，并将测量值提供给一控制电路。在该控制电路中，将实际的焊接电流或电压与一参考值比较。

该美国专利的焊机简单地将实际焊接电流或电压与一参考值比较。因此，该焊机也不能适应焊机负载状况的预期不到的变化。

因此，本发明的一个目的是提供一种改进的熔化极直流电弧焊机，它能对负载状态的任何突然变化快速反应，从而有效地防止飞溅也避免烧穿和足焊接。

一种熔化极直流电弧焊机包括一个用于整流输入交流电的整流器；一个用于变换整流器输出为高频交流电的逆变器；一个适当降低逆变器输出电压的输出变压器；一个用于整流输出变压器输出的输出整流器；以及用于根据输出变压器的输出电压和参考电压之差来控制逆变器的反馈控制装置。

根据本发明，焊机还包括用于检测流过焊机负载的电流并提供一个相应的检测信号的装置；一个用于微分检测信号的微分电路；以及用于从参考电压减去微分电路输出电压的校正装置。

本发明的上述以及其他的特性和功能在下文结合它的最佳实施例参照附图更详细地加以说明。

在图中：

图1表示根据本发明的一个实施例的熔化极直流电弧焊机的电路原理图。

图2(a)-2(d)表示图1所示实施例中电路各部分的信号波形。

图3是一个表示最佳焊接状态的焊接部位截面图。

图4是根据本发明的另一实施例的熔化极直流电弧焊机的部分电路原理图。

图5是按照本发明的另一实施例的熔化极直流电弧焊机的电路原理图。