[发明专利]直流逆变电熔焊机输出电压自动补偿的方法

摘要

本发明涉及塑料管道电熔焊接技术，旨在提供一种直流逆变电熔焊机输出电压自动补偿的方法。该方法包括：根据电熔管件的电阻值R及电感值L、交流电熔焊机满波形有效电压U0和电熔管件的焊接电压UA，计算利用交流电熔焊机整定时的功率因数λ；或者，采用拟合公式计算该功率因数λ；然后对直流逆变焊机的输出电压进行补偿，使实际直流焊接过程与确定焊接工艺参数时电熔管件上的交流焊接功率相等。通过本发明的方法，可以有效地消除功率因数对电熔管件实际获得热量的影响，使焊接过程符合最佳工艺要求，有效地防止过焊缺陷的发生。该控制方法可以方便地加入到现有的数字式焊机当中，使其成为具有自动补偿输出电压和防止过焊功能的新型电熔焊机。

主权项

1.一种直流逆变电熔焊机输出电压自动补偿的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获取用于整定焊接工艺参数的交流电熔焊机的功率因数λ根据电熔管件的电阻值R及电感值L、交流电熔焊机满波形有效电压U₀和电熔管件的焊接电压U_A，计算利用交流电熔焊机整定时的功率因数λ；其中交流电熔焊机满波形有效电压U₀是指交流电熔焊机输入的交流220V电压经过变压器降压后未斩波前的满波形电压的有效值；(1.1)计算输出电压有效值根据交流电熔焊机输出斩波电压的瞬时值：以及有效电压计算公式，计算得到输出电压有效值：上述公式中的各符号：U(t)为输出电压瞬时值，V；U₀为焊机降压后满波形有效电压，V；k为任意自然数，无量纲；θ为输出斩波电压的斩波角，rad；ω＝2πf，rad/s，其中f为交流电频率；U_m为输出电压有效值，V；t为时间，s；π为圆周率，无量纲；(1.2)将电压转换为复指数函数形式对输出电压进行傅里叶变换的复指数函数形式转换：其中，均为kω对应的傅里叶变换系数，j为虚数单位；tan^‑1为tan的逆函数，即arctan，取值范围(‑π，π)；a₀＝0式中：a_‑1，b_‑1，a₀，b₀，a_k，b_k均为傅里叶变换系数，k为自然数；(1.3)将复阻抗转换为复指数函数形式其中，均为kω对应的傅里叶变换系数；上述公式中的各符号：Z为电熔管件的复阻抗；R为电熔管件电阻值，Ω；L为电熔管件电感值，H；(1.4)计算电流有效值电流的复指数函数形式为：根据电流有效值的计算公式，计算得到电流有效值为：上述公式中的各符号：i(t)为输出电流的瞬时值，A；i_m为输出电流的有效值，A；i(t)_Re表示电流复数形式的实数部分；T为交流电周期，s；(1.5)计算视在功率及有功功率视在功率为：有功功率为：上述公式中的各符号：SP为视在功率，W；RP为有功功率，W；U(t)_Re表示电压复数形式的实数部分；(1.6)计算功率因数功率因数为焊机有功功率与视在功率之比：上述公式中：λ为功率因数；(2)对直流逆变焊机的输出电压进行补偿为了使实际直流焊接过程与确定焊接工艺参数时电熔管件上的交流焊接功率相等，对焊接时直流逆变电熔焊机的输出电压进行补偿：其中，保证两个过程中电熔管件焊接功率相等的方程式如下：电压补偿由下述公式确定：式中，P为焊接过程中电熔管件的焊接功率；U_D为直流逆变电熔焊机经过电压补偿后的实际输出电压，V；U_A为电熔管件焊接工艺规定的交流焊接电压，V；λ为由步骤(1)计算获得的功率因数。