專利名稱：用于弧焊設備加長纜線的推力電壓動態(tài)補償方法及設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力電子技術領域，特別是涉及用于焊機具有加長電纜時的 推力補償技術。
背景技術：
現(xiàn)有的逆變直流焊條電弧焊機，在焊接時，為了解決焊條與工件容易粘 連造成熄弧，在控制電路設計時增加了電弧推力電路，即在焊條與工件的電壓低到18V-22V 時，根據(jù)焊條的直徑增加一定大小的焊接電流，加快焊條的熔化速度，保持一定的弧距。這 種方案的弧壓檢測設在焊機的輸出端，在焊接輸出電纜線較短時，有很好的效果，但在輸出 電纜線加長時，因電纜線有一定的電阻，焊接電流流過時會在電纜線上產(chǎn)生幾伏到十幾伏 的壓降(線損)。在輸出端為18V-22V時，焊條與工件之間的電壓可能只有幾伏到十幾伏， 造成焊條與工件容易粘連而熄??；另外在正常焊接時也因為線損，造成電弧不穩(wěn)，電弧力度 不夠。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術問題在于避免上述現(xiàn)有技術的不足之處而提出一 種保持電弧穩(wěn)定，電弧的推力電壓隨線損變化而改變的用于焊機的加長線動態(tài)推力補償方 法及電路。本發(fā)明解決所述技術問題可以通過采用以下技術方案來實現(xiàn)使用一種用于弧焊設備加長纜線的推力電壓動態(tài)補償方法，包括步驟，①可變更地給定或采樣焊接電流，計算得到相應的燃弧端與工件之間的電壓，即 電弧壓降Uoa ；②采樣弧焊設備的實際輸出電壓即實際推力電壓Uca;③所述實際推力電壓Uca經(jīng)過設定的延時時間后，與電弧壓降Uoa相減得到所述 纜線上損耗的電壓即線損電壓；④將線損電壓加上推力初始設定電壓得到推力判定電壓；⑤將所述推力判定電壓與步驟②得到的實際推力電壓Uca比較，如果所述實際推 力電壓Uca的模擬量uca低于所述推力判定電壓，則所述比較電路輸出推力脈沖，控制所述 弧焊設備增加焊接電流。或者，使用一種用于弧焊設備加長纜線的推力電壓動態(tài)補償方法，包括步驟，①可變更地給定或采樣焊接電流I，所述焊接電流I乘以等效電阻系數(shù)r，獲得電 弧壓降增量Δυ，AU乘以采樣比例系數(shù)η，獲得代表所述電弧壓降增量AU的模擬量Au = η · rl，所述采樣比例系數(shù)η彡1.0；②將電弧壓降的基準電壓乘以同一采樣比例系數(shù)η，獲得代表所述電弧壓降基準 電壓Uo的模擬量U0 ；③將所述電弧壓降增量AU的模擬量Au和所述電弧壓降基準電壓Uo的模擬量 UO相加，得到燃弧端與工件之間電壓，即電弧壓降Uoa的模擬量uoa ；④采樣所述弧焊設備的實際輸出電壓，即推力電壓Uca，乘以同一所述采樣比例系 數(shù)n，獲得代表所述弧焊設備實際推力電壓Uca的模擬量uca = η · Uca ；⑤經(jīng)延時電路，獲得延時后的實際推力電壓模擬量uca'；⑥將所述實際推力電壓模擬量uca'減去動態(tài)給定的所述電弧壓降Uoa的模擬量
4uoa，得到在所述纜線上損耗的電壓模擬量usa = uca' -uoa ；⑦設置初始推力電壓Uta的模擬量uta = η · Uta ；⑧將所述纜線上損耗的電壓模擬量usa和初始推力電壓Uta的模擬量uta相加， 得到代表補償后的推力判定電壓的模擬量；⑨將所述推力判定電壓的模擬量送入比較電路一輸入端，將所述弧焊設備實際推 力電壓Uca的模擬量uca送入所述同一比較電路的另一輸入端進行比較；⑩如果所述弧焊設備實際推力電壓Uca的模擬量uca低于所述推力判定電壓，則 所述比較電路輸出推力脈沖，控制所述弧焊設備增加焊接電流。步驟⑨中所述比較電路輸出端接有R-C積分電路，并經(jīng)二極管和電阻反饋至一個 輸入端，使焊接電流有一個緩升過程。上述用于弧焊設備加長纜線的推力電壓動態(tài)補償方法中，延時時間為200ms。上述用于弧焊設備加長纜線的推力電壓動態(tài)補償方法中，所述采樣比例系數(shù)η = 0. 1。提出一種有推力電壓動態(tài)補償電路的加長纜線弧焊設備，包括加長纜線的弧焊設 備本身，以及為該設備提供推力電壓動態(tài)補償?shù)碾娐?，所述電路包括電弧壓降增量獲取電路，以獲得與焊接電流I對應電弧壓降增量的模擬量Au ；電弧壓降的基準電壓給定電路，獲得電弧壓降的基準電壓模擬量UO ；電弧壓降獲取電路，用于將所述電弧壓降增量的模擬量Au與所述電弧壓降的基 準電壓模擬量U0相加，得到電弧壓降的模擬量uoa ；實際推力電壓獲取電路，用于采樣弧焊設備的實際推力電壓的模擬量uca ；延時電路，用于獲得延時后的實際推力電壓模擬量uca'；線損電壓計算電路，用于將延時后的所述實際推力電壓的模擬量uca'減去動態(tài) 給定的所述電弧壓降的模擬量uoa，得到在所述纜線上損耗的電壓模擬量usa ；推力判定電壓獲取電路，用于將所述纜線上損耗的電壓模擬量usa和初始推力電 壓的模擬量uta相加，得到代表補償后的推力判定電壓的模擬量；比較電路，用于將延時前的所述實際推力電壓的模擬量uca與所述推力判定電壓 的模擬量比較，如果所述實際推力電壓的模擬量uca低于所述推力判定電壓的模擬量，則 所述比較電路輸出推力脈沖，控制所述弧焊設備增加焊接電流。同現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明的技術效果在于電弧的推力點電壓隨線損變化而改 變，例如短線推力點電壓為25V,加長線線損電壓為6V，則使用加長線后推力點電壓自動 改變?yōu)?1V ；在有線損的情況下，使得在工件與焊條之間能得到正常燃弧，并能保持電弧穩(wěn) 定。在焊接酸性焊條、堿性焊條、特別是纖維素焊條焊接時不會因為粘糊工件而熄弧，提高 了生產(chǎn)效率。


圖1是本發(fā)明加長線動態(tài)推力補償電路實施例的電路框圖；圖2是本發(fā)明加長線動態(tài)推力補償電路實施例的電原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖所示之優(yōu)選實施例作進一步詳述。如圖1所示，具有弧焊設備加長纜線的推力電壓動態(tài)補償電路的弧焊設備，其弧焊設備加長纜線的推力電壓動態(tài)補償電路包括電弧壓降增量獲取電路1、電弧壓降的基 準電壓給定電路2、電弧壓降獲取電路3、實際推力電壓獲取電路4、延時電路5、線損電壓計 算電路6、推力判定電壓獲取電路7和比較電路8。所述弧焊設備所采用的加長纜線的推力電壓動態(tài)補償方法，如圖1、圖2所示，具 體包括以下步驟A、可變更地給定或采樣焊接電流I ；B、由所述電弧壓降增量獲取電路1將所述焊接電流I乘以等效電阻系數(shù)r，獲得電 弧壓降增量Δυ = rl，式中通常取r = 0. 04 ； ΔU乘以采樣比例系數(shù)n，獲得代表所述電弧 壓降增量AU的模擬量Δ ! = η·ΓΙ，式中通常取η彡1.0；C、由所述電弧壓降的基準電壓給定電路2給出所述電弧壓降的基準電壓Uo = 20V，并乘以同一采樣比例系數(shù)η，獲得代表所述電弧壓降基準電壓Uo的模擬量U0 = η -Uo ；D、經(jīng)電弧壓降獲取電路3相加所述電弧壓降增量AU的模擬量Au和所述電弧壓 降基準電壓Uo的模擬量uo，得到燃弧端與工件之間電壓，即電弧壓降Uoa的模擬量uoa = Uo+ Δ u = nUo+nrl ；Ε、由所述實際推力電壓獲取電路4采樣所述弧焊設備的實際輸出電壓，即推力電 壓Uca，并乘以同一采樣比例系數(shù)n，獲得代表所述弧焊設備實際推力電壓Uca的模擬量uca =η · Uca ；F、經(jīng)R-C延時電路5延時，獲得延時后的實際推力電壓模擬量uca'，確保在推力 電壓切換前對弧焊設備輸出電壓的記憶；G、經(jīng)線損電壓計算電路6即減法電路將所述實際推力電壓模擬量uca'減去動 態(tài)給定的所述電弧壓降Uoa的模擬量uoa，得到在所述纜線上損耗的電壓模擬量usa = uca' -uoa ；H、設置初始推力電壓Uta的模擬量uta = η · Uta ；I、經(jīng)推力判定電壓獲取電路7即加法電路相加所述纜線上損耗的電壓模擬量usa 和初始推力電壓Uta的模擬量uta的帶代表補償后的推力判定電壓的模擬量；J、將所述推力判定電壓的模擬量送入比較電路8—輸入端，將所述弧焊設備實際 推力電壓Uca的模擬量uca送入所述同一比較電路的另一輸入端進行比較；K、如果所述弧焊設備實際推力電壓Uca的模擬量uca低于所述推力判定電壓，則 所述比較電路輸出推力脈沖，控制所述弧焊設備增加焊接電流。本發(fā)明的推力判定電壓不是固定不變的，其隨線損電壓的改變而自動調(diào)整，確保 在焊條的燃弧端與工件之間始終對應足夠推力判定電壓。本實施例中，借助電位器給定焊接電流I，且將采樣比例系數(shù)η設定為0. 1。這樣， 所述電弧壓降Uoa、實際推力電壓Uca和初始推力電壓Uta的模擬量均取其0. 1。焊機輸出 取樣電壓約200ms的延時，確保在推力切換前對焊機輸出電壓的記憶，在焊機輸出取樣電 壓下降到推力判定電壓之下，迅速輸出推力脈沖，增加焊機電流給定，避免焊條與工件粘在一起。本實施例的具體電路圖如圖2所示1、焊接電流給定經(jīng)U5射隨后經(jīng)R8與R7分壓得到0. 0041的電壓，以ZX7400為列 0. 0041的值在0-1. 6V范圍內(nèi)。
2、電弧壓降的基準電壓給定電路2所述電弧壓降的基準電壓給定電路( 包括電阻R3和發(fā)光二極管D1，由發(fā)光二極 管Dl的管壓降提供所述基準電壓模擬量u。.。3、焊接電流所對應的電弧壓降獲取電路3R8與R7分壓得到0. 0041的電壓與2V基準相加，在A點得到2. 0+0. 0041的電壓，
與焊接電流的弧壓所對應。4、焊機輸出取樣電路即實際推力電壓獲取電路4焊機輸出經(jīng)光耦U2隔離取樣，在B點得到十分之一大小的電壓，經(jīng)運算放大器射 隨，C4、C7為濾波電容，RT3用來調(diào)節(jié)取樣電壓與輸出電壓的符合性。5、延時電路取樣電壓經(jīng)Rll、C8延時約200ms，作為前狀態(tài)記憶。6、線損電壓計算線損電壓計算電路6將焊機輸出取樣并延時的信號與焊接電流的弧壓對應值通過減法器相減，得到線 損電壓。減法器由U4A完成。7、推力判定電壓獲取電路7由R9、D2、R13構成分壓和基準得到約為2. 5V初始推力電壓，U4A輸出的線損電壓 與初始推力電壓相疊加通過R15加在比較電路的同相輸入端。8、比較電路8推力判定電壓經(jīng)補償(其變化具有滯后性)，加在比較電路的正端，焊機輸出取樣 信號加在比較電路的負端，在焊接時低于推力判定電壓，U4C輸出推力給定，增加焊接電流， 避免焊條與工件粘糊。D3、R10、R15形成回差電壓，避免頻繁翻轉(zhuǎn)。輸出推力R16、C9積分 后送給給定，使焊接電流有一個緩升過程。
權利要求
1.一種用于弧焊設備加長纜線的推力電壓動態(tài)補償方法，包括步驟，①可變更地給定或采樣焊接電流，計算得到相應的燃弧端與工件之間的電壓，即電弧 壓降Uoa ；②采樣弧焊設備的實際輸出電壓即實際推力電壓Uca;③所述實際推力電壓Uca經(jīng)過設定的延時時間后，與電弧壓降Uoa相減得到所述纜線 上損耗的電壓即線損電壓；④將線損電壓加上推力初始設定電壓得到推力判定電壓；⑤將所述推力判定電壓與步驟②得到的實際推力電壓Uca比較，如果所述實際推力電 壓Uca的模擬量uca低于所述推力判定電壓，則所述比較電路輸出推力脈沖，控制所述弧焊 設備增加焊接電流。
2.如權利要求1所述的一種用于弧焊設備加長纜線的推力電壓動態(tài)補償方法，其特征 在于所述電弧壓降Uoa、實際推力電壓Uca和推力初始設定電壓均取其模擬量，模擬系數(shù) 即采樣比例系數(shù)η彡1.0。
3.如權利要求1所述的一種用于弧焊設備加長纜線的推力電壓動態(tài)補償方法，其特征 在于所述采樣比例系數(shù)η = 0. 1。
4.如權利要求1所述的一種用于弧焊設備加長纜線的推力電壓動態(tài)補償方法，其特征 在于步驟③中，所述延時時間為200ms。
5.一種用于弧焊設備加長纜線的推力電壓動態(tài)補償方法，包括步驟，①可變更地給定或采樣焊接電流I，所述焊接電流I乘以等效電阻系數(shù)r，獲得電弧 壓降增量AU，AU乘以采樣比例系數(shù)η，獲得代表所述電弧壓降增量AU的模擬量Au = n*rl，所述采樣比例系數(shù)η彡1.0；②將電弧壓降的基準電壓乘以同一采樣比例系數(shù)η，獲得代表所述電弧壓降基準電壓 Uo的模擬量U0 ；③將所述電弧壓降增量△U的模擬量△ u和所述電弧壓降基準電壓Uo的模擬量U0相 加，得到燃弧端與工件之間電壓，即電弧壓降Uoa的模擬量uoa ；④采樣所述弧焊設備的實際輸出電壓，即推力電壓Uca，乘以同一所述采樣比例系數(shù) η,獲得代表所述弧焊設備實際推力電壓Uca的模擬量uca = η · Uca ；⑤經(jīng)延時電路，獲得延時后的實際推力電壓模擬量uca'；⑥將所述實際推力電壓模擬量uca'減去動態(tài)給定的所述電弧壓降Uoa的模擬量uoa， 得到在所述纜線上損耗的電壓模擬量usa = uca' -uoa ；⑦設置初始推力電壓Uta的模擬量uta= η · Uta ；⑧將所述纜線上損耗的電壓模擬量usa和初始推力電壓Uta的模擬量uta相加，得到 代表補償后的推力判定電壓的模擬量；⑨將所述推力判定電壓的模擬量送入比較電路一輸入端，將所述弧焊設備實際推力電 壓Uca的模擬量uca送入所述同一比較電路的另一輸入端進行比較；⑩如果所述弧焊設備實際推力電壓Uca的模擬量uca低于所述推力判定電壓，則所述 比較電路輸出推力脈沖，控制所述弧焊設備增加焊接電流。
6.如權利要求5所述的用于弧焊設備加長纜線的推力電壓動態(tài)補償方法，其特征在 于所述步驟⑤的延時電路的延時時間為200ms。
7.如權利要求5所述的用于弧焊設備加長纜線的推力電壓動態(tài)補償方法，其特征在 于步驟⑨中所述比較電路輸出端接有R-C積分電路，并經(jīng)二極管和電阻反饋至一個輸入 端，使焊接電流有一個緩升過程。
8.如權利要求5所述的用于弧焊設備加長纜線的推力電壓動態(tài)補償方法，其特征在 于所述采樣比例系數(shù)η = 0.1。
9.一種有推力電壓動態(tài)補償電路的加長纜線弧焊設備，包括加長纜線的弧焊設備本 身，以及為該設備提供推力電壓動態(tài)補償?shù)碾娐?，其特征在于所述電路包括電弧壓降增量獲取電路(1)，以獲得與焊接電流I對應的電弧壓降增量的模擬量Au ； 電弧壓降的基準電壓給定電路O)，獲得電弧壓降的基準電壓模擬量11。； 電弧壓降獲取電路(3)，用于將所述電弧壓降增量的模擬量Au與所述電弧壓降的基 準電壓模擬量11。相加，得到電弧壓降的模擬量u。a ；實際推力電壓獲取電路G)，用于采樣弧焊設備的實際推力電壓的模擬量ii。a; 延時電路(5)，用于獲得延時后的實際推力電壓模擬量u。a'； 線損電壓計算電路(6)，用于將延時后的所述實際推力電壓的模擬量u。a'減去動態(tài)給 定的所述電弧壓降的模擬量u。a，得到在所述加長纜線上損耗的電壓模擬量Usa ；推力判定電壓獲取電路(7)，用于將所述加長纜線上損耗的電壓模擬量Usa和初始推力 電壓的模擬量Uta相加，得到代表補償后的推力判定電壓的模擬量；比較電路(8)，用于將延時前的所述實際推力電壓的模擬量1^與所述推力判定電壓的 模擬量比較，如果所述實際推力電壓的模擬量ii。a低于所述推力判定電壓的模擬量，則所述 比較電路輸出推力策動脈沖，控制所述弧焊設備增加焊接電流。
10.按照權利要求9所述的有推力電壓動態(tài)補償電路的加長纜線弧焊設備，其特征在 于所述電弧壓降的基準電壓給定電路( 包括電阻R3和發(fā)光二極管D1，由發(fā)光二極管Dl 的管壓降提供所述基準電壓模擬量u。.。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于弧焊設備加長纜線的推力電壓動態(tài)補償方法及設備，包括步驟可變更地給定或采樣焊接電流，計算得到相應的燃弧端與工件之間的電壓；采樣弧焊設備的實際輸出電壓即實際推力電壓；所述實際推力電壓經(jīng)過延時，與電弧壓降相減得到所述纜線上損耗的電壓即線損電壓；將線損電壓加上推力初始設定電壓得到推力判定電壓；將所述推力判定電壓與步驟②得到的實際推力電壓Uca比較，如果所述實際推力電壓Uca的模擬量uca低于所述推力判定電壓，則所述比較電路輸出推力脈沖，控制所述弧焊設備增加焊接電流。本發(fā)明的技術效果在于電弧的推力點電壓隨線損變化而改變，在有線損的情況下，使得在工件與焊條之間能得到正常燃弧，并能保持電弧穩(wěn)定。
文檔編號B23K9/10GK102091847SQ20091018893
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權日2009年12月15日
發(fā)明者謝炳興, 邱光 申請人:深圳市瑞凌實業(yè)股份有限公司