基于dsp系統(tǒng)外加信號測控模塊的逆變式mig弧焊電源裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于DSP系統(tǒng)外加信號測控模塊的逆變式MIG弧焊電源裝置，該裝置包括：主電路、信號測控模塊、DSP控制電路與驅(qū)動電路；其中，所述主電路兩端分別與電網(wǎng)及負載相連，所述信號測控模塊連接于負載兩端，所述DSP控制電路通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN總線的方式與信號測控模塊連接，所述驅(qū)動電路輸入端與所述DSP控制電路相連，輸出端與所述主電路相連；其中，所述主電路包括：依次連接的輸入整流濾波電路、絕緣柵雙極型晶體管IGBT逆變回路、中頻變壓器與輸出整流濾波電路。通過采用本實用新型公開的裝置，可對焊接的輸出特性進行有效的控制和調(diào)節(jié)。
【專利說明】 基于DSP系統(tǒng)外加信號測控模塊的逆變式MIG弧焊電源裝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及逆變式MIG弧焊電源【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于DSP系統(tǒng)的信號測控模塊的逆變式MIG弧焊電源裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]逆變技術(shù)在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用，使焊接技術(shù)對焊接領(lǐng)域新的適應(yīng)能力不斷提高。逆變式弧焊電源又稱弧焊逆變器，它是通過逆變器將工頻交流電轉(zhuǎn)化為焊接電弧所需的能量，并且具有弧焊工藝所要求的電氣性能?；『鸽娫茨馨压ゎl提高到幾千至十多萬赫進行電能的傳遞和變換，并采用快速開關(guān)功率電子器件和電子控制回路，使弧焊電源的外特性和動特性的動態(tài)響應(yīng)速度快，且易于控制。
[0003]基于DSP的弧焊逆變電源的控制系統(tǒng)由于其可靠性好、內(nèi)部操作靈活，得到了廣泛應(yīng)用。該系統(tǒng)的工作過程中，通過傳感器采集反饋電流和電壓，將采集到的信號輸入到DSP的A/D (模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，經(jīng)過PID (比例積分微分)運算，輸出PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號。該信號經(jīng)過驅(qū)動電路輸送到IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)逆變回路，控制IGBT的通斷，從而產(chǎn)生需要的電源輸出特性。
[0004]在水下高壓干式MIG (熔化極惰性氣體保護焊)焊接過程中，MIG弧焊電源要在陸上對水下焊接過程進行遠程控制和調(diào)節(jié)，常規(guī)的逆變式弧焊電源是通過電流電壓給定信號以閉環(huán)負反饋來實現(xiàn)，需要很長的電纜作為反饋信號的傳輸途徑。正是由于其電源控制基本原理的限制，以及焊接電纜回路電感的存在，對信號傳輸有很大的負面作用，使弧焊電源接收到的反饋信號有很大的畸變，MIG弧焊電源對焊接過程的調(diào)節(jié)和控制能力變差，影響焊接過程和焊接質(zhì)量。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是提供一種基于DSP系統(tǒng)外加信號測控模塊的逆變式MIG弧焊電源裝置，其主要應(yīng)用于深水高壓干式焊接過程；能夠遠距離將電流電壓反饋信號經(jīng)過位于負載端的信號測控模塊的采集和處理，通過CAN總線的方式直接傳輸?shù)胶笝C控制電路，經(jīng)過驅(qū)動電路輸送到IGBT逆變回路中，對焊接的輸出特性進行有效的控制和調(diào)節(jié)。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]—種基于DSP系統(tǒng)外加信號測控模塊的逆變式MIG弧焊電源裝置，該裝置包括:
[0008]主電路、信號測控模塊、DSP控制電路與驅(qū)動電路；
[0009]其中，所述主電路兩端分別與電網(wǎng)及負載相連，所述信號測控模塊連接于負載兩端，所述DSP控制電路通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN總線的方式與信號測控模塊連接，所述驅(qū)動電路輸入端與所述DSP控制電路相連，輸出端與所述主電路相連；
[0010]其中，所述主電路包括:依次連接的輸入整流濾波電路、絕緣柵雙極型晶體管IGBT逆變回路、中頻變壓器與輸出整流濾波電路。
[0011]進一步的，所述驅(qū)動電路輸出端與所述主電路中的IGBT逆變回路相連。
[0012]進一步的，所述DSP控制電路還分別與送絲系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)，以及過電壓、欠電壓、過電流和過熱保護電路相連。由上述本實用新型提供的技術(shù)方案可以看出，在水下高壓干式MIG焊接過程中，反饋信號通過負載端的信號測控模塊，以CAN總線的方式直接傳輸?shù)胶笝C內(nèi)部，避免了較長的焊接電纜回路中電感對焊接反饋信號的負面作用，有效減少反饋信號的畸變，使反饋信號能快速精準地傳輸?shù)組IG焊機控制電路中，使其對信號進行處理，進而對電源的輸出特性進行有效得調(diào)節(jié)和控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0014]圖1為本實用新型實施例一提供的一種基于DSP系統(tǒng)外加信號測控模塊的逆變式MIG弧焊電源裝置的示意圖；
[0015]圖2為本實用新型實施例一提供的一種主電路的電路圖的示意圖；
[0016]圖3為本實用新型實施例一提供的一種信號測控模塊的示意圖；
[0017]圖4為本實用新型實施例一提供的一種DSP控制電路與其他元器件的連接示意圖；
[0018]圖5為本實用新型實施例一提供的一種中頻變壓器隔離驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型的保護范圍。
[0020]實施例一
[0021]圖1為本實用新型實施例一提供的一種基于DSP系統(tǒng)外加信號測控模塊的逆變式MIG弧焊電源裝置的示意圖。如圖1所示，該裝置主要包括:
[0022]主電路、信號測控模塊、DSP控制電路與驅(qū)動電路；
[0023]其中，所述主電路兩端分別與電網(wǎng)及負載相連，所述信號測控模塊連接于負載兩端，所述DSP控制電路通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN總線的方式與信號測控模塊連接，所述驅(qū)動電路輸入端與所述DSP控制電路相連，輸出端與所述主電路相連；
[0024]其中，所述主電路包括:依次連接的輸入整流濾波電路、絕緣柵雙極型晶體管IGBT逆變回路、中頻變壓器與輸出整流濾波電路。
[0025]進一步的，所述驅(qū)動電路輸出端與所述主電路中的IGBT逆變回路相連。
[0026]進一步的，所述DSP控制電路還分別與送絲系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)，以及過電壓、欠電壓、過電流和過熱保護電路相連。
[0027]為了便于理解，下面結(jié)合附圖2-5對本裝置工作流程及原理做進一步說明。
[0028]本實用新型實施例中，所述主電路主要包括:依次連接的輸入整流濾波電路、IGBT逆變回路、中頻變壓器與輸出整流濾波電路；其電路圖如圖2所示。
[0029]本實用新型實施例中，所述主電路將電網(wǎng)電能傳遞給負載電路，其主要作用是進行交流-直流-交流-直流變換；所述輸入整流濾波電路輸入端分別與電網(wǎng)的U、V、W端連接，是將輸入的交流電經(jīng)過整流和濾波后，變換為直流電(AC-DC)作為IGBT逆變回路的輸入；所述IGBT逆變回路的輸入端與輸入整流濾波電路的輸出端連接，通過IGBT周期性通斷，將直流電逆變?yōu)橹蓄l交流電(DC-AC)輸出；所述中頻變壓器輸入端與IGBT逆變回路輸出端連接，將中頻交流電降壓后輸出方波交流電，傳輸?shù)捷敵稣鳛V波電路中；所述輸出整流濾波電路輸入端與中頻變壓器輸出端連接，所述輸出整流濾波電路輸出端一端與電弧負載(焊槍)連接，另一端與工件連接，將中頻交流電變換為直流(AC-DC)電供負載使用。
[0030]所述信號測控模塊傳感器端分別與負載兩端連接，參見圖3，所述信號測控模塊的數(shù)字信號處理器端與CAN(控制器局域網(wǎng)絡(luò))總線收發(fā)器接口連接，將傳感器采集到的反饋電流和電壓信號輸入到DSP控制電路的A/D轉(zhuǎn)換模塊中，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，以CAN總線的方式從負載端遠距離傳輸?shù)紻SP控制電路中；參見圖4，所述DSP控制電路(可采用80C196KC芯片實現(xiàn))的CAN 口端與CAN總線收發(fā)器接口連接；所述DSP控制電路的數(shù)字I/O (輸入/輸出)接口與驅(qū)動電路的PWM脈沖信號輸入端連接，將CAN總線傳輸上來的數(shù)字信號經(jīng)過PID運算，輸出PWM信號到驅(qū)動電路中；同時，所述DSP控制電路還與送絲系統(tǒng)，顯示系統(tǒng)，過電壓、欠電壓、過電流和過熱保護電路相連；所述驅(qū)動電路輸出端與IGBT逆變回路中的IGBT模塊端連接，驅(qū)動電路將傳輸上來的PWM信號傳輸?shù)絀GBT逆變回路中，使逆變回路做出反應(yīng)，控制電源的輸出特性，其中，中頻變壓器隔離驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)示意圖可參見圖5。
[0031]本實用新型的工作原理是:焊接過程中，主電路將電網(wǎng)電能經(jīng)過AC-DC-AC-DC轉(zhuǎn)換和一系列的整流濾波處理，供給負載，實施焊接過程中，信號測控模塊采集電流電壓的反饋信號，并將反饋信號以CAN總線的方式直接傳輸?shù)紻SP控制電路進行處理，并輸出相應(yīng)的PWM信號，進入驅(qū)動電路，驅(qū)動電路將PWM信號傳輸?shù)絀GBT逆變回路中，使逆變回路做出反應(yīng)，進而對電源的輸出特性進行調(diào)節(jié)控制。
[0032]本實用新型能避免較長的焊接電纜回路中電感對焊接反饋信號的負面作用，有效減少反饋信號的畸變，使反饋信號能快速精準地傳輸?shù)組IG焊機內(nèi)部，進而對電源的輸出特性進行有效得調(diào)節(jié)和控制。
[0033]本實用新型實施例在水下高壓干式MIG焊接過程中，反饋信號通過負載端的信號測控模塊，以CAN總線的方式直接傳輸?shù)胶笝C內(nèi)部，避免了較長的焊接電纜回路中電感對焊接反饋信號的負面作用，有效減少反饋信號的畸變，使反饋信號能快速精準地傳輸?shù)組IG焊機控制電路中，使其對信號進行處理，進而對電源的輸出特性進行有效得調(diào)節(jié)和控制。
[0034]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種基于DSP系統(tǒng)外加信號測控模塊的逆變式MIG弧焊電源裝置，其特征在于，該裝置包括: 主電路、信號測控模塊、DSP控制電路與驅(qū)動電路； 其中，所述主電路兩端分別與電網(wǎng)及負載相連，所述信號測控模塊連接于負載兩端，所述DSP控制電路通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN總線的方式與信號測控模塊連接，所述驅(qū)動電路輸入端與所述DSP控制電路相連，輸出端與所述主電路相連； 其中，所述主電路包括:依次連接的輸入整流濾波電路、絕緣柵雙極型晶體管IGBT逆變回路、中頻變壓器與輸出整流濾波電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述驅(qū)動電路輸出端與所述主電路中的IGBT逆變回路相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述DSP控制電路還分別與送絲系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)，以及過電壓、欠電壓、過電流和過熱保護電路相連。
【文檔編號】B23K9/10GK203951368SQ201420341275
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】谷孝滿, 黃松濤, 焦向東, 王磊, 張永明 申請人:北京石油化工學院