專利名稱：可控硅直流焊機新型觸發(fā)控制電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可控硅直流焊機新型觸發(fā)控制電路。
目前，國內(nèi)可控硅直流焊機的控制線路大部分仍采用三相同步，單結(jié)管組成的多諧振蕩觸發(fā)電路，這種用分立元件組成的控制電路，同步性能不好，調(diào)試困難，可靠性差，焊接質(zhì)量低下，長期來，使可控硅直流焊機得不到發(fā)展。
本實用新型的目的是為可控硅直流焊機提供一種新型的觸發(fā)控制電路，這種新型的觸發(fā)控制線路采用單相同步，波形變換，低頻濾波，分頻分相諸電路，將單相同步變換成精確的三相同步。加上移相控制，多諧振蕩斬波調(diào)制，光電藕合輸出等新線路的采用，使該新型觸發(fā)控制電路，具有設計新穎，線路先進。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的可控硅直流焊機新型觸發(fā)控制電路，其特征是由同步電路、控制電路及輸出電路三部分組成。同步電路由單相同步電路，波形變換電路，低頻濾波電路，分頻分相電路組成?？刂齐娐酚奢敵鎏匦钥刂齐娐?，保護電路，信號給定電路，PI調(diào)節(jié)電路組成。輸出電路由移相控制電路，多諧振蕩斬波調(diào)制電路，光電藕合輸出電路組成。
單相同步信號取自輔助電源變壓器次極，送至波形變換器，經(jīng)低頻濾波器，在分頻分相電路輸出端送出兩路互為反相，脈沖間隔為
的觸發(fā)脈沖。引弧電路，推力電路輸出的控制信號；電流反饋電路，交流網(wǎng)壓檢測電路輸出的電流電壓保護信號；信號給定電路的控制信號，均累加至比較器A11-2腳A11-3腳，在A11-1腳輸出一個經(jīng)比較器A11比較放大PI調(diào)節(jié)的控制信號和上述同步電路輸出的兩路觸發(fā)脈沖，一同送至輸出電路，經(jīng)移相控制，多諧振蕩斬波調(diào)制，由光電藕合器輸出，得到兩路互為反相，脈沖間隔為
觸發(fā)脈沖，送至主電路觸發(fā)控制可控硅。
單相同步電路由電阻R1-R3，電容C1，二極管D1、D2組成。單相同步電壓取自輔助電源變壓器次級，從R1的輸入端g引入，經(jīng)R2，從R3送至比較器A1-2腳。比較器A1-A4，電容C2、C3，電阻R4-R10組成波形變換電路。A1-1腳通過電阻R4接A2-6腳；比較器A2-A4組成一個變形的文氏正弦波變換器，把輸入到A1-2腳的單相同步電壓信號變換成一個非標準的頻率為150Hz的正弦波信號，比較器A5-A7，電容C4、C5，電阻R11-R16組成低頻濾波器，經(jīng)低頻濾波器濾波，把高次諧波濾掉，在A6-8腳得到一個標準的頻率為150Hz的正弦波，送入分頻電路A8-2腳。
分頻電路由雙向限幅器和微分電路組成，比較器A8，電阻R23、R24，穩(wěn)壓管DW1二極管D3-D6組成雙向限幅，微分電路由電容C6，電阻R20組成。D3-D6接成橋式整流，穩(wěn)壓管DW1接入橋式整流的正負兩端，+Vc通過R23引入正端，-Vc通過R24引入負端，與比較器A8構(gòu)成雙向限幅電路。將頻率為150Hz的標準正弦波變成同頻的梯形波，經(jīng)微分得到一個正負反相，脈沖間隔為
觸發(fā)脈沖，并送入到比較器A9-2腳，A10-5腳。分相電路由比較器A9、A10，電阻R18-R22組成。A9-2腳A10-5腳相接，R18、R19接入A9-3腳，R21、R22接入A10-6腳，在輸出端A9-1腳A10-7腳分別輸出兩路互為反相，脈沖間隔為
的正向脈沖送至M、N兩節(jié)點處。
輸出特性控制電路由引弧電路，推力電路組成，三極管BG1，二極管D7，電阻R36、R30、R31，電容C9，可調(diào)電阻W2組成引弧電路。R36接主電路F點，D7接R31，R31接BG1-b極，BG1-c極接C9的正極，C9的負極接W2，當空載時，使BG1導通，BG1輸出低電平，當引弧焊接時，主電路負載電壓突然下降，使BG1由導通變?yōu)榻刂?，使W2-6腳電壓突然上升，經(jīng)R32送至A11-2腳，使A11-1腳輸出的控制信號瞬時增加，使引弧電流瞬時增加，引弧容易，引弧結(jié)束，引弧電流立即消失。推力電路由二極管D8，電阻R37，可調(diào)電阻W3組成，D8與主電路F點相接，R37接W3-8腳，W3-9腳接A11-3腳，同樣，當主電路負載電壓降得越低，電弧推力越大，有利引弧，使焊條不粘結(jié)。
保護電路由電流反饋電路和交流網(wǎng)壓檢測電路組成電流電壓保護電路。電流反饋電路由比較器A12，電阻R38-R40組成，由主電路D點取得的電流反饋信號經(jīng)R39送至A12-6腳，A12-7腳將電流負反饋保護信號經(jīng)R32送入A11-2腳。交流網(wǎng)壓檢測電路由電阻R25、R26、電容C7組成，從輔助電源P點取得負極性交流網(wǎng)壓檢測信號送至R25，經(jīng)R26疊加到控制信號給定電路輸入端。控制信號給定電路由電阻R27、R28，可調(diào)電阻W1組成，R27接W1-1腳，R28接W1-2腳，給定信號通過W1-3腳，由R32送入A11-2腳。比較器A11，電阻R33-R35，R41，電容C8組成PI調(diào)節(jié)器，R33接A11-3腳，C8、R35、R34經(jīng)串并連接A11-2腳和1腳，在A11-1腳輸出一個能代表諸信號的控制信號，經(jīng)R41送到與輸出電路相連的H點。
移相控制電路，由三極管BG2、BG3，電阻R42-R44組成，節(jié)點H接BG2-b極，BG3-b極；BG2-c、BG3-c極分別接R42、R43，R42、R43的另一端分別接地；BG2-e極，BG3-e極分別接入M、N點。器件IC1，電阻R45-R48，電容C10、C11組成多諧振蕩斬波調(diào)制電路，IC1-1腳和IC1-13腳分別接同步電路的輸出端M、N；電R45、R47、C10分別接IC1-1腳，IC1-2腳6腳，組成多諧振蕩斬波調(diào)制電路；同樣，電阻R46、R48、C11分別接IC1-13腳，IC1-8腳12腳，組成另一個多諧振斬波調(diào)制電路；電阻R51、R52、C12分別接IC1-3腳13腳，組成IC1控制器。IC1的輸出端5腳經(jīng)電阻R49與IC2-2腳相接；IC1的另一個輸出端9腳，經(jīng)電阻R50與IC3-2腳相連。IC2、IC3，電阻R53-R56組成光電藕合輸出電路，電阻R53、R55分別與IC2-5腳4腳，6腳相接，組成IC2的輸出端a，b；電阻R54，R56分別與IC3-5腳，4腳，6腳相連，組成IC3的輸出端c，b。在光電藕合輸出器IC2、IC3的輸出端a，b、c，d輸出兩路互為反相，脈沖間隔為 的正向觸發(fā)脈沖、控制觸發(fā)主電路中的可控硅。
本實用新型可控硅直流焊機新型觸發(fā)控制電路的優(yōu)點是同步性能好、集成塊化、輸出功率大、可靠性高、調(diào)試容易、電弧穩(wěn)定、焊接質(zhì)量好。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。


圖1為本實用新型的原理方框圖；圖2為本實用新型可控硅直流焊機主電路簡圖；圖3為本實用新型可控硅直流焊機新型觸發(fā)控制電路的同步電路圖；圖4為本實用新型可控硅直流焊機新型觸發(fā)控制電路的控制電路圖；圖5為本實用新型可控硅直流焊機新型觸發(fā)控制電路的輸出電路圖。
如
圖1所示；本實用新型的原理方框圖為主電路由三相主變壓器，可控硅組VT成，控制回路由同步電路，控制電路和輸出電路組成。
如圖2所示，為本實用新型可控硅直流焊機主電路簡圖，三相主變壓器B1，將380V的交流電壓降壓至70V三相交流電壓，三相主變壓器的二次側(cè)是由兩路電壓相等三相次級繞組組成，以相反極性接成兩組可控硅共陽極半波整流電路，通過平衡電抗器L1并聯(lián)向負載輸出，構(gòu)成帶平衡電抗器雙反星型可控硅直流焊機的主電路。
如圖3所示，為本實用新型可控硅直流焊機新型觸發(fā)控制電路的同步電路，該電路采用單相同步電路，單相同步電壓取自單相輔助電源變壓器的次極，約20V的交流電壓，把這單相同步電壓送入波形變換電路，波形變換器由比較器A1-A4，電阻R4-R10電容C2、C3組成，經(jīng)波形變換器把頻率為50Hz正弦波，變換成頻率為150Hz的非標準正弦波。比較器A5-A7，電阻R11-R16，電容C4、C5組成低頻濾波電路，低頻濾波電路把非標準的150Hz的正弦波的高次諧波濾掉，在低頻濾波電路的輸出端，輸出一標準的頻率為150Hz的正弦波，接入A8-2腳，經(jīng)由比較器A8，二極管D3-D6，穩(wěn)定管DW1，組成的雙向限幅電路，再經(jīng)電容C6，電阻R20微分電路分頻，得到一正負反相，脈沖間隔為 的觸發(fā)脈沖。比較器A9、A10，電阻R18-R22組成分相電路，將正負反相，脈沖間隔為 的觸發(fā)脈沖送至A9-2腳A10-5腳，在A9-1腳，A10-7腳分解成兩路互為反相，脈沖間隔為 的正向觸發(fā)脈沖，與輸出電路M、N節(jié)點相接。
如圖4所示，為本實用新型可控硅直流焊機新型觸發(fā)控制電路的控制電路，為提高焊接質(zhì)量，設置了輸出特性控制電路，即引弧電路和推力電路，引弧電路由三極管BG1、R30、R31、R36、D7、C9、W2組成。在引弧的瞬間，負載電壓突然降低，使三極管BG1由導通轉(zhuǎn)為截止，W2-6腳電壓突然升高，從而使焊接電流瞬時增加，保證引弧容易，尤其是小電流焊接，這優(yōu)點更為突出。推力電路也同樣，在焊接時，主電路F點的電壓降得越低，電弧推力越大，使焊條不粘接，起弧容易。
本實用新型的控制電路還設置了電壓電流保護電路，它由電流反饋電路和交流網(wǎng)壓檢測電路組成。由于是負反饋電路，當輸出電流超過規(guī)定值時，能起到自動限制焊接電流繼續(xù)增加的作用，其工作過程如下比較器A12，電阻R38-R40組成了電流負反饋電路，電流負反饋信號取自主電路D點，經(jīng)電阻R39送入A12-6腳，反饋電阻R38接入A12-6腳和A12-7腳，在輸出端A12-7腳輸出一個放大了的負信號，經(jīng)電阻R32送到A11-2腳，由于A11的PI調(diào)節(jié)作用，從而限制了A11-1腳輸出的控制信號的繼續(xù)增加，對焊機起到了保護作用。同樣，由于交流網(wǎng)壓檢測電路也是一個負反饋電路，當網(wǎng)壓高于或低于正常值時，交流網(wǎng)壓檢測電路，能起到自動穩(wěn)定焊接電流在恒定的范圍之內(nèi)。比較器A11，電阻R32-R35，電容C8組成PI調(diào)節(jié)電路，可調(diào)電阻W1-3腳輸出給定的控制信號，經(jīng)R32送到A11-2腳，所以A11-1腳輸出的控制信號不但受控于給定電路輸出的給定信號，同時也受控于上述四種電路送到A11-2腳控制信號，這個綜合性的控制信號由A11-1腳經(jīng)R41與輸出電路節(jié)點H相接。
如圖5所示，為本實用新型可控硅直流焊機新型觸發(fā)控制電路的輸出電路，它由移相控制電路，多諧振蕩斬波調(diào)制電路，光電藕合輸出電路組成，三極管BG2、BG3、電阻R42-R44組成移相控制電路，器件IC1，電容C10-C12，電阻R45-R52組成多諧振蕩斬波調(diào)制電路，IC2、IC3、R53-R56組成光電藕合輸出電路。
控制信號通過H端加到移相控制電路中的三極管BG2、BG3的基極上，由于控制信號為負電壓信號，使三極管BG2、BG3導通，隨控制信號幅值的變化，改變了其對應的器件IC1-1腳，13腳放電管的放電速率，從而改變其閥值電平的時間，也改變由電阻R45、R47、電容C10(或電阻R46、R48、電容C11)組成的多諧振蕩斬波調(diào)制電路的頻率(即斬波頻率)，從而達到自動調(diào)整移相角度，進行移相控制。
同步信號經(jīng)M、N端輸入到IC1-1腳、13腳的兩路觸發(fā)脈沖，控制了多諧振蕩斬波調(diào)制電路的起振和停振時間間隔，從而保證了器件IC1的端出端5腳和9腳分別有兩路，脈沖間隔為
，互為反相的脈沖列輸出。
當控制信號為最小值時，器件IC1-5腳9腳輸出的脈沖為單個脈沖，并通過調(diào)節(jié)電阻R51，使單個脈沖置于主電路自然換相點處，從而保證了同步電路輸出的觸發(fā)脈沖與流經(jīng)主電路可控硅的三相交流電壓在相位上達到精確的同步，隨著控制信號幅值的增加，輸出的斬波脈沖列也不斷增加，即主電路可控制硅的導通角不斷增加，當控制信號幅值增大到最大值時，輸出的斬波脈沖列增加到最大值，這時斬波列脈沖頻率接近5KHz，主電路可控硅的導通角接近120°。
由器件IC1的輸出端5腳和9腳輸出的兩列觸發(fā)脈沖分別通過電阻R49、R50接到IC2、IC3的輸入端，兩路觸發(fā)脈沖通過光電藕合輸出電路的輸出端，去控制觸發(fā)主電路中的可控硅。
本實用新型可控硅直流焊機新型觸發(fā)控制電路，不但適用于三相帶平衡電抗器雙反星型直流焊機，同時也適用于單相半橋的直流焊機，對于采用上述兩種主電路組成的氬弧焊機和空氣等離子切割機也同樣適用。該新型觸發(fā)控制電路，輸出功率大，電流調(diào)節(jié)范圍廣，從ZX5-125，ZX5-160到ZX5-1000各系列的直流焊機均適用。
權利要求1.一種可控硅直流焊機新型觸發(fā)控制電路，其特征是它由同步電路，控制電路，輸出電路三部分組成。
2.根據(jù)權利要求1，所述的新型觸發(fā)控制電路，其特征是同步電路采用單相同步，通過波形變換，低頻濾波，分頻分相諸電路，將單相同步變換成精確的三相同步，單相同步電路由電阻R1-R3，電容C1，二極管D1、D2所組成，R1接輔助電源變壓器次級g點，R1、R2、R3依秩相連，R3接比較器A1-2腳，D1、D2正反并連，一端接R2與R3節(jié)點處，另一端接地；波形變換電路由比較器A1-A4，電容C2，C3，電阻R4-R10組成，A1-1腳經(jīng)R4接A2-6腳，A2-7腳經(jīng)R6接A3-9腳，A3-8腳經(jīng)電阻R9接A4-13腳。R5、C2并連接A2-6腳7腳，R8接A3-9腳A3-8腳，C3接A4-13腳14腳，R7接A4-14腳A2-6腳、A1-3腳、A2-5腳、A3-10腳、A4-12腳均接地，A1-8腳通過電阻R10接至A5-6腳，比較器A1-A4為四運放LM324；低頻濾波電路由比較器A5-A7，電容C4、C5，電阻R11-R16組成，比較器A5-A7與電阻R11-R16，電容C4、C5的連接與比較器A2-A4連接一樣，A6-8腳通過電阻R16與A8-2腳相接，A5-A8為四運放LM324；分頻電路由雙向限幅器和微分電路組成，比較器A8，電阻R23、R24，二級管D3-D6，穩(wěn)壓管DW1組成雙向限幅電路，D3-D6接成橋式整流，a為正端，b為負端，DW1的負端接a，正端接b，+Vc經(jīng)R23接入a端，-Vc經(jīng)R24接入b端，橋式整流的交流端，分別為c端、d端，c端接A8-2腳，d端接A8-1腳，A8-3腳接地；微分電路由電容C6和電阻R20組成，C6的一端接A8-1腳，C6的另一端與R20、A9-2和A10-5腳相接，R20另一端接地；分相電路由比較器A9、A10，電阻R18-R22組成，A9、A10為LM358，電阻R18、R19接A9-3腳，R18的另一端接地，R19的另一端接+Vc，R22、R21接A10-6腳，R22的另一端接地，R21的另一端接-Vc，A9-1腳、A10-7腳分別與輸出電路的M、N相接。
3.根據(jù)權利要求1，所述的新型觸發(fā)控制電路，其特征是控制電路由輸出特性控制電路、保護電路、信號給定電路、PI調(diào)節(jié)電路組成，輸出特性控制電路由引弧電路和推力電路組成，三極管BG1，電容C9，二極管D7，電阻R30、R31、R36，可調(diào)電阻W2組成引弧電路，R36-端接主電路的F點，另一端接二極管D7的負端，正端接R31，R31的另一端接BG1-b極，BG1-e極接地，BG1-c極通過R30接+Vc，C9的正端接BG1-c極，電容負端接W2-4腳，W2-5腳接地，W2-6腳通過R32接A11-2腳；二極管D8，電阻R37，可調(diào)電阻W3組成推力電路，D8負端接主電路的F點，正端接R37，W3-7腳接+Vc，W3-8腳接R37，W3-9腳接A11-3腳；保護電路，由電流反饋電路和交流網(wǎng)壓檢測電路組成電流電壓保護電路，電流反饋電路由比較器A12，電阻R38-R40組成，主電路的D點經(jīng)R39和A12-6腳相接，A12-5腳接R40，R40的另一端接地，電阻R38接A12-6和A12-7腳，A12-7腳通過R32接入A11-2腳；交流網(wǎng)壓檢測電路，由電阻R25、R26，電容C7組成，輔助電源的P點接電阻R25，電容C7接在R25與R26的節(jié)點處，R26接W1-2腳；信號給定電路由+Vc，電阻R27、R28、W1組成，正電源Vc，電阻R28與W1-2腳依次相接，電阻R27與W1-1腳相接，R27另一端接地，W1-3腳經(jīng)R32與A11-2相接；PI調(diào)節(jié)電路由比較器A11，電阻R33-R35，R41，電容C8組成，R33接A11-3腳，電容C8，電阻R35、R34串并連后接入A11-2腳1腳，R41一端與A11-1相接，另一端與輸出電路的H點相連，比較器A11，A12為雙運放LM358。
4.根據(jù)權利要求1，所述的新型觸發(fā)控制電路，其特征是輸出電路由移相控制電路，多諧振蕩斬波調(diào)制電路，光電藕合輸出電路組成；三極管BG2、BG3，電阻R42-R44組成移相控制電路，BG2-b極與BG3-b極相連，并與控制電路的輸出端H相連，BG2-e極，BG3-e極分別與同步電路的輸出端M、N相連，BG2-c極，BG3-c極分別與R42、R43相連，R42、R43的另一端分別接地；多諧振蕩斬波調(diào)制電路由器件IC1，電阻R45-R52，電容C10-C12組成，M、N分別與IC1-1腳和IC1-13腳相接，IC1為SA556，R45與R47的節(jié)點接入IC1-1腳，R45的另一端接+Vc，R47與C10的節(jié)點接入IC1-6腳2腳，C10的另一端接-Vc，R46與R48的節(jié)點接入IC1-13腳，R46的另一端接+Vc，R48與C11的節(jié)點接入IC1-8腳和12腳，C11的另一端接-Vc，R52和R51串連與電容C12接入IC1-3腳11腳，R52，C12的另一端分別接地，IC1-9、10、14腳接+Vc，IC1-7腳接-Vc，IC1-5腳經(jīng)電阻R49與IC2-2腳相連，IC1-9腳經(jīng)電阻R50與IC3-2腳相接；光電藕合輸出電路由IC2、IC3，電阻R53-R56組成，IC2-1腳IC3-1腳分別接地，R53與IC2-5腳相接并與輸出端b相接，R54與IC3-5腳相接并與輸出端d相接，R55接IC2-4腳6腳，IC2-4腳并與輸出端a相連；R56接IC3-4腳6腳，IC3-4腳并與輸出端c相接，IC2、IC3為TLP541。
專利摘要本新型觸發(fā)控制電路適用于帶平衡電抗器雙反星型,可控硅直流焊機,它由同步電路、控制電路及輸出電路三部分組成。該新型觸發(fā)控制電路,采用單相同步,經(jīng)波形變換,低頻濾波,分頻分相得到兩路互為反相,脈沖間隔為2/3·π,正向觸發(fā)脈沖,將單相同步變換成精確的三相同步,經(jīng)移相控制,多諧振蕩斬波調(diào)制,由光電藉合輸出,送至焊機主電路對功率器件可控硅進行脈沖觸發(fā)控制,從而實現(xiàn)了該新型觸發(fā)控制電路,同步性能好,調(diào)試容易,電弧穩(wěn)定柔和,飛濺小,焊縫成型美觀,焊接質(zhì)量好。
文檔編號B23K9/10GK2362639SQ9823182
公開日2000年2月9日 申請日期1998年12月16日 優(yōu)先權日1998年12月16日
發(fā)明者蔣仲湘 申請人:蔣仲湘