專利名稱：逆變焊機(jī)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及弧焊接設(shè)備，特別是涉及用于電弧焊的逆變電源動(dòng)態(tài)特性 測(cè)試。
背景技術(shù)：
在焊接過(guò)程中，焊條不斷地被加熱，熔化，偶爾還有熔滴和工件短路現(xiàn) 象發(fā)生，焊機(jī)電源不斷地處于負(fù)載、短路和開路等狀態(tài)，因此焊機(jī)電弧電壓和電弧電流在每 一瞬間不斷變化。焊接過(guò)程中焊機(jī)電弧電壓和電弧電流不斷變化這一特性稱為焊機(jī)的輸出 動(dòng)態(tài)特性。焊接過(guò)程中，如果焊機(jī)的PI調(diào)節(jié)系統(tǒng)不穩(wěn)定，容易發(fā)生高頻變壓器原邊電流過(guò) 沖，超過(guò)電力開關(guān)器件電流峰值，威脅到該開關(guān)器件的安全。在焊機(jī)出廠檢測(cè)中通常需要檢 測(cè)焊機(jī)的輸出動(dòng)態(tài)特性，包括高頻變壓器原邊電流在動(dòng)態(tài)負(fù)載條件下是否發(fā)生過(guò)流，以保 證電力開關(guān)器件的安全?，F(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)方法包括1.使用人工焊接的方法，即檢測(cè)人員直 接使用焊條在工件上反復(fù)劃擦，使焊條與工件鋼板不斷地處于短路、負(fù)載和開路狀態(tài)，同時(shí) 監(jiān)視高頻變壓器原邊電流波形，篩選剔出超過(guò)電流限值的焊機(jī)；2.使用多組接觸器控制的 電阻負(fù)載不斷切換組合出短路、開路和負(fù)載狀態(tài)，同時(shí)監(jiān)視所述原邊電流波形，篩選踢出超 過(guò)電流限值的焊機(jī)。現(xiàn)有技術(shù)中檢測(cè)焊機(jī)的輸出動(dòng)態(tài)特性存在以下不足1.雖然人工焊接 的方法比較接近焊機(jī)的實(shí)際使用狀態(tài)，但人工操作的一致性差，工作強(qiáng)度大，焊接材料消耗 大，有煙氣污染；2.使用接觸器切換負(fù)載電阻的方法雖然無(wú)焊接材料消耗，但其負(fù)載切換 速度慢，接觸器觸頭燒蝕嚴(yán)重，增加了維修成本。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出 一種測(cè)試操作方便、損耗小以及測(cè)試效率高的逆變焊機(jī)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法和裝置。本發(fā)明解決所述技術(shù)問題可以通過(guò)采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)提出一種逆變焊機(jī)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法，包括步驟①在所述逆變焊機(jī)的焊接電源倆輸出端上，跨接第一半導(dǎo)體開關(guān)器件和可調(diào)節(jié)負(fù) 載電阻的串聯(lián)電路，同時(shí)又用第二半導(dǎo)體開關(guān)器件直接跨接在所述焊接電源倆輸出端上；②借助脈沖發(fā)生電路、邏輯控制電路和驅(qū)動(dòng)電路，控制第一半導(dǎo)體開關(guān)器件、第二 半導(dǎo)體開關(guān)器件都截止，模擬所述逆變焊機(jī)的焊接電源空載工況；控制第一半導(dǎo)體開關(guān)器 件導(dǎo)通，并調(diào)節(jié)負(fù)載電阻于不同的阻值，模擬所述焊接電源的負(fù)載工況；③控制第二半導(dǎo)體開關(guān)器件導(dǎo)通，模擬所述焊機(jī)電源的短路工況，同時(shí)調(diào)節(jié)器持 續(xù)時(shí)間，測(cè)試所述焊接電源的抗短路能力；④以一定頻率重復(fù)上述步驟②和③，使所述焊接電源周期性地經(jīng)受空載、負(fù)載和 短路三種工況的考驗(yàn)和測(cè)試；⑤在實(shí)施上述步驟②和③的同時(shí)，監(jiān)測(cè)所述焊接電源高頻變壓器的原邊電流值和 波形，篩選出所述原邊電流超過(guò)容許值的焊接電源模塊。所述半導(dǎo)體電力開關(guān)器件采用絕緣柵雙極型晶體管IGBT。設(shè)計(jì)、使用一種用于逆變焊機(jī)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的工況模擬裝置，包括第一半導(dǎo)體開 關(guān)器件和第二半導(dǎo)體電力開關(guān)器件、驅(qū)動(dòng)電路、邏輯控制電路和脈沖控制電路；所述第一半 導(dǎo)體電力開關(guān)器件串連可調(diào)節(jié)負(fù)載電阻；所述邏輯控制電路和脈沖控制電路對(duì)第一半導(dǎo)體 開關(guān)器件和第二半導(dǎo)體電力開關(guān)器件的導(dǎo)通和截止進(jìn)行控制，模擬焊機(jī)實(shí)際焊接時(shí)焊接電
3源的空載、短路和負(fù)載三種工況，并以一定的頻率周期性重復(fù)這三種工況；所述驅(qū)動(dòng)電路將 經(jīng)過(guò)邏輯控制電路整合、分配的所述脈沖控制電路輸出的控制脈沖信號(hào)進(jìn)行放大，并作為 驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別提供給所述第一半導(dǎo)體開關(guān)器件和第二半導(dǎo)體電力開關(guān)器件使之導(dǎo)通或截止。所述半導(dǎo)體電力開關(guān)器件是絕緣柵雙極型晶體管IGBT。所述用于逆變焊機(jī)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的工況模擬裝置，還包括脈沖指示燈，該指示燈 與所述脈沖控制電路電連接。所述用于逆變焊機(jī)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的工況模擬裝置，還包括表頭顯示組件，該表頭 顯示組件與所述脈沖控制電路電連接。同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的技術(shù)效果在于測(cè)試操作方便，批量測(cè)試效率高；電 力開關(guān)器件損耗小，可靠性高；測(cè)試焊接電源性能項(xiàng)目全面，清潔無(wú)污染。


圖1是本發(fā)明逆變焊機(jī)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法的原理框圖；圖2是本發(fā)明所用兩個(gè)半導(dǎo)體電力開關(guān)器件電路連接示意圖；圖3是本發(fā)明用于逆變焊機(jī)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的工況模擬裝置中脈沖控制電路原理 圖；圖4是所述工況模擬裝置中邏輯控制電路原理圖；圖5是所述工況模擬裝置中驅(qū)動(dòng)電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳述。如圖1所示，在一實(shí)施例中，一種用于逆變焊機(jī)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的工況模擬裝置，包 括第一半導(dǎo)體開關(guān)器件VTl和第二半導(dǎo)體電力開關(guān)器件VT2、驅(qū)動(dòng)電路3、邏輯控制電路4 和脈沖控制電路5 ；所述第一半導(dǎo)體電力開關(guān)器件VTl串連可調(diào)節(jié)負(fù)載電阻RT ；所述邏輯 控制電路4和脈沖控制電路5對(duì)第一半導(dǎo)體開關(guān)器件VTl和第二半導(dǎo)體電力開關(guān)器件VT2 的導(dǎo)通和截止進(jìn)行控制，模擬焊機(jī)實(shí)際焊接時(shí)焊接電源的空載、短路和負(fù)載三種工況，并以 一定的頻率周期性重復(fù)這三種工況；所述驅(qū)動(dòng)電路3將經(jīng)過(guò)邏輯控制電路4整合、分配的所 述脈沖控制電路5輸出的控制脈沖信號(hào)進(jìn)行放大，并作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別提供給所述第一半 導(dǎo)體開關(guān)器件VTl和第二半導(dǎo)體電力開關(guān)器件VT2使之導(dǎo)通或截止。在本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體電力開關(guān)器件采用絕緣柵雙極型IGBT。所述邏輯控制電路4和脈沖控制電路5對(duì)兩個(gè)所述半導(dǎo)體電力開關(guān)器件的導(dǎo)通和 斷開進(jìn)行控制，模擬焊機(jī)實(shí)際焊接時(shí)焊接電源的空載、短路和負(fù)載三種工況，并以一定的頻 率周期性重復(fù)這三種工況；所述驅(qū)動(dòng)電路3將所述脈沖控制電路輸出的控制脈沖信號(hào)進(jìn)行 放大，并給所述半導(dǎo)體電力開關(guān)器件1提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。脈沖控制電路5是脈沖波形發(fā)生器， 控制脈沖波形的頻率，占空比，并給驅(qū)動(dòng)電路提供電流。所述邏輯控制電路4實(shí)現(xiàn)空載、短 路和負(fù)載三種工況的切換。在另一實(shí)施例中，用于逆變焊機(jī)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的工況模擬裝置，還包括脈沖指示 燈6，該指示燈6與所述脈沖控制電路5電連接。在再一實(shí)施例中，所述工況模擬裝置還包括表頭顯示組件7，該表頭顯示組件7與 所述脈沖控制電路5電連接。通過(guò)脈沖指示燈6和表頭顯示組件7可以直觀而明顯地表示出所述工況模擬裝置的工況。利用所述工況模擬裝置的逆變焊機(jī)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法，包括如下步驟借助脈沖發(fā)生電路、邏輯控制電路和驅(qū)動(dòng)電路，控制第一半導(dǎo)體開關(guān)器件VT1、第 二半導(dǎo)體開關(guān)器件VT2都截止，模擬所述逆變焊機(jī)的焊接電源空載工況；控制第一半導(dǎo)體 開關(guān)器件VTl導(dǎo)通，并調(diào)節(jié)負(fù)載電阻RT于不同的阻值，模擬所述焊接電源的負(fù)載工況；控 制第二半導(dǎo)體開關(guān)器件VT2導(dǎo)通，模擬所述焊機(jī)電源的短路工況，同時(shí)調(diào)節(jié)器持續(xù)時(shí)間，測(cè) 試所述焊接電源的抗短路能力；以一定頻率重復(fù)上述步驟②和③，使所述焊接電源周期性 地經(jīng)受空載、負(fù)載和短路三種工況的考驗(yàn)和測(cè)試；在實(shí)施上述步驟②和③的同時(shí)，監(jiān)測(cè)所述 焊接電源高頻變壓器的原邊電流值和波形，篩選出所述原邊電流超過(guò)容許值的焊接電源模 塊。焊接時(shí)，焊接電源是先經(jīng)過(guò)空載、短路狀態(tài)，再到焊接狀態(tài)(即負(fù)載狀態(tài))，所述工 況模擬裝置就是模擬這三個(gè)狀態(tài)，并以一定的頻率周期性重復(fù)這三個(gè)狀態(tài)，對(duì)焊機(jī)進(jìn)行測(cè)
試ο如圖2所示，VTl, VT2是兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件IGBT，其輸入端接焊接電源，輸出端 接負(fù)載。當(dāng)VT1、VT2都斷開時(shí)，焊接電源處于空載狀態(tài)，此時(shí)工況模擬裝置顯示的是焊接電 源空載電壓，電流幾乎為零；當(dāng)VT2閉合，VTl斷開時(shí)，焊接電源處于短路狀態(tài)，工況模擬裝 置顯示的是焊接電源的短路電流；當(dāng)VTl閉合，VT2斷開時(shí)，焊接電源處于負(fù)載狀態(tài)，調(diào)節(jié)負(fù) 載電阻R1，可使焊接電源電流電壓符合焊接電源外特性標(biāo)準(zhǔn)。給VT1，VT2按照上面3種狀 態(tài)加一固定頻率脈沖驅(qū)動(dòng)時(shí)，焊接電源就會(huì)在空載，短路，負(fù)載3個(gè)狀態(tài)重復(fù)進(jìn)行，從而達(dá) 到對(duì)焊接電源的測(cè)試目的。圖3是脈沖控制電路的電路原理圖，圖中，端子X3是高/低頻轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)，低頻為幾 赫茲左右，高頻為IOOHz左右；端子X14是頻率大小的調(diào)節(jié)；端子X2是脈沖占空比調(diào)節(jié)，脈 沖波形經(jīng)這三步調(diào)節(jié)后進(jìn)入邏輯控制部分，PU P2是經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)后的脈沖信號(hào)；端子X4接指 示燈，直觀顯示儀器工況，方便操作。圖4邏輯控制電路的電路原理圖，這一部分主要功能 是實(shí)現(xiàn)三種工況的轉(zhuǎn)換，并要能保持其中任何一種工況的長(zhǎng)時(shí)間工作。此電路由一個(gè)D觸 發(fā)器和兩個(gè)與門組成，要求邏輯A，B輸出是低/低，低/高，高/低的三種邏輯狀態(tài)，其中D 觸發(fā)器的R端是脈沖控制端。其中圖4的右邊部分是三種狀態(tài)的鎖定電路，焊接電源在測(cè) 試時(shí)，往往要保持一種工況長(zhǎng)時(shí)間工作，如烤機(jī)時(shí)要焊接需要連續(xù)保持負(fù)載狀態(tài)。端子X13 三個(gè)不同的檔位對(duì)應(yīng)焊接電源三個(gè)不同的工況。圖5是驅(qū)動(dòng)電路的電路原理圖，通過(guò)驅(qū)動(dòng) 電路將脈沖控制電路輸出的控制脈沖信號(hào)進(jìn)行放大、電平轉(zhuǎn)換等處理，并給功率開關(guān)提供 驅(qū)動(dòng)信號(hào)。功率開關(guān)Kl，K2對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是一定的，所以Kl，K2對(duì)應(yīng)的A，B信號(hào)也是固 定的。如圖3至5，三種工況的實(shí)現(xiàn)方式如下空載工況模擬裝置有脈沖時(shí)，UlA的1腳為高，2腳為低，U2A的3腳電位經(jīng)Dl被 拉低為0. 7V，則U2A的1腳輸出為低，U2B的5腳為高，輸出7腳也為高，UlB的4腳為低，這 樣U16A的3腳為低，U16A的1腳為低，U17C和U17D的輸出10腳，11腳均為低，兩個(gè)IGBT 均處于斷開，焊接電源為空載狀態(tài)。短路當(dāng)U2A輸出為高，U16A的3腳和U17C的8腳為高，U17D的13腳為低，U16A 的1腳為高，則U17C輸出10腳為高，U17D輸出11腳為低，這樣U17C提供的信號(hào)驅(qū)動(dòng)供給K2，焊接電源為短路狀態(tài)。負(fù)載當(dāng)U2A輸出再次為低，U16A的3腳和U17C的8腳為低，U17D的13腳為高， U16A的1腳為高，則U17C輸出10腳為低，U17D輸出11腳為高，焊接電源為負(fù)載狀態(tài)?？蛰dU2A輸出再次為高，U16A的1腳為低，U17C和U17D的輸出10腳，11腳均為 低，焊接電源處于空載狀態(tài)。實(shí)際上，工況模擬裝置是按照這四個(gè)狀態(tài)在循環(huán)，由于第一個(gè)周期的最后一個(gè)狀 態(tài)和第二個(gè)周期第一個(gè)狀態(tài)都是空載狀態(tài)，所以真正工況就是三個(gè)工況在循環(huán)；當(dāng)脈沖為“無(wú)”時(shí)，U16A的R端為高，U16A不起作用，焊接電源為空載狀態(tài)。本發(fā)明采用脈沖信號(hào)控制半導(dǎo)體電力開關(guān)器件，模擬實(shí)際焊接的空載、短路和負(fù) 載三種工況，并且這三種工況可以周期性重復(fù)，轉(zhuǎn)換頻率以及各種狀態(tài)持續(xù)時(shí)間均可調(diào)節(jié)。 因此本發(fā)明不僅能準(zhǔn)確地測(cè)試焊接電源在焊接方面的性能，而且可以多方位對(duì)焊接的焊接 性能進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)脈沖信號(hào)控制電路簡(jiǎn)單實(shí)用，性能優(yōu)越。
權(quán)利要求
1.一種逆變焊機(jī)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法，其特征在于包括步驟，①在所述逆變焊機(jī)的焊接電源倆輸出端上，跨接第一半導(dǎo)體開關(guān)器件(VTl)和可調(diào)節(jié) 負(fù)載電阻(RT)的串聯(lián)電路，同時(shí)又用第二半導(dǎo)體開關(guān)器件(VD)直接跨接在所述焊接電源 倆輸出端上；②借助脈沖發(fā)生電路、邏輯控制電路和驅(qū)動(dòng)電路，控制第一半導(dǎo)體開關(guān)器件(VTl)、第 二半導(dǎo)體開關(guān)器件(VD)都截止，模擬所述逆變焊機(jī)的焊接電源空載工況；控制第一半導(dǎo) 體開關(guān)器件(VTl)導(dǎo)通，并調(diào)節(jié)負(fù)載電阻(RT)于不同的阻值，模擬所述焊接電源的負(fù)載工 況；③控制第二半導(dǎo)體開關(guān)器件(VD)導(dǎo)通，模擬所述焊機(jī)電源的短路工況，同時(shí)調(diào)節(jié)器 持續(xù)時(shí)間，測(cè)試所述焊接電源的抗短路能力；④以一定頻率重復(fù)上述步驟②和③，使所述焊接電源周期性地經(jīng)受空載、負(fù)載和短路 三種工況的考驗(yàn)和測(cè)試；⑤在實(shí)施上述步驟②和③的同時(shí)，監(jiān)測(cè)所述焊接電源高頻變壓器的原邊電流值和波 形，篩選出所述原邊電流超過(guò)容許值的焊接電源模塊。
2.按照權(quán)利要求1所述的逆變焊機(jī)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法，其特征在于所述半導(dǎo)體電力 開關(guān)器件采用絕緣柵雙極型晶體管。
3.一種用于逆變焊機(jī)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的工況模擬裝置，其特征在于包括第一半導(dǎo)體開 關(guān)器件(VTl)和第二半導(dǎo)體電力開關(guān)器件(VT2)、驅(qū)動(dòng)電路(3)、邏輯控制電路(4)和脈沖 控制電路(5)；所述第一半導(dǎo)體電力開關(guān)器件(VTl)串連可調(diào)節(jié)負(fù)載電阻(RT)；所述邏輯 控制電路(4)和脈沖控制電路( 對(duì)第一半導(dǎo)體開關(guān)器件(VTl)和第二半導(dǎo)體電力開關(guān) 器件(VT2)的導(dǎo)通和截止進(jìn)行控制，模擬焊機(jī)實(shí)際焊接時(shí)焊接電源的空載、短路和負(fù)載三 種工況，并以一定的頻率周期性重復(fù)這三種工況；所述驅(qū)動(dòng)電路C3)將經(jīng)過(guò)邏輯控制電路 (4)整合、分配的所述脈沖控制電路( 輸出的控制脈沖信號(hào)進(jìn)行放大，并作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)分 別提供給所述第一半導(dǎo)體開關(guān)器件(VTl)和第二半導(dǎo)體電力開關(guān)器件(VD)使之導(dǎo)通或截 止。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于逆變焊機(jī)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的工況模擬裝置，其特征在于 所述半導(dǎo)體電力開關(guān)器件是絕緣柵雙極型晶體管。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于逆變焊機(jī)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的工況模擬裝置，其特征在于 還包括脈沖指示燈(6)，該指示燈(6)與所述脈沖控制電路(5)電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于逆變焊機(jī)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的工況模擬裝置，其特征在于 還包括表頭顯示組件(7)，該表頭顯示組件(7)與所述脈沖控制電路(5)電連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種逆變焊機(jī)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法和裝置，在所述逆變焊機(jī)的焊接電源倆輸出端上，跨接第一半導(dǎo)體開關(guān)器件和可調(diào)節(jié)負(fù)載電阻的串聯(lián)電路，同時(shí)又用第二半導(dǎo)體開關(guān)器件直接跨接在焊接電源倆輸出端上；借助脈沖發(fā)生電路、邏輯控制電路和驅(qū)動(dòng)電路，控制兩半導(dǎo)體開關(guān)器件導(dǎo)通和/或截止，分別模擬逆變焊機(jī)的焊接電源空載、負(fù)載和短路工況；并以一定頻率重復(fù)這三種工況，使所述焊接電源周期性地經(jīng)受這三種工況的考驗(yàn)和測(cè)試；同時(shí)，監(jiān)測(cè)所述焊接電源高頻變壓器的原邊電流值和波形，篩選所述原邊電流超過(guò)容許值的焊接電源模塊。本發(fā)明的技術(shù)效果在于測(cè)試操作方便，批量測(cè)試效率高；電力開關(guān)器件損耗小，可靠性高；測(cè)試焊接電源性能項(xiàng)目全面，清潔無(wú)污染。
文檔編號(hào)G01R31/40GK102129043SQ20101004279
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者楊少軍, 邱光 申請(qǐng)人:深圳市瑞凌實(shí)業(yè)股份有限公司