超音频复合脉冲GMAW电源装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种超音频复合脉冲GMAW电源装置，包括：整流滤波电路、驱动信号控制器、第一电流模块、第二电流模块、第三电流模块和基值电流模块。整流滤波电路用于将交流电流转换成直流电流；驱动信号控制器用于提供第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号；第一电流模块用于将直流电流转换成第一输出电流，第二电流模块用于将直流电流转换成第二输出电流，第三电流模块用于将直流电流转换成第三输出电流，基值电流模块用于将直流电流转换成基值电流。采用上述电源装置在进行焊接时，采用上述电源装置在进行焊接，可提高电弧稳定性,使焊缝组织得到细化，接头力学性能得到提高。

【技术实现步骤摘要】
超音频复合脉冲GMAW电源装置
本专利技术涉及脉冲熔化极气体保护焊
，尤其涉及一种超音频复合脉冲GMAW电源装置。
技术介绍
脉冲熔化极气体保护焊(PulsedGasMetalArcWelding，简称P-GMAW)可在平均焊接电流小于临界电流的条件下实现喷射过渡，具有较宽的电流调节范围，同时，由于其焊接飞溅少、生产效率高、熔透性好，焊接热输入小，适合全位置焊接等优点，广泛应用于工业生产。但是，与其他电弧焊类似，脉冲GMAW同样存在易产生气孔缺陷、焊缝组织粗大、接头力学性能与母材相比衰减严重等问题，并且脉冲焊维弧期间电流小，电弧易受干扰，稳定性较差在实际应用中有一定的局限性。随着超声技术和设备的发展，功率超声越来越多地应用于焊接领域。电弧焊中，超声波的引入能改善母材熔化和熔池金属凝固结晶行为，进而使焊缝组织得到细化，接头性能得到提高。清华大学吴敏生等人提出了电弧超声方法，通过隔离、耦合方式由超声激励源在焊接过程中激发出超声振动，通过电弧超声作用使焊缝晶粒细化，改善焊缝应力分布，提高焊缝接头冲击韧度和疲劳寿命。哈尔滨工业大学杨春利团队通过超声振动装置与焊枪机械耦合的方式，实现了超声振动与焊接电弧的复合，并成功应用于非熔化极和熔化极气体保护焊，研究表明超声电弧复合焊接方法在提高焊接效率，改善熔滴过渡过程，增强焊接稳定性，细化接头组织，减少气孔等方面存在一定优势。但是，外部超声激励源耦合激励超声脉冲的方式，受激励源脉冲电流上升沿、下降沿变化率低，脉冲电流幅值较低等方面因素的限制，所激发的超声作用效果较弱。采用超声振动装置与焊枪机械耦合时，需要设计特殊结构的专用焊枪，其结构复杂，应用场合受到限制。同时，传统逆变式脉冲GMAW电源，由于输出滤波电感的存在，使脉冲电流的变化存在一定响应时间，通常脉冲电流由基值上升到峰值或由峰值下降到基值所用的时间为几百微妙甚至达到毫秒级别，受限于硬件电路的制约，通过传统逆变电路进一步缩短电流响应时间十分困难。因此，亟需一种新的电源装置，以提高电弧稳定性，进一步提升脉冲GMAW焊接质量。
技术实现思路
本专利技术提供一种超音频复合脉冲GMAW电源装置，用以解决现有技术中使用脉冲GMAW进行焊接时电弧易受干扰，稳定性较差，焊缝组织粗大等方面的技术问题。本专利技术提供一种超音频复合脉冲GMAW电源装置，包括：整流滤波电路、驱动信号控制器、第一电流模块、第二电流模块、第三电流模块和基值电流模块，其中，所述整流滤波电路的输入端接交流电源，其输出端与所述第一电流模块的输入端、所述第二电流模块的输入端、所述第三电流模块的输入端和所述基值电流模块的输入端相连，所述第一电流模块的输出端、所述第二电流模块的输出端、所述第三电流模块的输出端和所述基值电流模块的输出端均与工件和焊枪相连；所述整流滤波电路用于将交流电流转换成直流电流；所述驱动信号控制器用于为所述第一电流模块、所述第二电流模块、所述第三电流模块分别提供第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号；所述第一电流模块用于根据所述第一驱动信号，将直流电流转换成第一输出电流，所述第一输出电流为频率为20kHz至100kHz的脉冲电流；所述第二电流模块用于根据所述第二驱动信号，将所述直流电流转换成第二输出电流，所述第二输出电流为电流变化速率大于50A/μs的脉冲电流；所述第三电流模块用于根据所述第三驱动信号，将所述直流电流转换成第三输出电流，所述第三输出电流为电流变化速率大于50A/μs的脉冲电流；所述基值电流模块用于将所述直流电流转换成基值电流，并将所述基值电流输出。进一步的，所述第一电流模块包括第一恒流源、第一电流切换电路和第一驱动电路，其中，所述第一恒流源的输入端与所述整流滤波电路的输出端相连，用于对输入的所述直流电流进行处理，以获得第一调节电流；所述第一电流切换电路的输入端与所述第一恒流源的输出端相连，所述第一电流切换电路的输出端与所述工件和焊枪相连；所述第一电流切换电路用于基于功率放大后的第一驱动信号对所述第一调节电流进行调节，以获得所述第一输出电流；所述第一驱动电路与所述第一电流切换电路相连，用于将从所述驱动信号控制器接收到的所述第一驱动信号进行功率放大后，输送至所述第一电流切换电路。进一步的，所述第二电流模块包括第二恒流源、第二电流切换电路和第二驱动电路，其中，所述第二恒流源的输入端与所述整流滤波电路的输出端相连，用于对输入的所述直流电流的进行处理，以获得第二调节电流；所述第二电流切换电路的输入端与所述第二恒流源的输出端相连，所述第二电流切换电路的输出端与所述工件和焊枪相连；所述第二电流切换电路用于基于功率放大后的第二驱动信号对所述第二调节电流进行切换控制，以获得所述第二输出电流；所述第二驱动电路与所述第二电流切换电路相连，用于将从所述驱动信号控制器接收到的所述第二驱动信号进行功率放大后，输送至所述第二电流切换电路。进一步的，所述第三电流模块包括第三恒流源、第三电流切换电路和第三驱动电路，其中，所述第三恒流源的输入端与所述整流滤波电路的输出端相连，用于对输入的所述直流电流进行处理，以获得第三调节电流；所述第三电流切换电路的输入端与所述第三恒流源的输出端相连，所述第三电流切换电路的输出端与所述工件和焊枪相连；所述第三电流切换电路用于基于功率放大后的第三驱动信号对所述第三调节电流进行切换控制，以获得所述第三输出电流；所述第三驱动电路与所述第三电流切换电路相连，用于将从所述驱动信号控制器接收到的所述第三驱动信号进行功率放大后，输送至所述第三电流切换电路。进一步的，所述基值电流模块包括第四恒流源，所述第四恒流源的输入端与所述整流滤波电路的输出端相连，输出端与所述工件和焊枪相连；所述第四恒流源用于对输入的所述直流电流的大小进行调节，以获得所述基值电流。进一步的，所述第一恒流源、所述第二恒流源、所述第三恒流源和所述第四恒流源的结构相同，各恒流源包括第一电容、第二电容、第三功率开关管、第四功率开关管、第一二极管、第二二极管、变压器和电感，其中，所述第一电容的第一端与所述整流滤波电路的输出端正极相连，所述第一电容的第二端与所述第二电容的第一端相连，所述第二电容的第二端与所述整流滤波电路的输出端负极相连；所述第三功率开关管的集电极、发射极分别与所述整流滤波电路的输出端正极、所述第四功率开关管的集电极相连，所述第四功率开关管的发射极与所述整流滤波电路的输出端负极相连；所述变压器初级线圈两端分别与所述第一电容的第二端、所述第四功率开关管的集电极相连；所述变压器次级线圈两端分别与所述第一二极管的正极、所述第二二极管的正极相连，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的负极相连；所述变压器还包括中心抽头，所述中心抽头与所述电感的一端相连，所述电感的另一端与所述第一电流切换电路、所述第二电流切换电路、所述第三电流切换电路、或者所述工件相连。进一步的，所述第一电流模块还包括用于吸收尖峰电压的第一吸收电路，所述第一吸收电路与所述第一电流切换电路连接。进一步的，所述第一电流切换电路包括第一功率开关管、第二功率开关管和第三二极管；其中，所述第一功率开关管的基极、集电极、发射极分别与所述第一驱动电路、所述第一恒流源的输出端正极、所述第一恒流源的输出端负极相连；所述第一功率开关管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超音频复合脉冲GMAW电源装置，其特征在于，包括：整流滤波电路、驱动信号控制器、第一电流模块、第二电流模块、第三电流模块和基值电流模块，其中，所述整流滤波电路的输入端接交流电源，其输出端与所述第一电流模块的输入端、所述第二电流模块的输入端、所述第三电流模块的输入端和所述基值电流模块的输入端相连，所述第一电流模块的输出端、所述第二电流模块的输出端、所述第三电流模块的输出端和所述基值电流模块的输出端均与工件和焊枪相连；所述整流滤波电路用于将交流电流转换成直流电流；所述驱动信号控制器用于为所述第一电流模块、所述第二电流模块、所述第三电流模块分别提供第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号；所述第一电流模块用于根据所述第一驱动信号，将直流电流转换成第一输出电流，所述第一输出电流为频率为20kHz至100kHz的脉冲电流；所述第二电流模块用于根据所述第二驱动信号，将所述直流电流转换成第二输出电流，所述第二输出电流为电流变化速率大于50A/μs的脉冲电流；所述第三电流模块用于根据所述第三驱动信号，将所述直流电流转换成第三输出电流，所述第三输出电流为电流变化速率大于50A/μs的脉冲电流；所述基值电流模块用于将所述直流电流转换成基值电流，并将所述基值电流输出。...

【技术特征摘要】
1.一种超音频复合脉冲GMAW电源装置，其特征在于，包括：整流滤波电路、驱动信号控制器、第一电流模块、第二电流模块、第三电流模块和基值电流模块，其中，所述整流滤波电路的输入端接交流电源，其输出端与所述第一电流模块的输入端、所述第二电流模块的输入端、所述第三电流模块的输入端和所述基值电流模块的输入端相连，所述第一电流模块的输出端、所述第二电流模块的输出端、所述第三电流模块的输出端和所述基值电流模块的输出端均与工件和焊枪相连；所述整流滤波电路用于将交流电流转换成直流电流；所述驱动信号控制器用于为所述第一电流模块、所述第二电流模块、所述第三电流模块分别提供第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号；所述第一电流模块用于根据所述第一驱动信号，将直流电流转换成第一输出电流，所述第一输出电流为频率为20kHz至100kHz的脉冲电流；所述第二电流模块用于根据所述第二驱动信号，将所述直流电流转换成第二输出电流，所述第二输出电流为电流变化速率大于50A/μs的脉冲电流；所述第三电流模块用于根据所述第三驱动信号，将所述直流电流转换成第三输出电流，所述第三输出电流为电流变化速率大于50A/μs的脉冲电流；所述基值电流模块用于将所述直流电流转换成基值电流，并将所述基值电流输出。2.根据权利要求1所述的超音频复合脉冲GMAW电源装置，其特征在于，所述第一电流模块包括第一恒流源、第一电流切换电路和第一驱动电路，其中，所述第一恒流源的输入端与所述整流滤波电路的输出端相连，用于对输入的所述直流电流进行处理，以获得第一调节电流；所述第一电流切换电路的输入端与所述第一恒流源的输出端相连，所述第一电流切换电路的输出端与所述工件和焊枪相连；所述第一电流切换电路用于基于功率放大后的第一驱动信号对所述第一调节电流进行调节，以获得所述第一输出电流；所述第一驱动电路与所述第一电流切换电路相连，用于将从所述驱动信号控制器接收到的所述第一驱动信号进行功率放大后，输送至所述第一电流切换电路。3.根据权利要求2所述的超音频复合脉冲GMAW电源装置，其特征在于，所述第二电流模块包括第二恒流源、第二电流切换电路和第二驱动电路，其中，所述第二恒流源的输入端与所述整流滤波电路的输出端相连，用于对输入的所述直流电流的进行处理，以获得第二调节电流；所述第二电流切换电路的输入端与所述第二恒流源的输出端相连，所述第二电流切换电路的输出端与所述工件和焊枪相连；所述第二电流切换电路用于基于功率放大后的第二驱动信号对所述第二调节电流进行切换控制，以获得所述第二输出电流；所述第二驱动电路与所述第二电流切换电路相连，用于将从所述驱动信号控制器接收到的所述第二驱动信号进行功率放大后，输送至所述第二电流切换电路。4.根据权利要求3所述的超音频复合脉冲GMAW电源装置，其特征在于，所述第三电流模块包括第三恒流源、第三电流切换电路和第三驱动电路，其中，所述第三恒流源的输入端与所述整流滤波电路的输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐铂金，王强，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11