一种焊接电源节能方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种焊接电源节能方法及系统。通过应用本方法，当检测到焊接电源连续待机时间超过设定时间T后，焊接电源自动断电关机，有效节约电能损耗，需重新使用焊接电源时，手动重启断路器开关NFB即可。本系统包括主电路模块、控制模块、辅助电源模块。控制模块单片机最小系统中设置有主程序，用于实现本系统的控制逻辑，达成焊接电源的节能功能。本方法及系统可从根本上杜绝因焊接电源长时间待机而造成电能浪费严重的情况，给企业带来可观的经济效益并创造显著的社会效益。济效益并创造显著的社会效益。济效益并创造显著的社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种焊接电源节能方法及系统


[0001]本专利技术涉及焊接电源的节能控制领域，具体涉及一种焊接电源节能方法及系统。

技术介绍

[0002]焊接电源作为一种常用的焊接设备，在焊接制造领域应用非常广泛，其中，造船厂、汽车制造厂、钢结构加工厂、压力容器制造厂等单位保有的焊接电源数量与种类最多。比较常用的焊接电源类型包括二氧化碳保护焊接电源、埋弧焊接电源、氩弧焊接电源、直流焊接电源、交流手工弧焊接电源等。
[0003]通常，焊接电源利用正负极在瞬间短路时产生的高温电弧来熔化焊丝与被焊材料，以达到两者相结合的目的。为了能产生可以熔化焊丝与被焊材料的高温电弧，需要焊接电源具有较大的输出功率，例如在钢结构加工厂使用较多的二氧化碳保护焊，其额定功率大多在20kW以上，以松下YD
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500ER系列焊接为例，该型焊接电源的额定功率为23.3kW。焊接电源不仅在正常工作时的额定功率比较大，其在待机状态下的功耗也不小，如逆变手工焊接电源，在待机状态的空载损耗约为200
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400W，其它类型的焊接电源如埋弧焊接电源，待机状态下的空载损耗会更大。
[0004]然而，焊工在使用焊接电源进行焊接作业时并非一直处于有效工作状态，一般来说，焊工给焊接电源上电后，只在有焊接任务或整理好焊件之后才会进行焊接作业，其它时间焊接电源均处于待机状态。为了方便使用，焊工并不会为了节能而关掉处于待机状态下的焊接电源，包括午休期间，也有很多焊工不会或忘记及时关掉焊接电源。
[0005]以上的工作场景造成焊接电源处于较长时间的待机状态，据作者在北方某大型造船厂的调研统计数据，按每天8小时工作时间统计(不包括午休)，一个焊工实际的有效工作时间在4
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5小时左右，取平均值4.5小时，即一个焊工每天约有3.5小时的非有效工作时间(并非只有个人偷闲原因，有些焊接工作需要事先整理焊件)，再假设焊工在午休期间没有或忘记关掉焊接电源(午休时间一般为1小时)，那么一台焊接电源在一天中可能有4.5小时处于待机状态，假定待机状态下的空载损耗为300W，则一台焊接电源每天的空载损耗约为1.35kW。一个规模中等的钢结构加工厂的焊接电源保有量约为200台，那么工厂每天焊接电源的空载损耗约为270kW，取一年中的有效开工天数为300天，则一年的焊接电源空载损耗约为81000kW，即，工厂每年在焊接电源待机损耗方面浪费约8万度电。根据以上分析数据可知，处于待机状态下的焊接电源损耗功率比较大，在规模较大的焊接制造企业中的浪费电能效应更加明显，这种情况既给企业带来了额外的经济成本开支，也不符合国家大力倡导的建设节能环保型企业及可持续发展社会的倡议。不过，目前市面上还没有比较好的方法或系统改善这一现状，因此，提出或设计一种系统来降低焊接电源的待机时间或空载损耗既有较大的经济效益也有显著的社会效益。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种焊接电源节能方法及系统，当检测到焊接电源连续待
机时间超过设定时间后，能够自动强制焊接电源失电停止运行，可从根本上杜绝因焊接电源长时间待机而造成的电能严重浪费情况。
[0007]为了实现专利技术目的，本专利技术提供了一种焊接电源节能方法，通过主电路模块、控制模块、辅助电路模块的相互配合实现节能；
[0008]主电路模块包括断路器开关NFB、交流接触器KM主触点、焊接电源、电流采样传感器，均串接于三相交流电源；
[0009]控制模块包括AD转换单元、单片机最小系统、接口单元；单片机最小系统内搭载有主程序、定时器T0；AD转换单元输入端连接于电流采样传感器，AD转换单元输出端连接于单片机最小系统，单片机最小系统控制端口连接于接口单元；接口单元输出端连接控制继电器KA的线圈；
[0010]辅助电源模块包括控制变压器TR、接口电源、控制电源，控制变压器TR的一次侧绕组连接三相交流电源，二次侧绕组T21串接交流接触器KM的线圈和控制继电器KA主触点，二次侧绕组T22、T23分别串联接口电源、控制电源为接口单元供电；
[0011]具体工作流程包括以下步骤：
[0012]步骤1、闭合断路器开关NFB，控制模块得电复位，控制模块中单片机最小系统控制端口输出低电平，焊接电源、控制模块正常运行；
[0013]步骤2、单片机最小系统主程序运行，执行while(1)函数；
[0014]步骤3、当定时器T0计数值对应的时间达到T时，会自动触发定时器T0中断函数；
[0015]步骤4、中断函数介入导致焊接电源失电，停止运行；主程序继续运行，但处于死循环状态。
[0016]进一步地，步骤1控制端口输出低电平控制焊接电源正常运行的具体流程为：
[0017]步骤1
‑
1、控制端口输出低电平；
[0018]步骤1
‑
2、控制端口、接口单元之间形成导通回路；
[0019]步骤1
‑
3、接口单元输出端的控制继电器KA线圈得电，使得部署于控制变压器TR的二次侧绕组T21的控制继电器KA的主触点吸合，与交流接触器KM的线圈形成导通回路；
[0020]步骤1
‑
4、部署于三相交流电源的交流接触器KM主触点吸合，焊接电源得电复位；
[0021]步骤1
‑
5、焊接电源、控制模块正常运行。
[0022]进一步地，步骤2中while(1)函数的执行流程为：
[0023]步骤2
‑
1、判断控制端口输出电平状态是否为低电平，如果否，则返回while(1)函数；如果是，则进入下一步；
[0024]步骤2
‑
2、读取10组经AD转换单元转换后的电流测量值，并存放到数组A中；
[0025]步骤2
‑
3、舍弃数组A中的最大值和最小值，计算剩余8组数值平均值，作为采样值；
[0026]步骤2
‑
4、判断采样值是否大于设定值C，如果是，则清零并关闭定时器T0，并返回while(1)函数；如果否，则进入步骤2
‑
5；
[0027]步骤2
‑
5、判断定时器T0计数值是否为零，如果否，则返回while(1)函数；如果是，则进入步骤2
‑
6；
[0028]步骤2
‑
6、启动定时器T0，开始计数，并返回while(1)函数。
[0029]进一步地，步骤3中定时器T0中断函数的执行流程为：
[0030]步骤3
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1、控制端口输出高电平；
[0031]步骤3
‑
2、清零并关闭定时器T0；
[0032]步骤3
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3、返回while(1)函数。
[0033]进一步地，步骤4中断函数介入导致焊接电源失电，停止运行的具体流程为：
[0034]步骤4
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1、控制端口输出高电平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焊接电源节能方法，其特征在于，通过主电路模块、控制模块、辅助电路模块的相互配合实现节能；主电路模块包括断路器开关NFB、交流接触器KM主触点、焊接电源、电流采样传感器，均串接于三相交流电源；控制模块包括AD转换单元、单片机最小系统、接口单元；所述单片机最小系统内搭载有主程序、定时器T0；所述AD转换单元输入端连接于所述电流采样传感器，所述AD转换单元输出端连接于单片机最小系统，所述单片机最小系统控制端口连接于接口单元；所述接口单元输出端连接控制继电器KA的线圈；辅助电源模块包括控制变压器TR、接口电源、控制电源，所述控制变压器TR的一次侧绕组连接三相交流电源，二次侧绕组T21串接交流接触器KM的线圈和控制继电器KA主触点，二次侧绕组T22、T23分别串联接口电源、控制电源，用于为接口单元供电；具体工作流程包括以下步骤：步骤1、闭合断路器开关NFB，控制模块得电复位，所述控制模块中单片机最小系统控制端口输出低电平，焊接电源、控制模块正常运行；步骤2、单片机最小系统主程序运行，执行while(1)函数；步骤3、当定时器T0计数值对应的时间达到T时，会自动触发定时器T0中断函数；步骤4、中断函数介入导致焊接电源失电，停止运行；主程序继续运行，但处于死循环状态。2.根据权利要求1所述的一种焊接电源节能方法，其特征在于，步骤1控制端口输出低电平控制焊接电源正常运行的具体流程为：步骤1
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1、控制端口输出低电平；步骤1
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2、控制端口、接口单元之间形成导通回路；步骤1
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3、接口单元输出端的控制继电器KA线圈得电，使部署于控制变压器TR二次侧绕组T21的控制继电器KA主触点吸合，与交流接触器KM的线圈形成导通回路；步骤1
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4、部署于三相交流电源的交流接触器KM主触点吸合，焊接电源得电复位；步骤1
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5、焊接电源、控制模块正常运行。3.根据权利要求1所述的一种焊接电源节能方法，其特征在于，步骤2中所述while(1)函数的执行流程为：步骤2
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1、判断控制端口输出电平状态是否为低电平，如果否，则返回while(1)函数；如果是，则进入下一步；步骤2
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2、读取10组经AD转换单元转换后的电流测量值，并存放到数组A中；步骤2
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3、舍弃数组A中的最大值和最小值，计算剩余8组数值平均值作为采样值；步骤2
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4、判断采样值是否大于设定值C，如果是，则清零并关闭定时器T0，并返回while(1)函数；如果否，则进入步骤2
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5；步骤2
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5、判断定时器T0计数值是否为零，如果否，则返回while(1)函数；如果是，则进入步骤2
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6；步骤2
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6、启动定时器T0，开始计数，并返回while(1)函数。4.根据权利要求1所述的一种焊接电源节能方法，其特征在于，步骤3中所述定时器T0中断函数的执行流程为：
步骤3
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1、控制端口输出高电平；步骤3
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2、清零并关闭定时器T0；步骤3
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3、返回while(1)函数。5.根据权利要求1所述的一种焊接电源节能方法，其特征在于，步骤4中断函数介入导致焊接电源失电，停止运行的具体流程为：步骤4
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1、控制端口输出高电平；步骤4
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2、控制端口、接口单元之间无法形成导通回路；步骤4
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3、控制继电器KA的线圈失电，控制继电器KA主触点断开，无法与交流接触器KM的线圈形成导通回路；步骤4
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4、部署于三相交流电源的交流接触器KM主触点断开，焊接电源停止运行。6.根据权利要求1所述的一种焊接电源节能方法，其特征在于，步骤4执行完成后，若需重新使用焊接电源应进行步骤5重启本系统，具体流程如下：步骤5
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1，断路器开关NFB断开；步骤5
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2，控制电源失电，停止运行；步骤5
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3，断路器开关NFB重新闭合；步骤5
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4，控制模块重新得电复位；步骤5
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5，交流接触器KM主触点重新闭合；步骤5
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6、焊接电源得...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘超，孙宏伟，廖良闯，陈卫彬，张本顺，王传生，严顶，曹荣祥，
申请(专利权)人：江苏杰瑞科技集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：