【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焊接，特别涉及一种基于倍频方式的双丝高频脉冲mig焊电源系统及控制方法。
技术介绍
1、在焊接生产或者研究中，根据实际情况和要求修改焊接电流波形，是提高各种合金焊接质量的重要途径，特别是高频脉冲电流在电弧焊中的应用，在普通直流或低频脉冲电流基础上叠加高频脉冲电流，赋予电弧更高的力学特性，使电弧能量更集中，并且对熔池的高频搅拌作用可促进熔融金属的流动，细化晶粒，提高焊接接头的力学性能。在高频脉冲mig焊的基础上采用双丝的方式是一种复合的工艺创新，双丝mig焊作为一种高效的焊接方法，在焊接速度与熔覆率等方面有显著提升，将双丝mig焊与高频脉冲相结合，有利于进一步推动焊接技术的创新发展。
2、双丝脉冲mig焊虽然能提高焊接效率，但脉冲频率不高，并且双电弧之间相互干扰，影响焊接过程的稳定性，与常规mig焊相比，高频脉冲mig焊具有更广阔的应用前景，目前多数高频脉冲电流输出电源采用斩波电路，有单个开关管的斩波电路，以及两个开关管的斩波电路。斩波电路输出高频脉冲电流是较为成熟的方案，改变电源回路上的功率开关管的pwm控制信号的频率以及占空比，实现高频脉冲电流的峰值、基值输出以及高频脉冲频率调节。但输出的频率受限于功率开关管igbt的自身属性，高频脉冲输出的最高频率等于igbt的最高开关频率。
3、对高频焊接的工艺研究最重要的是高频电源的研制，能够稳定输出高频脉冲电流是高频脉冲焊接顺利进行的最大保障，然而高频脉冲电流的生成对于焊接电源是一大挑战，特别是针对双丝焊电源系统，因此提出了一种可以输出更高脉冲频率
4、中国专利zl202311045235.8公开了一体化双丝复合超高频脉冲mig焊电源系统及控制方法，有效地实现了对双丝复合超高频脉冲mig焊电源系统的控制，但存在以下缺点：
5、(1)输出高频脉冲电流频率受限于开关管的自身属性，主、从机高频脉冲模块均采用直流斩波电路，高频脉冲电流的输出频率取决于直流斩波电路中开关管的开关频率，高频脉冲电流输出的最高频率受限于开关管的最高开关频率。
6、(2)可靠性差，斩波电路中开关器件频繁开关，易导致器件的温度升高，增加热失效的风险；开关器件在开关的过程中可能会受到尖峰电压、高电流和高温的影响，从而损坏开关器件，降低系统的可靠性和寿命。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种基于倍频方式的双丝高频脉冲mig焊电源系统及控制方法。
2、本专利技术在双丝脉冲mig焊和高频脉冲焊的基础上，将双丝高频脉冲mig焊电源系统进行一体化设计和控制，并在高频脉冲模块中采用高频倍频电路将正负脉冲转化为双倍频率的正脉冲，提出基于倍频方式的双丝高频脉冲mig焊电源系统及控制方法，简化了系统结构。在实现高频脉冲的同时，充分发挥了开关管的最高性能，仅需其它高频电源开关管一半开关频率即可达到最高输出频率，减少了开关管的损耗。
3、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
4、一种基于倍频方式的双丝高频脉冲mig焊电源系统，包括主机电源、从机电源、数字化控制模块、主电弧负载及从电弧负载；
5、所述主机电源和从机电源结构相同，均包括低频脉冲模块和高频脉冲模块；
6、所述低频脉冲模块及高频脉冲模块的输入端与三相交流电网连接，输出端并联后分别与主电弧负载及从电弧负载连接；
7、所述低频脉冲模块包括依次电气连接的输入整流滤波电路、高频逆变电路、功率变压电路和输出整流滤波电路；
8、所述高频脉冲模块包括依次电气连接的恒流源电路、二次高频逆变电路和高频倍频电路；
9、所述数字化控制模块分别与主机电源及从机电源连接。
10、进一步，所述恒流源电路采用移相全桥逆变拓扑结构，包括依次电气连接的输入整流滤波电路、高频逆变电路、功率变压电路和输出整流滤波电路。
11、进一步，低频脉冲模块的高频逆变电路采用移相全桥逆变电路。
12、进一步，所述高频倍频电路采用单向整流桥结构，且与前级二次高频逆变电路相连接。
13、进一步，所述二次高频逆变电路输出的脉冲频率受限于所述二次高频逆变电路的igbt开关管的最高开关频率，输出的脉冲频率等于igbt开关管的开关频率，通过高频倍频电路，输出幅值不变，频率翻倍的正脉冲群，实现输出脉冲电流最高频率不受限于igbt开关频率，可达igbt最高开关频率的两倍。
14、进一步，一种如权利要求1-5任一项所述的双丝高频脉冲mig焊电源系统的控制方法，包括：
15、首先，主机电源及从机电源的低频脉冲模块输出直流电流和低频脉冲电流：
16、然后，分别实现高频脉冲模块无输出电流、持续输出高频脉冲电流及间歇性输出高频脉冲电流：
17、最后，通过实现数字化控制模块对低频脉冲模块及高频脉冲模块之间的协调控制，在不同阶段给定高频脉冲输出信号，根据被叠加的电流波形和叠加位置，主机电源和从机电源的输出均可形成五种输出模式。
18、进一步，所述主机电源及从机电源的低频脉冲模块输出直流电流和低频脉冲电流，具体为：通过调节低频脉冲模块中移相全桥逆变电路的超前桥臂与滞后桥臂之间的移相角大小，输出恒定电流，再经过高频变压器和输出整流滤波电路，输出直流电流和低频脉冲电流。
19、进一步，所述分别实现高频脉冲模块无输出电流、持续输出高频脉冲电流及间歇性输出高频脉冲电流，具体为：
20、所述高频脉冲模块的恒流源电路输出恒定直流，恒流源电路的输出端接二次高频逆变电路，将恒流源变换成正负脉冲，占空比可调，二次高频逆变电路输出端接高频倍频电路，采用高频倍频电路将正负脉冲转化为双倍频率的正脉冲，实现高频脉冲电流输出，通过控制恒流源电路的输出即可实现高频脉冲模块无输出电流、持续输出高频脉冲电流及间歇性输出高频脉冲电流。
21、进一步，所述五种输出模式，具体为：
22、低频脉冲模块输出直流电流，高频脉冲模块无电流输出，组合形成输出模式一；
23、低频脉冲模块输出低频脉冲电流，高频脉冲模块无电流输出，组合形成输出模式二；
24、低频脉冲模块输出直流电流，高频脉冲模块持续输出高频脉冲电流，组合形成输出模式三；
25、低频脉冲模块输出低频脉冲电流，高频脉冲模块间歇性输出高频脉冲电流：在低频脉冲电流的峰值阶段输出，在低频脉冲电流的基值阶段关断，组合形成输出模式四；
26、低频脉冲模块输出低频脉冲电流，高频脉冲模块间歇性输出高频脉冲电流：在低频脉冲电流的峰值阶段关断，在低频脉冲电流的基值阶段输出，组合形成输出模式五。
27、进一步，根据主机电源和从机电源输出不同的模式，组合形成25种输出模式。
28、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：
29、(1)本专利技术与现有的双丝高频本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于倍频方式的双丝高频脉冲MIG焊电源系统，其特征在于，包括主机电源、从机电源、数字化控制模块、主电弧负载及从电弧负载；
2.根据权利要求1所述的双丝高频脉冲MIG焊电源系统，其特征在于，所述恒流源电路采用移相全桥逆变电路，包括依次电气连接的输入整流滤波电路、高频逆变电路、功率变压电路和输出整流滤波电路。
3.根据权利要求1所述的双丝高频脉冲MIG焊电源系统，其特征在于，低频脉冲模块的高频逆变电路采用移相全桥逆变电路。
4.根据权利要求1所述的双丝高频脉冲MIG焊电源系统，其特征在于，所述高频倍频电路采用单向整流桥结构，且与前级二次高频逆变电路相连接。
5.根据权利要求1所述的双丝高频脉冲MIG焊电源系统，其特征在于，所述二次高频逆变电路输出的脉冲频率受限于所述二次高频逆变电路的IGBT开关管的最高开关频率，输出的脉冲频率等于IGBT开关管的开关频率，通过高频倍频电路，输出幅值不变，频率翻倍的正脉冲群，实现输出脉冲电流最高频率不受限于IGBT开关频率，可达IGBT最高开关频率的两倍。
6.一种如权利要求1-5任一
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述主机电源及从机电源的低频脉冲模块输出直流电流和低频脉冲电流，具体为：通过调节低频脉冲模块中移相全桥逆变电路的超前桥臂与滞后桥臂之间的移相角大小，输出恒定电流，再经过高频变压器和输出整流滤波电路，输出直流电流和低频脉冲电流。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述分别实现高频脉冲模块无输出电流、持续输出高频脉冲电流及间歇性输出高频脉冲电流，具体为：
9.根据权利要求6-8任一项所述的控制方法，其特征在于，所述五种输出模式，具体为：
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，根据主机电源和从机电源输出不同的模式，组合形成25种输出模式。
...【技术特征摘要】
1.一种基于倍频方式的双丝高频脉冲mig焊电源系统，其特征在于，包括主机电源、从机电源、数字化控制模块、主电弧负载及从电弧负载；
2.根据权利要求1所述的双丝高频脉冲mig焊电源系统，其特征在于，所述恒流源电路采用移相全桥逆变电路，包括依次电气连接的输入整流滤波电路、高频逆变电路、功率变压电路和输出整流滤波电路。
3.根据权利要求1所述的双丝高频脉冲mig焊电源系统，其特征在于，低频脉冲模块的高频逆变电路采用移相全桥逆变电路。
4.根据权利要求1所述的双丝高频脉冲mig焊电源系统，其特征在于，所述高频倍频电路采用单向整流桥结构，且与前级二次高频逆变电路相连接。
5.根据权利要求1所述的双丝高频脉冲mig焊电源系统，其特征在于，所述二次高频逆变电路输出的脉冲频率受限于所述二次高频逆变电路的igbt开关管的最高开关频率，输出的脉冲频率等于igbt开关管的开关频率，通过高频倍频电路，输出幅值不变，频率翻倍...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴开源，伍永明，刘子涛，陈仟润，曾敏，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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