晶体管弧焊逆变器制造技术

本发明专利技术涉及一种用作焊接设备的晶体管弧焊逆变器，可用于微束等离子弧焊及钨极氩弧焊等多种焊接方法，特别适宜于薄板的焊接。该机采用大功率晶体管模块作为快速开关元件组成快速开关电路；扩大了输出功能，即脉冲和直流输出；设立了小电流引弧电路和短路保护电路；该机成本低，体积小，重量轻，节省了电工材料，实现了小电流引弧和外电路短路时间超过三秒时自动关机，进一步提高了逆变器的可靠性和焊接工艺性能。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用作焊接设备的晶体管弧焊逆变器，可用于微束等离子弧焊及钨极氩弧焊等多种焊接方法，特别适宜于薄板的焊接。弧焊逆变器是八十年代开始出现在国际市场，被称之为第四代弧焊电源。1979年在美国、荷兰、丹麦、挪威等国首先研制出以大功率晶闸管为快速开关元件的可控硅式弧焊逆变器，接着于1981年在意大利又研制出了以大功率晶体管作为快速开关元件的晶体管弧焊逆变器，1983年在中国华南理工大学研制出场效应管弧焊逆变器(CN85201941U)。可控硅式弧焊逆变器小电流焊接时电弧不稳定，并存在噪声;晶体管式弧焊逆变器电弧稳定、体积较可控硅式的小，且无噪声，但它的控制功率较大，需多管关联工作，存在均流问题，线路复杂，且需解决二次击穿问题;场效应管弧焊逆器频率高达50000HZ，进一步减小了体积，但场效应管饱和压降较大，效率并不能比晶体管式的进一步提高，同时需多管并联工作，且场效应管价格昂贵，在过高的逆变频率下工作，要考虑抗干扰问题;弧焊逆变器输出阻抗小、短路引弧时电流冲击值很高，一则对焊接工艺不利，二则影响快速开关管的使用寿命。本专利技术的目的在于克服上述已有技术的缺点，提供一种脉冲直流两用的，同时采用了一种新型小电流引弧电路和短路保护电路的晶体管弧焊逆变器，以提高逆变器的可靠性和焊接工艺性。本专利技术晶体管弧焊逆变器的主要特点是采用大功率晶体管模块作为快速开关元件组成快速开关电路，既降低了生产成本，又使得电路设计大为简化，并减小了驱动功率，体积小，重量轻、节省了电工材料;设立了小电流引弧电路，实现了小电流引弧;短路保护电路的设立，可使该机在外电路短路时间超过三秒时自动关机;该机可输出直流电流，也可输出带前沿尖峰的矩形波脉冲电流，小电流焊接时电弧仍非常稳定，特别适宜于薄板的焊接。下面结合附图对本专利技术晶体管弧焊逆变器作详细说明。附图说明图1本专利技术晶体管弧焊逆变器基本原理方框图。其中，1、小电流引弧电路设定值，2、选择开关，3、直流设定值，4、脉冲设定值，5、小电流引弧电路，6、外特性控制电路，7、电子控制电路，8、短路保护电路，9、输入整流，10、输出整流。图2、3本专利技术晶体管弧焊逆变器工作电路图，其元件规格见附表。本专利技术晶体管弧焊逆变器由主回路、电子控制电路、外特性控制电路、脉冲直流输出电路、小电流引弧电路、短路保护电路、带有反偏的脉冲驱动电路和抗饱和电路组成。参照图1，本专利技术晶体管弧焊逆变器的基本工作原理引弧前，小电流引弧电路将初始电流设定为一较小值，引弧过程中，通过电流反馈，使输出电流线性递增，达焊接电流后，小电流引弧电路自动退出工作，选择开关可根据需要选择直流或脉冲输出，当接入直流讯号时，输出恒定直流，当接入脉冲讯号时，则输出矩形波脉冲电流，当外电路短路时间超过三秒时，短路保护电路将强迫电子控制电路停止工作，整机自行关断。参照图2、3本专利技术晶体管弧焊逆变器各部分的结构及工作状态如下(1)主回路ZL101为输入整流，B101为主变压器、BG101和BG102为大功率开关达林顿晶体管模块，D101和D102为输出整流，VIf为焊接电流反馈讯号，Vuf为电弧电压反馈讯号。BG101和BG102为全机的关键性部件，由一个达林顿晶体管模块构成，由于采用了这种模块，电路设备大为简化，无需多管并联工作，也就不存在均流问题，也不用选管配对，其电流的放大倍数可高达100以上，因此所需驱动功率极小，由于接入了RC吸收网络，见图2中的C108、C109、R119、R120，使晶体管避开了高功耗区，解决了二次击穿问题。B101采用E形铁氧体磁心，规格为EF20，两副铁心并列使用铁心有效截面积 Ae＝1568mm2电感系数Al＝6500平均磁路长度Le＝141mm初级绕组匝数 N1＝17匝次级绕组匝数 N2＝5+5匝(2)电子控制电路由IC4及其外围电路组成，IC4采用W3420或W3520，该电路输出两组相位相差180°的控制脉冲，频率为2000HZ，其脉冲宽度由小电流引弧电路及外特性控制电路控制。(3)稳压电源由B201及IC1及其外围电路组成。(4)外特性控制电路由A2及外设电路组成，当K301接入直流讯号时，输出直流，当K301接入脉冲讯号时，则输出脉冲焊接电流。(5)脉冲直流输出电路由R316、W304及R328组成直流给定讯号，调节W304即可调节输出直流电流大小;由IC3的两组放大器A3、A4及外设电路构成脉冲电路，其中W307、D307及C307组成脉冲时间，R319、W306、R317组成脉冲讯号电路，脉冲频率调整范围为0.5-200HZ，调W307即可调脉冲时间，W306可调脉冲幅值;C307、D306及W308组成维弧时间，R307、W303、R308组成维弧讯号电路，调W308即可调整维弧时间，W303可调维弧电流;D307、W307与D306、W308反向并联，以独立调节脉冲时间与维弧时间，K301为直流或脉冲选择开关，由K301进行直流或脉冲选择，对由A2及其外围电路组成的外特性电路进行控制，以获得直流或脉冲输出。(6)小电流引弧电路由A1及其外设电路组成，C306在R311及R313之间引出接地，通过W305、R311、C306、R313设定引弧初始电流，通过电流反馈，使设定值连续变化，当输出电流增长到外特性控制电路的设定值后，D302被反向偏置，D303导通，小电流引弧电路退出工作，外特性控制电路进入工作状态，输出正常焊接电流。(7)短路保护电路由IC2及其外设电路组成，R112、D104、C106并接在电源输出端，以获取输出电压讯号，以控制IC2，IC2的1、2脚串接在电源与IC4的10脚之间，以控制IC4的电源的通断。正常焊接时，电压反馈讯号Vuf使IC2的1、2脚接通，给电子控制电路提供电源，当外电路短路时，C106放电完毕，Vuf等于零，使IC2的1、2脚断开，电子控制电路断电，无输出脉冲，整机自动关断。(8)带有反偏的脉冲驱动电路由B102、B103及D111与D112组成，B102、B103的初级采用中心抽头式，D111与D112分别串接在B102及B103的初级侧，当脉冲结束后，产生一个通过D111与D112的反向电流，以获得反偏输出。(9)抗饱和电路由D105、D107、D108、D110组成，D107与D105共阳极，D110与D108共阳极，D107及D110的阴极分别接至BG101与BG102的基极，D105与D108的阴极分别接至BG101与BG102的集电极，当过饱和时，D105及D108将多余电流引至BG101和BG102的集电极，以达到抗饱和目的。根据附表所选择的元器件，该机所能达到的输出电流范围为4-63安培。本专利技术与已有技术相比具有如下优点和效果1、由于采用了脉冲及直流给定讯号选择电路，实现了直流和脉冲输出两种功能，脉冲输出频率调节范围宽广0.5-200HZ，扩大了工艺的适应性，有利于全位置及小电流焊接。2、采用小电流引弧电路，实现了小电流引弧，使得短路浪涌电流大为减小，避免了工件因短路引弧而造成的污染，提高了工艺性能，同时也避免了晶体管流过过高的电流，提高了可靠性。3、由于采用了短路保护电路，在外电路短路时间超过三秒时，逆变器自动关断，避免弧焊逆变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由主回路、电子控制电路、稳压电源、外特性控制电路组成的晶体管弧焊逆变器，其特征在于有脉冲直流输出电路，小电流引弧电路、短路保护电路、带有反偏的脉冲驱动电路和抗饱和电路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宪平，方臣富，
申请(专利权)人：镇江船舶学院，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]