專利名稱：一種加大逆變弧焊電源外拖電流調節(jié)量的方法
技術領域：
本發(fā)明是一種用以增大逆變式弧焊電源(以下簡稱弧焊電源)外拖電流調節(jié)量的方法及其結構，涉及逆變弧焊電源技術。
至今，采用并接技術制造的逆變式弧焊電源，其所并接的逆變弧焊整流器(以下簡稱整流器)均是相同的。為了各組均衡輸出，它們的輸出電壓也是一致的。因而在整流器中用于功率傳輸?shù)淖儔浩?以下簡稱變壓器)，其次初級匝比也是一致的。用這樣的并接方法，雖可加大弧焊電源的輸出功率，但還難以制造成具有大幅度外拖特性的弧焊電源。
這里所指的外拖，是指弧焊電源輸出電流隨弧壓降低而增大的一種輸出特性。某些特殊用途的弧焊電源，要求在輸出短接時才增大輸出電流，它也是本發(fā)明所指的外拖特性。
一般的弧焊電源，其輸出在正?；簳r，應保持設定的焊接電流，弧壓上升時，電流應減小，弧壓降低時，電流要增加，增量要大至數(shù)倍于焊接電流。但目前的弧焊電源，外拖電流增量一般是限定在50％以內。這對于溶化極氣保焊、埋弧焊、焊條手工電弧焊來講是遠不夠的。這是由于變壓器匝比的限制及要兼顧功率開關管工作可靠性。
整流器的電流轉換比決定于變壓器匝比。增大外拖電流，必須要增大變壓器初級電流，之間是正比例關系。如若大倍率的外拖電流出現(xiàn)在溶滴過渡的輸出短接狀態(tài)，串接在變壓器初級的功率開關管不但要承受大電流開啟與關斷沖擊，還要承受因輸出短接而激起的高dv/dt的反沖電壓沖擊，其工作可靠性是難以保證的。這就是至今眾多逆變弧焊電源不敢設計成具有大幅度外拖特性的主要原因之一。其結果，也就降低了該類弧焊電源的使用效果。
本發(fā)明目的，是尋找一種新的設計方法及結構，能可靠地解決大幅度增大逆變式弧焊電源外拖電流增量的技術問題。
本發(fā)明的方法是為原弧焊電源增加一組外拖輔助逆變弧焊整流器(以下簡稱輔助整流器，原弧焊電源中的逆變整流器，簡稱為原整流器，或主整流器)，該整流器中的用于功率傳輸?shù)母綦x轉換變壓器具有較高的電流轉換比。將輔助整流器與原整流器并接，由其提供外拖電流增量。而原整流器可以保持原來功能，也可除卻或減小原來的外拖功能。
為了保證焊接不斷弧，原整流器中，變壓器次級的輸出空載電壓必須設計到額定正常焊接弧壓的1.8至4倍。這樣就必須提高變壓器次初級的繞組匝比。匝比高了，可以提高電壓轉換比，卻降低了電流轉換比。而弧焊外拖一般是出現(xiàn)在正?；阂韵拢械纳踔林恍璩霈F(xiàn)在輸出短接狀態(tài)，因此，輔助整流器可以用降低電壓轉換比設計指標，來增大電流轉換比設計。
實現(xiàn)本發(fā)明的一種結構是這樣的，它是一種組合式逆變弧焊電源，由兩組逆變弧焊整流器并接而成。其特征是該兩組整流器中的用于功率傳輸?shù)母綦x轉換變壓器次、初級繞組具有不同的等匝比，低等匝比是高等匝比的80％及以下。含低等匝比變壓器的整流器，也即本發(fā)明方法中的輔助整流器，主要用于加大外拖電流增量，由一個外拖電流增量設定與控制電路控制。含高等匝比變壓器的整流器，也即本發(fā)明方法中的主整流器，也即原整流器。
上述等匝比是這樣定義的，見下式N＝P·T2/T1N為等匝比值T2為變壓器次級實際匝數(shù)T1為變壓器初級實際匝數(shù)P為常數(shù)，視逆變電路型式而定，全橋式、推挽式、雙組單端異步并接式，P取1；半橋式、單端式、雙組單端同步并接式，P取0.5。
輔助整流器與主整流器一般是采用同一型式的逆變電路，如若采用不同型式的逆變電路，要用上式進行等條件換算后，來比較變壓器匝比。
兩組整流器以以下方法進行并接。
它們可以共用一套直流供電裝置，即是將工業(yè)用電或市電經整流、濾波，變交流為直流的電源裝置。兩組整流器的輸入端在該裝置后并接。兩組整流器也可以各自設有一套上述直流供電裝置，這樣，它們應在交流電源輸入端并接。輸出并接在各自最后輸出端上；也可以將高等匝比的整流器的最后輸出端之一，改接在低等匝比整流器的輸出濾波電抗器之前，共用該電抗器。
兩組整流器中的逆變工作開關可同步，也可非同步，也可異步工作。若采用同步或異步，可設立一個獨立主振電路，產生同步或異步控制信號，經隔離耦合器，控制兩組整流器中的隨同振蕩器工作，以令產生同步或異步開關信號。也可以選用其中一組整流器中的振蕩電路為主振電路，輸出同步信號，控制另一組工作。同步點可設在開關前沿，也可設在開關后沿。隔離耦合器件可選用高速光耦或脈沖變壓器等。
外拖增量設定可采用靜態(tài)式，也可采用動態(tài)式。如溶化極二氧化碳保護焊可采用靜態(tài)設定，因其外拖僅出現(xiàn)在溶滴短接過渡階段。在短接出現(xiàn)時間，由弧焊輸出端取出一個短接電壓信號，開啟低等匝比整流器工作，按設定值輸出外拖電流。手工電孤焊、或埋弧焊可采用動態(tài)設定。由輸出的弧焊電壓確定外拖電流增量設定值。其外拖增量可設定在正?；阂韵?，弧壓越低，增量越大，短接時為最大。為保證外拖增量穩(wěn)定，也應采用象原整流器中那樣的電流反饋控制裝置，使外拖電流穩(wěn)定在設定值上，并防止過流。
實施例，請見附圖
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附圖所示為手工電弧焊的組合式逆變弧焊電源的結構圖。380V三相交流電源經開關K1分路加入輔助整流器A1與主整流器A2。各自的輸出端并接在a、b，也即弧焊電源輸出端。額定輸出電流為315A。逆變電路型式可任意，現(xiàn)都以半橋設計為例。按弧壓經驗公式，額定電流條件下的正常弧壓為32.6V，空載電壓以2倍率計，不應低于65.2V。380V三相工業(yè)電經整流、濾波，為直流535V，半橋供電電壓為267.5V。主整流器變壓器匝比取1∶4，得空載電壓67V；輔助整流器變壓器匝比取1∶8，得空載電壓33.5V。兩組逆變開關，采用同步工作。IC14與IC2分別是兩組整流器中的脈寬調節(jié)集成電路，選用GS3525。其第4腳為同步信號輸出端，第3腳為同步控制端。由IC1輸出，控制IC2同步工作。之間采用高速光耦HD隔離耦合。開關三極管V1、限流電阻R1、R2與加速電容C1組成同步信號放大電路，用以驅動光耦HD工作，由E1供電。集成電路第16腳輸出5V基準電壓，經電容C2濾波，供光耦輸出級工作。W1是原主整流器中用以設定焊接電流的電位器，R3是原主整流器的電流反饋控制電路中的電流取樣電阻。由電位器W3、三極管V2、V3與電阻R5組成的鏡象恒流源，及由電位器W2與電阻R6組成的限流電路，二者一起組成外拖增量動態(tài)設定電路。二極管用于反向電壓保護。該電路由可調電壓源E2供電。它們工作原理是這樣的，調節(jié)E2，使其電壓設定在正常焊接電壓左右，當弧壓由正常值下降時，恒流源開始工作。其恒流值隨弧壓下降而線性增大。電位器上的電壓也線性增大。該電壓即是外拖增量電流設定值。該設定值是動態(tài)的，是隨弧壓下降而線性增大的。W2為內置電流限定電位器，分流器R4的作用同R3。輔助整流器內的電流反饋控制電路同主整流器、即原整流器一樣。
若將電源E2設定在5V左右，輔助整流器可作為溶化極二氧化碳保護焊輔助外拖整流器。再將主整流器加裝具有平特性控制功能后，該兩者即可組成一臺具有手工焊、二氧化碳保護焊雙功能弧焊電源。
上實施例中，主整流器中變壓器初級電流為78A，若外拖電流增量設計在額定焊接電流的2倍，輔助整流器中變壓器初級電流也為78A。這是目前半橋逆變技術可以實現(xiàn)的。若不采用本發(fā)明技術，主整流器中的變壓器初級電流要增大到原來的三倍，即234A。采用雙組并接，每組也要117A。這樣大的初級電流，會對可靠性造成很大的威脅?？梢?，本發(fā)明方法及結構，可以用來改善逆變弧焊電源的輸出特性及提高可靠性。
權利要求
1.一種加大逆變式弧焊電源外拖電流調節(jié)量的方法，該方法是為原逆變弧焊電源增加一組外拖輔助逆變弧焊整流器，該整流器中的用于功率傳輸?shù)母綦x轉換變壓器具有較高的電流轉換比，將輔助整流器與原逆變弧焊電源中的逆變弧焊整流器并接，由其提供外拖電流增量。
2.一種組合式逆變弧焊電源，它由兩組逆變弧焊整流器并接而成，其特征是該兩組整流器中用于功率傳輸?shù)母綦x轉換變壓器的次、初級繞組，具有不同的等匝比，低等匝比是高等匝比的80％及以下，含低等匝比的整流器主要用于提供外拖電流增量，它由一個外拖電流增量設定與控制電路控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一個能大幅度加大逆變弧焊電源外拖電流的方法及其結構。它用一個高電流轉換比的輔助逆變弧焊整流器與原逆變弧焊整流器并接成一個組合式逆變弧焊電源,為其提供外拖電流增量。該整流器有低匝比高電流轉換比的隔離轉換變壓器。外拖增量由一個外拖電流設定與控制電路控制。采用本發(fā)明,可改善逆變弧焊電源的輸出特性及提高可靠性。
文檔編號B23K9/06GK1186008SQ9611348
公開日1998年7月1日 申請日期1996年12月27日 優(yōu)先權日1996年12月27日
發(fā)明者陳大可 申請人:陳然