一種應用在電火花線切割工具機上的專用變頻器的製作方法

2023-09-21 14:17:10

本實用新型涉及變頻器技術領域，尤其涉及一種應用在電火花線切割工具機上的專用變頻器。

背景技術：

近幾年來國內線切割工具機製造行業開始探索提高線切割工具機加工精度的新技術和新工藝。先後出現了快走絲多次切割、中走絲多檔速多次切割、慢走絲多次切割、進三退二往復式運絲等新的工藝和技術。新的技術和工藝的實現對運絲電動機的控制提出了許多新的要求。如速度可調節、多檔速運行、進三退二、電機頻繁換向、電機快速制動等要求。現有技術的線切割工具機控制方式包括：

第一種方式：工具機上有用可控矽換向和電解電容開關電路直流制動。工具機電氣控制通常採用繼電器控制方式，也是比較實用，但這種控制方式存在著下述一系列的問題：1，繼電器接觸器動作頻繁，損耗相對較大；中間轉換控制複雜，出故障可能性高。2，電機頻繁正反向全壓啟動，啟動電流大，對絲筒機械部件衝擊大。3，接觸器觸點頻繁閉合斷開造成的噪聲大。這些問題導致的主要後果是整個加工可靠性降低，燒絲等問題增多，這勢必導致二次加工，最終影響產品質量，造成不必要的經濟損失。

第二種方式：也可以用通用型變頻器，線切割工具機在使用通用型變頻器需要另外用電路來實現高頻通斷控制左右傳感器信號的轉換，設計複雜，成本較高。

第三種方式：使用線切割專用變頻器只需將相關信號直接接入即可實現所有控制，與通用變頻器相比省去眾多不必要的參數設置，安裝使用簡單方便。通過多功能端子控制絲筒電機運轉，但是調試不方便，高速時快速切換達不到很好的效果，容易出現過流、過壓故障。對絲筒的控制靈活度也不高。而且沒有斷絲保護功能。

技術實現要素：

有鑑於現有技術的上述缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種應用在電火花線切割工具機上的專用變頻器，在通用變頻器的基礎上對硬體做了優化，可靠性得到提高，過流能力提高，斷絲保護，加減速更好，速度精度更高，高速定位強。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種應用在電火花線切割工具機上的專用變頻器，其特徵在於：包括三相交流電模塊、整流模塊、濾波模塊、保護電路、三相逆變器、電動機、輔助電源、驅動電路和控制電路，所述三相交流電模塊、整流模塊、濾波模塊依次連接，所述濾波模塊輸出端與三相逆變器、輔助電源連接，所述輔助電源輸出端與控制電路連接，所述控制電路輸出端與驅動電路連接，所述驅動電路輸出端與三相逆變器連接，所述三相逆變器輸出端與電動機連接，所述三相逆變器輸入端與保護電路連接。

上述的一種應用在電火花線切割工具機上的專用變頻器，其特徵在於：所述三相逆變器為6個IGBT組成的三相逆變器。

上述的一種應用在電火花線切割工具機上的專用變頻器，其特徵在於：所述控制電路為MB90462晶片。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型在通用變頻器的基礎上對硬體做了優化，可靠性得到提高，過流能力提高，斷絲保護，加減速更好，速度精度更高，高速定位強。

以下將結合附圖對本實用新型的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本實用新型的目的、特徵和效果。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構框圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種應用在電火花線切割工具機上的專用變頻器，其特徵在於：包括三相交流電模塊1、整流模塊2、濾波模塊3、保護電路4、三相逆變器5、電動機6、輔助電源7、驅動電路8和控制電路9，所述三相交流電模塊1、整流模塊2、濾波模塊3依次連接，所述濾波模塊3輸出端與三相逆變器5、輔助電源7連接，所述輔助電源7輸出端與控制電路9連接，所述控制電路9輸出端與驅動電路8連接，所述驅動電路8輸出端與三相逆變器5連接，所述三相逆變器5輸出端與電動機6連接，所述三相逆變器5輸入端與保護電路4連接。

本實用新型的線切割專用變頻硬體系統主要由以下幾個環節構成，

(1)主電路

系統功率變換環節採用AD/DC整流電路和IGBT逆變電路。三相交流電壓經二極體整流模塊，大電容濾波後送到由6個IGBT組成的三相逆變器，由逆變器送出的可變頻率的交流電供給電動機調速。

(2)控制電路

控制電路主要用來接受外來信號，採用光耦隔離，端子控制。主控晶片發出控制命令和PWM波形，發出多種故障報警，高頻繼電器輸出。使用MB90462晶片作為控制器能最大限度地減少外圍器件的數目，增加系統的穩定性。在本設計中主要使用PWM輸出口，及板上A/D口、IO口。MB90462晶片的6個PWM信號經過緩衝器反相後送到驅動電路板驅動IPM。

(3)驅動電路

採用IGBT智能功率模塊(IPM)。在設計中使用IGBT智能功率模塊(IPM)，它是一種大規模集成模塊，不僅把功率開關器件和驅動電路集成在一起，而且還將過電壓、過電流和過熱等故障檢測電路包含在裡面，並可將故障保護信號送到CPU進行處理。

(4)保護電路

具有斷絲檢測保護，過欠壓保護，過流，過溫保護，短路保護。IGBT用於電力變換時，容易出現過電壓、過電流等故障，造成器件的損壞，因而IGBT在工作時，必須採取完備的保護措施。這些保護措施主要包括過壓保護、過流保護和過溫保護3部分。IPM內部已經整合了很周密的保護電路，從電流保護、電壓保護到熱保護。

(5)鋪助電源

採用反激式拓撲設計的開關電源，多路輸出，為主控晶片供電，輸出端子12V供電，6路PWM驅動供電,主控晶片供電。

本實用新型的功能描述如下：

1、很靈活的控制方式。

左入、右入及超程信號直接送入變頻器進行換向控制，端子上有加工結束控制端子，超程控制端子，左入、右入控制端子，速度端子，

2、8段速度運行：

有分速度1、速度2、速度3，多個速度控制設定運行方式。使用3根信號線進行8段速控制,每一段速均能在0HZ-70HZ之間調節。使工具機能適應不同工件的加工要求，顯著提高切割面光潔度，擴大工具機的適用範圍根據不同的機械特性使運絲電機的加速度在大範圍內可調，使換向速度更快，效率更高。

3、絲筒開/關端子，絲A,絲B端子。

內部設計有獨特的斷絲檢測電路，無需外部電源供電，直接將「絲A」和「絲B」引線接在與鉬絲接觸的上下導電塊上就能完成安全、可靠的斷絲檢測。你可以使用「重錘」或其他形式的斷絲檢測，方便靈活，適應性強。

4、TA,TB端子。

內置水泵控制開關，可直接控制單相水泵的啟停，使用三相水泵時需外加繼電器。

5、自動上絲功能:

在調試模式下忽略「加工結束」和「斷絲」信號,並自動切換到低速模式,輕鬆地完成上絲。

6、內置掉電檢測：

掉電允許時間可調，掉電時自動剎車，有效防止電機因失控而造成斷絲、絲筒超程。

7、無條紋切割，三種模式：

開關換向、定時換向、單邊切割，任意設置。具有「左入右入換向」與「自動換向」的切換端子,可方便的在兩者之間進行切換。本機設有「定時自動換向」功能，在加工時使電機從左至右運行X秒後，自動換向從右至左運行Y秒(一般設X>Y),能顯著減少切割條紋,提高切割光潔度和精確度,提高產品競爭力。

單邊切割功能與開關換向相似。單邊切割(開高頻)功能。本機有三種開高頻模式：正向反向均開高頻，正向開高頻，反向開高頻。當選擇正向(或反向)開高頻時反向(或正向)可設置為高速運行，並可單獨調節調試功能，用於斷絲調試，屏蔽斷絲功能，清除當前報警狀態，其他功能按照正常模式。

8、緊急停車按鈕：帶有自鎖功能，變頻器無條件減速停車。

以上詳細描述了本實用新型的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本實用新型的構思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本實用新型的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。