一種弧焊逆變電源控制系統及控制方法
2023-06-26 09:37:56 2
一種弧焊逆變電源控制系統及控制方法
【專利摘要】本發明涉及焊接【技術領域】，尤其涉及一種弧焊逆變電源控制系統及控制方法；本發明弧焊逆變電源控制系統，應用於逆變焊機中，該系統包括：主電路模塊，用於提供採樣電流；恆流控制模塊，用於根據輸入的所述採樣電流得出電流調節原始參數；控制算法模塊，用於根據輸入的所述電流調節原始參數得出脈衝寬度調節參數；PWM電路模塊，用於根據輸入的所述脈衝寬度調節參數調節輸出脈衝的寬度；驅動電路模塊，用於根據所述輸出脈衝的寬度來驅動所述主電路模塊；傳統控制方式的焊逆變電源的反應時間較長，動態響應性較差，主功率開關器件的瞬態過流；本發明提供的弧焊逆變電源控制系統及控制方法，解決傳統的控制方式動態響應性差的問題。
【專利說明】一種弧焊逆變電源控制系統及控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及焊接【技術領域】，尤其涉及一種弧焊逆變電源控制系統及控制方法。
【背景技術】
[0002]焊機是生產加工領域中的重要設備，而逆變焊機作為焊機產品的主流發展方向，橫跨了焊接工藝、電弧及電力電子等多門學科，大功率軟開關逆變技術現在已經成為電力電子學中最前沿的研究【技術領域】。如何將大功率軟開關逆變技術應用到弧焊逆變電源的主控電路中，是必須要解決的技術問題。現在對弧焊逆變電源的控制方式普遍採用電壓型控制方式，但是由於電壓型控制方式的反應時間較長，造成動態響應性較差，主功率開關器件的瞬態過流，損害元器件。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於提供一種弧焊逆變電源控制系統及控制方法，解決傳統的控制方式動態響應性差的問題。
[0004]為達此目的，本發明採用以下技術方案:
[0005]一種弧焊逆變電源控制系統，應用於逆變焊機中，該系統包括:
[0006]主電路模塊，該主電路模塊是被控對象，用於提供採樣電流；
[0007]恆流控制模塊，用於根據輸入的所述採樣電流得出電流調節原始參數；
[0008]控制算法模塊，用於根據輸入的所述電流調節原始參數得出脈衝寬度調節參數；
[0009]PWM電路模塊，用於根據輸入的所述脈衝寬度調節參數調節輸出脈衝的寬度；
[0010]驅動電路模塊，用於根據所述輸出脈衝的寬度來驅動所述主電路模塊。
[0011]其中，所述恆流控制模塊採用所述採樣電流作為外環反饋量，以此實現對所述主電路模塊的電流控制方式。
[0012]其中，所述控制算法模塊採用PID控制算法。
[0013]其中，所述PWM電路模塊採用UC3879作為其主控晶片。
[0014]其中，所述驅動電路模塊4還起到隔離作用和抗幹擾作用；在異常情況下可以封鎖脈衝，保護主功率器件。
[0015]一種弧焊逆變電源控制方法，應用於弧焊逆變電源控制系統中，該方法包括如下步驟:
[0016]所述主電路模塊提供採樣電流；
[0017]所述恆流控制模塊根據輸入的所述採樣電流得出電流調節原始參數；
[0018]所述控制算法模塊根據輸入的所述電流調節原始參數得出脈衝寬度調節參數；
[0019]所述PWM電路模塊根據輸入的所述脈衝寬度調節參數調節輸出脈衝的寬度；
[0020]所述驅動電路模塊根據所述輸出脈衝的寬度來驅動所述主電路模塊。
[0021]其中，所述恆流控制模塊採用所述採樣電流作為外環反饋量，以此實現對所述主電路模塊電流控制方式。[0022]其中，所述控制算法模塊採用PID控制算法。
[0023]其中，所述PWM電路模塊採用UC3879作為其主控晶片。
[0024]其中，所述驅動電路模塊還起到隔離作用和抗幹擾作用；在異常情況下可以封鎖脈衝，保護主功率器件。
[0025]本發明的有益效果:
[0026]本發明的弧焊逆變電源控制系統，應用於逆變焊機中，該系統包括主電路模塊是被控對象，用於提供採樣電流；恆流控制模塊，用於根據輸入的所述採樣電流得出電流調節原始參數；控制算法模塊，用於根據輸入的所述電流調節原始參數得出脈衝寬度調節參數；PWM電路模塊，用於根據輸入的所述脈衝寬度調節參數調節輸出脈衝的寬度；驅動電路模塊，用於根據所述輸出脈衝的寬度來驅動所述主電路模塊；本發明採用電流控制方式和PWM方式相結合，在焊接時只要電脈衝達到預定的幅值，不需要經過中間的放大器環節可以直接改變輸出脈衝的寬度，調整速度快，動態響應性較好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明的弧焊逆變電源控制系統結構框圖。
[0028]圖2是本發明的弧焊逆變電源控制系統的工作流程圖。
[0029]圖1至圖2的附圖標記包括:
[0030]1-恆流控制模塊；2_控制算法模塊；3-PWM電路模塊；4_驅動電路模塊；5_主電路模塊。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅用於解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便於描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部結構。
[0032]實施例1，結合圖1至圖2進行詳細說明。
[0033]本發明的弧焊逆變電源控制系統，運行於逆變焊機中，該系統包括，主電路模塊5，所述主電路模塊5是被控對象，用於提供採樣電流；恆流控制模塊1，用於根據輸入的所述採樣電流得出電流調節原始參數；控制算法模塊2，用於根據輸入的所述電流調節原始參數得出脈衝寬度調節參數；PWM電路模塊3，用於根據輸入的所述脈衝寬度調節參數調節輸出脈衝的寬度；驅動電路模塊4，用於根據所述輸出脈衝的寬度來驅動所述主電路模塊5。本發明採用電流控制方式和PWM方式相結合，在焊接時只要電脈衝達到預定的幅值，不需要經過中間的放大器環節可以直接改變輸出脈衝的寬度，調整速度快，動態響應性較好。
[0034]所述恆流控制模塊I採用所述採樣電流作為外環反饋量，以此實現對所述主電路模塊5的電流控制方式。焊機在工作過程中要求輸出電流在較大的電弧負載變化範圍內保持穩定連續。本發明採用所述主電路模塊5的輸出電流作為採樣電流，一次作為外環反饋量，形成閉環控制方式，從而保證獲得穩定且動態響應快的輸出電流。
[0035]所述控制算法模塊2採用PID控制算法。PID控制原理簡單，使用方便；適應性強；魯棒性強，其控制品質對被控對象的變化不太敏感，非常適用於環境惡劣的工業生產現場；PID算法有一套完整的參數整定與設計方法，易於被工程技術人員掌握；許多工業迴路中對控制快速性和控制精度要求不是很高，而更重視系統的可靠性時，使用PID控制能獲得較高的性價比。
[0036]所述PWM電路模塊3採用UC3879作為其主控晶片。UC3879是相移式PWM控制1C。與傳統的UC3875/6/7/8相比，該IC具有控制、解碼、保護和驅動等功能。通過相移控制全橋變換器，該IC大大地簡化了設計步聚，縮小了印刷電路板的體積，並節省了調試時間。
[0037]所述驅動電路模塊4還起到隔離作用和抗幹擾作用；在異常情況下可以封鎖脈衝，保護主功率器件。
[0038]本發明的弧焊逆變電源控制方法，應用於弧焊逆變電源控制系統中，其特徵在於，該方法包括如下步驟:步驟S201，所述主電路模塊5提供採樣電流；步驟S202，所述恆流控制模塊I根據輸入的所述採樣電流得出電流調節原始參數；步驟S203，所述控制算法模塊2根據輸入的所述電流調節原始參數得出脈衝寬度調節參數；步驟S204，所述PWM電路模塊3根據輸入的所述脈衝寬度調節參數調節輸出脈衝的寬度；步驟S205，所述驅動電路模塊4根據所述輸出脈衝的寬度來驅動所述主電路模塊5。
[0039]所述恆流控制模塊I採用所述採樣電流作為外環反饋量，以此實現對所述主電路模塊5的電流控制方式。焊機在工作過程中要求輸出電流在較大的電弧負載變化範圍內保持穩定連續。本發明採用所述主電路模塊5的輸出電流作為採樣電流，一次作為外環反饋量，形成閉環控制方式，從而保證獲得穩定且動態響應快的輸出電流。
[0040]所述控制算法模塊2採用PID控制算法。PID控制原理簡單，使用方便；適應性強；魯棒性強，其控制品質對被控對象的變化不太敏感，非常適用於環境惡劣的工業生產現場；PID算法有一套完整的參數整定與設計方法，易於被工程技術人員掌握；許多工業迴路中對控制快速性和控制精度要求不是很高，而更重視系統的可靠性時，使用PID控制能獲得較高的性價比。
[0041]所述PWM電路模塊3採用UC3879作為其主控晶片。UC3879是相移式PWM控制1C。與傳統的UC3875/6/7/8相比，該IC具有控制、解碼、保護和驅動等功能。通過相移控制全橋變換器，該IC大大地簡化了設計步聚，縮小了印刷電路板的體積，並節省了調試時間。
[0042]所述驅動電路模塊4還起到隔離作用和抗幹擾作用；在異常情況下可以封鎖脈衝，保護主功率器件。
[0043]注意，上述僅為本發明的較佳實施例。本領域技術人員會理解，本發明不限於這裡所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發明的保護範圍。因此，雖然通過以上實施例對本發明進行了較為詳細的說明，但是本發明不僅限於以上實施例，在不脫離本發明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發明的範圍由所附的權利要求範圍決定。
【權利要求】
1.一種弧焊逆變電源控制系統，應用於逆變焊機中，其特徵在於，該系統包括: 主電路模塊(5 )，該主電路模塊(5 )是被控對象，用於提供採樣電流； 恆流控制模塊(I)，用於根據輸入的所述採樣電流得出電流調節原始參數； 控制算法模塊(2)，用於根據輸入的所述電流調節原始參數得出脈衝寬度調節參數； PWM電路模塊(3)，用於根據輸入的所述脈衝寬度調節參數調節輸出脈衝的寬度； 驅動電路模塊(4 )，用於根據所述輸出脈衝的寬度來驅動所述主電路模塊(5 )。
2.根據權利要求1所述的一種弧焊逆變電源控制系統，其特徵在於:所述恆流控制模塊(I)採用所述採樣電流作為外環反饋量，以此實現對所述主電路模塊(5)的電流控制方式。
3.根據權利要求1所述的一種弧焊逆變電源控制系統，其特徵在於:所述控制算法模塊(2)採用PID控制算法。
4.根據權利要求1所述的一種弧焊逆變電源控制系統，其特徵在於:所述PWM電路模塊(3)採用UC3879作為其主控晶片。
5.根據權利要求1所述的一種弧焊逆變電源控制系統，其特徵在於:所述驅動電路模塊(4)還起到隔離作用和抗幹擾作用；在異常情況下可以封鎖脈衝，保護主功率器件。
6.一種弧焊逆變電源控制方法，應用於如權利要求1所述的弧焊逆變電源控制系統中，其特徵在於，該方法包括如下步驟: 所述主電路模塊(I)提供採樣電流； 所述恆流控制模塊(I)根據輸入的所述採樣電流得出電流調節原始參數； 所述控制算法模塊(2)根據輸入的所述電流調節原始參數得出脈衝寬度調節參數； 所述PWM電路模塊(3)根據輸入的所述脈衝寬度調節參數調節輸出脈衝的寬度； 所述驅動電路模塊(4 )根據所述輸出脈衝的寬度來驅動所述主電路模塊(I)。
7.根據權利要求6所述的一種弧焊逆變電源控制方法，其特徵在於:所述恆流控制模塊(I)採用所述採樣電流作為外環反饋量，以此實現對所述主電路模塊(5)的電流控制方式。
8.根據權利要求6所述的一種弧焊逆變電源控制方法，其特徵在於:所述控制算法模塊(2)採用PID控制算法。
9.根據權利要求6所述的一種弧焊逆變電源控制方法，其特徵在於:所述PWM電路模塊(3)採用UC3879作為其主控晶片。
10.根據權利要求6所述的一種弧焊逆變電源控制方法，其特徵在於:所述驅動電路模塊(4)還起到隔離作用和抗幹擾作用；在異常情況下可以封鎖脈衝，保護主功率器件。
【文檔編號】B23K9/10GK103537779SQ201310493935
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月18日 優先權日:2013年10月18日
【發明者】許 鵬, 張榮光, 張蓮, 李玉虎, 許旭 申請人:無錫利日能源科技有限公司