軟開關二氧化碳波控逆變電源的製作方法
2023-04-29 17:33:21
專利名稱：軟開關二氧化碳波控逆變電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電焊機電源技術領域，特別涉及電焊機逆變電源技術領域，具體是指一
種軟開關co2波控逆變電源。
背景技術：
目前，逆變弧焊電源多採用硬開關電路，但因其開關損耗大，降低了電路效率，因而實 現軟開關電^"成為發展趨勢。軟開關可使功率器件在零電壓或零電流下自然開通或關斷，從
本質上克服了硬開關電路的缺點，較大程度地解決了功率器件的dw/ck和d//d/，減少了電磁幹 擾(EMI)和射頻幹擾(RFI),降低了輸出紋波，提高了功率密度，增強了系統的可靠性和 動態特性。逆變C02軟開關弧焊電源的主電路常採用單端、半橋或全橋結構，為了得到較大 的輸出功率，往往採用全橋逆變電路，通過增加隔直電容和飽和電抗器等方法，在無需釆用 輔助開關的情況下，使變換器的超前橋臂處於零電壓開關狀態，滯後橋臂處於零電流開通和 關斷狀態，使得功率器件有較寬的軟開關工作範圍。考慮到現有磁性材料的性能，為了避免 過高頻率造成過大的銅損和鐵損，開關頻率仍取20 kHz。 C02焊焊縫成形差以及飛濺大的缺 點阻礙了其在實際中的應用，要改善其焊接性能必須對焊接熔滴過渡過程進行良好的控制。 C02焊的短路過渡是一個時變的、非線性並有很強幹擾的過程，要對焊接電壓、焊接電流進 行檢測和控制，就要求控制系統反應速度快、可靠性好、功能強。
實用新型內容
本實用新型的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種軟開關C02波控逆變電源，
該電源採用單片機進行波形控制，反應速度快、可靠性好、功能強，從而減少了焊接飛濺， 保證焊縫成形美觀。
為了實現上述目的，本實用新型的軟開關C02波控逆變電源具有如下構成
該軟開關C02波控逆變電源，其特點是，包括單片才兒系統、移相控制單元和移相全橋軟
開關單元，所述單片機系統通過所述移相控制單元電連接所述移相全橋軟開關單元。
較佳地，所述單片機系統包括與所述移相控制單元電連接的羊片機、程序存儲器、數據
存儲器、數模轉換單元和模數轉換單元，所述單片機分別電連接所述程序存儲器和所述數據存儲器，所述程序存儲器電連接所述模數轉換單元，所述數據存儲器電連接所述數模轉換單 元。
更佳地，所述單片機採用80C320,所述程序存儲器採用存儲器27256,所述數據存儲器 採用存儲器6264，所述模數轉換單元採用MAX118,所述數模轉換單元採用TLC7528。
較佳地，所述移相控制單元包括脈寬調製信號產生模塊、移相指令形成模塊和輔助模塊， 所述移相指令形成模塊分別電連接所述脈寬調製信號產生模塊和所述輔助模塊，所述脈寬調 制信號產生模塊電連接所述單片機系統。
較佳地，所述移相控制單元採用移相控制晶片UCC3879。
較佳地，所述移相全橋軟開關單元包括變壓器和飽和電感，所述變壓器一次側串聯所述 飽和電感。
採用本實用新型，由於本實用新型採用一種飽和電感、充分利用勵磁能量拓寬軟開關範 圍的新型軟開關，通過移相控制單元控制所述移相全橋軟開關單元，通過單片機系統控制所 述移相控制單元，在功率開關器件開關過程中實現諧振換相，保證較低的開關損耗，而在開 關管開通之後，採用PWM調製的方法提供方波電壓和電流，控制系統採用單片機系統控制 移相控制單元進行波形控制，反應速度快、可靠性好、功能強，焊縫成形美觀，減少了飛賊。
圖1是本實用新型的一具體實施例的基本結構示意圖。
具體實施方式
為了能夠更清楚地理解本實用新型的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。
請參閱圖l所示，本實用新型的軟開關C02波控逆變電源，包括單片機系統、移相控制
單元和移相全橋軟開關單元，所述單片機系統通過所述移相控制單元電連接所述移相全橋軟 開關單元。
較佳地，所述單片機系統包括與所述移相控制單元電連接的單片機、程序存儲器、數據 存儲器、數模轉換單元和模數轉換單元，所述單片機分別電連接所述程序存儲器和所述數據 存儲器，所述程序存儲器電連接所述模數轉換單元，所述數據存儲器電連接所述數模轉換單元。
在本實用新型的一具體實施例中，所述單片機採用80C320,所述程序存儲器採用存儲器 27256,所述數據存儲器釆用存儲器6264,所述模數轉換單元採用MAX118,所述數模轉換 單元採用TLC7528。較佳地，所述移相控制單元包括脈寬調製信號產生模塊、移相指令形成模塊和輔助模塊， 所述移相指令形成模塊分別電連接所述脈寬調製信號產生模塊和所述輔助模塊，所述脈寬調 制信號產生模塊電連接所述單片機系統。
在本實用新型的一具體實施例中，所述移相控制單元釆用移相控制晶片UCC3879。
在本實用新型的一具體實施例中，所述移相全橋軟開關單元包括變壓器和飽和電感，所 述變壓器一次側串聯所述飽和電感。飽和電感的開關作用大大拓寬了滯後橋臂的軟開關範圍。 所述移相全橋軟開關單元實現了諧振軟開關和PWM兩種電路拓樸完美結合在功率開關器 件開關過程中實現諧振換相，保證較低的開關損耗。而在開關管開通之後，採用PWM調製 的方法提供方波電壓和電流。
波控C02高速焊的控制軟體主要對焊接過程進行實時控制，要求控制系統的反應速度快， 因此在軟體編制基本採用中斷方式進行。程序通過對C02焊的短路過渡過程的檢測，通過電 弧電壓來判斷過渡過程所處的階段，然後分別調用燃弧、短路控制程序，正常焊接時通過 INT1、 INT2中斷來進行燃弧、短路過程的控制。
超前橋臂開關管空栽狀態下實測電壓波形和驅動波形顯示超前橋臂在空載情況下可以實 現零電壓開通和關斷。
滯後橋臂功率開關管在空載條件下的軟開關波形顯示移相控制全橋軟開關逆變器滯後橋 臂的軟開關範圍比較窄，在輕載的情況下(約10%)很容易失去軟開關狀態，在空載情況下， 只有漏感能量參與滯後橋臂的換相過程，開關狀況最為惡劣。
採用本實用新型的勵磁電感和飽和電感的新型軟開關逆變器，滯後橋臂的換相能量除了 漏感儲能之外，還有勵磁電感能量，合理設置勵磁電感和勵磁電流值，便可以保證滯後橋臂 在換相過程中獲得足夠的能量，將並聯諧振電容的能量抽走。
以如下的焊接條件進行焊接電壓給定23V,送絲速度8m/min,空載電壓70V,焊炬 高度12mm,焊絲直徑0.8mm,行走速度1.2 m/min，板材厚度3mm,焊接飛濺減少，焊縫 成形美觀。
綜上，本實用新型採用單片機進行波形控制，反應速度快、可靠性好、功能強，從而減 少了焊接飛濺，保證焊縫成形美觀。
在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出 各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和範圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性 的而非限制性的。
權利要求1.一種軟開關CO2波控逆變電源，其特徵在於，包括單片機系統、移相控制單元和移相全橋軟開關單元，所述單片機系統通過所述移相控制單元電連接所述移相全橋軟開關單元。
2. 如權利要求1所述的軟開關C02波控逆變電源，其特徵在於，所述單片機系統包括與所 述移相控制單元電連接的單片機、程序存儲器、數據存儲器、數模轉換單元和模數轉換 單元，所述單片機分別電連接所述程序存儲器和所述數據存儲器，所述程序存儲器電連 接所述模數轉換單元，所述數據存儲器電連接所述數模轉換單元。
3. 如權利要求2所述的軟開關C02波控逆變電源，其特徵在於，所述單片機採用80C320, 所述程序存儲器釆用存儲器27256,所述數據存儲器採用存儲器6264,所述模數轉換單 元採用MAX118，所述數模轉換單元採用TLC7528。
4. 如權利要求1所述的軟開關C02波控逆變電源，其特徵在於，所述移相控制單元包括脈 寬調製信號產生模塊、移相指令形成模塊和輔助模塊，所述移相指令形成模塊分別電連 接所述脈寬調製信號產生模塊和所述輔助模塊，所述脈寬調製信號產生模塊電連接所述 單片機系統。
5. 如權利要求1所述的軟開關C02波控逆變電源，其特徵在於，所述移相控制單元採用移 相控制晶片UCC3879。
6. 如權利要求1所述的軟開關C02波控逆變電源，其特徵在於，所述移相全橋軟開關單元 包括變壓器和飽和電感，所述變壓器一次側串聯所述飽和電感。
專利摘要本實用新型涉及一種軟開關CO2波控逆變電源，包括單片機系統、移相控制單元和移相全橋軟開關單元，單片機系統通過移相控制單元電連接移相全橋軟開關單元，單片機系統採用80C320單片機，移相控制單元採用移相控制晶片UCC3879，移相全橋軟開關單元採用飽和電感，本實用新型的軟開關CO2波控逆變電源採用單片機進行波形控制，反應速度快、可靠性好、功能強，從而減少了焊接飛濺，保證焊縫成形美觀。
文檔編號H02M1/08GK201353677SQ20082015769
公開日2009年12月2日 申請日期2008年12月23日 優先權日2008年12月23日
發明者李書進 申請人:上海氣焊機廠有限公司