高频微束等离子弧焊主弧电源主电路

摘要

本发明高频微束等离子弧焊主弧电源主电路，涉及焊接电源技术领域。包括：输入整流桥电路、输入滤波电容、功率开关元件、中频变压器、输出快恢复整流电路，同时包括高频模拟晶体管(1)的基极、发射极、集电极分别与高频控制电路(2)、工件(7)、输出滤波电容(5)的一端连接，输出滤波电容(5)的另一端钨棒(8)连接等组成。通过本发明实现了微束等离子弧焊主弧电源主电路多参数(高频脉冲峰值、脉冲基值、脉冲频率、脉冲占空比、缓升时间、缓降时间)调节的复杂高频脉冲输出，同时也大大减小微束等离子弧焊接电源的体积和重量，提高了焊接电源的动态特性和运行的可靠性，并且使微束等离子弧焊接电源满足节能环保的要求。

说明书

技术领域

本发明涉及焊接电源技术领域，具体指一种微束等离子弧焊电源高频脉冲输出的主电路。

背景技术

小电流范围的微束等离子弧焊的一个关键技术问题是在小电流情况下的电弧稳定性问题，而解决该关键技术问题的主要手段之一是采用脉冲电流，甚至是1KH_z以上的高频脉冲电流，并且，要达到小电流范围的微束等离子弧焊对超薄细结构件的精密焊接质量，需要严格的焊接工艺，对高频脉冲电流，要求脉冲的各参数独立精细可调。现有

微束等离子弧焊电源采用模拟式晶体管电源的主电路形式，可实现高频脉冲的输出，并且脉冲的各参数可独立精细调节，但由工频交流变压、整流、滤波组成模拟式晶体管主电路中功率放大部分的供电部分，变压器笨重，体积庞大，同时，模拟式晶体管电源的功率放大部分功耗大，无法满足节能环保的要求。现代逆变结构的焊接电源主电路形式是解决焊接电源笨重，体积庞大问题，并使之适应于节能环保要求的关键手段，但是，由于受到逆变频率的限制，由逆变结构完成的焊接电源主电路很难工作在高频输出状态。

经对现有技术专利与文献检索发现，一个专利申请号为89106259.9的中国发明专利《微束等离子弧特种焊机》，该专利提出了一种用于微束等离子弧焊的晶体管式弧焊电源，该弧焊电源实现了高频脉冲输出；但该弧焊电源中模拟晶体管的供电部分采用通用的工频交流变压、整流、滤波形式，变压器笨重，体积庞大，更致命的是功耗大，无法达到节能环保的要求。另一个专利申请号为89109052.5的中国发明专利《晶体管弧焊逆变器》，该专利提出了一种弧焊逆变电源，该弧焊电源实现了直流和脉冲输出；但该弧焊电源脉冲输出的最高频率只有200HZ，无法实现超薄、超细等精细结构部件精细微束等离子弧焊接的高频(几十kH_z)脉冲输出。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种微束等离子弧焊电源高频脉冲输出的主电路，使其一方面从根本上解决现有微束等离子弧焊接电源笨重，体积庞大问题，使之更适应于节能环保的焊接设备；另一方面也使这种节能环保的微束等离子弧焊机实现高频脉冲输出，提供解决超薄、超细等精细结构部件精密焊接时的变形、烧穿等关键技术问题的焊接设备。

本发明的技术方案：包括输入整流桥电路、输入滤波电容、功率开关元件、中频变压器、输出快恢复整流电路、输出滤波电容、高频模拟晶体管、高频控制电路。高频模拟晶体管的基极与高频控制电路连接，高频模拟晶体管的发射极穿过电流传感器与工件连接，高频模拟晶体管的集电极与输出滤波电容的一端连接，输出滤波电容的另一端与钨棒连接。高频控制电路由高频电流反馈电路和高频脉冲控制电路组成，高频脉冲控制电路的一端与高频模拟晶体管的基极连接，高频脉冲控制电路的另一端与高频电流反馈电路的一端连接，高频电流反馈电路的另一端与电流传感器连接。

本发明主电路中，高频模拟晶体管、高频控制电路组成微束等离子弧焊主弧电源主电路的后端高频输出部分，输入整流桥电路、输入滤波电容、功率开关元件、中频变压器、输出快恢复整流电路、输出滤波电容组成微束等离子弧焊主弧电源主电路的前端恒压源部分，作为高频模拟晶体管的供电电源，而高频模拟晶体管则作为前端恒压源的高频可变电阻，该高频可变电阻通过高频控制电路控制其电阻值按高频脉冲的规律变化，包括脉冲峰值、脉冲基值、脉冲频率、脉冲占空比。

超薄、超细等精细结构件精密焊接的要求高频脉冲电弧要求快速实时控制。本发明用高频电流反馈电路快速检测与高频脉冲电弧同步的高频电流信号，并通过高频脉冲控制电路实时控制主电路的高频脉冲输出，同时得到高频脉冲输出的恒流电源外特性。

本发明高频微束等离子弧焊主弧电源主电路的控制具有缓升/缓降功能，以适应超薄、超细等精细结构件精密焊接的严格焊接工艺要求。

本发明的最突出优点在于：一方面利用高频模拟晶体管可输出任意波形的功能，实现微束等离子弧焊主弧电源主电路多参数(高频脉冲峰值、脉冲基值、脉冲频率、脉冲占空比、缓升时间、缓降时间)调节的复杂高频脉冲输出；另一方面，利用微束等离子弧焊主弧电源主电路的前端恒压源的逆变结构，大大减小微束等离子弧焊接电源的体积和重量，同时在很大程度上，提高了焊接电源的动态特性和运行的可靠性，并且使微束等离子弧焊接电源满足节能环保的要求。

附图说明

图1本发明高频微束等离子弧焊主弧电源主电路结构框图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的描述

本发明高频微束等离子弧焊主弧电源主电路(如图1所示)，包括输入整流桥电路、输入滤波电容、功率开关元件、中频变压器、输出快恢复整流电路、输出滤波电容5、高频模拟晶体管1、高频控制电路2等组成。其连接关系为：

高频模拟晶体管1的基极与高频控制电路2连接，高频模拟晶体管1的发射极穿过电流传感器6与工件7连接，高频模拟晶体管1的集电极与输出滤波电容5的一端连接，输出滤波电容5的另一端与钨棒8连接。

高频控制电路2由高频电流反馈电路3和高频脉冲控制电路4组成，高频脉冲控制电路4的一端与高频模拟晶体管1的基极连接，高频脉冲控制电路4的另一端与高频电流反馈电路3的一端连接，高频电流反馈电路3的另一端与电流传感器6连接。

主弧电源主电路的组成有前端恒压源和后端高频输出两个部分，前端恒压源部分是输入整流桥电路将电网工频交流电变为整流信号，该整流信号经输入滤波电容变为高压直流电，再经功率开关元件变为高压、高频交流信号，然后由中频变压器、输出快恢复整流电路、输出滤波电容将高压、高频交流信号变为电压恒定的直流电，作为高频模拟晶体管1的供电电源。后端高频输出部分是作为前端恒压源的高频可变电阻的高频模拟晶体管1始终工作模拟放大区，接收来自于由高频电流反馈电路3和高频脉冲控制电路4组成的高频控制电路2输出的控制信号，快速实时地输出脉冲峰值、脉冲基值、脉冲频率、脉冲占空比同时独立可调的并具有缓升/缓降的复杂波形高频脉冲电流；高频控制电路2中的高频电流反馈电路3通过电流传感器6快速检测与高频脉冲电弧同步的高频电流信号，并通过高频控制电路中2的高频脉冲控制电路4实时控制主电路的高频脉冲输出，同时得到高频脉冲输出的恒流电源外特性。