專利名稱：一種逆變氣體保護(hù)焊機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種逆變氣體保護(hù)焊機(jī)，用于C02氣體保護(hù)焊的高性能通用 半自動(dòng)焊機(jī)，屬于焊機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于目前工頻整流的C02氣體保護(hù)焊機(jī)的可控硅的開關(guān)頻率為50-60Hz，所 以主變壓器體積大、重量重，整機(jī)相應(yīng)也重。而采用逆變技術(shù)的C02氣體保護(hù)焊 機(jī)的體積和重量則大大減少。但目前的大率絕緣柵雙極晶體管(簡稱IGBT)逆 變C02氣體保護(hù)焊機(jī)多數(shù)采用硬開關(guān)技術(shù)，硬開關(guān)開關(guān)損耗大發(fā)熱量高，尖峰電 壓也高，這樣吸收電路也復(fù)雜，且難以達(dá)到理想的吸收效果，大率絕緣柵雙極晶 體管(簡稱IGBT)易損壞。另外，中頻變壓器采用鐵氧體磁性材料，初次級(jí)采 用單股銅線或銅排，由于集膚效應(yīng)的作用，電流密度大、發(fā)熱量高。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種高效、節(jié)能、環(huán)保的逆變氣體保護(hù)焊機(jī)。 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種逆變氣體保護(hù)焊機(jī)，包 括工頻整流器，工頻整流器設(shè)于右散熱器上，濾波器設(shè)于底板上，中頻變壓器設(shè) 于元件板下，中頻整流器設(shè)于左散熱器上，電抗器設(shè)于底板上，其一端與中頻變 壓器的中心抽頭相接，另一端與分流器連接，分流器另一端與輸出負(fù)端相接，控 制變壓器、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路和控制變壓器設(shè)于元件板上，其特征在于，在右 側(cè)散熱器上設(shè)有逆變器和全橋移相諧振式電路，第一電感吊裝在元件板下、第二 電感設(shè)于左散熱器上，在元件板下面設(shè)有第三電容，在底板上設(shè)有電抗器，逆變 器、中頻變壓器、中頻整流器、全橋移相諧振式電路，第一電感、第二電感、第 三電容和電抗器組成軟開關(guān)，中頻整流器和電抗器與中頻變壓器的次級(jí)輸出線圈 N2連接，第一電感與中頻變壓器的輔助線圈N3連接。
本實(shí)用新型提供一種軟開關(guān)的逆變氣體保護(hù)焊機(jī)，它不僅體積小、重量輕， 而且故障率低，有合理的靜外特性和良好的動(dòng)態(tài)性能，使得電弧自調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，焊接過程穩(wěn)定，焊接飛濺小，熔敷率高；焊縫成形好，變形??；收弧還有消球功 能；送絲電路采用高穩(wěn)定電源，送絲平穩(wěn)。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是
可靠性方面由于采用軟開關(guān)技術(shù)，所以開關(guān)損耗低，發(fā)熱量低，尖峰電壓 也低，IGBT工作可靠穩(wěn)定。
焊接性能方面由于有合理的靜外特性和良好的動(dòng)態(tài)性能，使得電弧自調(diào)節(jié) 能力強(qiáng)，焊接過程穩(wěn)定，焊接飛濺小，熔敷率高；焊縫成形好，變形??；收弧還 有消球功能；送絲電路采用高穩(wěn)定電源，送絲平穩(wěn)。

圖1為一種逆變氣體保護(hù)焊機(jī)右視圖； 圖2為一種逆變氣體保護(hù)焊機(jī)左視圖； 圖3為一種逆變氣體保護(hù)焊機(jī)俯視圖； 圖4為一種逆變氣體保護(hù)焊機(jī)前視圖； 圖5為一種逆變氣體保護(hù)焊機(jī)后視圖6為一種逆變氣體保護(hù)焊機(jī)實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的主回路原理圖；具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。 實(shí)施例
如圖l、 2、 3、 4、 5所示，為一種逆變氣體保護(hù)焊機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，所述的一 種逆變氣體保護(hù)焊機(jī)由工頻整流器l、濾波器2、逆變器3、中頻變壓器4、中頻 整流器5、電抗器6、分流器7、控制變壓器8、控制電路9、驅(qū)動(dòng)電路IO、風(fēng)機(jī) 11、右側(cè)散熱器12、底板13、元件板H、左側(cè)的散熱器15、焊接電纜接線端子 輸出負(fù)端16、全橋移相諧振式電路17、第一電感18、控制變壓器20、第一數(shù)顯 表頭21、第二數(shù)顯表頭22、后面板23、第二電感24、輸入接線端子25、三相 電感26、預(yù)熱器插座27、過流保護(hù)板28(HTS4)、吸收板29(HTS5)、熱敏繼電器 30、前面板31、保護(hù)燈32、電感調(diào)節(jié)旋鈕33、工作指示燈34、收弧電壓調(diào)節(jié)旋 鈕35、收弧電流調(diào)節(jié)旋鈕36、控制方式選擇開關(guān)37、狀態(tài)選擇開關(guān)38、前下面 板39、焊接電纜接線端子(+)40、送絲機(jī)控制插座41和空氣開關(guān)42組成。工頻整流器1裝在右側(cè)散熱器12上，以把三相交流電壓轉(zhuǎn)變成直流電壓， 濾波器2裝在底板13上，把工頻整流器1整流電壓變成較平滑的直流電壓；逆 變器3裝右側(cè)散熱器12上，它是大功率絕緣柵雙極晶體管(IGBT)作為軟開關(guān) 元件的逆變器，用于把上述整流輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成中頻矩形脈沖電壓，這個(gè) 轉(zhuǎn)換過程稱為逆變。中頻變壓器4吊裝在元件板14下，用于把上述IGBT逆變器 3輸出的中頻矩形脈沖電壓轉(zhuǎn)變成較低的中頻矩形脈沖電壓。鐵芯采用納米晶材 料，與鐵氧體相比，它具有飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm高，損耗低，磁導(dǎo)率高，熱穩(wěn)定 性好等優(yōu)點(diǎn)，初、次級(jí)線圈采用多股漆包線并聯(lián)。中頻整流器5裝在左側(cè)的散熱 器15上，用于把上述中頻變壓器4輸出的中頻矩形脈沖電壓轉(zhuǎn)變成直流電壓， 由于散熱器的散熱面很大，散熱效果非常好，所以常溫下暫載率達(dá)90%以上 (500A/39V)。
電抗器6(L3)裝在底板13上，起濾波和儲(chǔ)能的作用，其一端與中頻變壓器5 的中心抽頭相接，另一端與分流器7相接，起濾波和儲(chǔ)能的作用；分流器7—端 與電抗器6相接，另一端與焊接電纜接線端子輸出負(fù)端16相接；控制變壓器8 裝在元件板14上，為控制電路9提供交流電源；控制變壓器20裝在元件板14 上，為控制電路9、驅(qū)動(dòng)板10和裝在面板上的數(shù)顯表頭21、 22提供相應(yīng)的交流 電源。
控制電路9裝在元件板14上，它由電壓給定電路，送絲電路，過熱保護(hù)電 路，電壓反饋和電流反饋電路等電路組成，它是隨焊接電壓給定值的大小來確定 送入驅(qū)動(dòng)電路10的電壓信號(hào)大小，并受限于電壓反饋和電流反饋的大小，也就 是當(dāng)電壓反饋和電流反饋值大于焊接電壓給定值時(shí)，則無信號(hào)輸出。
驅(qū)動(dòng)電路10裝在元件板14上，用于控制逆變器3的觸發(fā)脈沖的寬度，從而 控制大功率絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的導(dǎo)通寬度來調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，觸發(fā)脈 沖有無也受限于過流限制(內(nèi)環(huán))，也就是IGBT逆變器3的輸出的某個(gè)脈沖值大 于設(shè)定的最大值時(shí)，則無觸發(fā)脈沖輸出，可見這就實(shí)現(xiàn)了逐脈沖控制，并受制于 過流保護(hù)板28(HTS4)的信號(hào)，當(dāng)過流保護(hù)板28(HTS4)的信號(hào)超過設(shè)定值，則無 脈沖輸出，I大功率絕緣柵雙極晶體管(IGBT)則不導(dǎo)通；
風(fēng)機(jī)11裝在后面板23上，起強(qiáng)迫風(fēng)冷的作用；第二電感24(L1)裝在左側(cè)散熱器上、第一電感18(L2)吊裝在元件板下為增大漏感；
電容19(C9)吊裝在元件板14下，起隔直作用，防止中頻變壓器4偏磁而飽 和；控制變壓器20裝在元件板14上，為控制電路9、驅(qū)動(dòng)電路板10和裝在面 板上的第一數(shù)顯表頭21和第二數(shù)顯表頭22提供相應(yīng)的交流電源，后面板23上 裝有空氣開關(guān)42，當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重過載或短路時(shí)跳閘；輸入接線端子25裝在后面板 23上，為三相380V的輸入接線端子；預(yù)熱器插座27裝在后面板23上，C02氣 體預(yù)熱器的電源接口；三相電感26裝在元件板14上，防干擾；
過流保護(hù)板28(HTS4)為初級(jí)過流保護(hù)作用，實(shí)現(xiàn)逐波控制；吸收板29(HTS5) 裝在中頻整流器5上，吸收尖峰電壓，保護(hù)中頻整流器5;
熱敏繼電器30裝在右側(cè)散熱器12上，當(dāng)散熱器的溫度達(dá)到一定值時(shí)，則熱 敏繼電器30自動(dòng)斷開，則控制板9 (HTC1)無輸出信號(hào)，同時(shí)裝在前面板31上 的保護(hù)燈32亮，焊機(jī)無輸出電流；
第二數(shù)顯表頭(A) 22裝在前面板31上，空載時(shí)顯示送絲速度的相對(duì)值，焊 接時(shí)顯示實(shí)際焊接電流值；第一數(shù)顯表頭(V) 21裝在前面板31上，空載時(shí)顯 示電壓給定值，焊接時(shí)顯示實(shí)際焊接電壓值；
電感調(diào)節(jié)旋鈕33裝在前面板31上，可改變焊接穩(wěn)定性、熔深和非淺量； 工作指示燈34裝在前面板31上，當(dāng)焊機(jī)通電時(shí)，則此燈亮；收弧電流調(diào)節(jié)旋鈕 36裝在前面板31上，在自鎖方式下調(diào)節(jié)收弧電流的大小；收弧電壓調(diào)節(jié)旋鈕35 裝在前面板31上，在自鎖方式下調(diào)節(jié)收弧電壓的大小。
控制方式選擇開關(guān)37 '自鎖/非自鎖'裝在前面板31上，處于非自鎖位置時(shí)， 按下焊槍開關(guān)可正常焊接，松開開關(guān)幾即停止焊接，適合于短焊縫焊接；處于自 鎖位置時(shí)，按下焊槍開關(guān)引弧成功后，可松開開關(guān)正常施焊，當(dāng)再次按下焊槍開 關(guān)后，則轉(zhuǎn)入前面板35、 36旋鈕設(shè)定的較小的收弧規(guī)范，松開開關(guān)時(shí)停止焊接， 適合于長焊縫焊接。
狀態(tài)選擇開關(guān)38 '檢氣/焊接'裝在前面板31上，處于檢氣位置時(shí)，電磁閥 開啟，可檢査C02氣體流量是否合適；處于焊接位置時(shí)，焊接處于待焊狀態(tài)。
焊接電纜接線端子(+)40裝在前下面板39上，通過輸出電纜接焊鉗；焊接電 纜接線端子輸出負(fù)端16裝在前下面板39上，通過輸出電纜接被焊工件。送絲機(jī)控制插座41:裝在前下面板39上，接送絲機(jī)控制電纜。
其中逆變器3、中頻變壓器4、中頻整流器5、全橋移相諧振式電路17，第一 電感18、第二電感24、第三電容19和電抗器6組成軟開關(guān)，如圖6所示，中頻 整流器5和電抗器6與中頻變壓器4的次級(jí)輸出線圈N2連接，第一電感18與中 頻變壓器4的輔助線圈N3連接。
所述的逆變器3由第一大功率絕緣柵雙極晶體管Ql和第三二極管D3并聯(lián)組 成的第一超前臂、第三大功率絕緣柵雙極晶體管Q3和第四二極管D4并聯(lián)組成的 第二超前臂、第二大功率絕緣柵雙極晶體管Q2和第五二極管D5并聯(lián)組成的第一 滯后臂、第四大功率絕緣柵雙極晶體管Q4和第六二極管D6并聯(lián)組成的第二滯后 臂組成，第一超前臂與第二超前臂連接，第一滯后臂與第二滯后臂連接，第一大 功率絕緣柵雙極晶體管Q1、第二大功率絕緣柵雙極晶體管Q2、第三大功率絕緣 柵雙極晶體管Q3和第四大功率絕緣柵雙極晶體管Q4的基極與驅(qū)動(dòng)電路10連接。
所述的中頻整流器5由第一二極管Dl和第二二極管D2并聯(lián)組成。
所述的全橋移相諧振式電路17由第一電容C7和第二電容C8串聯(lián)組成，橋 移相諧振式電路17設(shè)于超前臂和滯后臂之間，第一超前臂與第二電容C8和第一 滯后臂并聯(lián)，第二超前臂與第一電容C7和第二滯后臂并聯(lián)，第一超前臂、第二 電容C8、第一滯后臂、第二超前臂、第一電容C7和第二滯后臂與中頻變壓器4 的初級(jí)線圈Nl —端連接，第四大功率絕緣柵雙極晶體管Q4的集電極通過第二電 感24、第三電容19與中頻變壓器4的次級(jí)輸出線圈N2的另一端連接。
全橋移相諧振式軟開關(guān)電路的連接見圖6，其中虛線框3-1和3-2內(nèi)的為兩 只大功率絕緣柵雙極晶體管(簡稱IGBT)封裝在一起，組成一個(gè)半橋模塊，其 中的IGBT的Q1、 Q2、 Q3、 Q4均反并快速二極管D3、 D4、 D5、 D6，第一半橋模 塊內(nèi)的兩只IGBT的Ql、 Q3均并電容C8、 C7。第一半橋模塊3-1和第二半橋模 塊3-2的"+"端與工頻整流后的直流+相接，它們的端和工頻整流后的直 流-相接，第一模塊3-l的公供端Bl與中頻變壓器4 (Tl)的初級(jí)線圈的一端相 接，另一端與隔直電容19 (C9)的一端相接，另一端與第一電感24 (Ll)的一 端相接，另一端與第二模塊3-1的公供端B2相接。中頻變壓器的次級(jí)線圈N2 的中心抽頭接電抗器6 (L3)的一端相接，另一端接至焊機(jī)的輸出負(fù)端；次級(jí)線 圈N2的另外兩端分別去接快速二極管整流模塊5的Dl、 D2的正極，Dl、 D2的負(fù)極與焊機(jī)輸出的正極相接，中頻變壓器的次級(jí)線圈N3的兩端分別與第二電感 18 (L2)的兩端相接。
全橋移相諧振式軟開關(guān)的工作過程當(dāng)Ql、 Q4同時(shí)開通后(此時(shí)Q2、 Q3 關(guān)閉)，電流的流向直流+—Ql的"+ " —Bl—N1 —19 (C9) —24 (Ll) —B2 —Q4的"-"一直流-。關(guān)閉時(shí)Q1先于Q4關(guān)閉，待Q4完全關(guān)閉后，Q2、 Q3同 時(shí)開通，電流的流向?yàn)橹绷?—Q2的"+" —B2—24 (Ll) —19 (C9) —N1 — Bl—Q3的"-"—直流-。關(guān)閉時(shí)Q3先與Q2關(guān)閉，由于濾感和電容C7、 C8的 作用，這就使第一模塊3-1的Ql、 Q3實(shí)現(xiàn)了零電壓開、關(guān)；第二模塊3-2的Q2、 Q4就實(shí)現(xiàn)了零電壓開，零電流關(guān)。這種就是常說的軟開關(guān)的一種。
權(quán)利要求1. 一種逆變氣體保護(hù)焊機(jī)，包括工頻整流器(1)，工頻整流器(1)設(shè)于右散熱器(12)上，濾波器(2)設(shè)于底板(13)上，中頻變壓器(4)設(shè)于元件板(14)下，中頻整流器(5)設(shè)于左散熱器(15)上，電抗器(6)設(shè)于底板(13)上，其一端與中頻變壓器(5)的中心抽頭相接，另一端與分流器(7)連接，分流器(7)另一端與輸出負(fù)端(16)相接，控制變壓器(8)、控制電路(9)、驅(qū)動(dòng)電路(10)和控制變壓器(20)設(shè)于元件板(14)上，其特征在于，在右側(cè)散熱器(12)上設(shè)有逆變器(3)和全橋移相諧振式電路(17)，第一電感(18)設(shè)于元件板14下、第二電感(24)設(shè)于左散熱器(15)上，在元件板(14)下面設(shè)有第三電容(19)，在底板(13)上設(shè)有電抗器(6)，逆變器(3)、中頻變壓器(4)、中頻整流器(5)、全橋移相諧振式電路(17)，第一電感(18)、第二電感(24)、第三電容(19)和電抗器(6)組成軟開關(guān)，中頻整流器(5)和電抗器(6)與中頻變壓器(4)的次級(jí)輸出線圈N2連接，第一電感(18)與中頻變壓器(4)的輔助線圈N3連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種逆變氣體保護(hù)焊機(jī)，其特征在于，所述的逆變器 (3)由第一大功率絕緣柵雙極晶體管Ql和第三二極管D3并聯(lián)組成的第一超前臂、第三大功率絕緣柵雙極晶體管Q3和第四二極管D4并聯(lián)組成的第二超 前臂、第二大功率絕緣柵雙極晶體管Q2和第五二極管D5并聯(lián)組成的第一滯 后臂、第四大功率絕緣柵雙極晶體管Q4和第六二極管D6并聯(lián)組成的第二滯 后臂組成，第一超前臂與第二超前臂連接，第一滯后臂與第二滯后臂連接， 第一大功率絕緣柵雙極晶體管Q1、第二大功率絕緣柵雙極晶體管Q2、第三 大功率絕緣柵雙極晶體管Q3和第四大功率絕緣柵雙極晶體管Q4的基極與驅(qū) 動(dòng)電路(10)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種逆變氣體保護(hù)焊機(jī)，其特征在于，所述的中頻整 流器(5)由第一二極管D1和第二二極管D2并聯(lián)組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種逆變氣體保護(hù)焊機(jī)，其特征在于，所述的橋移相 諧振式電路(17)由第一電容C7和第二電容C8串聯(lián)組成，橋移相諧振式電路(17)設(shè)于超前臂和滯后臂之間，第一超前臂與第二電容C8和第一滯后臂 并聯(lián)，第二超前臂與第一電容C7和第二滯后臂并聯(lián)，第一超前臂、第二電容 C8、第一滯后臂、第二超前臂、第一電容C7和第二滯后臂與中頻變壓器(4) 的初級(jí)線圈Nl —端連接，第四大功率絕緣柵雙極晶體管Q4的集電極通過第 二電感(24)、第三電容(19)與中頻變壓器(4)的次級(jí)輸出線圈N2的另一端 連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種逆變氣體保護(hù)焊機(jī)，其特征在于，在右側(cè)散熱器上設(shè)有逆變器和全橋移相諧振式電路，第一電感吊裝在元件板下、第二電感左側(cè)散熱器上，在元件板下面設(shè)有第三電容，在底板上設(shè)有電抗器，逆變器、中頻變壓器、中頻整流器、全橋移相諧振式電路，第一電感、第二電感、第三電容和電抗器組成軟開關(guān)，中頻整流器和電抗器與中頻變壓器的次級(jí)輸出線圈N2連接，第一電感與中頻變壓器的輔助線圈N3連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是開關(guān)損耗低，發(fā)熱量低，尖峰電壓也低，IGBT工作可靠穩(wěn)定，電弧自調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，焊接過程穩(wěn)定，焊接飛濺小，熔敷率高；焊縫成形好，變形小。
文檔編號(hào)B23K9/16GK201249324SQ20082015244
公開日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者張通淼 申請(qǐng)人:上海滬通焊接電器制造有限公司