變極性弧焊電源及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供變極性弧焊電源及其控制方法，屬于焊接【技術(shù)領(lǐng)域】。變極性弧焊電源包括：焊接電流設(shè)定單元、電流檢測(cè)單元、控制器和逆變電源回路；焊接電流設(shè)定單元、電流檢測(cè)單元和逆變電源回路分別與控制器電連接，焊接電流設(shè)定單元用于設(shè)定理想焊接電流，電流檢測(cè)單元用于檢測(cè)實(shí)際焊接電流。所述控制器包括：極性判斷單元，用于根據(jù)電流檢測(cè)單元檢測(cè)的實(shí)際焊接電流，來(lái)判斷控制階段的極性；控制單元，用于根據(jù)判定的極性、設(shè)定的理想焊接電流以及檢測(cè)的實(shí)際焊接電流，來(lái)控制逆變電源回路輸出焊接電流。本發(fā)明能夠根據(jù)不同極性控制階段采用不同控制參數(shù)進(jìn)行控制，有效解決固定參數(shù)時(shí)，兩極性波形不能兼顧的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)變極性弧焊的精確控制。
【專利說(shuō)明】變極性弧焊電源及其控制方法
[【技術(shù)領(lǐng)域】]
[0001]本發(fā)明涉及焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種變極性弧焊電源及其控制方法。
[【背景技術(shù)】]
[0002]變極性弧焊，廣泛應(yīng)用于鋁、鋁合金的焊接工藝當(dāng)中。變極性弧焊包括交流鎢極氬弧焊(TIG)等。對(duì)于變極性弧焊電源，正半波控制時(shí)向電極加正向電壓，母材為負(fù)，電流由電極流向母材；負(fù)半波控制時(shí)向母材加正向電壓，電極為負(fù)，電流由母材流向電極。由于變極性弧焊電極向母材的放電能力與母材向電極的放電能力有較大區(qū)別，導(dǎo)致了變極性焊接時(shí)，變極性正負(fù)半波不易實(shí)現(xiàn)一致性控制，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)變極性焊接的穩(wěn)定電弧性能，容易導(dǎo)致焊接燒損電板嚴(yán)重、焊接電弧不穩(wěn)定、焊縫成形不良、焊接存在飛濺。
[0003]目前，變極性弧焊電源都采用固定控制參數(shù)進(jìn)行控制，在控制時(shí)均沒(méi)有考慮電極向母材的放電能力與母材向電極的放電能力不同，因此，普遍存在上述缺點(diǎn)。
[
【發(fā)明內(nèi)容】
]
[技術(shù)問(wèn)題]
[0004]本發(fā)明旨在針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種變極性弧焊電源及其控制方法。
[解決方案]
[0005]本發(fā)明提供一種變極性弧焊電源，包括:焊接電流設(shè)定單元、電流檢測(cè)單元、控制器和逆變電源回路；所述焊接電流設(shè)定單元、所述電流檢測(cè)單元和所述逆變電源回路分別與所述控制器電連接，所述焊接電流設(shè)定單元用于設(shè)定理想焊接電流，所述電流檢測(cè)單元用于檢測(cè)實(shí)際焊接電流。
[0006]本發(fā)明的變極性弧焊電源的特征在于:所述控制器包括:極性判斷單元，其用于根據(jù)所述電流檢測(cè)單元檢測(cè)的實(shí)際焊接電流，來(lái)判斷控制階段的極性；控制單元，其用于根據(jù)所述極性判斷單元判定的極性、所述焊接電流設(shè)定單元設(shè)定的理想焊接電流以及所述電流檢測(cè)單元所檢測(cè)的實(shí)際焊接電流，來(lái)控制逆變電源回路輸出焊接電流。
[0007]本發(fā)明還提供一種變極性弧焊電源，包括:焊接電流設(shè)定單元、電流檢測(cè)單元、控制器和逆變電源回路；所述焊接電流設(shè)定單元、所述電流檢測(cè)單元和所述逆變電源回路分別與所述控制器電連接，所述焊接電流設(shè)定單元用于設(shè)定理想焊接電流，所述電流檢測(cè)單元用于檢測(cè)實(shí)際焊接電流。
[0008]本發(fā)明的變極性弧焊電源的特征在于:所述控制器包括:極性設(shè)定單元，其用于設(shè)定控制階段的極性；控制單元，其用于根據(jù)所述極性設(shè)定單元設(shè)定的極性、所述焊接電流設(shè)定單元設(shè)定的理想焊接電流以及所述電流檢測(cè)單元所檢測(cè)的實(shí)際焊接電流，來(lái)控制逆變電源回路輸出焊接電流。
[0009]本發(fā)明提供一種變極性弧焊電源的控制方法。所述電源包括:焊接電流設(shè)定單元、電流檢測(cè)單元、控制器和逆變電源回路；所述焊接電流設(shè)定單元、所述電流檢測(cè)單元和所述逆變電源回路分別與所述控制器電連接，所述方法包括如下步驟:通過(guò)所述焊接電流設(shè)定單元設(shè)定理想焊接電流；通過(guò)的所述電流檢測(cè)單元檢測(cè)實(shí)際焊接電流；通過(guò)所述控制器根據(jù)檢測(cè)的實(shí)際焊接電流，來(lái)判斷控制階段的極性；根據(jù)所判定的極性、所設(shè)定的理想焊接電流以及所檢測(cè)的實(shí)際焊接電流，通過(guò)所述控制器控制所述逆變電源回路輸出焊接電流。
[0010]本發(fā)明還提供一種變極性弧焊電源的控制方法，所述電源包括:焊接電流設(shè)定單元、電流檢測(cè)單元、控制器和逆變電源回路；所述焊接電流設(shè)定單元、所述電流檢測(cè)單元和所述逆變電源回路分別與所述控制器電連接，所述方法包括如下步驟:通過(guò)所述焊接電流設(shè)定單元設(shè)定理想焊接電流；通過(guò)所述控制器設(shè)定控制階段的極性；通過(guò)所述電流檢測(cè)單元檢測(cè)實(shí)際焊接電流；根據(jù)所設(shè)定的極性和控制階段的極性以及所檢測(cè)的實(shí)際焊接電流，通過(guò)所述控制器控制所述逆變電源回路輸出焊接電流。
[發(fā)明有益效果]
[0011]本發(fā)明由于采用上述方案，能夠根據(jù)不同極性控制階段采用不同控制參數(shù)進(jìn)行控制，可有效解決固定參數(shù)時(shí)，兩極性波形不能兼顧的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)變極性弧焊的精確控制。
[【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】]
[0012]
圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的變極性弧焊電源的硬件結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是圖1所示控制器中的軟件結(jié)構(gòu)框圖；
圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例的變極性弧焊電源的控制方法的流程圖；
圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的軟件結(jié)構(gòu)框圖；
圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例的變極性弧焊電源的控制方法的流程圖。
[【具體實(shí)施方式】]
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說(shuō)明。
[第一實(shí)施例]
[硬件結(jié)構(gòu)]
[0014]下面參照?qǐng)D1描述本發(fā)明第一實(shí)施例的變極性弧焊控制裝置的硬件結(jié)構(gòu)。
[0015]本實(shí)施例所示的變極性弧焊電源為TIG焊接電源。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明的變極性弧焊電源包括:焊接電流設(shè)定單元、電流檢測(cè)單元、控制器和逆變電源回路。所述焊接電流設(shè)定單元、所述電流檢測(cè)單元和所述逆變電源回路分別與所述控制器電連接。所述焊接電流設(shè)定單元用于設(shè)定理想焊接電流。電流檢測(cè)單元用于檢測(cè)焊接電流，其可以采用電流互感器。逆變電源回路用于輸出焊接電流?？刂破饔糜诳刂颇孀冸娫椿芈?。
[0017]控制器包括:A/D轉(zhuǎn)換單元、DSP處理單元、PWM輸出單元、PWM驅(qū)動(dòng)單元。A/D轉(zhuǎn)換單元用于將電流互感器檢測(cè)的模擬信號(hào)(電流信號(hào))轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)輸入到DSP處理單元。DSP處理單元根據(jù)輸入的電流信號(hào)，來(lái)控制PWM輸出單元的輸出。DSP處理單元包括CPU、RAM和FLASH (閃存)。CPU用來(lái)進(jìn)行運(yùn)算和控制，RAM是CPU的臨時(shí)工作區(qū)，F(xiàn)LASH用來(lái)存儲(chǔ)相應(yīng)的程序和數(shù)據(jù)等，例如與稍后描述的控制方法流程相對(duì)應(yīng)的程序模塊。PWM輸出單元用于根據(jù)CPU的控制信號(hào)，輸出相應(yīng)的PWM波形。PWM驅(qū)動(dòng)單元將PWM輸出單元輸出的PWM波形放大，以驅(qū)動(dòng)逆變電源回路。在本實(shí)施例中，控制器為德州儀器的C2000，其集成有上述單元。但是本發(fā)明不限于此，可以采用其他芯片或者各個(gè)單元可以單獨(dú)采用相應(yīng)的硬件電路。
[軟件結(jié)構(gòu)]
[0018]下面參照?qǐng)D2描述本發(fā)明的控制器中的軟件結(jié)構(gòu)。
[0019]如圖2所示，控制器包括:極性判斷單元和控制單元。極性判斷單元用于根據(jù)所述電流檢測(cè)單元檢測(cè)的實(shí)際焊接電流，來(lái)判斷控制階段的極性。控制單元用于根據(jù)所述極性判斷單元判定的極性、所述焊接電流設(shè)定單元設(shè)定的理想焊接電流以及所述電流檢測(cè)單元所檢測(cè)的實(shí)際焊接電流，來(lái)控制逆變電源回路輸出焊接電流。與極性判斷單元和控制單元相對(duì)應(yīng)的程序模塊存儲(chǔ)在FLASH中，并且在工作時(shí)，DSP處理單元中的CPU將相應(yīng)的程序模塊從FLASH加載到RAM中運(yùn)行。
[焊接控制方法]
[0020]接下來(lái)參照?qǐng)D1-圖3描述本發(fā)明的焊接控制方法。
[0021]如圖3所示，首先，在步驟S201中，通過(guò)控制器設(shè)定理想焊接電流(焊接電流設(shè)定單元)，接著，在步驟S202中，通過(guò)電流檢測(cè)單元(電流互感器)檢測(cè)實(shí)際焊接電流。隨后，在步驟S203中，控制器根據(jù)檢測(cè)的實(shí)際焊接電流判斷控制階段的極性(極性判斷單元)。最后，在步驟S204中，控制器根據(jù)判定的控制階段的極性、設(shè)定的理想焊接電流以及檢測(cè)的實(shí)際焊接電流，控制逆變電源回路輸出焊接電流(控制單元)。
[0022]具體來(lái)說(shuō)，控制器中的CPU首先根據(jù)不同的極性和理想的焊接電流，選擇相應(yīng)的控制參數(shù)，接著根據(jù)實(shí)際焊接電流來(lái)確定PWM開通值。接著，通過(guò)PWM輸出單元生成相應(yīng)的PWM波形，之后經(jīng)PWM驅(qū)動(dòng)單元放大后，驅(qū)動(dòng)逆變電源回路輸出焊接電流。
·[0023]在本實(shí)施例中，在選擇控制參數(shù)時(shí)，選擇PI控制中的比例參數(shù)、積分參數(shù)、環(huán)路補(bǔ)償參數(shù)和PWM最大開通參數(shù)，以下是四個(gè)參數(shù)與極性和電流的對(duì)應(yīng)查找表。
[0024]比例參數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種變極性弧焊電源，包括:焊接電流設(shè)定單元、電流檢測(cè)單元、控制器和逆變電源回路；所述焊接電流設(shè)定單元、所述電流檢測(cè)單元和所述逆變電源回路分別與所述控制器電連接，所述焊接電流設(shè)定單元用于設(shè)定理想焊接電流，所述電流檢測(cè)單元用于檢測(cè)實(shí)際焊接電流，其特征在于:所述控制器包括: 極性判斷單元，其用于根據(jù)所述電流檢測(cè)單元檢測(cè)的實(shí)際焊接電流，來(lái)判斷控制階段的極性； 控制單元，其用于根據(jù)所述極性判斷單元判定的極性、所述焊接電流設(shè)定單元設(shè)定的理想焊接電流以及所述電流檢測(cè)單元所檢測(cè)的實(shí)際焊接電流，來(lái)控制逆變電源回路輸出焊接電流。
2.一種變極性弧焊電源，包括:焊接電流設(shè)定單元、電流檢測(cè)單元、控制器和逆變電源回路；所述焊接電流設(shè)定單元、所述電流檢測(cè)單元和所述逆變電源回路分別與所述控制器電連接，所述焊接電流設(shè)定單元用于設(shè)定理想焊接電流，所述電流檢測(cè)單元用于檢測(cè)實(shí)際焊接電流；其特征在于:所述控制器包括: 極性設(shè)定單元，其用于設(shè)定控制階段的極性； 控制單元，其用于根據(jù)所述極性設(shè)定單元設(shè)定的極性、所述焊接電流設(shè)定單元設(shè)定的理想焊接電流以及所述電流檢測(cè)單元所檢測(cè)的實(shí)際焊接電流，來(lái)控制逆變電源回路輸出焊接電流。
3.一種變極性弧焊電源的控制方法，所述電源包括:焊接電流設(shè)定單元、電流檢測(cè)單元、控制器和逆變電源回路；所述焊接電流設(shè)定單元、所述電流檢測(cè)單元和所述逆變電源回路分別與所述控制器電連接，所述方法包括如下步驟: 通過(guò)所述焊接電流設(shè)定單元設(shè)定理想焊接電流； 通過(guò)所述電流檢測(cè)單元檢測(cè)實(shí)際焊接電流； 通過(guò)所述控制器根據(jù)檢測(cè)的實(shí)際焊接電流，來(lái)判斷控制階段的極性； 根據(jù)所判定的極性、所設(shè)定的理想焊接電流以及所檢測(cè)的實(shí)際焊接電流，通過(guò)所述控制器控制所述逆變電源回路輸出焊接電流。
4.一種變極性弧焊電源的控制方法，所述電源包括:焊接電流設(shè)定單元、電流檢測(cè)單元、控制器和逆變電源回路；所述焊接電流設(shè)定單元、所述電流檢測(cè)單元和所述逆變電源回路分別與所述控制器電連接，所述方法包括如下步驟: 通過(guò)所述焊接電流設(shè)定單元設(shè)定理想焊接電流； 通過(guò)所述控制器設(shè)定控制階段的極性； 通過(guò)所述電流檢測(cè)單元檢測(cè)實(shí)際焊接電流； 根據(jù)所設(shè)定的極性和控制階段的極性以及所檢測(cè)的實(shí)際焊接電流，通過(guò)所述控制器控制所述逆變電源回路輸出焊接電流。
【文檔編號(hào)】B23K9/095GK103586563SQ201310421790
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】王帥, 韓勇, 李文舉, 趙素梅, 李松, 惠昭 申請(qǐng)人:唐山松下產(chǎn)業(yè)機(jī)器有限公司