[发明专利]逆变焊接电源智能偏磁检测与处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种逆变焊接电源智能偏磁检测与处理装置。 

背景技术

自20世纪80年代始，经过二三十年的发展，逆变焊接电源以其高效节能、动态响应快、控制灵活、便于波形的精细控制等优点，已经成为国际焊接设备市场中的主要发展方向。但可靠性低的问题是制约焊接电源快速发展的瓶颈，其中偏磁现象的存在是最为关键的问题。由于多种因素导致两个PWM半周期内，施加在主变压器上的脉冲幅度或宽度不相等，将在主变压器中产生直流分量，励磁电流发生急剧变化，磁化曲线严重畸变，导致主变压器偏磁，从而使主变压器一次侧电流陡升(一般为几个微秒)。短时间内过流，将使功率器件热损耗加大，发生爆裂等永久性损害。 

目前主电路抗偏磁的措施主要由以下几种方法：(1)在变压器磁路中加一定的气隙，改善其磁导率的线性度，但会影响变压器的输出功率，增大其体积和重量。(2)工程上一简单又实用的方法，是在变压器的一次侧增加隔直电容器，阻断直流分量。该方法能够较大的抑制由正、反方向电压幅度不等引起的偏磁，但由于主变压器的工作状况还要受到二次侧输出电流的影响，偏磁无法完全消除。(3)申请号为200910215161.1的发明申请“一种逆变焊接电源抗偏磁装置”中，通过在主变压器一次侧串联线性电感，来增加系统抗偏磁能力。然而该方法抑制了电流上升率，降低了系统的动态响应性能，在对实时性要求较高的工艺方法有较大的局限。(4)申请号为99235012.3的专利“开关电源抗偏磁的控制电路装置”针对开关电源设计了一种抗偏磁控制电路，该方法将变压器一次侧反馈电流进行斜坡补偿电路，然后与预置的给定进行比较，输出信号送到模拟PWM芯片中，来切断发生畸变的电流。随着焊接工艺的改进，焊接电流波形也多种多样，如脉冲MIG焊、冷金属过渡焊等，该方法单一的给定比较和传统的模拟PWM芯片控制，已难以满足目前高效的焊接工艺和高性能的数字焊接电源的需求。 

上述现有技术的缺陷是：仅能在一定程度上抑制偏磁，且降低系统的动态响应性能，难以满足高效的焊接工艺，特别是精细的熔滴控制以及高性能的数字焊接电源系统的需求问题。 

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术仅能在一定程度上抑制偏磁，且会降低系统的动态 响应性能，难以满足高效的焊接工艺，如精细的熔滴控制等，和高性能的数字焊接电源系统的需求的问题；提供一种逆变焊接电源智能偏磁检测与处理装置；当主变压器偏磁、导致一次侧电流急剧增大时，本系统中的偏磁检测电路通过主变压器一次侧电流和焊接电流的同时采集，由检测电路立即检测到偏磁信号及其宽度，并将信息反馈给数字控制器，由相应的控制策略调整PWM输出脉冲，实现偏磁快速、有效地抑制；具有一致性好，稳定性、可靠性高，通用性强、普适度高，控制策略灵活多变、智能性好的优点。 

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种逆变焊接电源智能偏磁检测与处理装置，包括传感器及信号调理模块，加/减法器模块，比例调节器，比较器，控制器输入信号调理模块，数字控制器，调节电压输入模块；采集焊接电流的传感器及信号调理模块，将经传感器及信号调理模块处理的焊接电流信号输送至加/减法器模块，调节电压输入模块将信号输送至加/减法器模块，信号经加/减法器模块处理后输送至比较器；主变压器一次侧电流经传感器及信号调理模块处理后输送至比例调节器，比例调节器输送信号至比较器，比较器将加/减法器模块，以及比例调节器输送的信号进行比较，比较器输出的信号经过控制器输入信号调理模块，输送至数字控制器。 

加/减法器主要包括电阻R3、R4、R5、R6和运算放大器U_{1_1A}；电阻R5两端分别连接电流霍尔传感器和U_{1_1A}的同相输入端；电阻R6一断连接U_{1_1A}的同相输入端，一端接地；电阻R3一端连接U_{1_1A}的反相输入端，一端连接调节电压输入模块的输出；电阻R4一端连接U_{1_1A}的反相输入端，一端连接在U_{1_1A}的输出端。 

比例调节器主要包括电阻R7、R8和运算放大器U_{1_1B}；电阻R7一端接地，一端连接在运算放大器U_{1_1B}的反相输入端；电位器R8一端连接U_{1_1B}的反相输入端，一端连接U_{1_1B}的输出端。 

数字控制器采用单片机、DSP或FPGA。