[发明专利]大功率双丝脉冲MIG焊逆变电源系统及其数字化协同控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及高效化和高速化焊接技术的技术领域，尤其是指一种大功率双丝脉冲MIG焊逆变电源系统及其数字化协同控制方法。 

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，国内的一些大型企业为了提高重要构件的焊接效率和焊接质量，增强产品在国内外市场的竞争力，开始从国外引进双丝高效自动焊装备，但主要是细双丝自动焊接工艺及设备。现有技术中，厚大结构往往需要几至几十道、层焊缝才能填满焊接坡口，从使用性能和效果上来看，存在着不少问题。尤其在造船业、管道、大型钢结构等行业对大厚板要求往往较难以较少的层次、道数较快地填满坡口，而且焊缝长达十多米、几十米，这样迫切要求进一步实现更高速、高效、节能的焊接。传统双丝焊难于进一步提速的主要原因是由于受开关器件功率的限制，其焊接电流一般在500A以下。高效化焊接是目前焊接界的研究热点，对提高焊接生产效率效果明显。高效化焊接工艺创新和装备创新是焊接技术创新的重要支撑之一，高效化焊接主要表现在两个方面：一是薄板焊接时焊接速度的大幅提高；二是厚板焊接时熔敷效率的大幅提升。要实现对中厚板的高效化焊接，关键在于焊接电流的进一步提高，因而用户要求采用大功率双丝焊焊接工艺及设备。尽管国内外已研发和生产大功率双丝高速自动焊设备，但仅用于埋弧焊，虽然埋弧高速焊在一定程度上解决了厚大焊件的速度问题，但由于它埋弧，看不见熔池的形成过程，另外需要大量的时间人工清理焊渣，同时焊剂的性能局限了焊速的提高，严重影响了焊接质量和生产效率的进一步提高。 

由此可见，现有的双丝脉冲MIG焊技术，主要有以下几个方面的缺点： 

1、焊接电流小，输出功率小。 

2、对于中厚板，难以一次性实现成型的高效、高速化焊接。 

3、焊接速度慢，焊丝熔覆效率低，焊接生产效率低。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种大功率双丝脉冲MIG焊逆变电源系统及其数字化协同控制方法，该系统能克服单套开关管功率受限，输出电流不能太大的缺点，具有输出电流大的特点，粗丝在大电流热作用下产生的融化系数高、熔滴量大，熔池宽而深，能够很快填满大焊件的坡口，而且大功率双电弧在一个熔池上燃烧，总的焊接热输入大，可以大大提高焊接速度和生产效率，适用于中厚板焊接，特别是一次成型的快速焊接。 

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案其大功率双丝脉冲MIG焊逆变电源系统，包括为前丝提供电流并协同控制整个系统的主机电源和为后丝提供电流的从机电源，该主机电源和从机电源之间通过CAN总线相连，所述主机电源和从机电源均包括有主电路和控制电路，其中，所述主电路由两台或两台以上的全桥逆变器并联而成，包括有依次电气连接的输入整流滤波模块、高频逆变模块、功率变压模块和输出整流滤波模块，该输入整流滤波模块与三相交流输入电网连接，该输出整流滤波模块与电弧负载连接；所述控制电路包括有电压电流检测模块、故障保护模块、DSP数字化协同控制模块、人机界面模块、高频驱动模块，该电压电流检测模块的一端与电弧负载相连，其另一端与DSP数字化协同控制模块的A/D输入端相连，该故障保护模块的一端与三相交流输入电网相连，其另一端与DSP数字化协同控制模块相连，该高频驱动模块的一端与高频逆变模块相连，其另一端与DSP数字化协同控制模块的PWM输出端相连，该人机界面模块与DSP数字化协同控制模块相连。 

所述DSP数字化协同控制模块包括有型号为TMS320F28335的DSP芯片， 主机电源和从机电源通过各自DSP芯片内嵌的CAN模块实现主机电源和从机电源之间的数字化协同控制。 

所述故障保护模块包括有分别与与门电路连接的过压检测电路、欠压检测电路、过流检测电路、过温检测电路。 

所述DSP芯片内嵌有用于产生PWM信号的ePWM输出模块，且死区时间通过软件编程设置。 

所述DSP数字化协同控制模块产生的PWM信号经高频驱动模块增强驱动能力后得到IGBT开关信号，所述IGBT开关信号直接作用于高频逆变模块的IGBT，控制其通断。 

所述电压电流检测模块将采集到的电压信号经分压、LC滤波后，再经过光耦隔离后进入DSP数字化协同控制模块的A/D转换通道；同时，该电压电流检测模块采用型号为HDC400BS的霍尔传感器检测焊接电流，该霍尔传感器输出的电流信号变换成电压信号后，再经过滤波后进入DSP数字化协同控制模块的A/D转换通道。 

本发明所述的数字化协同控制方法如下：