[发明专利]逆变焊机控制系统

说明书

本发明涉及汽车生产焊接设备技术领域，公开了一种逆变焊机控制系统，包括依次连接的电源输入单元、整流电路、逆变电路、变压器和次级整流电路形成的主回路，电源输入单元包括空开，所述逆变焊机控制系统还包括控制模块，所述控制模块包括CPU、漏电检测传感器、脱扣器，所述脱扣器安装在空开内部，漏电检测传感器安装在空开的输出端，脱扣器通过脱扣控制电路连接至CPU，漏电检测传感器通过漏电检测电路连接至CPU，所述逆变器通过触发电路连接至CPU，触发电路根据CPU的指令控制逆变器的开通和关断。本发明自带漏电检测功能，能够检测整机交流侧、直流侧和逆变侧的漏电，使整机的可靠性大大提高。

技术领域

本发明涉及汽车生产焊接设备技术领域，具体涉及的是一种逆变焊机控制系统。

背景技术

目前，逆变焊机凭借其节能省电的优势以及良好的焊接性能已逐渐被认可，其应用范围也越来越广，代替普通工频焊机是必然的趋势，市场潜力非常大。

参见附图1，逆变焊机的原理是先将三相交流电进行整流滤波变成直流，然后再经过IGBT逆变成1KHz交流电供给焊机变压器，经焊接变压器降压(具体电压与焊接工艺有关)，再通过二极管进行全波整流变为低压直流电，供焊接使用。

现有的焊机存在不少实际问题，主要有以下几点：

(一)漏电保护

汽车生产领域对焊接质量要求较高，逆变焊机在此领域应用非常广。汽车生产行业大多采用悬挂式电焊机，采用手持式一体化焊钳进行焊接。

参见附图2，一体化焊钳是将焊机变压器、低压整流电路及焊钳集成在一起，操作人员将焊钳握在手中手动寻找目标焊点进行焊接。由于操作人员直接与焊钳接触，并且焊钳一直处于活动状态，极有可能出现因机械原因导致的绝缘破损等情况，如果焊接变压器或连接电缆一旦有漏电现象将会直接危及操作人员安全。

参见附图3，普通逆变焊机通常采用具有漏电保护功能的空气开关或普通漏电保护器实现，它们的漏电检测原理是三相电源线同时穿过零序电流互感器，在不漏电的情况下，三相电流的矢量和为零，零序电流互感器中感应到的电流为零。一旦出现漏电现象，三相电流的矢量和不为零，零序电流互感器中就感应到漏电电流，当漏电电流达到一定值后将空气开关断开，确保安全。

参见附图4，普通漏电保护装置一般是用在常规单/三相交流50Hz供电的用电设备，50Hz交流电的电压波形为正弦波，其漏电电流也是正弦波，普通漏电保护装置的漏电流检测电路是按照50Hz正弦波设计。

参见附图5-9，逆变焊机的主回路根据波形不同可分为三个部分：交流测、直流侧和逆变侧，逆变焊机的直流侧和逆变侧的漏电流波形并非正弦波，漏电流频率也不是50Hz，具体波形如下图，普通漏电保护装置是不能对其进行检测的，普通漏电保护装置只能对逆变焊机交流测的漏电进行检测保护。由于逆变焊机的交流测和直流侧都是在控制器内部，发生漏电的可能性不大，逆变侧是最容易发生漏电故障的位置。普通漏电检测装置对于逆变焊机来说几乎是形同虚设。

(二)杂散电感

普通逆变焊机的主回路一般采用普通铜排连接，从整流电路、滤波电路至逆变电路，整个回路很长，电压也比较高，有时功率较大的逆变焊机的滤波电容还需要很多个进行串并联使用，这就使得整个主回路变的更加冗长。主回路连接越长，等效杂散电感就越大，当IGBT在高速开关时，就会产生很高的尖峰电压，导致IGBT过电压击穿失效。尖峰电压的高低与杂散电感的大小有关，与IGBT开关速度(电流上升速度)有关，杂散电感越大，尖峰电压越高，IGBT开关速度越快，尖峰电压越高。

这就使得普通逆变焊机控制器不得不降低IGBT的开关速度，以减小尖峰电压，确保IGBT能够正常工作。但是IGBT开关速度降低后，IGBT的开关损耗变得很大，IGBT的发热量就会变大，整机的逆变效率就会变低，IGBT的可靠性也会下降。逆变频率为1KHz，IGBT开关速度过慢的话整机的功率也会送不出。