[实用新型]铝合金机器人变极性等离子弧智能穿孔焊接系统

说明书

本实用新型提供了一种铝合金机器人变极性等离子弧智能穿孔焊接系统，其特征在于：等离子电源包括主弧主电路、维弧主电路和控制电路；主弧主电路包括主弧输入整流滤波模块、主弧SiC高频逆变电路、主弧高频变压器、主弧快速整流滤波电路、主弧SiC低频调制电路和主弧SiC高压稳弧电路；维弧主电路包括维弧输入整流滤波模块、维弧高频逆变电路、维弧高频变压器和维弧快速整流滤波电路；控制电路包括控制器、主弧高频逆变驱动电路、主弧电流采样反馈电路、主弧低频调制驱动电路、主弧稳弧驱动电路、维弧电流采样反馈电路、维弧高频逆变驱动电路。该焊接系统的逆变频率高，具有良好的动特性和稳定性，可降低功率管开关损耗，满足大功率需求。

技术领域

本实用新型涉及焊接设备技术领域，更具体地说，涉及一种铝合金机器人变极性等离子弧智能穿孔焊接系统。

背景技术

铝及铝合金具有耐蚀性佳、导电性好以及强度高等特点，广泛应用于航空航天、轨道交通、船舶等领域。但在铝及铝合金的焊接过程中，其表面易产生致密、难熔的氧化膜，而变极性等离子弧焊接技术可很好地去除氧化膜，其还具有能量密度大以及焊后变形小等特点，尤其在穿孔立焊工艺中不仅有效地消除气孔缺陷，还能实现“单面焊双面成形”，大大提高工作效率，被称为铝合金“零缺陷”焊接方法。

近年来，变极性等离子弧焊接设备成为国内铝合金焊接领域的研究重点。在铝合金机器人变极性等离子弧焊接系统中，等离子电源的性能至关重要，其不仅要精确地为焊接过程提供能量，还需实现与系统其他设备的协同运行。总体而言，国内的等离子电源设备的工业化水平同发达国家之间还存在较大的差距，电源的功率器件大多采用IGBT，但由于IGBT自身结构的因素导致在关断后产生拖尾电流，其开关损耗较大，制约了电路逆变频率的提高，一般为20kHz，这使得整机尺寸过大且动特性欠佳。另一方面，对于焊接起始点形成稳定小孔熔池的时机难以把握，极有可能造成未穿孔或因穿孔过大而熔池塌陷等问题，而且焊接本身是一个极复杂的过程，易因受不确定因素影响而导致焊缝熔池不稳定。因此，诸多因素限制了铝合金机器人变极性等离子弧焊接工艺技术在国内的推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种逆变频率高、具有良好的动特性和稳定性、可降低功率管开关损耗、满足大功率需求的铝合金机器人变极性等离子弧智能穿孔焊接系统。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种铝合金机器人变极性等离子弧智能穿孔焊接系统，其特征在于：包括工控机、等离子电源和等离子焊枪；所述等离子电源包括主弧主电路、维弧主电路、控制电路和人机交互系统；

所述主弧主电路包括依次连接的主弧输入整流滤波模块、主弧SiC高频逆变电路、主弧高频变压器、主弧快速整流滤波电路和主弧SiC低频调制电路，以及主弧SiC高压稳弧电路；

所述维弧主电路包括维弧输入整流滤波模块、维弧高频逆变电路、维弧高频变压器和维弧快速整流滤波电路；

所述控制电路包括控制器、主弧高频逆变驱动电路、主弧电流采样反馈电路、主弧低频调制驱动电路、主弧稳弧驱动电路、维弧电流采样反馈电路、维弧高频逆变驱动电路、继电器模块、主电路故障检测模块；

所述控制器通过主弧高频逆变驱动电路与主弧SiC高频逆变电路连接；主弧快速整流滤波电路通过主弧电流采样反馈电路与控制器连接；控制器通过主弧低频调制驱动电路与主弧SiC低频调制电路连接；控制器通过主弧稳弧驱动电路与主弧SiC高压稳弧电路连接；控制器通过维弧高频逆变驱动电路与维弧高频逆变电路连接；维弧快速整流滤波电路通过维弧电流采样反馈电路与控制器连接；继电器模块和主电路故障检测模块分别与控制器连接。

优选地，所述主弧SiC高频逆变电路采用SiC功率管全桥拓扑结构；所述主弧SiC低频调制电路采用SiC功率管双半桥并联拓扑结构；所述主弧SiC高压稳弧电路采用SiC功率管全桥拓扑结构。