專利名稱：超音頻方波直流脈沖弧焊電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超音頻方波直流脈沖弧焊電源裝置，具體地i兌，是指一種適用于 電弧焊接的超音頻直流脈沖電源拓撲電路。
在電弧焊接領(lǐng)域，方波直流脈沖電流焊接得到廣泛應(yīng)用，如脈沖TIG焊、脈沖 MIG焊等。方波直流脈沖焊接與傳統(tǒng)的直流焊接相比，具有顯著的特點，如控制熔 滴過渡、控制焊縫成形、控制焊接線能量等方面。直流脈沖焊接時，脈沖頻率是其重 要的參數(shù)之一，常規(guī)的直流脈沖TIG、直竭脈沖MIG焊接，其頻率在零點幾赫茲到 幾百赫茲之間。這種常規(guī)的直流脈沖弧焊電源是基于傳統(tǒng)晶閘管式、晶體管模擬式或 開關(guān)式(逆變式)電源的基礎(chǔ)上，通過恒流、恒壓輸出特性的控制來實現(xiàn)的。其基本 原理是通過脈沖電流或電壓給定信號通過閉環(huán)負反饋來實現(xiàn)。正是由于其電源控制基 本原理的限制，以及焊接電纜回路電感的存在，使得這種電源不具備輸出較高頻如超 音頻(>20kHz)方波直流脈沖電流的能力。即使具備，其輸出脈沖電流的上升率、 下降率、電流幅值及其波形的可控性很差。這也使得中髙頻、超音頻方波直流脈沖電 弧焊的研究未能得到深入進行的重要原因之一。而中高頻、超音頻方波直流脈沖電弧 焊，隨著頻率的顯著提髙，會產(chǎn)生特殊的電磁效應(yīng)和電弧超聲等作用，對電弧焊接產(chǎn) 生顯著的影響。眾所周知，進行電弧焊接時，焊接電流髙達上百安培，要在技術(shù)上實 現(xiàn)上百安培超音頻方波直流脈沖電流，直到今天都是十分困難的。同時由于焊接回路 分布電感及其參數(shù)的影響，采用常規(guī)的脈沖電弧焊接電源控制技術(shù)(見圖1所示) 難以實現(xiàn)。即使能夠?qū)崿F(xiàn)，其電流波形也將發(fā)生很大畸變。圖1中，常規(guī)脈沖焊接電源的三相或斜目交流電與整流濾波電路聯(lián)接，整流濾 波電路輸出直流電給逆變電路變換成高頻交流信號，高頻交流信號經(jīng)第一變壓器Bi 傳輸至整流電路中整流成直流電，直流電經(jīng)續(xù)流電感Lp作用在電極和工件上；第一 電流傳感器將釆集到的第一變壓器Bt上的反饋直流信號/c (即焊接電源輸出電流) 輸出給第一閉環(huán)PWM控制電路，第一閉環(huán)PWM控制電路對接收的反饋直流信號^ 與給定電流信號/g進行差值比較后閉環(huán)控制輸出PWM脈沖給第一驅(qū)動電路，所述 PWM脈沖經(jīng)第一驅(qū)動電路后分別作用到功率開關(guān)管T2的柵極G和功率開關(guān)管T\的 柵極G上。各端子之間的聯(lián)接為三相或單相交流電的U端、V端、W端分別與整流橋電 路MD的1端、2端、3端聯(lián)接，整流橋電路MD的4端、5端之間并聯(lián)有濾波電 容C;整流橋電路MD的4端聯(lián)接至第一功率開關(guān)管1\的集電極C，整流橋電路 MD的5端聯(lián)接至第二功率開關(guān)管T2的發(fā)射極E;第一功率開關(guān)管T\的發(fā)射極E與 第二功率開關(guān)管T2的集電極C相聯(lián)；第一功率開關(guān)管T\的集電極C經(jīng)第一電容& 后聯(lián)接在第一變壓器的A端，第二功率開關(guān)管T2的發(fā)射極E經(jīng)第二電容C2后聯(lián) 接在第一變壓器的A端；第一變壓器的B端聯(lián)接在第一功率開關(guān)管T\的發(fā)射 極E與第二功率開關(guān)管T2的集電極C之間；第一變壓器Bt的C端經(jīng)第一二極管 Di后與續(xù)流電感Lp的1端聯(lián)接；第一變壓器B工的D端經(jīng)第二二極譽D2后與續(xù)流 電感Lp的1端聯(lián)接；續(xù)流電感Lp的2端與電極連接；第一變壓器的E端與工件 連接，且第一變壓器的E端與工件之間套接有第一電流傳感器。 發(fā)明 內(nèi)容為解決常規(guī)脈沖焊接電源控制技術(shù)難以實現(xiàn)超音頻方波直流脈沖電流的難題，本 發(fā)明提供了一種新型超音頻方波直流脈沖電源拓撲電路結(jié)構(gòu)。該超音頻方波直流脈沖 電源由脈沖峰值電流切換電路、基值電流產(chǎn)生電路、峰值電流產(chǎn)生電路、整流濾波電 路組成；三相或單相輸入的交流電經(jīng)整流濾波電路后分別輸出給所述峰值電流產(chǎn)生電 路、所述基值電流產(chǎn)生電路；所述峰值電流產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生峰值電流/,;所述基值電流產(chǎn)生電路用于實現(xiàn)基值電流/6輸出；所述脈沖峰值電流切換電路用于實現(xiàn)脈沖 峰值電流/pp的脈沖輸出，通過與基值電流/A的疊加實現(xiàn)電極和工件上脈沖電流/,的輸出。在本發(fā)明中，所述整流濾波電路由整流橋MD、濾波電容C構(gòu)成。所述峰值電 流產(chǎn)生電路由半橋^t變電路、第一變壓器BP第一二極管DP第二二極管D2、 續(xù)流電感Lp、第一電流傳感器、第一驅(qū)動電路、第一閉環(huán)PWM控制電路構(gòu)成。其
各端子之間的聯(lián)接為三相或單相交流電的U端、V端、W端分別與整流橋電路MD 的1端、2端、3端聯(lián)接，整流橋電路MD的4端、5端之間并聯(lián)有濾波電容C;整 流橋電路MD的4端聯(lián)接至第一功率開關(guān)管L的集電極C,整流橋電路MD的5端 聯(lián)接至第二功率開關(guān)管T2的發(fā)射極E;逆變電路采用全橋或半橋逆變電路拓撲結(jié)構(gòu)， 第一功率開關(guān)管T\的發(fā)射極E與第二功率開關(guān)管T2的集電極C相聯(lián)；第一功率開 關(guān)管1的集電極C經(jīng)第一電容&后聯(lián)接在第一變壓器Bt的A端，第二功率開關(guān)管 T2的發(fā)射極E經(jīng)第二電容C2后聯(lián)接在第一變壓器的A端；第一變壓器的B 端聯(lián)接在第一功率開關(guān)管T\的發(fā)射極E與第二功率開關(guān)管T2的集電極C之間；第 一變壓器Bi的C端經(jīng)第一二極管Di后與續(xù)流電感Lp的1端聯(lián)接；第一變壓器Bi 的D端經(jīng)第二二極管D2后與續(xù)流電感Lp的1端聯(lián)接；第一變壓器的E端與第五 功率開關(guān)管TP的發(fā)射極E ,，且第一變壓器Bt的E端與第五功率開關(guān)管TP的發(fā)射極E之間套接有第一電流傳感器；峰值電流產(chǎn)生電路中第一電流傳感 采集的第一 變壓器Bi上的第一反饋電流信號/^ (即峰值電流信號)輸出給第一閉環(huán)PWM控制電路,第一閉環(huán)PWM控制電路對接收的第一反饋電流信號/p/與第一給定電流信號/pg 進行差值比較后閉環(huán)控制輸出第一 PWM脈沖，所述第一 PWM脈沖經(jīng)第一驅(qū)動電路 后分別作用在第一功率開關(guān)管T\的柵極G和第二功率開關(guān)管T2的柵極G上。
在本發(fā)明中，所述基值電流產(chǎn)生電路由半橋式或全橋式逆變電路、第二變壓器 B2、第三二極管D3、第四二極管D4、濾波電感k、第二電流傳感器、第二驅(qū)動電 路、第二閉環(huán)PWM控制電路組成，用于實現(xiàn)基值電流/6輸出。其各端子之間的聯(lián)接 為整流橋電路MD的4端與第三功率開關(guān)管T3的集電極C聯(lián)接，整流橋電路MD 的5端與第四功率開關(guān)管T4的發(fā)射極E聯(lián)接；第三功率開關(guān)管T3的發(fā)射極E與第 四功率開關(guān)管T4的集電極C相聯(lián)，第三功率開關(guān)管T3的集電極C經(jīng)第三電容Cs后 聯(lián)接在第二變壓器B2的A端，第四功率開關(guān)管T4的發(fā)射極E經(jīng)第四電容C4后聯(lián)接 在第二變壓器B2的A端，第二變壓器B2的B端聯(lián)接在第三功率開關(guān)管T3的發(fā)射極 E與第四功率開關(guān)管丁4的集電極C之間；第二變壓器82的C端經(jīng)第三二極管D3 后與濾波電感Lb的1端聯(lián)接；第二變壓器B2的D端經(jīng)第四二極管D4后與濾波電感 Lb的l端聯(lián)接；第二變壓器B2的E端與第五功率開關(guān)管Tp的發(fā)I^E聯(lián)接，且第 二變壓器B2的E端與第五功率開關(guān)管Tp的發(fā)射極E之間套接有第二電流傳感器；
基值電流產(chǎn)生電路中第二電流傳感，采集的第二變壓器B2上的第二反饋直流信號~ (即基值電流信號)輸出給第二閉環(huán)PWM控制電路，第二閉環(huán)PWM控制電路 對接收的第二反饋直流信號/&/與第二給定電流信號^進行差值比較后閉環(huán)控制輸 出第二 PWM脈沖，所述第二 PWM脈沖經(jīng)第二驅(qū)動電路后作用在第三功率開關(guān)管 T3的柵極G和第四功率開關(guān)管T4的柵極G上。在本發(fā)明中，所述脈沖峰值電流切換電路由第五功率開關(guān)管Tp、功率二極管DP、 尖峰電壓吸收保護電路、脈沖發(fā)生電路、第三驅(qū)動電路組成；尖峰電壓吸收保護電路 用于吸收電壓尖峰，當尖峰電壓超限時，用于產(chǎn)生保護信號，實現(xiàn)對脈沖弧焊電源電 路的保護。其各端子之間的聯(lián)接為續(xù)流電感Lp的2端分別與第五功率開關(guān)管Tp的 發(fā)射極C和功率二極管DP的陽極連接，功率二極管DP的陰極分別與續(xù)流電感k的 2端和電極連接，第五功率開關(guān)管Tp的發(fā)射極E與工件連接(在本發(fā)明中，根據(jù)電 弧焊接時直流電流極性接入的不同要求，功率二極管Dp的陽極也可以與工件連接， 第五功率開關(guān)管TP的發(fā)射極E也可以與電極連接。)；電極與工件之間并聯(lián)有尖峰電 壓吸收保護電路，該尖峰電壓吸收保護電路用于吸收電壓尖峰，當尖峰電壓超限時， 用于產(chǎn)生作用于第一閉環(huán)PWM控制電路、第二閉環(huán)PWM控制電路和脈沖發(fā)生電路 的保護信號f/s ;脈沖發(fā)生電路按照外部輸入的脈沖頻率/和占空比5生成用于第三 驅(qū)動電路的脈沖序列，該脈沖序列經(jīng)第三驅(qū)動電路后作用于第五功率開關(guān)管Tp的柵 極G上。本發(fā)明超音頻方波直流脈沖電源的優(yōu)點在于(1)釆用脈沖峰值電流切換電路、 基值電流產(chǎn)生電路與峰值電流產(chǎn)生電路的組合，實現(xiàn)了超音頻方波直流脈沖電流的輸 出；(2)超音頻直流脈沖電流基值與峰值相互獨立控制與調(diào)節(jié)，使脈沖頻率/和占 空比^獨立可調(diào)；(3)由于采用第五功率開關(guān)管Tp和功率二極管Dp的快速切換，可 在超音頻脈沖電源輸出端得到陡峭的方波脈沖電流幅值為1~300A,脈沖電流上升 率為^50A/;zy 。


圖1是脈沖電弧焊接電源的常規(guī)結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明超音頻方波直流脈沖弧焊電源的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本發(fā)明超音頻方波直流脈沖弧焊電源輸出的電流波形示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明。參見圖2所示，本發(fā)明超音頻方波直流脈沖弧焊電源裝置由脈沖峰值電流切換 電路、基值電流產(chǎn)生電路、峰值電流產(chǎn)生電路、整流濾波電路組成；在本發(fā)明中，所述整流濾波電路、所述峰值電流產(chǎn)生電路采用如圖1所示的常 規(guī)結(jié)構(gòu)。即整流濾波電路可以由整流橋MD、濾波電容C構(gòu)成。峰值電流產(chǎn)生電路 由半橋式逆變電路、第一變壓器Bp第一二極管Dp第二二極管D2、續(xù)流電感Lp、 第一電流傳感器、第一驅(qū)動電路、第一閉環(huán)PWM控制電路構(gòu)成。其各端子之間的聯(lián) 接為三相或單相交流電的U端、V端、W端分別與整流橋電路MD的1端、2端、 3端聯(lián)接，整流橋電路MD的4端、5端之間并聯(lián)有濾波電容C;整流橋電路MD 的4端聯(lián)接至第一功率開關(guān)管1\的集電極C,整流橋電路MD的5端聯(lián)接至第二功 率開關(guān)管T2的發(fā)射極E;逆變電路采用全橋或半橋逆變電路拓撲結(jié)構(gòu)，第一功率開 關(guān)管1\的發(fā)射極E與第二功率開關(guān)管T2的集電極C相聯(lián)；第一功率開關(guān)管T\的集 電極C經(jīng)第一電容&后聯(lián)接在第一變壓器Bi的A端，第二功率開關(guān)管T2的發(fā)射極 E經(jīng)第二電容。2后聯(lián)接在第一變壓器的A端；第一變壓器的B端聯(lián)接在第一 功率開關(guān)管1\的發(fā)射極E與第二功率開關(guān)管T2的集電極C之間；第一變壓器的 C端經(jīng)第一二極管后與續(xù)流電感Lp的1端聯(lián)接；第一變壓器的D端經(jīng)第二二 極管D2后與續(xù)流電感Lp的1端聯(lián)接；第一變壓器的E端與第五功率開關(guān)管TP 的發(fā)射極E聯(lián)接，且第一變壓器的E端與第五功率開關(guān)管Tp的發(fā)射極E之間套接有第一電流傳感器；峰值電流產(chǎn)生電路中第一電流傳感,采集的第一變壓器 上的第一反饋電流信號/,,(即峰值電流信號)輸出給第一閉環(huán)PWM控制電路，第一閉環(huán)PWM控制電路對接收的第一反饋電流信號/p/與第一給定電流信號/re進行差 值比較后閉環(huán)控制輸出第一 PWM脈沖，所述第一 PWM脈沖經(jīng)第一驅(qū)動電路后分別 作用在第一功率開關(guān)管T\的柵極G和第二功率開關(guān)管T2的柵極G上。在本發(fā)明中，所述基值電流產(chǎn)生電路由半橋式或全橋式逆變電路、第二變壓器 B2、第三二極管D3、第四二極管D4、濾波電感Lb、第二電流傳感器、第二驅(qū)動電 路、第二閉環(huán)PWM控制電路組成，用于實現(xiàn)基值電流A輸出。其各端子之間的聯(lián)接 為整流橋電路MD的4端與第三功率開關(guān)管T3的集電極C聯(lián)接，整流橋電路MD
的5端與第四功率開關(guān)管T4的發(fā)射極E聯(lián)接；第三功率開關(guān)管T3的發(fā)射極E與第 四功率開關(guān)管T4的集電極C相聯(lián)，第三功率開關(guān)管T3的集電極C經(jīng)第三電容C3后 聯(lián)接在第二變壓器B2的A端，第四功率開關(guān)管T4的發(fā)射極E經(jīng)第四電容C4后聯(lián)接 在第二變壓器B2的A端，第二變壓器B2的B端聯(lián)接在第三功率開關(guān)管T3的發(fā)射極 E與第四功率開關(guān)管T4的集電極C之間；第二變壓器B2的C端經(jīng)第三二極管D3 后與濾波電感Lb的1端聯(lián)接；第二變壓器B2的D端經(jīng)第四二極管04后與濾波電感 Lb的1端聯(lián)接；第二變壓器B2的E端與第五功率開關(guān)管TP的發(fā)射極E聯(lián)接，且第 二變壓器B2的E端與第五功率開關(guān)管TP的發(fā)射極E之間套接有第二電流傳感器； 基值電流產(chǎn)生電路中第二電流傳感器將采集的第二變壓器B2上的第二反饋直流信號 /6/ (即基值電流信號)輸出給第二閉環(huán)PWM控制電路，第二閉環(huán)PWM控制電路 對接收的第二反饋直流信號/6/與第二給定電流信號^進行差值比較后閉環(huán)控制輸 出第二 PWM脈沖，所述第二 PWM脈沖經(jīng)第二驅(qū)動電路后作用在第三功率開關(guān)管 T3的柵極G和第四功率開關(guān)管T4的柵極G上。在本發(fā)明中，所述脈沖峰值電流切換電路由第五功率開關(guān)管Tp、功率二極管DP、 尖峰電壓吸收保護電路、脈沖發(fā)生電路、第三驅(qū)動電路組成；尖峰電壓吸收保護電路 用于吸收電壓尖峰，當尖峰電壓超限時，用于產(chǎn)生保護信號，實現(xiàn)對脈沖弧焊電源電 路的保護。其各端子之間的聯(lián)接為續(xù)流電感Lp的2端分別與第五功率開關(guān)管Tp的 發(fā)射極C和功率二極管DP的陽極連接，功率二極管DP的陰極分別與續(xù)流電感Lb的 2端和電極連接，第五功率開關(guān)管Tp的發(fā)射極E與工件連接(在本發(fā)明中，根據(jù)電 弧焊接時直流電流極性接入的不同要求，功率二極管Dp的陽極也可以與工件連接， 第五功率開關(guān)管TP的發(fā)射極E也可以與電極連接。)；電極與工件之間并聯(lián)有尖峰電 壓吸收保護電路，該尖峰電壓吸收保護電路用于吸收電壓尖峰，當尖峰電壓超限時， 用于產(chǎn)生作用于第一閉環(huán)PWM控制電路、第二閉環(huán)PWM控制電路和脈沖發(fā)生電路 的保護信號C/s ，脈沖發(fā)生電路按照外部輸入的脈沖頻率/和占空比^生成用于第三 驅(qū)動電路的脈沖序列，該脈沖序列經(jīng)第三驅(qū)動電路后作用于第五功率開關(guān)管Tp的柵 極G上。本發(fā)明超音頻方波直流脈沖弧焊電源裝置，采用相互獨立的基值電流產(chǎn)生電路和 峰值電流產(chǎn)生電路，實現(xiàn)了超音頻脈沖電流的基值與峰值的獨立控制與調(diào)節(jié)；由第五 功率開關(guān)管Tp和功率二極管Dp組成的脈沖峰值電流切換電路完成了將直流電轉(zhuǎn)換為 超音頻直流脈沖電流。通過控制第五功率開關(guān)管Tp與功率二極管Dp上的脈沖峰值電 流/pp的峰值時間^及脈沖周期r的變化，使得電極和工件兩端的超音頻電流頻率為 >20kHz，脈沖電流幅值為1~300A，脈沖峰值電流/pp的上升率為^50A/^,如 圖3所示。本發(fā)明的峰值電流產(chǎn)生電路輸出電壓為50 70V，輸出電流為1 300A。 本發(fā)明的基值電流產(chǎn)生電路輸出電壓為50 70V,輸出電流為1~300A。本發(fā)明超音頻方波直流脈沖弧焊電源裝置的工作原理是由基值電流產(chǎn)生電 路產(chǎn)生基值電流A,并作用到功率二極管Dp的陰極端；由峰值電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生 峰值電流/p,該峰值電流/,經(jīng)第五功率開關(guān)管Tp、功率二極管Dp后輸出脈沖峰 值電流；；然后，基值電流A與脈沖峰值電流/pp進行疊加，即得到脈沖電流/,供 給電極和工件。當?shù)谖骞β书_關(guān)管Tp開通時，由峰值電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的電流由續(xù)流電感Lp、 第五功率開關(guān)管Tp構(gòu)成回路，此時沒有脈沖峰值電流/^輸出；當?shù)谖骞β书_關(guān)管Tp關(guān)閉時，由峰值電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的電流經(jīng)續(xù)流電感Lp、功率二極管Dp后輸出穩(wěn) 定的脈沖峰值電流/pp 。為保證脈沖峰值電流/,p的穩(wěn)定以及具有快速的電流上升率， 續(xù)流電感Lp采用具有/wi/級較大電感量的續(xù)流電感，常規(guī)脈沖電弧焊接電源中該電 感為////級。由于續(xù)流電感Lp電感量大，在第五功率開關(guān)管Tp開通和關(guān)閉時，脈沖 峰值電流/^的波動較小，從而實現(xiàn)對脈沖電流/,中峰值電流的穩(wěn)定控制。采用第五 功率開關(guān)管Tp和功率二極管Dp組成的快速切換電路，可在超音頻脈沖電源輸出端得 到陡峭的方波脈沖電流幅值為1 300A,電流上升率為^50A/戸。
權(quán)利要求
1、一種適用于電弧焊接的超音頻方波直流脈沖弧焊電源裝置，包括有整流濾波電路、峰值電流產(chǎn)生電路，其特征在于還包括有脈沖峰值電流切換電路、基值電流產(chǎn)生電路；三相或單相交流電的U端、V端、W端分別與整流橋電路MD的1端、2端、3端聯(lián)接，整流橋電路MD的4端、5端之間并聯(lián)有濾波電容C；整流橋電路MD的4端聯(lián)接至第一功率開關(guān)管T1的集電極C，整流橋電路MD的5端聯(lián)接至第二功率開關(guān)管T2的發(fā)射極E；第一功率開關(guān)管T1的發(fā)射極E與第二功率開關(guān)管T2的集電極C相聯(lián)；第一功率開關(guān)管T1的集電極C經(jīng)第一電容C1后聯(lián)接在第一變壓器B1的A端，第二功率開關(guān)管T2的發(fā)射極E經(jīng)第二電容C2后聯(lián)接在第一變壓器B1的A端；第一變壓器B1的B端聯(lián)接在第一功率開關(guān)管T1的發(fā)射極E與第二功率開關(guān)管T2的集電極C之間；第一變壓器B1的C端經(jīng)第一二極管D1后與續(xù)流電感LP的1端聯(lián)接；第一變壓器B1的D端經(jīng)第二二極管D2后與續(xù)流電感LP的1端聯(lián)接；第一變壓器B1的E端與第五功率開關(guān)管TP的發(fā)射極E聯(lián)接，且第一變壓器B1的E端與第五功率開關(guān)管TP的發(fā)射極E之間套接有第一電流傳感器；峰值電流產(chǎn)生電路中第一電流傳感器將采集的第一變壓器B1上的第一反饋電流信號Ipf輸出給第一閉環(huán)PWM控制電路，第一閉環(huán)PWM控制電路對接收的第一反饋電流信號Ipf與第一給定電流信號Ipg進行差值比較后閉環(huán)控制輸出第一PWM脈沖，所述第一PWM脈沖經(jīng)第一驅(qū)動電路后分別作用在第一功率開關(guān)管T1的柵極G和第二功率開關(guān)管T2的柵極G上；所述基值電流產(chǎn)生電路各端子之間的聯(lián)接為整流橋電路MD的4端與第三功率開關(guān)管T3的集電極C聯(lián)接，整流橋電路MD的5端與第四功率開關(guān)管T4的發(fā)射極E聯(lián)接；第三功率開關(guān)管T3的發(fā)射極E與第四功率開關(guān)管T4的集電極C相聯(lián)，第三功率開關(guān)管T3的集電極C經(jīng)第三電容C3后聯(lián)接在第二變壓器B2的A端，第四功率開關(guān)管T4的發(fā)射極E經(jīng)第四電容C4后聯(lián)接在第二變壓器B2的A端，第二變壓器B2的B端聯(lián)接在第三功率開關(guān)管T3的發(fā)射極E與第四功率開關(guān)管T4的集電極C之間；第二變壓器B2的C端經(jīng)第三二極管D3后與濾波電感Lb的1端聯(lián)接；第二變壓器B2的D端經(jīng)第四二極管D4后與濾波電感Lb的1端聯(lián)接；第二變壓器B2的E端與第五功率開關(guān)管TP的發(fā)射極E聯(lián)接，且第二變壓器B2的E端與第五功率開關(guān)管TP的發(fā)射極E之間套接有第二電流傳感器；基值電流產(chǎn)生電路中第二電流傳感器將采集的第二變壓器B2上的第二反饋電流信號Ibf輸出給第二閉環(huán)PWM控制電路，第二閉環(huán)PWM控制電路對接收的第二反饋電流信號Ibf與第二給定電流信號Ibg進行差值比較后閉環(huán)控制輸出第二PWM脈沖，所述第二PWM脈沖經(jīng)第二驅(qū)動電路后作用在第三功率開關(guān)管T3的柵極G和第四功率開關(guān)管T4的柵極G上；所述脈沖峰值電流切換電路各端子之間的聯(lián)接為續(xù)流電感LP的2端分別與第五功率開關(guān)管TP的發(fā)射極C和功率二極管DP的陽極連接，功率二極管DP的陰極分別與續(xù)流電感Lb的2端和電極連接，第五功率開關(guān)管TP的發(fā)射極E與工件連接；電極與工件之間并聯(lián)有尖峰電壓吸收保護電路，尖峰電壓吸收保護電路用于吸收電壓尖峰，并當尖峰電壓超限用于產(chǎn)生作用于第一閉環(huán)PWM控制電路、第二閉環(huán)PWM控制電路和脈沖發(fā)生電路的保護信號US；脈沖發(fā)生電路按照外部輸入的脈沖頻率f和占空比δ生成用于第三驅(qū)動電路的脈沖序列，該脈沖序列經(jīng)第三驅(qū)動電路后作用于第五功率開關(guān)管TP的柵極G上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超音頻方波直流脈沖弧焊電源裝置，其特征在于峰 值電流產(chǎn)生電路輸出電壓為50 70V,輸出電流為1 300A。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超音頻方波直流脈沖弧焊電源裝置，其特征在于基 值電流產(chǎn)生電路輸出電壓為50 70V，輸出電流為1 300A。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超音頻方波直流脈沖弧焊電源裝置，其特征在于脈沖峰值電流切換電路完成了將直流電轉(zhuǎn)換為超音頻直流脈沖電流，其通過控制第五功 率開關(guān)管Tp與功率二極管Dp上的脈沖峰值電流/^的峰值時間；及脈沖周期r的變化，使得電極和工件兩端的超音頻脈沖電流頻率為^20kHz,脈沖峰值電流；的上 升率為》50A/戸，脈沖電流幅值為1 300A。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于電弧焊接的超音頻方波直流脈沖電源裝置，它主要包括有整流濾波電路、峰值電流產(chǎn)生電路、脈沖峰值電流切換電路、基值電流產(chǎn)生電路；由基值電流產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生基值電流I_b，并作用到功率二極管D_P的陰極端；由峰值電流產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生峰值電流I_p，該峰值電流I_p經(jīng)第五功率開關(guān)管T_P、功率二極管D_P后輸出脈沖峰值電流I_pp；然后，基值電流I_b與脈沖峰值電流I_pp進行疊加，即得到脈沖電流I_f供給電極和工件。本發(fā)明超音頻方波直流脈沖電源裝置可以實現(xiàn)脈沖電流頻率為≥20kHz，脈沖電流幅值為1～300A，脈沖電流上升率為≥50A/μs。
文檔編號B23K9/10GK101125388SQ20071012083
公開日2008年2月20日 申請日期2007年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月27日
發(fā)明者許海鷹, 黃松濤, 齊鉑金 申請人:北京航空航天大學