CN106825860B - 逆变焊机故障检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种逆变焊机故障检测装置，包括中央处理器、可调压电源、多个电压和电流采样电路、IGBT信号发生电路、负载选择电路、负载电阻和直流电源负载，该故障检测装置对待检测的逆变焊机施加一个近似工作状态的电气条件，然后通过多个采样电路测量逆变焊机的电压和电流值，中央处理器将测量得到的各类电压值和电流值与预设值或者预设范围进行比对，通过比对结果得出焊机的具体故障类型，最后经过触摸屏显示焊机的故障原因并给出相应的维修建议，极大的简化了逆变焊机的维修过程，降低了对维修人员的专业技能的要求。

Description

逆变焊机故障检测装置

技术领域

本发明涉及焊接设备领域，尤其涉及一种逆变焊机故障检测装置。

背景技术

逆变焊机是一种采用逆变技术的弧焊电源，其工作过程是将三相或单相50Hz工频交流电整流、滤波后得到一个较平滑的直流电，由IGBT管组成的逆变电路将该直流电变为15～100kHz的交流电，经中频主变压器降压后，再次整流滤波获得平稳的直流输出焊接电流或再次逆变输出所需频率的交流电。

逆变焊机一般包括整流桥、滤波电容、逆变电路、高频变压器、快恢复整流二极管、电抗器、控制电路板和电路板供电电源等结构。其中滤波电容一般采用多个电解电容并联，这些电容经常焊在一块电路板上，称为电容板。逆变电路部分包括多个分立的单管IGBT器件，这些IGBT管经常焊接在一块电路板上，称为IGBT板。焊机的保护信号电路、报警信号电路、IGBT驱动信号电路等一般集成在一块电路板上，称为控制电路板。

逆变焊机本质上是一种输出特性十分特殊的开关电源，输出功率大，工作环境复杂，所以逆变焊机的部件在使用中是比较容易损坏的，特别是电容板、快恢复二极管、IGBT板和控制电路板。因此，在实际的劳动生产中，工人常常需要面对逆变焊机的维修问题。目前，工人一般采用电阻法、电压法、替换法和波形判断法分析逆变焊机的故障。这些故障检测方法不仅效率低下，而且要求工人具备较高的电学知识和专业技能，很多逆变焊机的用户自身是不具备这些条件的，必须由逆变焊机生产厂家提供售后维修服务，这极大的增加了厂家的经营成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种方便简单的逆变焊机故障检测装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种逆变焊机故障检测装置，包括：

中央处理器，中央处理器内安装有逆变焊机故障检测软件；

可调压电源，可调压电源为逆变焊机供电，可调压电源的输出电压由中央处理器控制；

第一电流采样电路，第一电流采样电路采集可调压电源的反馈电流并将采集结果传递至中央处理器；

负载电阻；

负载选择电路，负载电阻通过负载选择电路连接至逆变焊机的负载端，中央处理器通过负载选择电路控制负载电阻是否接入逆变焊机的负载端；

第一电压采样电路，第一电压采样电路采集负载电阻的电压并将采集结果传递至中央处理器。

进一步的，该故障检测装置还包括：第二电压采样电路，第二电压采样电路采集逆变焊机电容板的输出电压并将采集结果传递至中央处理器。

进一步的，该故障检测装置还包括：直流电源负载，直流电源负载具有限流功能，直流电源负载通过负载选择电路连接至逆变焊机的负载端，中央处理器通过负载选择电路控制直流电源负载是否接入逆变焊机的负载端；

第二电流采样电路，第二电流采样电路采集直流电源负载的反馈电流并将采集结果传递至中央处理器。

进一步的，该故障检测装置还包括：IGBT驱动信号发生电路，IGBT驱动信号发生电路由中央处理器控制，IGBT驱动信号发生电路连接逆变焊机的IGBT门极；

第三电流采样电路，第三电流采样电路采集IGBT门极输出的驱动信号电流并将采集结果传递至中央处理器。

进一步的，该故障检测装置还包括：触摸屏，触摸屏与中央处理器连接，触摸屏用于人机交互，工人在连接好故障检测装置之后，通过触摸屏输入相关参数，如焊机型号、检测类型等；中央处理器在得出相应的故障结论之后，将相应的故障结果通过触摸屏予以显示，在必要的情况下，检测装置的软件内部也可以预存一些维修建议，中央处理器可以将故障结果和对应的维修建议通过触摸屏一并予以显示。

进一步的，所述故障检测软件包括：

整机检测模块，中央处理器控制可调压电源的输出电压由低电压逐渐增加至高电压，所述低电压和高电压的具体数值由待检测逆变焊机的具体型号确定，焊机的负载端为空载；中央处理器将第一电流采样电路采集的可调压电源的反馈电流与第一预设值进行比对，如果可调压电源的反馈电流超过第一预设值，则判定逆变焊机故障，且故障类型为电容板损坏或IGBT板损坏；如果可调压电源的反馈电流不超过第一预设值，中央处理机通过负载选择电路将负载电阻接入焊机的负载端，中央处理器将第一电压采样电路采集的负载电阻的电压与第二预设值进行比对，如果负载电阻的电压低于第二预设值且大于零，则判定逆变焊机故障，故障类型为IGBT板损坏或快恢复二极管损坏，如果负载电阻的电压不低于第二预设值，则判定逆变焊机无故障；

电容板检测模块，中央处理器控制可调压电源的输出电压由低电压逐渐增加至高电压，所述低电压和高电压的具体数值由待检测逆变焊机的具体型号确定，焊机的负载端为空载；中央处理器将第一电流采样电路采集的可调压电源的反馈电流与第三预设值比对，中央处理器将第二电压采样电路采集的电容板输出电压与第四预设值比对，如果可调压电源的反馈电流小于第三预设值或者电容板输出电压小于第四预设值，则判定逆变焊机故障，故障类型为电容板损坏；

快恢复二极管检测模块，中央处理器断开可调压电源，中央处理器通过负载选择电路将直流电源负载接入逆变焊机的负载端，中央处理器将第二电流采样电路采集的直流电源负载的反馈电流与第五预设值进行比对，如果直流电源负载的反馈电流大于第五预设值，则判定逆变焊机故障，故障类型为快恢复二极管短路；

IGBT板检测模块，中央处理器断开可调压电源，焊机的负载端为空载；中央处理器控制IGBT驱动信号发生电路产生驱动信号，中央处理器将第三电流采样电路采集的IGBT门极输出的驱动信号电流与第六预设值进行比对，如果IGBT门极输出的驱动信号电流大于第六预设值，则判定逆变焊机故障，故障类型为IGBT门极损坏；如果IGBT门极输出的驱动信号电流不大于第六预设值，中央处理器通过负载选择电路将负载电阻接入逆变焊机的负载端，中央处理器控制可调压电源的输出电压由低电压逐渐增加至高电压，所述低电压和高电压的具体数值由待检测逆变焊机的具体型号确定，中央处理器将第一电流采样电路采集的可调压电源的反馈电流与第一预设范围比对，中央处理器将第一电压采样电路采集的负载电阻的电压与第二预设范围比对，如果可调压电源的反馈电流不在第一预设范围内或者负载电阻的电压不在第二预设范围内，则判定逆变焊机故障，故障类型为IGBT损坏；

控制电路板检测模块，如果整机检测模块中测量的负载电阻两端电压为零并且电容板检测模块、快恢复二极管检测模块和IGBT板检测模块的检测结果均正常，则判定逆变焊机故障，故障类型为控制电路板损坏。

有益效果：本发明的逆变焊机故障检测装置对待检测的逆变焊机施加一个近似工作状态的电气条件，然后通过多个采样电路测量逆变焊机的电压和电流值，中央处理器将测量得到的各类电压值和电流值与预设值或者预设范围进行比对，通过比对结果得出焊机的具体故障类型，最后经过触摸屏显示焊机的故障原因并给出相应的维修建议，极大的简化了逆变焊机的维修过程，降低了对维修人员的专业技能的要求。

附图说明

图1是实施例1逆变焊机故障检测装置工作原理框图。

图2是实施例1可调压电源电路图。

图3是实施例1第一电流采样电路的电路图。

图4是实施例1负载选择电路的电路图。

图5是实施例1第二电压采样电路的电路图。

图6是实施例1IGBT驱动信号发生电路的电路图。

图7是实施例1IGBT驱动信号放大电路的电路图。

图8是实施例1逆变焊机故障检测软件的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，本实施例的逆变焊机故障检测装置包括：

中央处理器，中央处理器内安装有逆变焊机故障检测软件，本实施例中央处理器采用TMS320F2812作为控制芯片，选用CCS3.3版本的集成开发环境，采用C语言编程故障检测软件；

可调压电源，可调压电源为逆变焊机供电，可调压电源的电路图如图2所示，可调压电源包括带有多路抽头的功率变压器，输出电压包括0V、30V、90V、150V、220V和380V，中央处理器控制相应的继电器以实现不同的电压输出；

第一电流采样电路，第一电流采样电路采集可调压电源的反馈电流并将采集结果传递至中央处理器；第一电流采样电路的电路图如图3所示，SEN3为霍尔电流传感器，电流传感器采集的电流信号经过集成电路U11、U12以及其他阻容元件组成精密整流电路和差分电路处理后传递至中央处理器；

多路负载电阻；

负载选择电路，负载电阻通过负载选择电路连接至逆变焊机的负载端，中央处理器通过负载选择电路控制负载电阻是否接入逆变焊机的负载端，中央处理器通过负载选择电路控制任意一路负载电阻接入逆变焊机的负载端；负载选择电路的电路图如图4所示，其中XS3连接多路负载电阻，XS4连接逆变焊机的负载端，XS10连接变压器；

第一电压采样电路，第一电压采样电路采集负载电阻的电压并将采集结果传递至中央处理器；

第二电压采样电路，第二电压采样电路采集逆变焊机电容板的输出电压并将采集结果传递至中央处理器，第二电压采样电路的电路图如图5所示；

直流电源负载，直流电源负载具有限流功能，直流电源负载通过负载选择电路连接至逆变焊机的负载端，中央处理器通过负载选择电路控制直流电源负载是否接入逆变焊机的负载端；如图4所示，XS10连接的变压器和V25～V28等构成的桥式整流滤波电路共同组成直流电源负载；

第二电流采样电路，第二电流采样电路采集直流电源负载的反馈电流并将采集结果传递至中央处理器；

IGBT驱动信号发生电路，IGBT驱动信号发生电路由中央处理器控制，IGBT驱动信号发生电路连接逆变焊机的IGBT门极；图6和图7分别为IGBT驱动信号发生电路和放大电路，图6中的U7产生信号，图7中的MOS管Q5、Q6、Q10和Q12放大信号，T9隔离输出信号；

第三电流采样电路，第三电流采样电路采集IGBT门极输出的驱动信号电流并将采集结果传递至中央处理器；

触摸屏，触摸屏与中央处理器连接，触摸屏用于人机交互，触摸屏与中央处理器的通信采用RS-485，通信协议采用MODBUS RTU格式，通信速率9600Bit/s。

本实施例的逆变焊机故障检测软件流程如图8所示，检测软件包括：

整机检测模块，中央处理器控制可调压电源的输出电压由低电压逐渐增加至高电压，所述低电压和高电压的具体数值由待检测逆变焊机的具体型号确定，焊机的负载端为空载；中央处理器将第一电流采样电路采集的可调压电源的反馈电流与第一预设值进行比对，如果可调压电源的反馈电流超过第一预设值，则判定逆变焊机故障，且故障类型为电容板损坏或IGBT板损坏；如果可调压电源的反馈电流不超过第一预设值，中央处理机通过负载选择电路将负载电阻接入焊机的负载端，中央处理器将第一电压采样电路采集的负载电阻的电压与第二预设值进行比对，如果负载电阻的电压低于第二预设值且大于零，则判定逆变焊机故障，故障类型为IGBT板损坏或快恢复二极管损坏，如果负载电阻的电压不低于第二预设值，则判定逆变焊机无故障；

电容板检测模块，中央处理器控制可调压电源的输出电压由低电压逐渐增加至高电压，所述低电压和高电压的具体数值由待检测逆变焊机的具体型号确定，焊机的负载端为空载；中央处理器将第一电流采样电路采集的可调压电源的反馈电流与第三预设值比对，中央处理器将第二电压采样电路采集的电容板输出电压与第四预设值比对，如果可调压电源的反馈电流小于第三预设值或者电容板输出电压小于第四预设值，则判定逆变焊机故障，故障类型为电容板损坏；

快恢复二极管检测模块，中央处理器断开可调压电源，中央处理器通过负载选择电路将直流电源负载接入逆变焊机的负载端，中央处理器将第二电流采样电路采集的直流电源负载的反馈电流与第五预设值进行比对，如果直流电源负载的反馈电流大于第五预设值，则判定逆变焊机故障，故障类型为快恢复二极管短路；

IGBT板检测模块，中央处理器断开可调压电源，焊机的负载端为空载；中央处理器控制IGBT驱动信号发生电路产生驱动信号，中央处理器将第三电流采样电路采集的IGBT门极输出的驱动信号电流与第六预设值进行比对，如果IGBT门极输出的驱动信号电流大于第六预设值，则判定逆变焊机故障，故障类型为IGBT门极损坏；如果IGBT门极输出的驱动信号电流不大于第六预设值，中央处理器通过负载选择电路将负载电阻接入逆变焊机的负载端，中央处理器控制可调压电源的输出电压由低电压逐渐增加至高电压，所述低电压和高电压的具体数值由待检测逆变焊机的具体型号确定，中央处理器将第一电流采样电路采集的可调压电源的反馈电流与第一预设范围比对，中央处理器将第一电压采样电路采集的负载电阻的电压与第二预设范围比对，如果可调压电源的反馈电流不在第一预设范围内或者负载电阻的电压不在第二预设范围内，则判定逆变焊机故障，故障类型为IGBT损坏；

控制电路板检测模块，如果整机检测模块中测量的负载电阻两端电压为零并且电容板检测模块、快恢复二极管检测模块和IGBT板检测模块的检测结果均正常，则判定逆变焊机故障，故障类型为控制电路板损坏。

本实施例的焊机故障检测装置为全自动化设备，用户只需要将检测设备与待检测焊机连接后，通过触摸屏选择焊机类型，检测设备自动依据程序进行执行，直到得出焊机的故障类型或者焊机无故障的结论为止，检测设备将最终的检测结果通过触摸屏予以显示。相应的，本实施例也可以在程序中预存各种不同焊机故障的维修建议，在显示检测结果的同时一并给出维修建议。在采用了本实施例的逆变焊机故障检测装置之后，用户在不具备逆变焊机专业知识的情况下也能方便快捷的检修焊机，避免焊机故障影响劳动生产。

虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种逆变焊机故障检测装置，其特征在于包括：

中央处理器，中央处理器内安装有逆变焊机故障检测软件；

可调压电源，可调压电源为逆变焊机供电，可调压电源的输出电压由中央处理器控制；

第一电流采样电路，第一电流采样电路采集可调压电源的反馈电流并将采集结果传递至中央处理器；

负载电阻；

负载选择电路，负载电阻通过负载选择电路连接至逆变焊机的负载端，中央处理器通过负载选择电路控制负载电阻是否接入逆变焊机的负载端；

第一电压采样电路，第一电压采样电路采集负载电阻的电压并将采集结果传递至中央处理器；

第二电压采样电路，第二电压采样电路采集逆变焊机电容板的输出电压并将采集结果传递至中央处理器；

直流电源负载，直流电源负载具有限流功能，直流电源负载通过负载选择电路连接至逆变焊机的负载端，中央处理器通过负载选择电路控制直流电源负载是否接入逆变焊机的负载端；

第二电流采样电路，第二电流采样电路采集直流电源负载的反馈电流并将采集结果传递至中央处理器；

IGBT驱动信号发生电路，IGBT驱动信号发生电路由中央处理器控制，IGBT驱动信号发生电路连接逆变焊机的IGBT门极；

第三电流采样电路，第三电流采样电路采集IGBT门极输出的驱动信号电流并将采集结果传递至中央处理器；

所述故障检测软件包括：

整机检测模块，中央处理器控制可调压电源的输出电压由低电压逐渐增加至高电压，所述低电压和高电压的具体数值由待检测逆变焊机的具体型号确定，焊机的负载端为空载；中央处理器将第一电流采样电路采集的可调压电源的反馈电流与第一预设值进行比对，如果可调压电源的反馈电流超过第一预设值，则判定逆变焊机故障，且故障类型为电容板损坏或IGBT板损坏；如果可调压电源的反馈电流不超过第一预设值，中央处理机通过负载选择电路将负载电阻接入焊机的负载端，中央处理器将第一电压采样电路采集的负载电阻的电压与第二预设值进行比对，如果负载电阻的电压低于第二预设值且大于零，则判定逆变焊机故障，故障类型为IGBT板损坏或快恢复二极管损坏，如果负载电阻的电压不低于第二预设值，则判定逆变焊机无故障；

电容板检测模块，中央处理器控制可调压电源的输出电压由低电压逐渐增加至高电压，所述低电压和高电压的具体数值由待检测逆变焊机的具体型号确定，焊机的负载端为空载；中央处理器将第一电流采样电路采集的可调压电源的反馈电流与第三预设值比对，中央处理器将第二电压采样电路采集的电容板输出电压与第四预设值比对，如果可调压电源的反馈电流小于第三预设值或者电容板输出电压小于第四预设值，则判定逆变焊机故障，故障类型为电容板损坏；

快恢复二极管检测模块，中央处理器断开可调压电源，中央处理器通过负载选择电路将直流电源负载接入逆变焊机的负载端，中央处理器将第二电流采样电路采集的直流电源负载的反馈电流与第五预设值进行比对，如果直流电源负载的反馈电流大于第五预设值，则判定逆变焊机故障，故障类型为快恢复二极管短路；

IGBT板检测模块，中央处理器断开可调压电源，焊机的负载端为空载；中央处理器控制IGBT驱动信号发生电路产生驱动信号，中央处理器将第三电流采样电路采集的IGBT门极输出的驱动信号电流与第六预设值进行比对，如果IGBT门极输出的驱动信号电流大于第六预设值，则判定逆变焊机故障，故障类型为IGBT门极损坏；如果IGBT门极输出的驱动信号电流不大于第六预设值，中央处理器通过负载选择电路将负载电阻接入逆变焊机的负载端，中央处理器控制可调压电源的输出电压由低电压逐渐增加至高电压，所述低电压和高电压的具体数值由待检测逆变焊机的具体型号确定，中央处理器将第一电流采样电路采集的可调压电源的反馈电流与第一预设范围比对，中央处理器将第一电压采样电路采集的负载电阻的电压与第二预设范围比对，如果可调压电源的反馈电流不在第一预设范围内或者负载电阻的电压不在第二预设范围内，则判定逆变焊机故障，故障类型为IGBT损坏；

控制电路板检测模块，如果整机检测模块中测量的负载电阻两端电压为零并且电容板检测模块、快恢复二极管检测模块和IGBT板检测模块的检测结果均正常，则判定逆变焊机故障，故障类型为控制电路板损坏。

2.根据权利要求1所述的逆变焊机故障检测装置，其特征在于还包括：

触摸屏，触摸屏与中央处理器连接，触摸屏用于人机交互。