CN117001109B - 9Ni钢深熔弧焊磁控电源***及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种9Ni钢深熔弧焊磁控电源***及控制方法，包括：深熔弧焊焊机、磁控电源、深熔弧焊焊枪、励磁装置和工件；其中，深熔弧焊焊机的一端与工件连接，另一端与深熔弧焊焊枪连接，励磁装置与磁控电源连接，且套装于深熔弧焊焊枪上，深熔弧焊焊枪安装于工件正上方；磁控电源用于通过周期性的调节控制信号的占空比，输出幅值和频率可调的励磁电流。本发明能够在焊接9Ni钢时抑制电弧磁偏吹，提升9Ni钢焊接时的效率和质量。

Description

9Ni钢深熔弧焊磁控电源***及控制方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其是涉及一种9Ni钢深熔弧焊磁控电源***及控制方法。

背景技术

9Ni钢在极低温度下具有良好的韧性和强度，热膨胀系数小，经济性好，服役温度最低可达-196℃，广泛应用于液化天然气（Liquefied Natural Gas，LNG）等低温储罐。但由于其自身特性的影响，在生产、运输及存放过程中易磁化，导致剩磁较高，当采用普通电弧焊方法焊接时，易产生电弧磁偏吹从而影响焊接质量。因此，目前9Ni钢焊接前需要经退磁处理，或者通过改变地线的排布方式以及采用变极性焊接工艺，从而达到消除磁偏吹的作用，工序复杂，费时费力。

然而，用作LNG储罐的9Ni钢一般采用中厚板，采用普通的焊接工艺（MIG、深熔弧焊、埋弧焊等）往往需要多层多道焊接，并且焊后需清根等工序，生产过程复杂，效率低，且无法避免磁偏吹问题。深熔弧焊（锁孔效应深熔氩弧焊）作为一种新型焊接工艺，可以实现一次焊透（12mm）及以上的中厚板，无需开坡口及填充金属，单面焊双面成型，焊接效率高，焊缝成型质量好。但是，为了达到上述目的，深熔弧焊接过程中需要维持锁孔的稳定存在，只能采用直流焊接，从而导致在焊接9Ni钢时无法避免磁偏吹问题，影响焊接效率和质量。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种9Ni钢深熔弧焊磁控电源***及控制方法，能够在焊接9Ni钢时抑制电弧磁偏吹，提升9Ni钢焊接时的效率和质量。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种9Ni钢深熔弧焊磁控电源***，包括：深熔弧焊焊机、磁控电源、深熔弧焊焊枪、励磁装置和工件；其中，深熔弧焊焊机的一端与工件连接，另一端与深熔弧焊焊枪连接，励磁装置与磁控电源连接，且套装于深熔弧焊焊枪上，深熔弧焊焊枪安装于工件正上方；磁控电源用于通过周期性的调节控制信号的占空比，输出幅值和频率可调的励磁电流。

在一种实施方式中，磁控电源包括：交流电网输入模块、全桥整流滤波模块和变极性输出模块；交流电网输入模块的一端与220V交流电网连接，另一端与全桥整流滤波模块连接；全桥整流滤波模块的一端与交流电网输入模块连接，另一端与变极性输出模块连接，用于将交流电能转换为直流电能；变极性输出模块的一端与全桥整流滤波模块连接，另一端与励磁装置连接，用于向励磁装置输出励磁电流；其中，励磁电流包括：交流矩形波脉冲励磁电流或者交流正弦波励磁电流。

在一种实施方式中，全桥整流滤波模块包括：整流桥、第一电感、第一电容和第二电容。

在一种实施方式中，变极性输出模块包括：第一电能变换电路和第二电能变换电路；第一电能变换电路包括：第一功率开关管、第二功率开关管、第二电感和第三电容；第二电能变换电路包括：第三功率开关管、第四功率开关管、第三电感和第四电容。

在一种实施方式中，第一电能变换电路的输出为V _out1，第二电能变换电路的输出为V _out2，磁控电源的总输出为V _AB，其中，V _AB=V _out1-V _out2。

在一种实施方式中，第一电能变换电路和第二电能变换电路采用Buck降压模式，包括以下四个工作阶段：

第一工作阶段包括：第一功率开关管和第三功率开关管导通，输入电流经全桥整流滤波模块后，依次经过第一功率开关管、第二电感、励磁装置、第三电感和第三功率开关管形成闭合回路，给第一电容和第二电容放电；

第二工作阶段包括：第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管和第四功率开关管关闭，输入电流依次经过第二功率开关管的寄生反并联二极管、第二电感、励磁装置、第三电感、第四功率开关管的寄生反并联二极管、第一电容和第二电容形成闭合回路，给第一电容和第二电容充电；

第三工作阶段包括：第二功率开关管和第四功率开关管导通，输入电流经全桥整流滤波模块后，依次经过第四功率开关管、第三电感、励磁装置、第二电感和第二功率开关管形成闭合回路，给第一电容和第二电容放电；

第四工作阶段包括：第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管和第四功率开关管关闭，输入电流依次经过第三功率开关管的寄生反并联二极管、第三电感、励磁装置、第二电感、第一功率开关管的寄生反并联二极管、第一电容和第二电容形成闭合回路，给第一电容和第二电容充电。

在一种实施方式中，上述***还包括控制模块，控制模块与变极性输出模块连接，用于输入控制信号，控制信号至少包括：第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号；

第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号分别用于控制第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管和第四功率开关管的导通和关闭；其中，第一控制信号和第三控制信号的相位相同，第一控制信号和第三控制信号的占空比为δ；第二控制信号和第四控制信号的相位相同，且第二控制信号和第四控制信号与第一控制信号和第三控制信号的相位相反，第二控制信号和第四控制信号的占空比为1-δ。

在一种实施方式中，控制模块还用于根据磁控电源输出的励磁电流的幅值和频率调整控制信号的占空比；

其中，当励磁电流为交流矩形波脉冲励磁电流时，占空比的调节公式为：

（t∈（/>，/>），k=0，1，2····）

（t∈（/>，/>），k=0，1，2····）

其中，V表示所述励磁电流对应的电压的幅值，f表示励磁电流的频率，V _in表示220V交流电网输入的有效值，k表示自然数；

当励磁电流为交流正弦波励磁电流时，占空比的调节公式为：

（t>0）

其中，t表示当前焊接时间。

在一种实施方式中，第一电能变换电路的输出，第二电能变换电路的输出/>，磁控电源的总输出/>；

当第一控制信号和第三控制信号的占空比大于第二控制信号和第四控制信号的占空比时，磁控电源的总输出为正极性；当第一控制信号和第三控制信号的占空比小于第二控制信号和第四控制信号的占空比时，磁控电源的总输出为负极性。

第二方面，本发明实施例提供了一种9Ni钢深熔弧焊的控制方法，该方法应用于上述第一方面提供的任一项的9Ni钢深熔弧焊磁控电源***，包括：通过调整控制信号的占空比，以使磁控电源输出预设幅值和预设频率的励磁电流；在励磁电流的控制下，通过深熔弧焊焊枪对工件进行焊接。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的上述9Ni钢深熔弧焊磁控电源***及控制方法，磁控电源***包括：深熔弧焊焊机、磁控电源、深熔弧焊焊枪、励磁装置和工件；其中，深熔弧焊焊机的一端与工件连接，另一端与深熔弧焊焊枪连接，励磁装置与磁控电源连接，且套装于深熔弧焊焊枪上，深熔弧焊焊枪安装于工件正上方；磁控电源用于通过周期性的调节控制信号的占空比，输出幅值和频率可调的励磁电流。上述磁控电源***能够通过周期性的调节控制信号的占空比，使磁控电源输出幅值和频率可调的励磁电流，励磁装置在励磁电流作用下产生交变的磁场，促使9Ni钢工件的电弧周期性左右摆动，从而有效地抑制了9Ni钢剩磁引起的电弧磁偏吹缺陷，提升9Ni钢焊接时的效率和质量。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种9Ni钢深熔弧焊磁控电源***的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种磁控电源的电路原理图；

图3为本发明实施例提供的一种磁控电源的第一工作阶段的状态图；

图4为本发明实施例提供的一种磁控电源的第二工作阶段的状态图；

图5为本发明实施例提供的一种磁控电源的第三工作阶段的状态图；

图6为本发明实施例提供的一种磁控电源的第四工作阶段的状态图；

图7为本发明实施例提供的一种磁控电源的控制信号的示意图；

图8为本发明实施例提供的一种交流矩形波脉冲励磁电流图；

图9为本发明实施例提供的一种交流正弦波励磁电流图；

图10为本发明实施例提供的一种外加磁场作用下电弧偏转示意图；

图11为本发明实施例提供的另一种外加磁场作用下电弧偏转示意图；

图12为本发明实施例提供的一种9Ni钢深熔弧焊的控制方法的流程图。

图标：

10-深熔弧焊焊机；20-磁控电源；30-深熔弧焊焊枪；40-励磁装置；50-工件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，9Ni钢焊接前需要经退磁处理，或者通过改变地线的排布方式以及采用变极性焊接工艺，从而达到消除磁偏吹的作用，工序复杂，费时费力。然而，用作LNG储罐的9Ni钢一般采用中厚板，采用普通的焊接工艺（MIG、深熔弧焊、埋弧焊等）往往需要多层多道焊接，并且焊后需清根等工序，生产过程复杂，效率低，且无法避免磁偏吹问题。深熔弧焊（锁孔效应深熔氩弧焊）作为一种新型焊接工艺，可以实现一次焊透（12mm）及以上的中厚板，无需开坡口及填充金属，单面焊双面成型，焊接效率高，焊缝成型质量好。但是，为了达到上述目的，深熔弧焊焊接过程中需要维持锁孔的稳定存在，只能采用直流焊接，从而导致在焊接9Ni钢时无法避免磁偏吹问题，影响焊接效率和质量。

基于此，本发明实施例提供的一种9Ni钢深熔弧焊磁控电源***及控制方法，能够在焊接9Ni钢时抑制电弧磁偏吹，提升9Ni钢焊接时的效率和质量。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种9Ni钢深熔弧焊磁控电源***进行详细介绍。参见图1所示的一种9Ni钢深熔弧焊磁控电源***的结构示意图，示意出该***主要包括：深熔弧焊焊机10、磁控电源20、深熔弧焊焊枪30、励磁装置40和工件50；其中，深熔弧焊焊机10的一端与工件50连接，另一端与深熔弧焊焊枪30连接，励磁装置40与磁控电源20连接，且套装于深熔弧焊焊枪30上，深熔弧焊焊枪30安装于工件50正上方；磁控电源20用于通过周期性的调节控制信号的占空比，输出幅值和频率可调的励磁电流。

在一种实施方式中，深熔弧焊焊机10为深熔弧焊焊枪30提供电能，磁控电源20通过周期性的调节控制信号的占空比，向励磁装置40输出幅值和频率可调的励磁电流，励磁装置40可以是励磁线圈，在励磁电流的作用下产生交变的磁场，由于9Ni钢的剩磁强度与励磁装置40产生的磁场强度相比较小，因此，励磁装置40产生的磁场占主导作用，当其作用于电弧时，可促使电弧沿着焊接方向周期性左右摆动，使焊缝两侧受到均匀的加热，从而抵消9Ni钢剩磁引起的电弧磁偏吹，改善熔合不良问题。

本发明实施例提供的上述9Ni钢深熔弧焊磁控电源***，能够通过周期性的调节控制信号的占空比，使磁控电源输出幅值和频率可调的励磁电流，励磁装置在励磁电流作用下产生交变的磁场，促使9Ni钢工件的电弧周期性左右摆动，从而有效地抑制了9Ni钢剩磁引起的电弧磁偏吹缺陷，提升9Ni钢焊接时的效率和质量。

参见图2所示的一种磁控电源的电路原理图，示意出磁控电源20包括：交流电网输入模块、全桥整流滤波模块和变极性输出模块。

其中，交流电网输入模块的一端与220V交流电网连接，另一端与全桥整流滤波模块连接。

全桥整流滤波模块的一端与交流电网输入模块连接，另一端与变极性输出模块连接，用于将交流电能转换为直流电能。具体的，全桥整流滤波模块包括：整流桥D1、第一电感L1、第一电容C1和第二电容C2。

变极性输出模块的一端与全桥整流滤波模块连接，另一端与励磁装置连接，用于向励磁装置输出励磁电流；其中，励磁电流包括：交流矩形波脉冲励磁电流或者交流正弦波励磁电流。具体的，变极性输出模块包括：第一电能变换电路和第二电能变换电路；第一电能变换电路包括：第一功率开关管Q1、第二功率开关管Q2、第二电感L2和第三电容C3；第二电能变换电路包括：第三功率开关管Q3、第四功率开关管Q4、第三电感L3和第四电容C4。

在一种实施方式中，第一电能变换电路的输出为V _out1，第二电能变换电路的输出为V _out2，磁控电源的总输出为V _AB，其中，V _AB=V _out1-V _out2。

在一种实施方式中，第一电能变换电路和第二电能变换电路均采用Buck降压模式，包括以下四个工作阶段：

参见图3所示的一种磁控电源的第一工作阶段的状态图，示意出第一工作阶段包括：第一功率开关管Q1和第三功率开关管Q3导通，输入电流经全桥整流滤波模块后，依次经过第一功率开关管Q1、第二电感L2、励磁装置、第三电感L3和第三功率开关管Q3形成闭合回路，此时，给第一电容C1和第二电容C2放电。

参见图4所示的一种磁控电源的第二工作阶段的状态图，示意出第二工作阶段包括：第一功率开关管Q1、第二功率开关管Q2、第三功率开关管Q3和第四功率开关管Q4关闭，输入电流依次经过第二功率开关管Q2的寄生反并联二极管、第二电感L2、励磁装置、第三电感L3、第四功率开关管Q4的寄生反并联二极管、第一电容C1和第二电容C2形成闭合回路，此时，给第一电容C1和第二电容C2充电。

参见图5所示的一种磁控电源的第三工作阶段的状态图，示意出第三工作阶段包括：第二功率开关管Q2和第四功率开关管Q4导通，输入电流经全桥整流滤波模块后，依次经过第四功率开关管Q4、第三电感L3、励磁装置、第二电感L2和第二功率开关管Q2形成闭合回路，此时，给第一电容C1和第二电容C2放电。

参见图6所示的一种磁控电源的第四工作阶段的状态图，示意出第四工作阶段包括：第一功率开关管Q1、第二功率开关管Q2、第三功率开关管Q3和第四功率开关管Q4关闭，输入电流依次经过第三功率开关管Q3的寄生反并联二极管、第三电感L3、励磁装置、第二电感L2、第一功率开关管Q1的寄生反并联二极管、第一电容C1和第二电容C2形成闭合回路，此时，给第一电容C1和第二电容C2充电。

在一种实施方式中，上述***还包括控制模块，控制模块与变极性输出模块连接，用于输入控制信号，控制信号至少包括：第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号。具体的，控制模块可以是单片机。

第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号分别用于控制第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管和第四功率开关管的导通和关闭；其中，第一控制信号和第三控制信号的相位相同，第一控制信号和第三控制信号的占空比为δ；第二控制信号和第四控制信号的相位相同，且第二控制信号和第四控制信号与第一控制信号和第三控制信号的相位相反，第二控制信号和第四控制信号的占空比为1-δ。

在具体实施时，第一功率开关管Q1、第二功率开关管Q2、第三功率开关管Q3和第四功率开关管Q4分别由第一控制信号PWM1、第二控制信号PWM2、第三控制信号PWM3和第四控制信号PWM4控制导通和关闭。参见图7所示的一种磁控电源的控制信号的示意图，第一控制信号PWM1和第三控制信号PWM3同相位，占空比为δ，第二控制信号PWM2和第四控制信号PWM4同相位，且与第一控制信号PWM1和第三控制信号PWM3反相，占空比为1-δ。第一控制信号PWM1、第二控制信号PWM2、第三控制信号PWM3和第四控制信号PWM4通过控制第一功率开关管Q1、第二功率开关管Q2、第三功率开关管Q3和第四功率开关管Q4的导通和关闭时序，完成磁控电源总输出电流的大小和极性控制。

在一种实施方式中，第一电能变换电路的输出，第二电能变换电路的输出/>，磁控电源的总输出/>；当第一控制信号和第三控制信号的占空比大于第二控制信号和第四控制信号的占空比时，磁控电源的总输出为正极性；当第一控制信号和第三控制信号的占空比小于第二控制信号和第四控制信号的占空比时，磁控电源的总输出为负极性。

例如：第一电能变换电路输出，第二电能变换电路的输出，磁控电源的总输出/>，即：第一控制信号PWM1和第三控制信号PWM3占空比大于第二控制信号PWM2和第四控制信号PWM4的占空比时，第一电能变换电路的输出V _out1大于第二电能变换电路的输出V _out2，此时，磁控电源的总输出为正极性。其中，V _in为220V交流电网输入的有效值。

同理，第二控制信号PWM2和第四控制信号PWM4占空比大于第一控制信号PWM1和第三控制信号PWM3的占空比时，第二电能变换电路的输出V _out2大于第一电能变换电路的输出V _out1，此时，磁控电源的总输出为负极性。通过周期性的调节第一控制信号PWM1、第二控制信号PWM2、第三控制信号PWM3和第四控制信号PWM4的占空比即可改变磁控电源总输出电流的大小和极性，使磁控电源输出幅值和频率可调的交流矩形波脉冲励磁电流或交流正弦波励磁电流。

在一种实施方式中，控制模块还用于根据磁控电源输出的励磁电流的幅值和频率调整控制信号的占空比。具体的，本发明实施例中可以根据磁控电源需要输出的励磁电流的幅值和频率，调整控制信号的占空比，以使磁控电源输出所需的励磁电流。

参见图8所示的一种交流矩形波脉冲励磁电流图，当磁控电源输出幅值为V、频率为f的交流矩形波脉冲励磁电流时，占空比的调节公式为：

（t∈（/>，/>），k=0，1，2····）

（t∈（/>，/>），k=0，1，2····）

其中，V表示所述励磁电流对应的电压的幅值，f表示励磁电流的频率，V _in表示220V交流电网输入的有效值，k表示自然数；

参见图9所示的一种交流正弦波励磁电流图，当磁控电源输出幅值为V、频率为f的交流正弦波励磁电流时，占空比的调节公式为：

（t>0）

其中，t表示当前焊接时间。

参见图10所示的一种外加磁场作用下电弧偏转示意图，当励磁电流位于正极性时，产生的磁场方向向下，此时电弧受到水平向左的洛伦兹力而向左摆动；参见图11所示的另一种外加磁场作用下电弧偏转示意图，当励磁电流位于负极性时，产生的磁场方向向上，此时电弧受到水平向右的洛伦兹力而向右摆动。

在一种实施方式中，当无外加磁场时（励磁电流为0），焊接过程电流电压信号稳定；当施加交流正弦波励磁电流时，焊接过程的电流电压信号与无外加磁场时相同，表明外加磁场未对焊接过程的稳定性产生影响。

当无外加磁场时，采用深熔弧焊焊接9Ni钢获得的焊缝表明出现明显的缺陷和电弧磁偏吹导致的熔合不良；当施加交流正弦波励磁电流时，获得的焊缝表明光滑美观，无下凹及熔合不良等缺陷。

由于9Ni钢的剩磁强度与励磁装置产生的磁场强度相比较小，因此励磁装置产生的磁场占主导作用，且施加的励磁电流为交流矩形波脉冲励磁电流或交流正弦波励磁电流，产生交变的磁场，当其作用于电弧时，可促使电弧沿着焊接方向周期性左右摆动，使焊缝两侧受到均匀的加热，从而抵消9Ni钢剩磁引起的电弧磁偏吹，改善熔合不良问题。

需要说明的是，在本发明实施例中，磁控电源应包括所有能产生交流电流的电能转换设备及电路拓扑，例如：移相全桥、LLC、Buck、Boost等。

本发明实施例提供的上述9Ni钢深熔弧焊磁控电源***，与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

（1）本发明采用外加磁场的方式，促使电弧周期性左右摆动，从而有效地抑制了9Ni钢剩磁引起的电弧磁偏吹缺陷，获得的焊缝美观，力学性能好，无熔合不良等缺陷；

（2）电弧摆动作用于熔池金属，有助于细化晶粒，加快熔池金属流动，提升接头力学性能的效果；

（3）采用深熔焊接9Ni钢，无需开破口和清根等工序，且无需填充金属，极大的提升了焊接效率，焊接质量高，简化了焊接工序，绿色环保。

对于前述实施例提供的9Ni钢深熔焊磁控电源***，本发明实施例还提供了一种9Ni钢深熔焊的控制方法，该方法应用于前述实施例提供的任一项的9Ni钢深熔焊磁控电源***。参见图12所示的一种9Ni钢深熔焊的控制方法的流程图，示意出该方法主要包括以下步骤S1201至步骤S1202：

步骤S1201：通过调整控制信号的占空比，以使磁控电源输出预设幅值和预设频率的励磁电流。

步骤S1202：在励磁电流的控制下，通过深熔弧焊焊枪对工件进行焊接。

在一种实施方式中，在利用9Ni钢深熔弧焊磁控电源***进行9Ni钢深熔弧焊焊接过程中，通过调整控制信号的占空比，获取磁控电源输出的预设幅值和预设频率的励磁电流，励磁电流可以是交流矩形波脉冲励磁电流或交流正弦波励磁电流；励磁装置在励磁电流的作用下产生磁场，在焊接过程中，磁场作用于电弧时，促使电弧沿着焊接方向周期性左右摆动，使焊缝两侧受到均匀的加热，从而抵消9Ni钢剩磁引起的电弧磁偏吹。

本发明实施例提供的上述9Ni钢深熔弧焊的控制方法，能够通过周期性的调节控制信号的占空比，使磁控电源输出幅值和频率可调的励磁电流，励磁装置在励磁电流作用下产生交变的磁场，促使9Ni钢工件的电弧周期性左右摆动，从而有效地抑制了9Ni钢剩磁引起的电弧磁偏吹缺陷，提升9Ni钢焊接时的效率和质量。

本发明实施例所提供的方法，其实现原理及产生的技术效果和前述***实施例相同，为简要描述，方法实施例部分未提及之处，可参考前述***实施例中相应内容。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种9Ni钢深熔弧焊磁控电源***，其特征在于，包括：深熔弧焊焊机、磁控电源、深熔弧焊焊枪、励磁装置和工件；

其中，所述深熔弧焊焊机的一端与所述工件连接，另一端与所述深熔弧焊焊枪连接，所述励磁装置与所述磁控电源连接，且套装于所述深熔弧焊焊枪上，所述深熔弧焊焊枪安装于所述工件正上方；

所述磁控电源用于通过周期性的调节控制信号的占空比，输出幅值和频率可调的励磁电流；

所述***还包括控制模块，用于输入所述控制信号；所述控制模块还用于根据所述磁控电源输出的励磁电流的幅值和频率调整所述控制信号的占空比；

其中，当所述励磁电流为交流矩形波脉冲励磁电流时，所述占空比的调节公式为：

（t∈（/>，/>），k=0，1，2····）

（t∈（/>，/>），k=0，1，2····）

当所述励磁电流为交流正弦波励磁电流时，所述占空比的调节公式为：

（t>0）

其中，V表示所述励磁电流对应的电压的幅值，f表示所述励磁电流的频率，V _in表示220V交流电网输入的有效值，k表示自然数，t表示当前焊接时间。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述磁控电源包括：交流电网输入模块、全桥整流滤波模块和变极性输出模块；

所述交流电网输入模块的一端与220V交流电网连接，另一端与所述全桥整流滤波模块连接；

所述全桥整流滤波模块的一端与所述交流电网输入模块连接，另一端与所述变极性输出模块连接，用于将交流电能转换为直流电能；

所述变极性输出模块的一端与所述全桥整流滤波模块连接，另一端与所述励磁装置连接，用于向所述励磁装置输出励磁电流；其中，所述励磁电流包括：交流矩形波脉冲励磁电流或者交流正弦波励磁电流。

3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述全桥整流滤波模块包括：整流桥、第一电感、第一电容和第二电容。

4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述变极性输出模块包括：第一电能变换电路和第二电能变换电路；

所述第一电能变换电路包括：第一功率开关管、第二功率开关管、第二电感和第三电容；

所述第二电能变换电路包括：第三功率开关管、第四功率开关管、第三电感和第四电容。

5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述第一电能变换电路的输出为V _out1，所述第二电能变换电路的输出为V _out2，所述磁控电源的总输出为V _AB，其中，V _AB=V _out1-V _out2。

6.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述第一电能变换电路和所述第二电能变换电路采用Buck降压模式，包括以下四个工作阶段：

第一工作阶段包括：所述第一功率开关管和所述第三功率开关管导通，输入电流经所述全桥整流滤波模块后，依次经过所述第一功率开关管、所述第二电感、所述励磁装置、所述第三电感和所述第三功率开关管形成闭合回路，给所述第一电容和所述第二电容放电；

第二工作阶段包括：所述第一功率开关管、所述第二功率开关管、所述第三功率开关管和所述第四功率开关管关闭，输入电流依次经过所述第二功率开关管的寄生反并联二极管、所述第二电感、所述励磁装置、所述第三电感、所述第四功率开关管的寄生反并联二极管、所述第一电容和所述第二电容形成闭合回路，给所述第一电容和所述第二电容充电；

第三工作阶段包括：所述第二功率开关管和所述第四功率开关管导通，输入电流经所述全桥整流滤波模块后，依次经过所述第四功率开关管、所述第三电感、所述励磁装置、所述第二电感和所述第二功率开关管形成闭合回路，给所述第一电容和所述第二电容放电；

第四工作阶段包括：所述第一功率开关管、所述第二功率开关管、所述第三功率开关管和所述第四功率开关管关闭，输入电流依次经过所述第三功率开关管的寄生反并联二极管、所述第三电感、所述励磁装置、所述第二电感、所述第一功率开关管的寄生反并联二极管、所述第一电容和所述第二电容形成闭合回路，给所述第一电容和所述第二电容充电。

7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述***还包括控制模块，所述控制模块与所述变极性输出模块连接，用于输入所述控制信号，所述控制信号至少包括：第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号；

所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号和所述第四控制信号分别用于控制所述第一功率开关管、所述第二功率开关管、所述第三功率开关管和所述第四功率开关管的导通和关闭；其中，所述第一控制信号和所述第三控制信号的相位相同，所述第一控制信号和所述第三控制信号的占空比为δ；所述第二控制信号和所述第四控制信号的相位相同，且所述第二控制信号和所述第四控制信号与所述第一控制信号和所述第三控制信号的相位相反，所述第二控制信号和所述第四控制信号的占空比为1-δ。

8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述第一电能变换电路的输出，所述第二电能变换电路的输出/>，所述磁控电源的总输出/>；

当所述第一控制信号和所述第三控制信号的占空比大于所述第二控制信号和所述第四控制信号的占空比时，所述磁控电源的总输出为正极性；

当所述第一控制信号和所述第三控制信号的占空比小于所述第二控制信号和所述第四控制信号的占空比时，所述磁控电源的总输出为负极性。

9.一种9Ni钢深熔弧焊的控制方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1至8任一项所述的9Ni钢深熔弧焊磁控电源***，包括：

通过调整控制信号的占空比，以使磁控电源输出预设幅值和预设频率的励磁电流；

在所述励磁电流的控制下，通过深熔弧焊焊枪对工件进行焊接。