CN202224811U - 双变压器高频栓钉焊机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全数字高频大功率栓钉焊机。一种栓钉焊机，包括三相整流主电路，其特征在于：所述的三相整流主电路包括三相整流滤波电路、两个并联的高频逆变电路一和高频逆变电路二、以及输出滤波及旁路电路，所述的高频逆变电路一包括IGBT桥开关一、高频变压器一和整流滤波一，所述的高频逆变电路二包括IGBT桥开关二、高频变压器二和整流滤波二。本实用新型的栓钉焊机采用双并联的高频逆变电路，比单逆变电路相比，可以实现更大功率输出；采用DSP控制芯片加上实时CPLD及IGBT驱动板实现对逆变电路的全数字化控制，对逆变电路的电压、电流、温度进行实时监测及保护。

Description

双变压器高频栓钉焊机

技术领域

本实用新型涉及一种焊接设备，尤其涉及一种全数字高频大功率逆变栓钉焊机。 

背景技术

目前应用于栓钉焊接的设备有二种：一种是有工频可控硅控制的大变压器电弧栓钉焊接机，其焊接电流在600-3150A，焊接功率在200-300KW之间，因些节能方面损耗大、效率相对低，且体积显的庞大、笨重，移动和使用都不方便。 

另一种是逆变的焊机，主要采用PWM调制芯片，采用单个高频逆变电路和高频变压器逆变，其优点是节能、重量轻移动方便，主要的不足是输出功率有限，难以应用到大直径栓钉的焊接，焊接质量难以保障。目前市场上有数字化的栓钉焊机，但绝多数是数字化的管理而非数字化的逆变控制。 

实用新型内容

为了解决现在技术中存在的技术问题：逆变的焊机单机功率小，无法满足大直径栓钉焊接需要。本实用新型提供了一种输出功率大，体积小，重量轻的栓钉焊机。 

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是： 

一种栓钉焊机，包括三相整流主电路，所述的三相整流主电路包括三相整流滤波电路、两个并联的高频逆变电路一和高频逆变电路二、以及输出滤波及旁路电路，所述的高频逆变电路一包括IGBT桥开关一、高频变压器一和整流滤 波一，所述的高频逆变电路二包括IGBT桥开关二、高频变压器二和整流滤波二； 

其中，所述三相整流滤波电路将三相交流电转变成直流电后分两路进入所述的两个高频逆变电路，所述的两个高频逆变电路将直流电转换成高频交流电，交流电再分别经IGBT桥式开关、高频变压器、整流滤波后合并经输出滤波及旁路电路产生脉动直流焊接电流，由焊接输出端输出。 

以上所述的双变压器高频栓钉焊机，所述的三相整流主电路还进一步包括有电磁兼容电路和软启动电路，所述的电磁兼容电路将三相进电经高频干扰、兼容处理进入三相整流滤波电路，所述的软启动电路控制三相整流主电路输出主回路，在滤波电容充电到设定电压后使主回路通电。 

以上所述的双变压器高频栓钉焊机，在三相整流主电路外包括有控制主板，用于在三相整流滤波之后，对母线上的直流电压或电流通过硬件隔离进入DSP控制芯片，进行实时监测，进行过压或过流保护，所述的控制主板主要由DSP控制芯片和CPLD构成，DSP控制芯片采用TI最新的TMS320F28335DSP控制芯片，CPLD为复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device)的缩写，采用ALTERA的EMP240实时CPLD。 

以上所述的双变压器高频栓钉焊机，还包括有桥一驱动板，所述的桥一驱动板与IGBT桥式开关一输出端连接电流采样，桥一驱动板的驱动芯片检测到IGBT桥式开关一过流后，输出过流信号到所述CPLD，则立刻将桥一驱动板的驱动关闭。 

以上所述的双变压器高频栓钉焊机，还包括有桥二驱动板，所述的桥二驱动板与IGBT桥式开关二输出端连接电流采样，桥二驱动板的驱动芯片检测到IGBT桥式开关二过流后，输出过流信号到CPLD，则立刻将桥二驱动板的驱动 关闭。 

以上所述的双变压器高频栓钉焊机，还包括有人机界面，所述的CPLD接收到桥二驱动板或桥二驱动板过流信号维持超过五个逆变周期，DSP控制芯片则停止高频逆变电路一或高频逆变电路二的工作并输出故障信号在人机界面上显示，此信号需要人工复位。 

以上所述的双变压器高频栓钉焊机，还包括桥一驱动板，所述的桥一驱动板与IGBT桥式开关一输出端连接电压采样，桥一驱动板的驱动芯片检测到IGBT桥式开关一过压后，输出过压信号到CPLD，则立刻将驱一桥动板的驱动关闭。 

以上所述的双变压器高频栓钉焊机，还包括桥二驱动板，所述的桥二驱动板与IGBT桥式开关二输出端连接电压采样，桥二驱动板的驱动芯片检测到IGBT桥式开关二过压后，输出过压信号到CPLD，则立刻将驱二桥动板的驱动关闭。 

以上所述的双变压器高频栓钉焊机，还包括人机界面，所述的CPLD接收到桥二驱动板或桥二驱动板过压信号维持超过五个逆变周期，DSP控制芯片则停止高频逆变电路一或高频逆变电路二的工作并输出故障信号在人机界面上显示，此信号可自动复位。 

本实用新型的双变压器高频栓钉焊机的有益效果在于：采用双相互并联的高频逆变电路，之后合并滤波输出脉动直流电流，比单逆变电路相比，可以实现更大功率输出；采用DSP控制芯片加上实时CPLD及IGBT驱动板实现对逆变电路的全数字化控制，对逆变电路的电压、电流、温度进行实时监测及保护。 

附图说明

图1为本实用新型实施例的三相整流主电路原理框图。 

图2为本实用新型实施例的三相整流主电路原理图。 

图3为本实用新型实施例的电路原理框图。 

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作详细描述。 

如附图3所示，本实施例的栓钉焊机的主要包括如下结构部分：电磁兼容电路(1)、软启动电路(2)、三相整流滤波电路(3)、高频逆变电路一(4)、高频逆变电路二(5)、输出滤波及旁路电路(6)、焊接输出端(7)，控制主板(8)、桥一驱动板(44)、桥二驱动板(54)及人机界面(9)。 

如附图2所示为三相整流主电路原理图，本实施例的电磁兼容电路将三相进电经过适当的高频干扰、兼容处理进入三相整流滤波电路。软启动电路主要是在开机是减小母线电流，控制三相整流主电路输出主回路，在滤波电容充电到设定电压后使主回路通电，达到安全开机的目的。 

本实施例的三相整流及滤波电路主要由滤波电感L1，滤波电容CA、CB、CC，及整流器D1组成，其中滤波电感L1，滤波电容CA、CB、CC用于滤除电网干扰和减少对电网的污染作用，D1是把工频的三相电整流后变成直流电，给逆变器提供电能。 

本实施例栓钉焊机的高频逆变电路采用相互并联的两组高频逆变电路构成，每组高频变电路分别都由一IGBT桥式开关、一高频变压器和一整流滤波组成，其中IGBT桥式开关由四个IGBT管Q1、Q2、Q3、Q4和驱动模块组成，从三相整流及滤波电路输出的直流电流在IGBT桥式开关转换成变流电流，再经高频变压器、后级快恢复二极管整流滤波后并联进入滤波输出及旁路电路。 

本实施例栓钉焊机的主电路流向为：三相交流进电先经过电磁兼容电路进行适当的高频干扰及兼容处理后进入三相整流桥整流和电容滤波，电流分二路分别进入两组高频逆变电路，经IGBT桥式开关，高频变压器、整流滤波后合并一路，再一步滤波后正极经分流器到焊接输出端连接焊接工件，负极经旁路电感旁路可控硅到焊接输出端连接栓钉焊枪。 

本实施例栓钉焊机的控制主板由TI最新的TMS320F28335DSP控制芯片加上ALTERA的EMP240实时CPLD及高性能的隔离IGBT驱动构成整个控制***。 

本实施例栓钉焊机的全数字逆变控制过程：首先保护方面有前级的过压、过流、过温、IGBT过流，后级有变压器和整流器过温、开路、短路以及软启动保护，驱动电源、提枪电源、接触电源保护，还有控制连接线、驱动连接线未连接保护。三相交流进电在三相整流及滤波之后，对母线上的直流电压、电流通过硬件隔离进DSP控制芯片进行实时监测，进行过压、过流保护。 

IGBT桥式开关过流保护是在桥驱动板芯片检测到过流并输出过流信号到控制主板的CPLD，硬件立刻将驱动关闭，如果此过流信号维持超过五个逆变周期，DSP控制芯片则停止逆变电路工作并输出故障信号。 

只要DSP控制芯片检测到温度超过设定的温度则逆变电路下一次不能工作，直到达到启动的温度线以下，其他的保护只要出现整个焊机就不能工作。 

另外，二个逆变电路的工作特点：其实二个逆变电路的高频变压器它们的输出功率是有大小之分的，DSP根据焊接过程可分别分时段对二个逆变器进行操作，比如，在焊接结束之前的顶锻期，可以只让输出功率小的逆变电路工作而关闭输出功率大的逆变电路；因栓钉焊接主要还是恒电流控制，每个逆变电路的次级都有一个电流检测，并联之后还有一电流检测，前二个是为了检测每个 逆变电路的带荷，后一个是栓钉焊接工艺要求的电流。 

本***通过人机界面设定栓钉焊接的工艺参数，如小电流大小、小电流时间、大电流大小、大电流时间、弧压判断、顶锻电流大小、顶锻电流时间、提前落枪时间、提枪高度、落枪速度等。 

Claims (9)

1.一种双变压器高频栓钉焊机，包括三相整流主电路，其特征在于：所述的三相整流主电路包括三相整流滤波电路(3)、两个并联的高频逆变电路一(4)和高频逆变电路二(4)、以及输出滤波及旁路电路(6)，所述的高频逆变电路一(4)包括IGBT桥开关一(41)、高频变压器一(42)和整流滤波一(43)，所述的高频逆变电路二(5)包括IGBT桥开关二(51)、高频变压器二(52)和整流滤波二(53)；

其中，所述三相整流滤波电路(3)将三相交流电转变成直流电后分两路进入所述的两个高频逆变电路(4，5)，所述的两个高频逆变电路(4，5)将直流电转换成高频交流电，交流电再分别经IBGT桥式开关(41，51)、高频变压器(42，52)、整流滤波(43，53)后合并经输出滤波及旁路电路(6)产生脉动直流焊接电流，由焊接输出端(7)输出。

2.根据权利要求1所述的双变压器高频栓钉焊机，其特征在于：所述的三相整流主电路包括有电磁兼容电路和软启动电路，所述的电磁兼容电路将三相进电经过高频干扰、兼容处理进入三相整流滤波电路，所述的软启动电路控制三相整流主电路输出主回路，在滤波电容充电到设定电压后使主回路通电。

3.根据权利要求1或2所述的双变压器高频栓钉焊机，其特征在于：所述的双变压器高频栓钉焊机还包括有控制主板，用于在三相整流滤波之后，对母线上的直流电压或电流通过硬件隔离进入DSP控制芯片，进行实时监测，进行过压或过流保护，所述控制主板包括DSP控制芯片和CPLD。

4.根据权利要求3所述的双变压器高频栓钉焊机，其特征在于：所述的双变压器高频栓钉焊机还包括有桥一驱动板，所述的桥一驱动板与IGBT桥式开关一输出端连接电流采样，桥一驱动板的驱动芯片检测到IGBT桥式开关一过流后，输出过流信号到所述CPLD，则立刻将桥一驱动板的驱动关闭。 

5.根据权利要求4所述的双变压器高频栓钉焊机，其特征在于：所述双变压器高频栓钉焊机还包括有桥二驱动板，所述的桥二驱动板与IGBT桥式开关二输出端连接电流采样，桥二驱动板的驱动芯片检测到IGBT桥式开关二过流后，输出过流信号到CPLD，则立刻将桥二驱动板的驱动关闭。

6.根据权利要求4或5所述的双变压器高频栓钉焊机，其特征在于：所述的双变压器高频栓钉焊机还包括有人机界面，所述的CPLD接收到桥一驱动板或桥二驱动板过流信号维持超过五个逆变周期，DSP控制芯片则停止高频逆变电路一或高频逆变电路二的工作并输出故障信号在人机界面上显示，此信号需要人工复位。

7.根据权利要求3所述的双变压器高频栓钉焊机，其特征在于：所述的双变压器高频栓钉焊机还包括桥一驱动板，所述的桥一驱动板与IGBT桥式开关一输出端连接电压采样，桥一驱动板的驱动芯片检测到IGBT桥式开关一过压后，输出过压信号到CPLD，则立刻将桥一驱动板的驱动关闭。

8.根据权利要求7所述的双变压器高频栓钉焊机，其特征在于：所述的双变压器高频栓钉焊机还包括桥二驱动板，所述的桥二驱动板与IGBT桥式开关二输出端连接电压采样，桥二驱动板的驱动芯片检测到IGBT桥式开关二过压后，输出过压信号到CPLD，则立刻将桥二驱动板的驱动关闭。

9.根据权利要求7或9所述的双变压器高频栓钉焊机，其特征在于：所述的双变压器高频栓钉焊机还包括机介面，所述的CPLD接收到桥一驱动板或桥二驱动板过压信号维持超过五个逆变周期，DSP控制芯片则停止高频逆变电路一或高频逆变电路二的工作并输出故障信号在人机界面上显示，此信号可自动复位。 

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