CN2362639Y - 可控硅直流焊机新型触发控制电路 - Google Patents
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Abstract
本新型触发控制电路适用于带平衡电抗器双反星型,可控硅直流焊机,它由同步电路、控制电路及输出电路三部分组成。该新型触发控制电路,采用单相同步,经波形变换,低频滤波,分频分相得到两路互为反相,脉冲间隔为2/3·π,正向触发脉冲,将单相同步变换成精确的三相同步,经移相控制,多谐振荡斩波调制,由光电藉合输出,送至焊机主电路对功率器件可控硅进行脉冲触发控制,从而实现了该新型触发控制电路,同步性能好,调试容易,电弧稳定柔和,飞溅小,焊缝成型美观,焊接质量好。
Description
本实用新型涉及一种可控硅直流焊机新型触发控制电路。
目前,国内可控硅直流焊机的控制线路大部分仍采用三相同步,单结管组成的多谐振荡触发电路,这种用分立元件组成的控制电路,同步性能不好,调试困难,可靠性差,焊接质量低下,长期来,使可控硅直流焊机得不到发展。
本实用新型的目的是为可控硅直流焊机提供一种新型的触发控制电路,这种新型的触发控制线路采用单相同步,波形变换,低频滤波,分频分相诸电路,将单相同步变换成精确的三相同步。加上移相控制,多谐振荡斩波调制,光电藕合输出等新线路的采用,使该新型触发控制电路,具有设计新颖,线路先进。
本实用新型的目的是这样实现的:
可控硅直流焊机新型触发控制电路,其特征是由同步电路、控制电路及输出电路三部分组成。同步电路由单相同步电路,波形变换电路,低频滤波电路,分频分相电路组成。控制电路由输出特性控制电路,保护电路,信号给定电路,PI调节电路组成。输出电路由移相控制电路,多谐振荡斩波调制电路,光电藕合输出电路组成。
单相同步信号取自辅助电源变压器次极,送至波形变换器,经低频滤波器,在分频分相电路输出端送出两路互为反相,脉冲间隔为
的触发脉冲。引弧电路,推力电路输出的控制信号;电流反馈电路,交流网压检测电路输出的电流电压保护信号;信号给定电路的控制信号,均累加至比较器A11-2脚A11-3脚,在A11-1脚输出一个经比较器A11比较放大PI调节的控制信号和上述同步电路输出的两路触发脉冲,一同送至输出电路,经移相控制,多谐振荡斩波调制,由光电藕合器输出,得到两路互为反相,脉冲间隔为
触发脉冲,送至主电路触发控制可控硅。
单相同步电路由电阻R1-R3,电容C1,二极管D1、D2组成。单相同步电压取自辅助电源变压器次级,从R1的输入端g引入,经R2,从R3送至比较器A1-2脚。比较器A1-A4,电容C2、C3,电阻R4-R10组成波形变换电路。A1-1脚通过电阻R4接A2-6脚;比较器A2-A4组成一个变形的文氏正弦波变换器,把输入到A1-2脚的单相同步电压信号变换成一个非标准的频率为150Hz的正弦波信号,比较器A5-A7,电容C4、C5,电阻R11-R16组成低频滤波器,经低频滤波器滤波,把高次谐波滤掉,在A6-8脚得到一个标准的频率为150Hz的正弦波,送入分频电路A8-2脚。
分频电路由双向限幅器和微分电路组成,比较器A8,电阻R23、R24,稳压管DW1二极管D3-D6组成双向限幅,微分电路由电容C6,电阻R20组成。D3-D6接成桥式整流,稳压管DW1接入桥式整流的正负两端,+Vc通过R23引入正端,-Vc通过R24引入负端,与比较器A8构成双向限幅电路。将频率为150Hz的标准正弦波变成同频的梯形波,经微分得到一个正负反相,脉冲间隔为
触发脉冲,并送入到比较器A9-2脚,A10-5脚。分相电路由比较器A9、A10,电阻R18-R22组成。A9-2脚A10-5脚相接,R18、R19接入A9-3脚,R21、R22接入A10-6脚,在输出端A9-1脚A10-7脚分别输出两路互为反相,脉冲间隔为
的正向脉冲送至M、N两节点处。
输出特性控制电路由引弧电路,推力电路组成,三极管BG1,二极管D7,电阻R36、R30、R31,电容C9,可调电阻W2组成引弧电路。R36接主电路F点,D7接R31,R31接BG1-b极,BG1-c极接C9的正极,C9的负极接W2,当空载时,使BG1导通,BG1输出低电平,当引弧焊接时,主电路负载电压突然下降,使BG1由导通变为截止,使W2-6脚电压突然上升,经R32送至A11-2脚,使A11-1脚输出的控制信号瞬时增加,使引弧电流瞬时增加,引弧容易,引弧结束,引弧电流立即消失。推力电路由二极管D8,电阻R37,可调电阻W3组成,D8与主电路F点相接,R37接W3-8脚,W3-9脚接A11-3脚,同样,当主电路负载电压降得越低,电弧推力越大,有利引弧,使焊条不粘结。
保护电路由电流反馈电路和交流网压检测电路组成电流电压保护电路。电流反馈电路由比较器A12,电阻R38-R40组成,由主电路D点取得的电流反馈信号经R39送至A12-6脚,A12-7脚将电流负反馈保护信号经R32送入A11-2脚。交流网压检测电路由电阻R25、R26、电容C7组成,从辅助电源P点取得负极***流网压检测信号送至R25,经R26叠加到控制信号给定电路输入端。控制信号给定电路由电阻R27、R28,可调电阻W1组成,R27接W1-1脚,R28接W1-2脚,给定信号通过W1-3脚,由R32送入A11-2脚。比较器A11,电阻R33-R35,R41,电容C8组成PI调节器,R33接A11-3脚,C8、R35、R34经串并连接A11-2脚和1脚,在A11-1脚输出一个能代表诸信号的控制信号,经R41送到与输出电路相连的H点。
移相控制电路,由三极管BG2、BG3,电阻R42-R44组成,节点H接BG2-b极,BG3-b极;BG2-c、BG3-c极分别接R42、R43,R42、R43的另一端分别接地;BG2-e极,BG3-e极分别接入M、N点。器件IC1,电阻R45-R48,电容C10、C11组成多谐振荡斩波调制电路,IC1-1脚和IC1-13脚分别接同步电路的输出端M、N;电R45、R47、C10分别接IC1-1脚,IC1-2脚6脚,组成多谐振荡斩波调制电路;同样,电阻R46、R48、C11分别接IC1-13脚,IC1-8脚12脚,组成另一个多谐振斩波调制电路;电阻R51、R52、C12分别接IC1-3脚13脚,组成IC1控制器。IC1的输出端5脚经电阻R49与IC2-2脚相接;IC1的另一个输出端9脚,经电阻R50与IC3-2脚相连。IC2、IC3,电阻R53-R56组成光电藕合输出电路,电阻R53、R55分别与IC2-5脚4脚,6脚相接,组成IC2的输出端a,b;电阻R54,R56分别与IC3-5脚,4脚,6脚相连,组成IC3的输出端c,b。在光电藕合输出器IC2、IC3的输出端a,b、c,d输出两路互为反相,脉冲间隔为
的正向触发脉冲、控制触发主电路中的可控硅。
本实用新型可控硅直流焊机新型触发控制电路的优点是:同步性能好、集成块化、输出功率大、可靠性高、调试容易、电弧稳定、焊接质量好。
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1:为本实用新型的原理方框图;
图2:为本实用新型可控硅直流焊机主电路简图;
图3:为本实用新型可控硅直流焊机新型触发控制电路的同步电路图;
图4:为本实用新型可控硅直流焊机新型触发控制电路的控制电路图;
图5:为本实用新型可控硅直流焊机新型触发控制电路的输出电路图。
如图1所示;本实用新型的原理方框图为:主电路由三相主变压器,可控硅组VT成,控制回路由同步电路,控制电路和输出电路组成。
如图2所示,为本实用新型可控硅直流焊机主电路简图,三相主变压器B1,将380V的交流电压降压至70V三相交流电压,三相主变压器的二次侧是由两路电压相等三相次级绕组组成,以相反极性接成两组可控硅共阳极半波整流电路,通过平衡电抗器L1并联向负载输出,构成带平衡电抗器双反星型可控硅直流焊机的主电路。
如图3所示,为本实用新型可控硅直流焊机新型触发控制电路的同步电路,该电路采用单相同步电路,单相同步电压取自单相辅助电源变压器的次极,约20V的交流电压,把这单相同步电压送入波形变换电路,波形变换器由比较器A1-A4,电阻R4-R10电容C2、C3组成,经波形变换器把频率为50Hz正弦波,变换成频率为150Hz的非标准正弦波。比较器A5-A7,电阻R11-R16,电容C4、C5组成低频滤波电路,低频滤波电路把非标准的150Hz的正弦波的高次谐波滤掉,在低频滤波电路的输出端,输出一标准的频率为150Hz的正弦波,接入A8-2脚,经由比较器A8,二极管D3-D6,稳定管DW1,组成的双向限幅电路,再经电容C6,电阻R20微分电路分频,得到一正负反相,脉冲间隔为
的触发脉冲。比较器A9、A10,电阻R18-R22组成分相电路,将正负反相,脉冲间隔为
的触发脉冲送至A9-2脚A10-5脚,在A9-1脚,A10-7脚分解成两路互为反相,脉冲间隔为
的正向触发脉冲,与输出电路M、N节点相接。
如图4所示,为本实用新型可控硅直流焊机新型触发控制电路的控制电路,为提高焊接质量,设置了输出特性控制电路,即引弧电路和推力电路,引弧电路由三极管BG1、R30、R31、R36、D7、C9、W2组成。在引弧的瞬间,负载电压突然降低,使三极管BG1由导通转为截止,W2-6脚电压突然升高,从而使焊接电流瞬时增加,保证引弧容易,尤其是小电流焊接,这优点更为突出。推力电路也同样,在焊接时,主电路F点的电压降得越低,电弧推力越大,使焊条不粘接,起弧容易。
本实用新型的控制电路还设置了电压电流保护电路,它由电流反馈电路和交流网压检测电路组成。由于是负反馈电路,当输出电流超过规定值时,能起到自动限制焊接电流继续增加的作用,其工作过程如下:比较器A12,电阻R38-R40组成了电流负反馈电路,电流负反馈信号取自主电路D点,经电阻R39送入A12-6脚,反馈电阻R38接入A12-6脚和A12-7脚,在输出端A12-7脚输出一个放大了的负信号,经电阻R32送到A11-2脚,由于A11的PI调节作用,从而限制了A11-1脚输出的控制信号的继续增加,对焊机起到了保护作用。同样,由于交流网压检测电路也是一个负反馈电路,当网压高于或低于正常值时,交流网压检测电路,能起到自动稳定焊接电流在恒定的范围之内。比较器A11,电阻R32-R35,电容C8组成PI调节电路,可调电阻W1-3脚输出给定的控制信号,经R32送到A11-2脚,所以A11-1脚输出的控制信号不但受控于给定电路输出的给定信号,同时也受控于上述四种电路送到A11-2脚控制信号,这个综合性的控制信号由A11-1脚经R41与输出电路节点H相接。
如图5所示,为本实用新型可控硅直流焊机新型触发控制电路的输出电路,它由移相控制电路,多谐振荡斩波调制电路,光电藕合输出电路组成,三极管BG2、BG3、电阻R42-R44组成移相控制电路,器件IC1,电容C10-C12,电阻R45-R52组成多谐振荡斩波调制电路,IC2、IC3、R53-R56组成光电藕合输出电路。
控制信号通过H端加到移相控制电路中的三极管BG2、BG3的基极上,由于控制信号为负电压信号,使三极管BG2、BG3导通,随控制信号幅值的变化,改变了其对应的器件IC1-1脚,13脚放电管的放电速率,从而改变其阀值电平的时间,也改变由电阻R45、R47、电容C10(或电阻R46、R48、电容C11)组成的多谐振荡斩波调制电路的频率(即斩波频率),从而达到自动调整移相角度,进行移相控制。
同步信号经M、N端输入到IC1-1脚、13脚的两路触发脉冲,控制了多谐振荡斩波调制电路的起振和停振时间间隔,从而保证了器件IC1的端出端5脚和9脚分别有两路,脉冲间隔为
,互为反相的脉冲列输出。
当控制信号为最小值时,器件IC1-5脚9脚输出的脉冲为单个脉冲,并通过调节电阻R51,使单个脉冲置于主电路自然换相点处,从而保证了同步电路输出的触发脉冲与流经主电路可控硅的三相交流电压在相位上达到精确的同步,随着控制信号幅值的增加,输出的斩波脉冲列也不断增加,即主电路可控制硅的导通角不断增加,当控制信号幅值增大到最大值时,输出的斩波脉冲列增加到最大值,这时斩波列脉冲频率接近5KHz,主电路可控硅的导通角接近120°。
由器件IC1的输出端5脚和9脚输出的两列触发脉冲分别通过电阻R49、R50接到IC2、IC3的输入端,两路触发脉冲通过光电藕合输出电路的输出端,去控制触发主电路中的可控硅。
本实用新型可控硅直流焊机新型触发控制电路,不但适用于三相带平衡电抗器双反星型直流焊机,同时也适用于单相半桥的直流焊机,对于采用上述两种主电路组成的氩弧焊机和空气等离子切割机也同样适用。该新型触发控制电路,输出功率大,电流调节范围广,从ZX5-125,ZX5-160到ZX5-1000各系列的直流焊机均适用。
Claims (4)
1.一种可控硅直流焊机新型触发控制电路,其特征是它由同步电路,控制电路,输出电路三部分组成。
2.根据权利要求1,所述的新型触发控制电路,其特征是同步电路采用单相同步,通过波形变换,低频滤波,分频分相诸电路,将单相同步变换成精确的三相同步,单相同步电路由电阻R1-R3,电容C1,二极管D1、D2所组成,R1接辅助电源变压器次级g点,R1、R2、R3依秩相连,R3接比较器A1-2脚,D1、D2正反并连,一端接R2与R3节点处,另一端接地;波形变换电路由比较器A1-A4,电容C2,C3,电阻R4-R10组成,A1-1脚经R4接A2-6脚,A2-7脚经R6接A3-9脚,A3-8脚经电阻R9接A4-13脚。R5、C2并连接A2-6脚7脚,R8接A3-9脚A3-8脚,C3接A4-13脚14脚,R7接A4-14脚A2-6脚、A1-3脚、A2-5脚、A3-10脚、A4-12脚均接地,A1-8脚通过电阻R10接至A5-6脚,比较器A1-A4为四运放LM324;低频滤波电路由比较器A5-A7,电容C4、C5,电阻R11-R16组成,比较器A5-A7与电阻R11-R16,电容C4、C5的连接与比较器A2-A4连接一样,A6-8脚通过电阻R16与A8-2脚相接,A5-A8为四运放LM324;分频电路由双向限幅器和微分电路组成,比较器A8,电阻R23、R24,二级管D3-D6,稳压管DW1组成双向限幅电路,D3-D6接成桥式整流,a为正端,b为负端,DW1的负端接a,正端接b,+Vc经R23接入a端,-Vc经R24接入b端,桥式整流的交流端,分别为c端、d端,c端接A8-2脚,d端接A8-1脚,A8-3脚接地;微分电路由电容C6和电阻R20组成,C6的一端接A8-1脚,C6的另一端与R20、A9-2和A10-5脚相接,R20另一端接地;分相电路由比较器A9、A10,电阻R18-R22组成,A9、A10为LM358,电阻R18、R19接A9-3脚,R18的另一端接地,R19的另一端接+Vc,R22、R21接A10-6脚,R22的另一端接地,R21的另一端接-Vc,A9-1脚、A10-7脚分别与输出电路的M、N相接。
3.根据权利要求1,所述的新型触发控制电路,其特征是控制电路由输出特性控制电路、保护电路、信号给定电路、PI调节电路组成,输出特性控制电路由引弧电路和推力电路组成,三极管BG1,电容C9,二极管D7,电阻R30、R31、R36,可调电阻W2组成引弧电路,R36-端接主电路的F点,另一端接二极管D7的负端,正端接R31,R31的另一端接BG1-b极,BG1-e极接地,BG1-c极通过R30接+Vc,C9的正端接BG1-c极,电容负端接W2-4脚,W2-5脚接地,W2-6脚通过R32接A11-2脚;二极管D8,电阻R37,可调电阻W3组成推力电路,D8负端接主电路的F点,正端接R37,W3-7脚接+Vc,W3-8脚接R37,W3-9脚接A11-3脚;保护电路,由电流反馈电路和交流网压检测电路组成电流电压保护电路,电流反馈电路由比较器A12,电阻R38-R40组成,主电路的D点经R39和A12-6脚相接,A12-5脚接R40,R40的另一端接地,电阻R38接A12-6和A12-7脚,A12-7脚通过R32接入A11-2脚;交流网压检测电路,由电阻R25、R26,电容C7组成,辅助电源的P点接电阻R25,电容C7接在R25与R26的节点处,R26接W1-2脚;信号给定电路由+Vc,电阻R27、R28、W1组成,正电源Vc,电阻R28与W1-2脚依次相接,电阻R27与W1-1脚相接,R27另一端接地,W1-3脚经R32与A11-2相接;PI调节电路由比较器A11,电阻R33-R35,R41,电容C8组成,R33接A11-3脚,电容C8,电阻R35、R34串并连后接入A11-2脚1脚,R41一端与A11-1相接,另一端与输出电路的H点相连,比较器A11,A12为双运放LM358。
4.根据权利要求1,所述的新型触发控制电路,其特征是输出电路由移相控制电路,多谐振荡斩波调制电路,光电藕合输出电路组成;三极管BG2、BG3,电阻R42-R44组成移相控制电路,BG2-b极与BG3-b极相连,并与控制电路的输出端H相连,BG2-e极,BG3-e极分别与同步电路的输出端M、N相连,BG2-c极,BG3-c极分别与R42、R43相连,R42、R43的另一端分别接地;多谐振荡斩波调制电路由器件IC1,电阻R45-R52,电容C10-C12组成,M、N分别与IC1-1脚和IC1-13脚相接,IC1为SA556,R45与R47的节点接入IC1-1脚,R45的另一端接+Vc,R47与C10的节点接入IC1-6脚2脚,C10的另一端接-Vc,R46与R48的节点接入IC1-13脚,R46的另一端接+Vc,R48与C11的节点接入IC1-8脚和12脚,C11的另一端接-Vc,R52和R51串连与电容C12接入IC1-3脚11脚,R52,C12的另一端分别接地,IC1-9、10、14脚接+Vc,IC1-7脚接-Vc,IC1-5脚经电阻R49与IC2-2脚相连,IC1-9脚经电阻R50与IC3-2脚相接;光电藕合输出电路由IC2、IC3,电阻R53-R56组成,IC2-1脚IC3-1脚分别接地,R53与IC2-5脚相接并与输出端b相接,R54与IC3-5脚相接并与输出端d相接,R55接IC2-4脚6脚,IC2-4脚并与输出端a相连;R56接IC3-4脚6脚,IC3-4脚并与输出端c相接,IC2、IC3为TLP541。
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CN102728931A (zh) * | 2012-07-17 | 2012-10-17 | 江苏大德重工有限公司 | 实现co2/mag弧焊机引弧方法的电路 |
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