CN2362639Y - 可控硅直流焊机新型触发控制电路 - Google Patents

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

可控硅直流焊机新型触发控制电路

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，+V_c通过R₂₃引入正端，-V_c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，+V_c经R₂₃接入a端，-V_c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+V_c，R₂₂、R₂₁接A₁₀-6脚，R₂₂的另一端接地，R₂₁的另一端接-V_c，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+V_c，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+V_c，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+V_c，电阻R₂₇、R₂₈、W₁组成，正电源V_c，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+V_c，R₄₇与C₁₀的节点接入IC1-6脚2脚，C₁₀的另一端接-V_c，R₄₆与R₄₈的节点接入IC1-13脚，R₄₆的另一端接+V_c，R₄₈与C₁₁的节点接入IC1-8脚和12脚，C₁₁的另一端接-V_c，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+V_c，IC1-7脚接-V_c，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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