本發(fā)明涉及一種穩(wěn)弧電路及其工作方法，特別是涉及一種用于交直流氬弧焊機(jī)的穩(wěn)弧電路及其工作方法。
背景技術(shù)：
由于逆變式交直流氬弧焊機(jī)交流功能焊接鋁及鋁合金，焊縫成形好，焊接接頭力學(xué)性能優(yōu)良，越來越得到用戶的青睞。但是，為了防止二次逆變開關(guān)管直通損壞，輸出端正負(fù)轉(zhuǎn)換存在死區(qū)，這導(dǎo)致正負(fù)轉(zhuǎn)換瞬間容易斷弧，這極大影響了焊接效果。目前針對(duì)該斷弧問題的電路穩(wěn)定性差，且電路比較復(fù)雜，器件成本高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于交直流氬弧焊機(jī)的穩(wěn)弧電路及其工作方法，其極大提高交流氬弧焊焊接時(shí)電弧穩(wěn)定性，電路性價(jià)比高，不易產(chǎn)生斷弧問題，電路簡(jiǎn)單可靠。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種用于交直流氬弧焊機(jī)的穩(wěn)弧電路，其包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、第十六電阻、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第七電容、第八電容、第九電容、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第五二極管、第六二極管、第七二極管、第八二極管、第九二極管第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五三級(jí)管、電感、壓敏電阻、第一光耦、第二光耦、主變壓器、脈沖信號(hào)，主變壓器第三引腳與第一電容串聯(lián)，主變壓器第五引腳與第四電容串聯(lián)，主變壓器第六引腳與第六電容串聯(lián)，主變壓器第四引腳、第七引腳都接地，第一電阻依次與第一電容、第二電容、第三電阻串聯(lián)，第一二極管與第二二極管串聯(lián)，第三二極管與第四二極管串聯(lián)，第一電阻與第一二極管并聯(lián)，第一二極管與第三二極管并聯(lián)，第三二極管與第二電阻并聯(lián)，第二電阻與第三電容串聯(lián)，第四二極管與第四電阻并聯(lián)，第四電阻與第四電容串聯(lián)，電感與第五二極管串聯(lián)，第一開關(guān)管發(fā)射極與第二開關(guān)管集電極串聯(lián)，第二開關(guān)管發(fā)射極、第四開關(guān)管集電極都與第八電阻串聯(lián)，第四開關(guān)管發(fā)射極與第七電容串聯(lián)，第六電容與第八二極管串聯(lián)，第六電容、第八二極管都與第七二極管相連，第八二極管與第七電容并聯(lián)，第七電容與第十二電阻并聯(lián)，第四開關(guān)管基極依次與第十電阻、第二光耦發(fā)射極串聯(lián)，第十一電阻與第十二電阻串聯(lián)，第十一電阻與第九二極管并聯(lián)，第九二極管與第八電容并聯(lián)，第六二極管依次與第九電阻、第二光耦集電極串聯(lián)，第二光耦依次與第十三電阻、第五三級(jí)管集電極串聯(lián)，第五三級(jí)管基極與第十四電阻串聯(lián)，第十四電阻與第十五電阻串聯(lián)，脈沖信號(hào)依次與第九電容、第十五電阻串聯(lián)，第一開關(guān)管與第五電容并聯(lián)，第五電容與壓敏電阻并聯(lián)，壓敏電阻依次與第十六電阻、第一光耦串聯(lián)，第一光耦發(fā)射極依次與第五電阻、第三開關(guān)管基極串聯(lián)，第三開關(guān)管集電極與第七電阻串聯(lián)，第六電阻與第五電阻串聯(lián)，壓敏電阻與第七電阻并聯(lián)。
本發(fā)明還提供一種用于交直流氬弧焊機(jī)的穩(wěn)弧電路的工作方法，其包括以下步驟：
步驟一，在主變壓器次級(jí)全波整流輸出正端串聯(lián)電感，利用電感儲(chǔ)能作用，當(dāng)交流輸出第一開關(guān)管由關(guān)斷轉(zhuǎn)至開通時(shí)，提高dc+(dc+指電路中該節(jié)點(diǎn)對(duì)out-的正電位差)正向電壓，增強(qiáng)第一開關(guān)管開通時(shí)電弧穩(wěn)弧能力；同時(shí)通過第三開關(guān)管限制dc+峰值，防止第一開關(guān)管過壓擊穿；
步驟二，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管由開通轉(zhuǎn)為關(guān)斷時(shí)，電感產(chǎn)生很大的反向電動(dòng)勢(shì)dc+，被第五二極管和吸收電路箝位在壓敏電阻的閥值電壓，該電壓遠(yuǎn)高于第一二極管負(fù)端電壓；當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管再次開通瞬間，out+(out+指焊機(jī)輸出正極)有相對(duì)很高的輸出正向電壓，解決第一開關(guān)管開通時(shí)斷弧問題，提高穩(wěn)弧能力；
步驟三，當(dāng)dc+超過壓敏電阻閥值電壓，第一光耦導(dǎo)通，通過18v驅(qū)動(dòng)第三開關(guān)管導(dǎo)通，通過吸收第七電阻箝位dc+峰值為壓敏電阻閥值電壓；dc+電壓峰值不能過大，以免第一開關(guān)管過壓擊穿，不能過小，否則不能起到穩(wěn)弧作用；
步驟四，通過主變壓器輔助繞組提供能量，當(dāng)交流輸出第二開關(guān)管由關(guān)斷轉(zhuǎn)至開通時(shí)，第四開關(guān)管導(dǎo)通提高dc-負(fù)向電壓，增強(qiáng)第二開關(guān)管開通時(shí)電弧穩(wěn)弧能力；
步驟五，第二開關(guān)管導(dǎo)通瞬間，pwm信號(hào)為同步由低到高脈沖，驅(qū)動(dòng)第五三級(jí)管導(dǎo)通，則第二光耦導(dǎo)通，第四開關(guān)管被驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通，主變壓器輔助繞組經(jīng)第六電容、第七二極管整流后，第七二極管陽極負(fù)向電壓不能過壓擊穿第二開關(guān)管，但遠(yuǎn)大于普通整流后的dc-負(fù)向電壓，第七二極管陽極負(fù)向電壓通過第四開關(guān)管和第八電阻疊加至dc-后，out+具有相對(duì)很高輸出負(fù)向電壓，解決第二開關(guān)管開通時(shí)斷弧問題，提高穩(wěn)弧能力。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：本發(fā)明極大提高交流氬弧焊焊接時(shí)電弧穩(wěn)定性，電路性價(jià)比高，不易產(chǎn)生斷弧問題，電路簡(jiǎn)單可靠。
附圖說明
圖1為本發(fā)明用于交直流氬弧焊機(jī)的穩(wěn)弧電路的電路圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
如圖1所示，本發(fā)明用于交直流氬弧焊機(jī)的穩(wěn)弧電路包括第一電阻r1、第二電阻r2、第三電阻r3、第四電阻r4、第五電阻r5、第六電阻r6、第七電阻r7、第八電阻r8、第九電阻r9、第十電阻r10、第十一電阻r11、第十二電阻r12、第十三電阻r13、第十四電阻r14、第十五電阻r15、第十六電阻r16、第一電容c1、第二電容c2、第三電容c3、第四電容c4、第五電容c5、第六電容c6、第七電容c7、第八電容c8、第九電容c9、第一二極管d1、第二二極管d2、第三二極管d3、第四二極管d4、第五二極管d5、第六二極管d6、第七二極管d7、第八二極管d8、第九二極管d9第一開關(guān)管q1、第二開關(guān)管q2、第三開關(guān)管q3、第四開關(guān)管q4、第五三級(jí)管q5、電感l(wèi)1、壓敏電阻ry1、第一光耦u1、第二光耦u2、主變壓器t1、脈沖信號(hào)pwm，主變壓器t1第三引腳與第一電容c1串聯(lián)，主變壓器t1第五引腳與第四電容c4串聯(lián)，主變壓器t1第六引腳與第六電容c6串聯(lián)，主變壓器t1第四引腳、第七引腳都接地，第一電阻r1依次與第一電容c1、第二電容c2、第三電阻r3串聯(lián)，第一二極管d1與第二二極管d2串聯(lián)，第三二極管d3與第四二極管d4串聯(lián)，第一電阻r1與第一二極管d1并聯(lián)，第一二極管d1與第三二極管d3并聯(lián)，第三二極管d3與第二電阻r2并聯(lián)，第二電阻r2與第三電容c3串聯(lián)，第四二極管d4與第四電阻r4并聯(lián)，第四電阻r4與第四電容c4串聯(lián)，電感l(wèi)1與第五二極管d5串聯(lián)，第一開關(guān)管q1發(fā)射極與第二開關(guān)管q2集電極串聯(lián)，第二開關(guān)管q2發(fā)射極、第四開關(guān)管q4集電極都與第八電阻r8串聯(lián)，第四開關(guān)管q4發(fā)射極與第七電容c7串聯(lián)，第六電容c6與第八二極管d8串聯(lián)，第六電容c6、第八二極管d8都與第七二極管d7相連，第八二極管d8與第七電容c7并聯(lián)，第七電容c7與第十二電阻r12并聯(lián)，第四開關(guān)管q4基極依次與第十電阻r10、第二光耦u2發(fā)射極串聯(lián)，第十一電阻r11與第十二電阻r12串聯(lián)，第十一電阻r11與第九二極管d9并聯(lián)，第九二極管d9與第八電容c8并聯(lián)，第六二極管d6依次與第九電阻r9、第二光耦u2集電極串聯(lián)，第二光耦u2依次與第十三電阻r13、第五三級(jí)管q5集電極串聯(lián)，第五三級(jí)管q5基極與第十四電阻r14串聯(lián)，第十四電阻r14與第十五電阻r15串聯(lián)，脈沖信號(hào)pwm依次與第九電容c9、第十五電阻r15串聯(lián)，第一開關(guān)管q1與第五電容c5并聯(lián)，第五電容c5與壓敏電阻ry1并聯(lián)，壓敏電阻ry1依次與第十六電阻r16、第一光耦u1串聯(lián)，第一光耦u1發(fā)射極依次與第五電阻r5、第三開關(guān)管q3基極串聯(lián)，第三開關(guān)管q3集電極與第七電阻r7串聯(lián)，第六電阻r6與第五電阻r5串聯(lián)，壓敏電阻ry1與第七電阻r7并聯(lián)。
本發(fā)明用于交直流氬弧焊機(jī)的穩(wěn)弧電路的工作方法，其包括以下步驟：
步驟一，在主變壓器次級(jí)全波整流輸出正端串聯(lián)電感，利用電感儲(chǔ)能作用，當(dāng)交流輸出第一開關(guān)管由關(guān)斷轉(zhuǎn)至開通時(shí)，提高dc+(dc+指電路中該節(jié)點(diǎn)對(duì)out-的正電位差)正向電壓，增強(qiáng)第一開關(guān)管開通時(shí)電弧穩(wěn)弧能力；同時(shí)通過第三開關(guān)管限制dc+峰值，防止第一開關(guān)管過壓擊穿；
步驟二，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管由開通轉(zhuǎn)為關(guān)斷時(shí)，電感產(chǎn)生很大的反向電動(dòng)勢(shì)dc+，被第五二極管和吸收電路箝位在壓敏電阻的閥值電壓，該電壓遠(yuǎn)高于第一二極管負(fù)端電壓；當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管再次開通瞬間，out+(out+指焊機(jī)輸出正極)有相對(duì)很高的輸出正向電壓，解決第一開關(guān)管開通時(shí)斷弧問題，提高穩(wěn)弧能力；
步驟三，當(dāng)dc+超過壓敏電阻閥值電壓，第一光耦導(dǎo)通，通過18v驅(qū)動(dòng)第三開關(guān)管導(dǎo)通，通過吸收第七電阻箝位dc+峰值為壓敏電阻閥值電壓；dc+電壓峰值不能過大，以免第一開關(guān)管過壓擊穿，不能過小，否則不能起到穩(wěn)弧作用；
步驟四，通過主變壓器輔助繞組提供能量，當(dāng)交流輸出第二開關(guān)管由關(guān)斷轉(zhuǎn)至開通時(shí)，第四開關(guān)管導(dǎo)通提高dc-(dc-指電路中該節(jié)點(diǎn)對(duì)out-的負(fù)電位差)負(fù)向電壓，增強(qiáng)第二開關(guān)管開通時(shí)電弧穩(wěn)弧能力；
步驟五，第二開關(guān)管導(dǎo)通瞬間，pwm(pulsewidthmodulation，脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)為同步由低到高脈沖，驅(qū)動(dòng)第五三級(jí)管導(dǎo)通，則第二光耦導(dǎo)通，第四開關(guān)管被驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通，主變壓器輔助繞組經(jīng)第六電容、第七二極管整流后，第七二極管陽極負(fù)向電壓不能過壓擊穿第二開關(guān)管，但遠(yuǎn)大于普通整流后的dc-負(fù)向電壓，第七二極管陽極負(fù)向電壓通過第四開關(guān)管和第八電阻疊加至dc-后，out+具有相對(duì)很高輸出負(fù)向電壓，解決第二開關(guān)管開通時(shí)斷弧問題，提高穩(wěn)弧能力。
本發(fā)明工作原理：ac(高頻信號(hào))為主變壓器原邊一次逆變器輸出信號(hào)，該信號(hào)為電網(wǎng)50hz交流電壓整流濾波后，一次逆變?nèi)珮蛲負(fù)渥儞Q成高頻(50khz)近似方波交流電壓；高頻交流電壓經(jīng)主變壓器隔離，功率傳遞，快恢復(fù)第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管全波整流后，變換為dc+與out-(out-為主變壓器副邊抽頭參考零電位，通過一個(gè)引弧電感與焊機(jī)輸出負(fù)極相連)之間電壓為正向直流電，dc-與out-之間電壓為負(fù)向直流電；第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻與第一電容、第二電容、第三電容、第四電容分別為快恢復(fù)二極管第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管的吸收電路；設(shè)定焊機(jī)交流輸出頻率為100hz，一個(gè)周期為10ms，out+與out-之間電壓4.8ms為正，第一開關(guān)管導(dǎo)通，第二開關(guān)管截止；0.2ms死區(qū)，第一開關(guān)管與第二開關(guān)管都截止；out+與out-之間電壓4.8ms為負(fù)，第二開關(guān)管導(dǎo)通，第一開關(guān)管截至；0.2ms死區(qū)，第一開關(guān)管與第二開關(guān)管都截止；一個(gè)周期結(jié)束；在第一開關(guān)管與第二開關(guān)管都截止時(shí)，由于沒有能量輸出，第一開關(guān)管或者第二開關(guān)管開通瞬間，需要比正常焊接更高的能量(電壓)去引燃電弧，維持電弧穩(wěn)定，所以在第一開關(guān)管與第二開關(guān)管開通瞬間，在out+端疊加高電壓；電感、第一開關(guān)管、第五二極管及吸收電路組成第一開關(guān)管開通時(shí)穩(wěn)弧電路，第一開關(guān)管關(guān)斷瞬間，由于電流突變，電感產(chǎn)生的反向電壓大大提高dc+電壓，該電壓被第五二極管及吸收電路箝位在一定值，以免第一開關(guān)管過壓損壞，第一開關(guān)管開通瞬間，提高的dc+正向電壓作為out+輸出維持電弧穩(wěn)定；第五電容、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第十六電阻、壓敏電阻、第三開關(guān)管及第一光耦組成吸收電路，第五電容為濾波電容，當(dāng)dc+與dc-之間電壓超過壓敏電阻閥值時(shí)，第一光耦的1腳與2腳之間二極管導(dǎo)通，導(dǎo)致第一光耦的4腳與3腳導(dǎo)通，則18v通過第五電阻驅(qū)動(dòng)第三開關(guān)管導(dǎo)通，dc+通過吸收第七電阻被拉至壓敏電阻閥值；一旦dc+電壓低于壓敏電阻閥值，第五二極管截止，故把dc+限制在壓敏電阻閥值電壓，實(shí)現(xiàn)第一開關(guān)管開通時(shí)可靠穩(wěn)弧，且不至于過壓擊穿第一開關(guān)管；實(shí)現(xiàn)第二開關(guān)管開通時(shí)疊加較大負(fù)向電壓，第二開關(guān)管開通瞬間，脈沖信號(hào)提供一個(gè)由低到高的脈沖，改脈沖經(jīng)過第九電容，通過第十四電阻驅(qū)動(dòng)第五三級(jí)管導(dǎo)通，第二光耦的1腳與2腳之間的二極管導(dǎo)通，第二光耦的4腳與3腳導(dǎo)通；主變壓器輔助繞組6腳與7腳輸出電壓為高頻交流，通過第六電容后，被第七二極管整流為相對(duì)很高負(fù)壓；第六電容為增加回路阻抗限流作用，第八二極管為正向電壓提供回路；當(dāng)?shù)谒拈_關(guān)管關(guān)斷時(shí)，dc-與第七二極管陽極之間的電壓為較大正向電壓，則dc-通過第六二極管、第九電阻、第二光耦和第十電阻驅(qū)動(dòng)第四開關(guān)管導(dǎo)通，則第七二極管陽極相對(duì)較大的負(fù)向電壓通過第四開關(guān)管，第八電阻疊加至dc-，當(dāng)?shù)诙_關(guān)管開通瞬間，有相對(duì)很大的負(fù)向電壓輸出，可靠穩(wěn)弧。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。