专利名称：带保护装置的逆变焊机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电焊技术领域。确切说，本案涉及一种带保护装置的逆变焊机。
背景技术：
目前，通常使用的逆变焊机采用场效应管作为功率输出元件，由于场效应管受到额定反峰电压结温和温升的限制，致使可靠性不够稳定。除此之外，上述逆变焊机所采用的温度保护电路仅仅是针对功率输出元件过热时所采取的一种单纯性的保护措施，对风机的运转不产生控制，从而使风机的使用寿命以及风机的噪音都无法得到改善。上述逆变焊机虽然也设置了过压过流检测线路，但因所采用的过压过流检测线路设置在输出端，响应速度慢。为克服现有技术的不足，特提出本实用新型。
发明内容
本实用新型的目的，正是针对场效应管直流逆变焊机可靠性不稳定以及由于缺少必要的各种保护控制线路而造成的器件损坏，工作失常，噪声大等缺点，而采用专门设计的IGBT(即绝缘栅双极晶体管(Insulation Gate Bipolar Transister)逆变技术以及各种保护控制线路，使之直流逆变焊机工作稳定，减少失常，并在意外事故发生时，自锁功能保证器件不致损坏，利国利民。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是采用IGBT逆变技术以及各种保护控制线路，以期实现逆变焊机工作的稳定可靠。所述的IGBT逆变技术包括由两个绝缘栅双极晶体管构成的功率开关电路，一个中频变压器，一个中频变压整流电路，一个滤波电抗器，所述的功率开关电路的输出与中频变压器输入绕组连接，中频变压器的输出绕组与中频变压整流电路连接，中频变压整流电路通过滤波电抗器接焊机输出，所述的保护控制线路包括通电延时线路，过压、欠压保护线路，过功率自锁保护线路，风机冷却与过热保护控制线路。上述延时线路的输出通过电容滤波为功率开关电路供电，焊接程序控制线路(该部分将另案申请专利)的输出作为驱动信号供给功率开关电路。所述的过压、欠压保护线路是以整机低压及标准电压整流稳压电路中产生的直流5伏为基准电压，通电延时线路的输出端经电阻采样后与输入端连接，输出端通过光电耦合电路、焊接程序控制线路与功率开关电路的输入端连接，所述的过功率自锁保护线路也是以直流5伏为基准电压，其输入端与过功率检测线圈连接，输出端通过光电耦合电路、焊接程序控制线路与功率开关电路的输入端连接，所述的风机冷却与过热保护控制线路同样是以直流5伏为基准电压，其输入端与电热传感器连接，输出端通过光电耦合电路、焊接程序控制线路与功率开关电路的输入端连接。
本实用新型有益效果是(1)由于采用绝缘栅双极晶体管构成功率开关电路，致使工作速度快、输入阻抗高、驱动电路简单、热稳定性好、载流量大、阻断电压高，从而使工作稳定。(2)由于采用通电延时线路，避免了开机瞬时损坏功率开关器件以及其它电子元器件。同时避免瞬时开机对供电电网的干扰。也避免了瞬时开机而造成市电供给回路中的保护装置动作。(3)由于采用过压、欠压保护线路，避免由于交流输入电压过高过低影响焊机工作。(4)由于采用过功率自锁保护线路，焊机发生特殊异常情况时可及时切断焊机输出并具有不可恢复的保护控制功能。(5)由于采用风机冷却与过热保护线路，焊机在工作时间较短或小电流焊机时，机内冷却风机不运转，从而达到有效地减小整机工作时噪声，减少磨损，延长风机使用寿命。
图1是本实用新型原理方框图。
图2是本实用新型原理线路图。
图3是本实用新型IGBT逆变技术原理线路图。
具体实施方式
现结合附图及实施例进一步阐明本实用新型结构及工作原理。参见图1图1是本实用新型原理方框图。电网电压经两组整流电源整流后，其直流电压分别为300伏高压、12伏低压、及5伏基准电压。300伏高压输出通过通电延时线路、电容滤波为功率开关电路的两个绝缘栅双极晶体管的源极和漏极供电。焊接程序控制线路的输出作为驱动信号供给功率开关电路。功率开关电路的输出与中频变压器输入绕组连接，中频变压器的输出绕组与中频变压整流电路连接，中频变压整流电路通过滤波电抗器接焊机输出。所述的保护控制线路包括(1)通电延时线路；(2)过压、欠压保护线路；(3)过功率自锁保护线路；(4)风机冷却与过热保护控制线路等。所述的通电延时线路包括延时开关1K1、继电器线圈L、延时自锁控制，所述的延时开关并接在电阻1R1两边，所述的继电器线圈受控于延时自锁控制，所述的延时自锁控制线路是由运算放大器HA17324/C、电阻、二极管及复合三极管组成。运算放大器HA17324/C的同相端与输出端之间跨接一二极管1D18、并通过电阻1R9、发光二极管1D17与复合三极管1V1、1V2的基极连接，复合三极管的集电极连接继电器线圈L。5伏基准电压接在运算放大器HA17324/C的反相端上。控制信号通过取样电阻1R2、1R3、1R4经1C18、1R27阻容滤波限流后输入到运算放大器HA17324/C的同相端上。其工作原理是当焊机开机通电时，取样点A点(参见图2)电位逐渐上升，经阻容滤波限流后输入到运算放大器HA17324/C的同相端上，与运算放大器HA17324/C反相端上的5伏基准电压相比较，高于5伏时，复合三极管的集电极输出一信号给继电器线圈，使开关1K1吸合。延时时间的长短，取决于RC时间常数。运算放大器HA17324/C的同相端与输出端之间跨接的二极管为自锁控制装置。既一旦延时通电完成后继电器便可靠吸合，而不受其它情况干扰。所述的过压、欠压保护线路是由运算放大器HA17324/D、运算放大器HA17324/A以及电阻、电位器、二极管、发光二极管组成。运算放大器HA17324/D反相端与运算放大器HA17324/A同相端都接于5伏基准电压，其输入端分别通过取样电阻1R2、1R3、1R4、1R5、1R8、1R12与电位器1W2、1W5电阻1R26、1R30与运算放大器HA17324/D同相端和运算放大器HA17324/A反相端连接。上述两运算放大器的输出端经二极管1D12、1D13发光二极管1D15、1D14、电阻1R13与光电耦合电路1N5连接。过压保护线路的工作原理是过压信号取样点为1R2、1R3、1R4、1R5中的B点，B点信号电平经1W2、1R8及1C26、1R26分压限流滤波进入HA17324/D的同相端。HA17324/D放大器的输出信号经1D12、1D15、1R13到光耦电路1N5。当HA17324/D放大器的同相端电平高于反相端正5V基准电压时，HA17324/D放大器输出端产生高电位，使1N5产生动作。因1N5输出端通过焊接程序控制电路与功率开关电路的绝缘栅双极晶体管栅极连接，通过IGBT逆变技术使焊机不工作。上述中的1W2为过压限定电位器，也即当市电输入≥245V时，才能调整使H17324/D放大器的同相端电平高于正5V，产生高电位，使1N5产生动作。促使焊机不工作。反之，当市电输入<245V时，1N5不产生动作，通过IGBT逆变技术使焊机工作。欠压保护线路的工作原理是欠压信号取样点为1R2、1R3、1R4、1R5中的B点，B点信号经1W5、1R12分压产生比较信号，再经过1C25、1R30滤波限流进入HA17324/A的反相端。HA17324/A放大器的输出信号经1D13、1D14、1R13到光耦电路1N5。当HA17324/A放大器的反相端电平值低于同相端正5V时，产生高电平信号，使1N5产生动作。促使焊机不工作。1W5为限定电位器，也即当市电输入电压≤165V时，使1N5产生动作。通过IGBT逆变技术使焊机不工作。反之，当市电输入电压＞165V时，1N5不产生动作，通过IGBT逆变技术使焊机工作。所述的过功率自锁保护线路是以直流5伏基准电压与运算放大器HA17324/B反相端连接，过功率检测线圈的次边绕组经桥式整流后通过电容1C20和限定电位器1W3与运算放大器HA17324/B同相端连接，作为输入信号电平。运算放大器HA17324/B的同相端与输出端之间跨接的二极管1D6为自锁控制装置。输出端通过二极管1D5、发光二极管1D10、电阻1R13、光电耦合电路1N5、程序控制线路与功率开关电路的输入端连接。其工作原理是桥式整流后的直流电压、经1C20滤波、1W3(过功率保护控制限定电位器)、1R16、1C21、1R17、1C22、1R18分压限流滤波，形成过功率的信号。过功率输出信号由HA17324/B放大器产生，经1D5、1D10、1R13进入光耦电路1N5，使之产生动作。使焊机不工作。具体工作是当过功率出现时，电平信号经上述电路进入HA17324/B放大器的同相端与反相端正5V标准信号比较产生高电平信号，使1N5产生动作。同前述过程一样，此时，电焊机不工作。自锁控制是通过二极管1D6串接在HA17324/B放大器的同相端与输出端之间实现。解除方法是关机后重新开机。所述的风机冷却与过热保护控制线路是由运算放大器LM358/A和运算放大器LM358/B、复合三极管1V3、1V4、以及温度传感器2R0及相关电阻、二极管、发光二极管组成。其中LM358/A和运算放大器LM358/B的同相端经过相关电阻接5伏基准电压，温度传感器2R0一端通过电阻1R20接地，另一端与限定电位器的固定头的一端连接，并通过电阻1R29、电容1C24与LM358/B的反相端连接。限定电位器的固定头的另一端通过电阻1R19与12伏连接，限定电位器的活动端通过电阻1R28与LM358/A反相端连接，LM358/A输出端通过二极管1D7、发光二极管1D11、电阻1R13与光电耦合电路1N5连接。LM358/B输出端通过电阻1R21、1R11连接复合三极管1V3、1V4基极，复合三极管1V3、1V4的集电极连接冷却风机，冷却风机的另一端连接Vcc。二极管1D9并联在冷却风机的两端。其工作原理是若焊机持续工作或大电流焊接时，机内功率开关元件安装所在的散热器达到60度时，强制风机运转冷却，当机内温度降低到50度时，风机停止转动。散热器温度继续上升到85度设定值时，本焊机具有及时切断焊机电流输出。此时风机强制风冷，若此时风机冷却使机内的散热器温度降低到70度设定值时，焊机可恢复焊接电流输出电阻1R31、1R32、1R33、1R34、1R35、1R36为滞后电压器件，其目的在于风机的停、转不致于由于温度的改变而使其过猛。具体实现过程是焊机在工作时间较短时或小电流焊机时，机内冷却风机不运转，若焊机持续工作或大电流焊接时，散热器温度达到60度时，因温度传感器2R0安装在焊机功率器件所安装的散热器附近处，受热时电阻值减小，正12V电源经1R19、1W4、2R0(温度传感器)、1R20分压后再经过1C24、1R29滤波限流后进入LM358/B放大器的反相输入端。导致LM358/B放大器的反相输入端电平下降。当反相端电平小于LM358/B放大器的同相输入端电平时，使得LM358/B放大器输出高电平信号。使1V3、1V4组成的复合三极管导通。使VCC电压进入冷却风机强制风机冷却。过热保护控制是在上述风机强制冷却时，此刻焊机仍工作在大电流情况下。2R0温度传感器的阻值因受热阻值继续减小，使LM358/A放大器的反相输入端电平下降，当低于LM358/A放大器同相端电平信号时，LM358/A放大器输出高电平信号，使1N5产生动作，使焊机停止工作。
本实用新型各部分线路根据工艺要求，分别安装在6块电路板上。并以标号AP1…AP6表示。
权利要求1.一种带保护装置的逆变焊机，包括引弧及气阀控制，其特征是采用IGBT逆变技术以及各种保护控制线路，所述的逆变技术包括由两个绝缘栅双极晶体管构成的功率开关电路，一个中频变压器，一个中频变压整流电路，一个滤波电抗器，所述的功率开关电路的输出与中频变压器输入绕组连接，中频变压器的输出绕组与中频变压整流电路连接，中频变压整流电路通过滤波电抗器接焊机输出，所述的保护控制线路包括通电延时线路，过压、欠压保护线路，过功率自锁保护线路，风机冷却与过热保护控制线路，上述延时线路的输出通过电容滤波为功率开关电路供电，焊接程序控制线路的输出作为驱动信号供给功率开关电路，所述的过压、欠压保护线路是以直流5伏为基准电压，通电延时线路的输出端经电阻采样后与输入端连接，输出端通过光耦电路、焊接程序控制电路与功率开关电路的输入端连接，所述的过功率自锁保护线路是以直流5伏为基准电压，其输入端与过功率检测线圈连接，输出端通过光电耦合电路、焊接程序控制电路与功率开关电路的输入端连接，所述的风机冷却与过热保护控制线路是以直流5伏为基准电压，其输入端与电热传感器连接，输出端通过光电耦合电路、焊接程序控制电路与功率开关电路的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种带保护装置的逆变焊机，其特征是所述的通电延时线路包括延时开关1K1、继电器线圈L、延时自锁控制，所述的延时开关并接在电阻1R1两边，所述的继电器线圈受控于延时自锁控制，所述的延时自锁控制线路是由放大器HA17324/C、电阻、二极管及复合三极管组成，运算放大器HA17324/C的同相端与输出端之间跨接一二极管1D18，并通过电阻1R9，发光二极管1D17与复合三极管1V1、1V2的基极连接，复合三极管的集电极连接继电器线圈L，直流5伏基准电压接在运算放大器HA17324/C的反相端上，控制信号通过取样电阻1R1、1R3、1R4经1C18、1R27阻容滤波限流后输入到运算放大器HA17324/C的同相端上。
3.根据权利要求1所述的一种带保护装置的逆变焊机，其特征是所述的过压、欠压保护线路是由运算放大器HA17324/D、运算放大器HA17324/A以及电阻、电位器、二极管、发光二极管组成，运算放大器HA17324/D反相端与运算放大器HA17324/A同相端都接于直流5伏基准电压，其输入端分别通过取样电阻1R2、1R3、1R4、1R5、1R8、1R12与电位器1W2、1W5、电阻1R26、1R30与运算放大器HA17324/D同相端和运算放大器HA17324/A反相端连接，上述两运算放大器的输出端经二极管1D12、1D13、发光二极管1D15、1D14、电阻1R13与光电耦合电路1N5连接。
4.根据权利要求1所述的一种带保护装置的逆变焊机，其特征是所述的过功率自锁保护线路是以直流5伏基准电压与运算放大器HA17324/B反相端连接，过功率检测线圈的次边绕组经桥式整流后通过电容1C20和限定电位器1W3与运算放大器HA17324/B同相端连接，运算放大器HA17324/B的同相端与输出端之间跨接的二极管1D6，输出端通过二极管1D5、发光二极管1D10、电阻1R13光电耦合电路1N5与功率开关电路的输入端连接。
5.根据权利要求1所述的一种带保护装置的逆变焊机，其特征是所述的风机冷却与过热保护控制线路是由运算放大器LM358/A和运算放大器LM358/B、复合三极管1V3、1V4、以及温度传感器2RO及相关电阻、二极管、发光二极管组成，其中LM358/A和运算放大器LM358/B的同相端经相关电阻接直流5伏基准电压，温度传感器2RO一端通过电阻1R20接地，另一端与限定电位器的固定头的一端连接，并通过电阻1R29、电容1C24与LM358/B的反相端连接，限定电位器的固定头的另一端通过电阻1R19与12伏连接，限定电位器的活动端通过电阻1R28与LM358/A反相端连接，LM358/A输出端通过二极管1D7、发光二极管1D11、电阻1R13与光电耦合电路1N5连接，LM358/B输出端通过电阻1R21、1R11连接复合三极管1V3、1V4基极，复合三极管1V3、1V4的集电极连接冷却风机，冷却风机的另一端连接Vcc，二极管1D9并联在冷却风机的两端。
专利摘要本实用新型属于电焊技术领域。确切说,本案涉及一种带保护装置的逆变焊机。本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是:采用IGBT逆变技术以及各种保护控制线路,以期实现逆变焊机工作的稳定可靠。所述的IGBT技术包括由两个绝缘栅双极晶体管构成的功率开关电路,一个中频变压器,一个中频变压整流电路,一个滤波电抗器。所述的保护控制线路包括(1)通电延时线路;(2)过压、欠压保护线路;(3)过功率自锁保护线路;(4)风机冷却与过热保护控制线路等。上述的通电延时线路包括延时开关1K1、继电器线圈、延时自锁控制。所述的延时开关并接在电阻1R1两边,所述的继电器线圈受控于延时自锁控制。延时线路的输出通过电容滤波为功率开关电路供电。
文档编号B23K9/10GK2482476SQ01232758
公开日2002年3月20日 申请日期2001年8月3日 优先权日2001年8月3日
发明者刘苏生 申请人:台州耐力调速电机有限公司, 蒋峰波, 刘苏生