IGBT脉冲微束等离子弧焊电源的研制.pdfVIP

IGBT脉冲微束等离子弧焊电源的研制 马菊文 金云龙 西南交通大学610031 成都威达自动焊接设备厂 摘要：本文提出了一种新型的脉冲微柬等离子弧焊电源，电源采用绝缘门极双极性晶体管作为高 频开关器件。在所设计的控制电路的控制下，它具有赵好的外特性和动特性，能很好地满 足微束等离子弧的焊接要求。 关键词：微柬等离子，弧焊电源，IGBT，脉冲 1前言 微束等离子弧焊由于小电流电弧稳定，电流密度大，电弧指向性好．在薄板金属和合金的焊 接中具有特别的优势、目前，已广泛用于电子设备、仪表仪器．精密机械制造、化工机械制造． 核动力工程等领域。随着对产品质量要求的提高，生产中对焊接设备的性能也提出了更高的要求 常规的微柬等离子弧焊电源有晶闸管式和晶体管式，本文介绍了一种新型的脉冲微束高顿开关电 源，电源采用IGBT作开关器件，具有功耗低．开关速度高、驱动电路简单，控制精度高等特 点试验结果表明，该电源具有良好的外特性和动特性，采用脉冲规范，尤其适合于厚度0．05～ 1mm的低合金钢，不锈铜以及镍．钼．钛及其合金等多种金属材料的板料对接及全位置焊接 2主要性能及电路组成 该电源主要性能参数为：主弧空载 电压80V，焊接电流0．5—16A，负载 持续率60,5，脉冲颁率范围1—20Hz， 维弧空载电压80V，维弧电流3A辅 助电弧空载电压200V，辅助电弧电流 0．5A其电路组成如图l所示，包括主 电路和控制电路两部分、 3主电路 图1 电源组成框图 该电源的主电路由维弧电 路、主弧电路及辅助电弧电路 组成，见图2． 8．1维弧电路 “孑5’T一]—、、 维狐电路由主变压器绕组 I 1．整流桥z1．滤波电容C1 ≯c一斗； 和限流电阻R2组成工作时 刮罾。 先打开冷却水开关KSL．使水 流通入焊枪冷却。合上电源开 图2主电路原理图 755 关Kl，工作气阀DFl吸合，通工作气。合上维弧开关K2，按一下焊枪顶部的按钮件，即在钨极 与喷嘴之间通过短路引弧产生非转移型维弧，其电流为3A。 3．2辅助电弧 辅助电弧由变压器绕组I1、I 维弧形成后，合上辅助电弧开关K3、DF2吸合，送出保护气，此时zl、Z2输出的直流电压叠 加在～起，形成200V的辅助电弧空载电压，便于主弧引弧。辅助电弧电漉为0．5A。 3，3主弧电路 件之问形成转移型的主弧。IGBTZE作在开关状态，由续流二极管Dl及电感L形成续流电路 使焊接电流连续。该电源采用陡降外特性，通过调节IGBT上的驱动信号，即可调节焊接电流 4控制电路 控制电路主要由给定电路、反馈电路、综合比较电路及IGBT的驱动与保护电路组成。 4．1给定电路 给定电路由方波发生电路，幅值调节电路及缓升缓降电路组成，见图3。 -[H ≯ H 。1i -’u5 jl睁萨 峨随峨随阻 o 厂《}” H纠 R ■S R6 ■7 12 U～4 —e了尹产 g¨ ¨ iznRt3 图3给定电路原理图 图中左部分为方波发生电路，它用来产生一个频率和占空比均可调的方渡信号。C3一c7． R4一R7组成系列Rc电路起反馈和延迟作用，运放Al及周围的电阻和稳压管构成滞回比较器， 位置，改变c的大小，可以改变方波的频率。调节K4的开关位置，不会改变方波频率，但是可 以改变电容的充电和放电时间，进而改变方波的占