數(shù)字式弧焊電源簡介 王凱

7.6數(shù)字式控制弧焊電源簡介機(jī)械工程王凱2015.11.17

7.6.1NBM-630IGBT逆變式微機(jī)控制多功能弧焊電源系統(tǒng)NBM-630IGBT逆變式微機(jī)控制多功能弧焊電源系統(tǒng)1.主要技術(shù)指標(biāo)（1）網(wǎng)絡(luò)電壓

U1:380V、三相、50/60Hz（2）額定輸入電流

Ife：53.9A（3）額定輸入容量Se：35.5kVA（4）額定輸入功率Pfe：32.2kW（5）額定焊接電流Ife：630A（6）焊接電流調(diào)整范圍

Ifmin—Ifmax：50-630A（7）額定電弧電壓

Ufe：44V（8）電弧電壓調(diào)節(jié)范圍

Ufmin—Ufmax:16-44V

（9）空載電壓U0：75V（10）額定負(fù)載持續(xù)率

Fse：60%（10min）（11）額定輸出功率Pfe:27.7kW（12）額定效率ηfe：86%（最高88%）（13）質(zhì)量：75kg（14）外形尺寸：780mm×380mm×480mm2.逆變主電路

逆變主電路采用IGBT全橋逆變主回路，如圖7-30所示，該回路的主要特征是變換功率大，逆變橋由兩組模塊中的四個(gè)大功率IGBT管VT1、VT2、VT3、VT4組成。通過脈寬調(diào)制（PWM）電路和驅(qū)動電路，使VT1、VT2、VT3、VT4按對邊上的兩對IGBT交替通斷，向主變壓器傳遞中頻（20kHz）高壓（540V）電能。3.控制回路

控制回路是以高通51系列單片機(jī)77E58為核心組成的控制系統(tǒng)，其控制框圖如圖7-31所示。4.電氣特性（1）多種外特性該產(chǎn)品為適應(yīng)多種弧焊方法、多種金屬材料焊接需要，設(shè)計(jì)了多種外特性并可隨時(shí)切換。恒壓特性用于半自動/自動CO2/MAG焊接方法；恒流特性用于MMA、TIG焊接方法；“L”形外特性配合峰值恒流或恒壓特性，可用于P-MIG焊接方法。（2）良好的動特性CO2焊接時(shí)，電源輸出為恒壓特性，借助電子電抗器對短路電流的disd/dt進(jìn)行無級調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)最佳控制，從而使熔滴有節(jié)奏地平穩(wěn)過渡到熔池中，減少飛濺，促使良好的焊縫形成。脈沖MIG焊接時(shí)，峰值電流和基值電流快速切換，頻率可達(dá)500Hz。7.6.2TPS-5000場效應(yīng)管式數(shù)字化多功能弧焊電源系統(tǒng)1.主要技術(shù)指標(biāo)（1）網(wǎng)絡(luò)電壓

U1:400V、三相、50/60Hz（2）額定輸入電流

Ife：34.5A（3）額定輸入容量Se：22.7kVA（4）額定輸入功率

Pfe：22.5kW（5）額定焊接電流

Ife：500A（6）焊接電流調(diào)整范圍

Ifmin—Ifmax：

MIG/MAG/TIG3-500A,MMA10-500A（7）額定電弧電壓Ufe：40VTPS-5000場效應(yīng)管式數(shù)字化多功能弧焊電源系統(tǒng)（8）電弧電壓調(diào)節(jié)范圍Ufmin—Ufmax:MIG/MAG14.2-39.0V,MMA20.4-40.0VTIG10-30V

（9）空載電壓U0：70V(10)額定負(fù)載持續(xù)率Fse：40%（10min/40℃）（11）額定輸出功率Pfe:20kW（12）額定效率ηfe：89%（13）質(zhì)量：35.6kg（14）外形尺寸：625mm×290mm×475mm2.逆變主電路 TPS-5000逆變主電路采用場效應(yīng)管式雙全橋并聯(lián)電流型逆變主回路結(jié)構(gòu)，如圖7-34所示：三相交流電經(jīng)EMI濾波及三相整流橋整流后的一次側(cè)高壓直流電，由電解電容C1和C2進(jìn)行分壓，提供給兩路全橋逆變電路進(jìn)行變換。3.控制回路

TPS-5000弧焊逆變器實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制，其控制核心采用了數(shù)字信號處理器（DSP）+16位微計(jì)算機(jī)+現(xiàn)場可編程邏輯陣列（FPGA）的典型應(yīng)用架構(gòu)。DSP芯片采用美國模擬器件公司（AnalogDevice）的DSP-2186芯片，該芯片最高數(shù)據(jù)處理能力為80MIPS，主要用于實(shí)時(shí)采樣電弧電壓、電流信號，經(jīng)過數(shù)字PID運(yùn)算后，由控制數(shù)字式PWM發(fā)生器改變輸出大小，從而形成電流、電壓的數(shù)字閉環(huán)控制回路，對弧焊逆變器的輸出外特性及動特性進(jìn)行數(shù)字閉環(huán)伺服控制。圖7-35TPS-5000的DSP控制框圖4.電氣特性 TPS-5000弧焊逆變器通過數(shù)字閉環(huán)控制，可以輸出恒壓、恒流、恒功率特性及可編程0.1A/V-20A/V斜降特性等多種外特性，如圖7-36a所示。