1、耘造藻糟贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻摘要：指出了高频逆变、数字化控制和谐波抑制是逆变焊机的发展方向，并对逆变焊机发展方向的三个关键技术软开关逆变技术、谐波抑制技术、数字化控制技术进行了分析。以奥太数字焊机为例，介绍了基于数字化波形控制技术的逆变焊机不仅实现了友好的人机界面，更重要是数字化波形控制技术使逆变焊机在焊接性能提升方面体现出来了巨大优势，减小郧酝粤宰的焊接飞溅，改善焊接成形，并在要求较高的焊接工艺中成功应用。说明了数字化波形控制技术是提升逆变焊机焊接性能的重要手段，具有广阔应用前景。关键词：逆变焊机；数字化控制；谐波抑制；波形控制中图分类号：栽郧源猿源 文献标识码：粤 文章
2、编号：员园园员原圆猿园猿穴圆园园怨雪园圆原园园猿园原园缘第猿怨卷 第圆期圆园园怨年圆月灾燥造援猿怨 晕燥援圆云藻遭援圆园园怨耘造藻糟贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻李朋员，圆穴员援山东大学控制学院，山东济南 圆缘园员园园；圆援山东山大奥太电气有限公司，山东济南 圆缘园园园园雪宰葬增藻枣燥则皂糟燥灶贼则燥造贼藻糟澡灶燥造燥早赠燥枣蚤灶增藻则贼藻则憎藻造凿蚤灶早皂葬糟澡蚤灶藻蕴陨孕藻灶早员，圆穴员援悦燥灶贼则燥造悦燥造造藻早藻袁杂澡葬灶凿燥灶早哉灶蚤增藻则泽蚤贼赠袁允蚤蒺灶葬灶圆缘园员园园袁悦澡蚤灶葬；圆援杂澡葬灶凿葬粤燥贼葬蚤耘造藻糟贼则蚤糟悦燥援，蕴贼凿援，允蚤蒺灶葬灶圆缘园园园园，悦
3、澡蚤灶葬雪粤遭泽贼则葬糟贼院栽澡藻责葬责藻则责燥蚤灶贼泽燥怎贼贼澡葬贼贼澡藻澡蚤早澡鄄枣则藻择怎藻灶糟赠蚤灶增藻则泽蚤燥灶，凿蚤早蚤贼葬造糟燥灶贼则燥造葬灶凿澡葬则皂燥灶蚤糟憎葬增藻泽怎责责则藻泽泽蚤燥灶蚤泽贼澡藻凿藻增藻造燥责皂藻灶贼凿蚤则藻糟贼蚤燥灶燥枣贼澡藻憎藻造凿蚤灶早蚤灶增藻则贼藻则援栽澡藻贼澡则藻藻凿藻增藻造燥责蚤灶早凿蚤则藻糟贼蚤燥灶泽燥枣贼澡藻噪藻赠贼藻糟澡灶蚤择怎藻燥枣泽燥枣贼泽憎蚤贼糟澡蚤灶早蚤灶增藻则贼藻则贼藻糟澡灶燥造燥早赠，凿蚤早蚤贼葬造糟燥灶贼则燥造贼藻糟澡灶燥造燥早赠，贼澡藻澡葬则皂燥灶蚤糟蚤灶澡蚤遭蚤贼蚤燥灶贼藻糟澡灶燥造燥早赠葬则藻葬灶葬造赠扎藻凿援宰蚤贼澡粤
4、燥贼葬蚤蒺泽凿蚤早蚤贼葬造憎藻造凿藻则枣燥则凿蚤早蚤贼葬造蚤扎藻凿憎葬增藻枣燥则皂糟燥灶贼则燥造蚤泽蚤灶贼则燥凿怎糟藻凿遭葬泽藻凿燥灶贼澡藻憎藻造凿蚤灶早蚤灶增藻则贼藻则糟燥灶贼则燥造贼藻糟澡灶燥造燥早赠灶燥贼燥灶造赠则藻葬造蚤扎藻贼澡藻枣则蚤藻灶凿造赠澡怎皂葬灶鄄皂葬糟澡蚤灶藻蚤灶贼藻则枣葬糟藻，贼澡藻皂燥则藻蚤皂责燥则贼葬灶贼蚤泽贼澡藻凿蚤早蚤贼葬造憎葬增藻枣燥则皂糟燥灶贼则燥造贼藻糟澡灶燥造燥早赠皂葬噪藻泽贼澡藻憎藻造凿蚤灶早蚤灶增藻则贼藻则憎藻造凿蚤灶早责则燥责藻则贼蚤藻泽蚤灶责则燥皂燥贼蚤灶早葬澡怎早藻葬凿增葬灶贼葬早藻，则藻凿怎糟藻贼澡藻憎藻造凿蚤灶早泽责葬贼贼藻则，蚤皂责则燥增藻
5、郧酝粤宰枣葬则皂蚤灶早援陨灶贼澡藻澡蚤早澡藻则则藻择怎蚤则藻皂藻灶贼燥枣憎藻造凿蚤灶早贼藻糟澡灶燥造燥早赠蚤贼憎葬泽怎泽藻凿泽怎糟糟藻泽泽枣怎造造赠援栽澡蚤泽藻曾责造葬蚤灶泽贼澡葬贼凿蚤早蚤贼葬造憎葬增藻枣燥则皂糟燥灶贼则燥造贼藻糟澡灶燥造燥早赠蚤泽贼澡藻憎藻造凿蚤灶早蚤灶增藻则贼藻则憎藻造凿蚤灶早责则燥责藻则贼蚤藻泽燥枣蚤皂责燥则贼葬灶贼皂藻葬灶泽，澡葬泽憎蚤凿藻葬责责造蚤糟葬贼蚤燥灶责则燥泽责藻糟贼泽援运藻赠 憎燥则凿泽院憎藻造凿蚤灶早蚤灶增藻则贼藻则曰凿蚤早蚤贼葬造糟燥灶贼则燥造曰澡葬则皂燥灶蚤糟憎葬增藻泽怎责责则藻泽泽蚤燥灶曰憎葬增藻枣燥则皂糟燥灶贼则燥造收稿日期院圆园园愿原员员原圆愿
6、作者简介院李 朋穴员怨苑怨雪，男，山东人，学士，主要从事焊机的研发工作。园 前言众所周知，逆变焊接电源体积小、质量轻、节能省材，特别是控制性能好，动态响应快，易于实现焊接过程的实时控制，在性能上具有很大的控制优势。但是，目前逆变焊机仍然没有发挥出最大潜能，还具有巨大的发展空间。逆变焊机的发展方向主要为：高频逆变、数字化控制、谐波抑制。高频逆变现在已深刻影响到焊接电源的各个方面。从焊条电弧焊、栽陨郧焊到气保焊、埋弧焊，无一不体现出逆变技术带来的操作方便、节能省电等多种好处。单片机、阅杂孕和嵌入式系统等数字技术和网络技术的引入将带来控制方式的飞跃。主要表现在人机界面、一体多能和多种网络通信技术。而
7、谐波抑制技术的发展将解决逆变焊机的大量应用带来的谐波干扰问题。员 软开关逆变技术焊机工作时的负载有空载、轻载和满载三种情况，如图员所示。奥太焊机主电路通过采用一种不对称拓扑方案和控制方法，如图圆、图 猿 所示，实现了空载、轻载、满载等全负载范围内的软开关技术的应用，同时解决了关断损耗的问题，工作波形如图源所示，显著提高了焊机的可靠性、效率和功率等级。圆 谐波抑制技术逆变焊机通常采用电解电容滤波，这是谐波产生的原因，输入电流波形如图缘所示。从图缘可知，输入电流发生了严重的畸变，缘、苑次谐波比较大，谐波含量达到苑员援猿豫。通常解决此类专题讨论逆变与数字化焊接电源技术30窑窑PDF 文件使用 “pd
8、fFactory Pro“ 试用版本创建 筻 耘造藻糟贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻问题的办法有两种：一种是无源滤波，电路简单可靠，滤波效果较差；另一种是有源滤波，电路复杂，滤波效果好。为了解决电解电容寿命较低的问题，奥太公司自员怨怨猿年开始将悦月月系列电容取代电解电容并获得成功，功率因数、可靠性得到进一步提高，输入侧电流波形有明显改善，谐波电流降为圆愿援圆豫。为了进一步抑制谐波、提高功率因数，奥太公司又研发出一种多重化方案，其输入电流波形接近正弦波、谐波电流降为圆园援圆豫，如图远所示。奥太焊机与其他焊机的性能对比如表员所示。猿 数字化波形控制技术数字控制的逆变焊机系统中，主电路采用
9、逆变形式，逆变频率圆园噪匀扎，控制精细，可满足实现各种脉冲电流波形的要求。控制电路部分由单片机酝悦哉和数字信号处理器阅杂孕构成双机控制系统，控制电图猿 控制方法图员 焊机工作状态图圆 电路拓扑方案葬 空载工作过程遭 负载工作过程葬 空载遭 有负载图源 工作波形葬 电流波形遭 频谱分析图缘 输入电流波形穴有谐波雪专题讨论 李 朋：逆变焊机波形控制技术第圆期专题讨论逆变与数字化焊接电源技术31窑窑PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 筻 耘造藻糟贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻参数 晶闸管整流式电弧焊机一般陨郧月栽逆变电弧焊机奥太陨郧月栽逆变电弧焊机奥太陨郧月栽
10、逆变低谐波电弧焊机比较结果全功率因数孕云辕豫电流谐波总含量栽匀阅辕豫园援远愿园援苑缘园援怨源园援怨愿奥太低谐波焊机孕云最高圆缘援远苑员援猿圆愿援圆圆园援圆奥太低谐波焊机谐波含量最小表员 性能指标对比 路各个部件之间采用源愿缘数字通信方式联接，如图苑所示。图中，阅杂孕为焊接性能的控制核心，焊接电压、电流信号经过粤辕阅转换成数字信号，数字信号处理器软件实现灵活、精细的焊接性能控制。显示板单片机建立友好的人机界面，实现与送丝机间的参数传递。猿援员 脉冲酝陨郧焊波形控制技术由于不锈钢、铝及其合金焊接需求越来越多，葬 电流波形 遭 频谱分析图远 输入电流波形和频谱分析图苑 数字控制逆变焊机系统框图脉冲酝
11、陨郧焊机已广泛应用于机车、罐体、压力容器、造船等行业。脉冲酝陨郧得到迅速发展，其特点是：穴员雪焊接过程几乎无飞溅、电弧稳定；穴圆雪焊接碳钢、不锈钢、铝及其合金等有色金属方面有明显优势。理想的电流波形与熔滴过渡对应如图愿所示。奥太孕怎造泽藻酝陨郧原缘园园数字控制逆变焊机如图怨所示，其关键核心技术：主电路采用全负载软开关逆变技术使焊机的动态响应速度和可靠性具有保障。在脉冲峰值期间，可输出大电流高电压；基值电流期间，最小电流稳定保持在员园粤；脉冲电流上升率最快可达到员园园粤辕员园园滋泽。控制回路通过数字 图愿 理想的电流波形与熔滴过渡对应专题讨论逆变与数字化焊接电源技术专题讨论 第猿怨卷32窑窑PD
12、F 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 耘造藻糟贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻波形控制技术可实现多种材料脉冲波形的精细控制，如图员园所示，具有完善的引弧、收弧功能，使焊接过程更流畅，如图员员所示。采用慢送丝、脉冲引弧方式，根据不同的焊接材料，选用最优的脉冲频率、引弧电流和送丝速度，达到最优的引弧效果。采用脉冲的去球方式，去球成功率达怨怨豫。一种焊丝对应一套专家程序，可焊接碳钢、不锈钢、铝及其合金、铜及其合金。具有友好的人机界面，操作简便，如图员圆所示。焊接规范调节流程：穴员雪在控制面板上选择好焊丝材料、焊丝直径；穴圆雪将遥控器电压旋钮调节到标准位置；穴猿雪调节电
13、流旋钮就可进行焊接。猿援圆 根焊波形控制技术管线钢焊接工艺中，根焊是最重要环节，根焊的好坏直接决定了整个焊口的焊接质量。根焊要求电弧短、穿透力强、熔池稳定，飞溅小，可实现全位置焊接。奥太孕怎造泽藻酝陨郧原缘园园云砸数字管道多功能焊机图怨孕怎造泽藻酝陨郧原缘园园数字焊机渍员援圆皂皂，员园园粤，频率愿园匀扎，保护气体 穴粤则雪怨苑援缘豫垣 穴悦韵圆雪圆援缘豫葬 不锈钢猿园愿蕴渍员援圆皂皂，员园园粤，频率员园园匀扎，保护气体 穴粤则雪员园园豫遭 铝硅源园源猿渍员援圆皂皂，员园园粤，频率员圆园匀扎，保护气体 穴粤则雪员园园豫凿 铝镁缘猿缘远渍员援圆皂皂，员园园粤，频率怨园匀扎，保护气体 穴粤则雪愿园豫
14、垣 穴悦韵圆雪圆园豫糟 碳钢图员园 多种焊材的电流、电压波形图员员 引弧、收弧过程电流波形专题讨论 李 朋：逆变焊机波形控制技术第圆期专题讨论逆变与数字化焊接电源技术33窑窑PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 筻 耘造藻糟贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻采用软件和硬件相结合的方式，准确检测熔滴过渡的时刻，使得检测正确率达到怨怨豫；缩颈发生时迅速降低电流，这样才能使熔滴过渡平稳，有效减小焊接缺陷；内置专家数据库，实现一元化调节，缩短参数调节时间。采用金属粉芯焊丝的焊接电流、电压波形和焊缝成形如图员猿所示。葬 金属粉芯根焊时的焊接电流、电压波形图员猿 焊接电流
15、、电压波形和焊缝成形穴根焊雪与普通气保焊相比，具有电弧穿透力强、热输入低，飞溅小的优点；焊工操作性强，全位置焊接时电弧形态均匀、一致；员点耀圆点位置背面熔池不易下垂；源点耀远点位置背面焊缝不易内凹。猿援猿 热焊脉冲波形控制技术管线钢焊接工艺中，热焊可以进一步巩固根焊焊缝，增加防腐层厚度。热焊要求电弧短、穿透力强、熔池稳定，飞溅小，可实现全位置焊接。采用金属粉芯焊丝的焊接电流、电压波形和焊缝成形见图员源。葬 金属粉芯热焊的焊接电流、电压波形图员源 焊接电流、电压波形和焊缝成形穴热焊雪奥太孕怎造泽藻酝陨郧原缘园园云砸数字管道多功能焊机采用脉冲特性完成热焊工艺，采用单周期实现弧压控制，弧长短、电弧指向性强。内置专家数据库，实现一元化调节，缩短参数调节时间。与普通脉冲气保焊相比，电弧长度短、可达到坡口根部，易实现管道热焊；焊工操作性强，全位置焊接时电弧形态一致；源点耀远点位置正面熔池不易下垂。源 结论穴员雪高频逆变、数字化控制和谐波抑制是逆变焊机的发展方向。穴圆雪数字化波形控制技术是提升逆变焊机焊接性能的重要手段，并已经在我国部分品牌焊机中成功应用，具有广阔的前景。图员圆 友好的操作界面专题讨论逆变与数字化焊接电源技术专题讨论 第猿怨卷34窑窑PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建
