一种焊割一体电源的焊割模式切换电路及方法

1.一种焊割一体电源的焊割模式切换电路，其特征在于，包括：焊接继电器组(1)，切割继电器组(2)，变压器组(3)，整流二极管(4)，滤波电感(5)和移相全桥单元(6)；
所述移相全桥单元(6)、所述变压器组(3)、所述整流二极管(4)和所述滤波电感(5)依次连接，所述焊接继电器组(1)的输入端连接至所述滤波电感(5)的第一输出端和变压器组(3)中间抽头，所述焊接继电器组(1)的输出端用于输出焊接电源；所述切割继电器组(2)的输入端连接至所述滤波电感(5)的第一输出端，所述切割继电器组(2)的输出端连接至所述变压器组(3)的中间抽头；
当焊接继电器组(1)闭合且切割继电器组(2)断开时，变压器组(3)输出为并联状态，此时焊割一体电源为焊接模式，输出焊接电源；当切割继电器组(2)闭合且焊接继电器组(1)断开时，变压器组(3)输出为先串联再并联状态，此时焊割一体电源为切割模式，输出切割电源。
2.如权利要求1所述的焊割模式切换电路，其特征在于，所述变压器组(3)包括：M个变压器，M个变压器的原边串联后连接至所述移相全桥单元(6)的输出端，每个变压器的副边与所述整流二极管(4)的输入端连接，且每个变压器的副边中间抽头作为所述焊割一体电源的焊割模式切换电路的输出负极；其中，M为大于等于2的正整数。
3.如权利要求1所述的焊割模式切换电路，其特征在于，所述焊接继电器组(1)包括：(M+K)个焊接继电器，焊接继电器的连接使得整流支路正极相连，负极相连；其中M为变压器个数，K为切割状态并联路数。
4.如权利要求1-3任一项所述的焊割模式切换电路，其特征在于，所述切割继电器组(2)包括：(M-K)个切割继电器，切割继电器的连接使得整流支路正极与负极依次相连；其中M为变压器个数，K为切割状态并联路数。
5.如权利要求1-3任一项所述的焊割模式切换电路，其特征在于，工作时，当电源由待机状态转为焊接状态时，控制焊接继电器组闭合，当焊接继电器组闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为焊接电源；当电源由焊接状态转为待机状态时，控制移相全桥开关管处于关闭状态，当焊接继电器组无电流时，控制焊接继电器组断开；
当电源由待机状态转为切割状态时，控制切割继电器组闭合，当切割继电器组闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为切割电源；当电源由切割状态转为待机状态时，控制移相全桥开关管处于关闭状态，当切割继电器组无电流时，控制切割继电器组断开；
当电源由切割状态转为焊接状态时，控制移相全桥开关管关闭，当切割继电器组无电流时，控制切割继电器组断开，并将焊接继电器组闭合；当焊接继电器闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为焊接电源；
当电源由焊接状态转为切割状态时，控制移相全桥开关管关闭，当焊接继电器组无电流时，控制焊接继电器组断开，并将切割继电器组闭合；当切割继电器闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为切割电源。
6.一种基于权利要求1所述的焊割一体电源的焊割模式切换电路的方法，其特征在于，包括下述步骤：
当电源由待机状态转为焊接状态时，控制焊接继电器组闭合，当焊接继电器组闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为焊接电源；当电源由焊接状态转为待机状态时，控制移相全桥开关管处于关闭状态，当焊接继电器组无电流时，控制焊接继电器组断开；
当电源由待机状态转为切割状态时，控制切割继电器组闭合，当切割继电器组闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为切割电源；当电源由切割状态转为待机状态时，控制移相全桥开关管处于关闭状态，当切割继电器组无电流时，控制切割继电器组断开。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，当电源由切割状态转为焊接状态时，控制移相全桥开关管关闭，当切割继电器组无电流时，控制切割继电器组断开，并将焊接继电器组闭合；当焊接继电器闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为焊接电源。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，当电源由焊接状态转为切割状态时，控制移相全桥开关管关闭，当焊接继电器组无电流时，控制焊接继电器组断开，并将切割继电器组闭合；当切割继电器闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为切割电源。

一种焊割一体电源的焊割模式切换电路及方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于弧焊电源技术领域，更具体地，涉及一种焊割一体电源的焊割模式切换电路及方法。\n背景技术\n[0002] 在现代工业领域中,焊接和切割是两种同等重要的基础工艺。切割金属材料是焊接的前道工序。90年代以来,现代焊接和切割技术同样在不断的相互促进和发展着,随着焊接生产质量及自动化程度的提高,切割的效率和质量将直接影响焊接生产的效率和质量。\n其中，逆变式焊割一体电源因其体积小，效率高以及切割质量较优而得到了快速而广泛的发展。\n[0003] 现有的焊割一体电源，大部分采用的是单变压器的结构，多变压器组合往往是采用原边切换的方式，弧焊和切割分别采用不同的变压器，造成机器体积，重量增加。\n发明内容\n[0004] 针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种焊割一体电源的焊割模式切换电路，旨在解决现有焊割电源焊接模式/切割模式切换复杂，变压器冗余多、体积大的问题。\n[0005] 本发明提供了一种焊割一体电源的焊割模式切换电路，包括：焊接继电器组，切割继电器组，变压器组，整流二极管，滤波电感和移相全桥单元；移相全桥单元、变压器组、整流二极管和滤波电感依次连接，焊接继电器组的输入端连接至滤波电感的第一输出端，焊接继电器组的输出端用于输出焊接电源；切割继电器组的输入端连接至所述滤波电感的第二输出端，所述切割继电器组的输出端用于输出切割电源；当焊接继电器组闭合且切割继电器组断开时，变压器组输出为并联状态，此时焊割一体电源为焊接模式，输出焊接电源；\n当切割继电器组闭合且焊接继电器组断开时，变压器组输出为先串联后并联状态，此时焊割一体电源为切割模式，输出切割电源。\n[0006] 更进一步地，变压器组包括：M个变压器，M个变压器的原边串联后连接至所述移相全桥单元的输出端，每个变压器的副边与所述整流二极管的输入端连接，且每个变压器的副边中间抽头作为所述焊割一体电源的焊割模式切换电路的输出负极；其中，M为大于等于\n2的正整数。\n[0007] 更进一步地，焊接继电器组包括：(M+K)个焊接继电器，其中M为变压器个数，K为切割状态并联路数。焊接继电器的连接使得整流支路正极相连，负极相连；即整流支路输出并联。\n[0008] 更进一步地，切割继电器组包括：(M-K)个切割继电器，其中M为变压器个数，K为切割状态并联路数，切割继电器的连接使得整流支路正极与负极依次相连。即整流支路先串联再并联。\n[0009] 更进一步地，工作时，当电源由待机状态转为焊接状态时，控制焊接继电器组闭合，当焊接继电器组闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为焊接电源；当电源由焊接状态转为待机状态时，控制移相全桥开关管处于关闭状态，当焊接继电器组无电流时，控制焊接继电器组断开；当电源由待机状态转为切割状态时，控制切割继电器组闭合，当切割继电器组闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为切割电源；当电源由切割状态转为待机状态时，控制移相全桥开关管处于关闭状态，当切割继电器组无电流时，控制切割继电器组断开；当电源由切割状态转为焊接状态时，控制移相全桥开关管关闭，当切割继电器组无电流时，控制切割继电器组断开，并将焊接继电器组闭合；当焊接继电器闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为焊接电源；当电源由焊接状态转为切割状态时，控制移相全桥开关管关闭，当焊接继电器组无电流时，控制焊接继电器组断开，并将切割继电器组闭合；当切割继电器闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为切割电源。\n[0010] 本发明提供了一种基于上述的焊割一体电源的焊割模式切换电路的方法，包括下述步骤：当电源由待机状态转为焊接状态时，控制焊接继电器组闭合，当焊接继电器组闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为焊接电源；当电源由焊接状态转为待机状态时，控制移相全桥开关管处于关闭状态，当焊接继电器组无电流时，控制焊接继电器组断开；或者当电源由待机状态转为切割状态时，控制切割继电器组闭合，当切割继电器组闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为切割电源；当电源由切割状态转为待机状态时，控制移相全桥开关管处于关闭状态，当切割继电器组无电流时，控制切割继电器组断开。\n[0011] 更进一步地，当电源由切割状态转为焊接状态时，控制移相全桥开关管关闭，当切割继电器组无电流时，控制切割继电器组断开，并将焊接继电器组闭合；当焊接继电器闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为焊接电源。\n[0012] 更进一步地，当电源由焊接状态转为切割状态时，控制移相全桥开关管关闭，当焊接继电器组无电流时，控制焊接继电器组断开，并将切割继电器组闭合；当切割继电器闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为切割电源。\n[0013] 通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于采用分裂变压器并通过继电器进行串并联组合以改变变压器总变比的方式，能够取得减小单个变压器体积、优化散热、优化结构、增加变压器的利用率、焊割模式切换简单的有益效果。\n附图说明\n[0014] 图1是本发明提供的焊割一体电源焊割模式切换电路的原理框图。\n[0015] 图2是本发明提供的焊割一体电源焊割模式切换电路的电路原理图。\n[0016] 图3是本发明实施例(以M等于6为例)提供的焊割一体电源焊割模式切换电路的电路原理图。\n[0017] 图4是本发明提供的焊割一体电源焊割模式切换电路中的继电器组结构示意图。\n[0018] 图5是本发明提供的焊割一体电源焊割模式切换方法的流程实现图。\n具体实施方式\n[0019] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。\n[0020] 本发明焊接和切割模式采用同一组变压器，在副边通过继电器进行切换。相比于焊接和切割分别使用两组变压器的设计，能够减少变压器一半的数量，减小机器体积，提高功率密度。\n[0021] 如图1和图2所示，本发明提供了一种焊割一体电源的焊割模式切换电路，包括：焊接继电器组1，切割继电器组2，变压器组3，整流二极管4，滤波电感5和移相全桥单元6；其中，变压器组3为焊接、切割共用；变压器组3包括M个变压器，(M为大于等于2的正整数，M的取值跟输出功率和结构有关，M的值越大，所需单个变压器的体积越小)；M个变压器原边串联后接到移相全桥单元6输出端。变压器副边采用全波整流，全波整流输出正极接滤波电感\n5。每一个变压器副边中间抽头为负极。继电器组进行焊接模式、切割模式切换，焊接继电器的个数为M+2，切割继电器的数量为M-2。焊接继电器组闭合、切割继电器组断开时为焊接模式，此时，变压器组输出为并联状态，可作为焊接电源。切割继电器组闭合、焊接继电器组断开时为切割模式，此时，变压器组输出为先串联再并联状态，可作为切割电源。\n[0022] 如图3所示，以M等于6为例详述如下：变压器组3包括依次串联连接的六个变压器T1、T2、T3、T4、T5、T6，变压器T1-T6原边依次串联，即变压器T1第二输出端连接变压器T2的第一输出端，变压器T2的第二输出端连接变压器T3的第一输出端，变压器T3第二输出端连接变压器T4的第一输出端，变压器T4第二输出端连接变压器T5的第一输出端，变压器T5第二输出端连接变压器T6的第一输出端。变压器T1的第一输出端连接移相全桥桥臂1的中点，变压器T6的第二输出端连接移相全桥桥臂2的中点，谐振电感Lr第一输出端连接移相全桥桥臂2的中点，谐振电感Lr第二输出端连接移相全桥钳位臂中点。\n[0023] 变压器T1-T6副边通过焊接继电器组1和切割继电器组2进行组合，焊接时，焊接继电器闭合、切割继电器断开，变压器T1-T6副边并联。切割时，焊接继电器组断开、切割继电器组闭合，变压器T1-T3串联、T4-T6串联，两组变压器副边再并联。采用六个变压器是由于在实施案例中焊割电源输出功率为12KW，而选用的变压器磁芯传输功率为2KW时，效果最佳，故所选用的变压器为12÷2＝6个。\n[0024] 整流二极管4包括六个整流二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6；滤波电感5包括六个滤波电感L1、L2、L3、L4、L5、L6；变压器T1副边连接至整流二极管D1，整流二极管D1连接至滤波电感L1，滤波电感L1另一端连接至输出正极，变压器T1中间抽头连接至继电器21和11。变压器T2副边连接至整流二极管D2，整流二极管连接至滤波电感L2，滤波电感L2另一端连接至继电器21和12，变压器T2中间抽头连接至继电器22和13。变压器T3副边连接至整流二极管D3，整流二极管连接至滤波电感L3，滤波电感L3另一端连接至继电器22和14，变压器T3中间抽头连接至输出负极。变压器T4副边连接至整流二极管D4，整流二极管连接至滤波电感L4，滤波电感L4另一端连接至输出正极，变压器T4中间抽头连接至继电器23和15。变压器T5副边连接至整流二极管D5，整流二极管连接至滤波电感L5，滤波电感L5另一端连接至继电器23和16，变压器T5中间抽头连接至继电器24和17。变压器T6副边连接至整流二极管D6，整流二极管连接至滤波电感L6，滤波电感L6另一端连接至继电器24和18，变压器T6中间抽头连接至输出负极。\n[0025] 本发明还提供了一种焊割一体电源的焊割模式切换方法，包括移相全桥单元输出时序，继电器断开、闭合时序。弧焊切割一体电源共有三种工作状态，分别为待机、焊接、切割。电源处于待机状态时，移相全桥开关管无驱动，不输出。焊接继电器组、切割继电器组均处于断开状态。输出电压为0V。电源处于焊接状态时，移相全桥开关管处于工作状态，焊接继电器组闭合，切割继电器组断开。电源处于切割状态时，移相全桥开关管有驱动，焊接继电器组断开，切割继电器组闭合。\n[0026] 在本发明实施例中，当电源由待机状态转为焊接状态时，控制焊接继电器组闭合，当焊接继电器组闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为焊接电源。\n当电源由焊接状态转为待机状态时，控制移相全桥开关管处于关闭状态，当焊接继电器组无电流时，控制焊接继电器组断开。当电源由待机状态转为切割状态时，控制切割继电器组闭合，当切割继电器组闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为切割电源。当电源由切割状态转为待机状态时，控制移相全桥开关管处于关闭状态，当切割继电器组无电流时，控制切割继电器组断开。\n[0027] 当电源由切割状态转为焊接状态时，控制移相全桥开关管关闭，当切割继电器组无电流时，控制切割继电器组断开，并将焊接继电器组闭合；当焊接继电器闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为焊接电源。当电源由焊接状态转为切割状态时，控制移相全桥开关管关闭，当焊接继电器组无电流时，控制焊接继电器组断开，并将切割继电器组闭合；当切割继电器闭合时，控制移相全桥开关管处于工作状态，此时输出电源作为切割电源。\n[0028] 本发明提出了一种弧焊切割一体电源主电路切换电路及切换方法，弧焊切割电源焊接切割共用一组变压器，在副边利用继电器进行串并联组合。变压器串并联的结构分散了变压器热量，减少了电源变压器总数，减小了电源体积、重量。\n[0029] 如图3所示，在本发明实施例中，变压器T1副边连接至整流二极管D1，整流二极管连接至滤波电感L1，滤波电感L1另一端连接至输出正极，变压器T1中间抽头连接至继电器\n21和11。变压器T2副边连接至整流二极管D2，整流二极管连接至滤波电感L2，滤波电感L2另一端连接至继电器21和12，变压器T2中间抽头连接至继电器22和13。变压器T3副边连接至整流二极管D3，整流二极管连接至滤波电感L3，滤波电感L3另一端连接至继电器22和14，变压器T3中间抽头连接至输出负极。变压器T4副边连接至整流二极管D4，整流二极管连接至滤波电感L4，滤波电感L4另一端连接至输出正极，变压器T4中间抽头连接至继电器23和15。\n变压器T5副边连接至整流二极管D5，整流二极管连接至滤波电感L5，滤波电感L5另一端连接至继电器23和16，变压器T5中间抽头连接至继电器24和17。变压器T6副边连接至整流二极管D6，整流二极管连接至滤波电感L6，滤波电感L6另一端连接至继电器24和18，变压器T6中间抽头连接至输出负极。\n[0030] 单个变压器变比为N，在焊接时总变比为M*N，其中，M为变压器总数。切割时总变比为M*N/m，其中，M为变压器总数，m为副边并联的变压器个数。在此例中，变压器总数M为6，变压器变比N为5:3，副边并联的变压器个数m为3，焊接时总变比为10:1，切割时总变比为10:\n3。\n[0031] 弧焊切割一体电源主电路切换方法，其优点在于进行焊接切割模式切换时，继电器中无动作电流，增加切换继电器的工作寿命和可靠性。\n[0032] 如图4所示，为焊接继电器组合切割继电器组的连接方式。\n[0033] 如图5所示，弧焊切割一体电源有三种切换模式，分别为待机模式、焊接模式、切割模式。待机模式下无输出，焊接模式下可作为焊接电源，切割模式下可作为切割电源。\n[0034] 由待机模式切换为焊接模式是先封锁移相全桥驱动，再闭合焊接继电器组，在闭合继电器过程中，无动作电流，继电器闭合后再开启驱动。\n[0035] 由焊接模式切换为待机模式是先封锁移相全桥驱动，再断开焊接继电器组，在断开继电器过程中，无动作电流。\n[0036] 由待机模式切换为切割模式是先封锁移相全桥驱动，再闭合切割继电器组，在闭合继电器过程中，无动作电流，继电器闭合后再开启驱动。\n[0037] 由切割模式切换为待机模式是先封锁移相全桥驱动，再断开切割继电器组，在断开继电器过程中，无动作电流。\n[0038] 由焊接模式切换为切割模式是先封锁移相全桥驱动，再断开焊接继电器组，闭合切割继电器组，在继电器动作过程中，无动作电流，继电器闭合后再开启驱动。\n[0039] 由切割模式切换为焊接模式是先封锁移相全桥驱动，再断开切割继电器组，闭合焊接继电器组，在继电器动作过程中，无动作电流，继电器闭合后再开启驱动。\n[0040] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。