一种基于多功能电焊机的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电焊机逆变技术领域，尤其涉及一种基于多功能电焊机的控制系统及方法。

背景技术

近年来，为了适应工业发展和满足人们生活的需求，多功能电焊机在电焊机市场上得到了一定的发展，这对电焊机的工作效率、质量以及电焊机的安全性、智能化都提出了更高的要求。电焊机是利用正负两极在瞬间短路时产生的高温电弧来熔化焊料和被焊材料，来达到使它们结合的目的。大部分多功能焊机下均包含焊接和等离子切割两种模式，且两种模式共用同一个主变压器，通过焊接输出回路和切割回路分别实现焊接和切割功能，当焊机只在一种模式工作时，因为共用一个主变压器，本不需工作的输出回路也存在空载输出。并且焊机工作于焊接模式工作时，切割回路会输出较高的空载电压，存在较高的安全风险和触电可能性。

基于上述缺点，申请号为CN109570698A一种逆变多功能焊机输出电路及其控制方法，公开了包括逆变主变压器模块(T1)和焊接主回路、切割回路、吸收回路；所述切割回路为焊接主回路的旁通回路，所述切割回路中窜入功能切换继电器(K1)，用于断开或接通与所述焊接主回路的连接；所述焊接主回路通过第二绕组(L2)和第三绕组(L3)与逆变主变压器模块(T1)连接，所述切割回路通过第一绕组(L1)与逆变主变压器模块(T1)连接，所述吸收回路分别与所述焊接主回路和切割回路连接，用于保护各部分电路稳定工作。但是此种电路结构相对较为复杂，两种模式共用一个主变电路，且转换电路设置于主变压器的次级输出回路中，经过降压主变压器输出的电流较高，转换电路中的元件所需要承受的电流较大，容易发生损坏。并且当转换电路发生故障断开，输出整流回路仍然处于工作状态，存在一定的功率器件的损耗。此时切换继电器所承受的电流较大，容易出现故障。

发明内容

基于上述技术缺陷，本发明提供一种基于多功能电焊机的控制系统及方法，具体地：

一方面，本发明提供一种基于多功能电焊机的控制系统，其中：包括，

第一控制单元，用于输出第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号；

逆变单元，其控制端连接所述第一控制单元，输入端连接电源单元；

第二控制单元，包括输入端、第一开关输出端和第二开关输出端，输入端连接所述逆变单元，

第一主变电路，输入端连接所述第二控制单元的第一开关输出端，输出端连接第一负载电路；

第二主变电路，输入端连接所述第二控制单元的第二开关输出端，输出端连接第二负载电路。

优选地，上述的一种基于多功能电焊机的控制系统，其中：所述逆变单元包括第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管，

所述第一三极管的集电极连接所述电源单元，基极连接所述控制单元的第一输出端，发射极连接所述第三三极管的集电极；

所述第二三极管的集电极连接所述电源单元，基极连接所述控制单元的第二输出端，发射极连接所述第四三极管的集电极；

所述第三三极管的基极连接所述控制单元的第三输出端，发射极接地；

所述第四三极管的基极连接所述控制单元的第四输出端，发射极接地；

其中所述第一三极管的发射极形成所述逆变单元的第一输出端；所述第二三极管的发射极形成所述逆变单元的第二输出端。

优选地，上述的一种基于多功能电焊机的控制系统，其中：所述第二控制单元主要由一继电器形成；所述继电器的公共端形成所述继电器的输入端，所述继电器的公共端连接所述逆变单元的第二输出端。

优选地，上述的一种基于多功能电焊机的控制系统，其中：所述第一主变电路包括第一变压器，所述第一变压器的初级第一端连接所述逆变单元的第一输出端，所述第一变压器的初级第二端连接第二控制单元的第二输出端；次级连接所述第一负载电路。

优选地，上述的一种基于多功能电焊机的控制系统，其中：还包括全波整流电路，所述全波整流电路连接所述第一变压器的次级。

优选地，上述的一种基于多功能电焊机的控制系统，其中：所述第二主变电路的包括第二变压器，所述第二变压器的初级第一端连接所述逆变单元的第一输出端，所述第二变压器的初级第二端连接第二控制单元的第一输出端；次级连接所述第二负载电路。

优选地，上述的一种基于多功能电焊机的控制系统，其中：还包括半波整流电路，所述半波整流电路连接所述第二变压器的次级。

另一方面，本发明再提供一种基于多功能电焊机的控制方法，其中：包括上述的一种基于多功能电焊机的控制系统，还包括：

于所述第一控制信号的作用下，所述逆变单元工作于第一状态下，以使得所述电源单元与所述第二控制单元、所述第一主变电路形成一电气回路；所述第一负载电路通电，所述多功能电焊机工作于第一模式下；

于所述第二控制信号的作用下，所述逆变单元工作于第二状态下，以使得所述电源单元与所述第二控制单元、所述第二主变电路形成一电气回路，所述第二负载电路通电，所述多功能电焊机工作于第二模式下；

于所示第三控制信号的状态下，所述逆变单元工作于断路状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

通过继电器设置在第一变压器初级、第二变压器初级回路中，通过继电器来实现逆变单元与两个变压器的电气回路的相互切换，来保证电焊机在一个工作模式运作时，另一个模式下不运转，提高输出的安全性，降低触电危险。通过将继电器设在第一变压器初级、第二变压器初级回路中，使得继电器中的器件需要承受的电流较级次回路中的电流小，减少故障的发生。另外当继电器出现故障发生断路，直接断开逆变单元和第一变压器、第二变压器的电气连接，降低功率器件的损耗。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于多功能电焊机的控制系统的系统原理图；

图2为本发明实施例提供的一种基于多功能电焊机的控制系统的电路图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于多功能电焊机的控制系统，其中：包括，第一控制单元，用于输出第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号；所述第一控制信号和所述第二控制信号用于控制所述逆变单元工作于不同的模式，所述第三控制信号作用下，所述逆变单元工作于断路状态，在所述逆变单元的工作模式切换工作中，均需要先控制所述逆变单元工作于断路状态。

逆变单元，其控制端连接所述第一控制单元，输入端连接电源单元；

第二控制单元，包括输入端、第一开关输出端和第二开关输出端，输入端连接所述逆变单元，

第一主变电路，输入端连接所述第二控制单元的第一开关输出端，输出端连接第一负载电路；

第二主变电路，输入端连接所述第二控制单元的第二开关输出端，输出端连接第二负载电路。

上述实施例的工作原理是：第一控制单元输出第一控制信号，第一控制信号控制逆变单元工作于第一工作状态，此时电源单元与第一主变电路连接，第一主变电路连接电源单元时，第二主变电路处于断路状态，此时第二主变电路不消耗功率，第二控制信号控制逆变单元工作于第二工作状态，此时电源单元与第二主变电路连接，第二主变电路连接电源单元，第一主变电路处于断路状态，此时第一主变电路不消耗功率。

作为进一步优选实施方案，如图2所示，上述的一种基于多功能电焊机的控制系统，其中：所述逆变单元包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4，

所述第一三极管Q1的集电极连接所述电源单元，基极G1连接所述第一控制单元的第一输出端，发射极连接所述第三三极管Q3的集电极；

所述第二三极管Q2的集电极连接所述电源单元，基极G2连接所述第一控制单元的第二输出端，发射极连接所述第四三极管Q4的集电极；

所述第三三极管Q3的基极G3连接所述第一控制单元的第三输出端，发射极接地；

所述第四三极管Q4的基极G4连接所述第一控制单元的第四输出端，发射极接地；

其中所述第一三极管Q1的发射极形成所述逆变单元的第一输出端E1；所述第二三极管Q2的发射极形成所述逆变单元的第二输出端E2。于所述第一控制单元输出第一控制信号的状态下，第一三极管Q1和第四三极管Q4的基极均处于高电平，所述第一三极管Q1和第四三极管Q4导通，于所述第二控制单元输出第二控制信号的状态下，第二三极管Q2和第三三极管Q3截止。于所述第一控制单元输出第二控制信号的状态下，第二三极管Q2和第三三极管Q3的基极均处于高电平，于所述第二控制单元输出第一控制信号的状态下，所述第二三极管Q2和第三三极管Q3导通，第一三极管Q1和第四三极管Q4截止，其中，上述的三极管均可由IGBT形成。

所述第二控制单元主要由一继电器KB形成；所述继电器KB的公共端形成所述第二控制单元的输入端，所述继电器KB的公共端连接所述逆变单元的第二输出端。

所述第一主变电路包括第一变压器T1，所述第一变压器T1的初级第一端连接所述逆变单元的第一输出端，所述第一变压器T1的初级第二端连接继电器KB的第二输出端；次级连接所述第一负载电路。

所述第二主变电路的包括第二变压器T2，所述第二变压器T2的初级第一端连接所述逆变单元的第一输出端，所述第二变压器T2的初级第二端连接继电器KB的第一输出端；次级连接所述第二负载电路。其中第一负载电路与所述第二负载电路的工作模式不同，可具体应用设置，此处不做限制。

上述的一种基于多功能电焊机的控制系统的工作原理是：示意性的，将第一主变电路设置为CUT主变电路，第二主变电路设置为MMA主变电路，当继电器KB的第二输出端与继电器KB的公共端相连的状态下，第一控制单元控制第一三极管Q1和第四三极管Q4导通，CUT主变电路中的CUT主变电路初级的同相端连接所述逆变单元的第一输出端E1、CUT主变电路初级的反相端连接所述逆变单元的第二输出端E2，电源单元输出的电压信号通过第一三极管Q1、所述逆变单元的第一输出端E1、CUT主变电路初级的同相端、CUT主变电路初级的反相端、第四三极管Q4形成一电气回路，CUT主变电路的初级在获取到电压的情况下，所述CUT主变电路的次级同时感应出相应的电压信号，第一负载电路通电，此时多功能焊机工作于CUT模式。次级感应出的电压信号与CUT主变电路的初级绕组、次级绕组、初级电压信号有关，在使用过程中通过设计初级绕组、次级绕组可获取到多个不同的电压信号。

当继电器KB的第一输出端与继电器KB的公共端相连的状态下，第一控制单元控制第二三极管Q2和第三三极管Q3导通，MMA主变电路中的MMA主变电路初级的同相端连接所述逆变单元的第一输出端E1、MMA主变电路初级的反相端连接所述逆变单元的第二输出端E2，电源单元输出的电压信号通过第二三极管Q2、所述逆变单元的第二输出端E2、MMA主变电路初级的反相端、MMA主变电路初级的同相端、第三三极管Q3形成一电气回路，MMA主变电路的初级在获取到电压的情况下，所述MMA主变电路的次级同时感应出相应的电压信号，此时第二负载电路通电，此时多功能焊机工作于MMA模式。次级感应出的电压信号与MMA主变电路的初级绕组、次级绕组、初级电压信号有关，在使用过程中通过设计初级绕组、次级绕组可获取到多个不同的电压信号。

需要说明的是：当继电器KB的公共端切换连接方式时，需要先控制逆变单元进入断路状态，避免继电器KB切换连接方式的过程中产生较大的电弧。

作为进一步优选实施方案，上述的一种基于多功能电焊机的控制系统，其中：还包括全波整流电路，所述全波整流电路连接所述第一变压器T1的次级，还包括半波整流电路，所述半波整流电路连接所述第二变压器T2的次级。例如CUT主变压器的次级输出电压相对较高，故于CUT主变压器的次级接一全波整流电路，MMA主变压器的次级输出电压相对较低，则MMA主变压器的次级接一半波整流电路。

继电器设置在第一变压器初级、第二变压器初级回路中，通过继电器来实现逆变单元与两个变压器的电气回路的相互切换，来保证电焊机在一个工作模式运作时，另一个模式下不运转，提高输出的安全性，降低触电危险。通过将继电器设在第一变压器初级、第二变压器初级回路中，使得继电器中的器件需要承受的电流较级次回路中的电流小，减少故障的发生。另外当继电器出现故障发生断路，直接断开逆变单元和第一变压器、第二变压器的电气连接，降低功率器件的损耗。

实施例二

另一方面，本发明再提供一种基于多功能电焊机的控制方法，其中：包括上述的一种基于多功能电焊机的控制系统，还包括：

于所述第一控制信号的作用下，所述逆变单元工作于第一状态下，以使得所述电源单元与所述第二控制单元、所述第一主变电路形成一电气回路；所述第一负载电路通电，所述多功能电焊机工作于第一模式下；

于所述第二控制信号的作用下，所述逆变单元工作于第二状态下，以使得所述电源单元与所述第二控制单元、所述第二主变电路形成一电气回路，所述第二负载电路通电，所述多功能电焊机工作于第二模式下；

于所示第三控制信号的状态下，所述逆变单元工作于断路状态，同时所述逆变单元不输出PWM波。

一种基于多功能电焊机的控制方法，其工作原理与一种基于多功能电焊机的控制系统相同，此处不做赘述。

以上所述具体实施例仅对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。