等离子堆焊机的发展进程

我公司大功率一体化集成PTA等离子堆焊机的特点和发展历程

一,产品特点:

1、高度集成:集主弧电源、维弧电源、送粉控制系统、大功率制冷系统几大板块于一体。

2、数字处理器控制:采用DSP处理器,高速处理,精准输出。

3、程序化控制,工作协调性高:程序化管理确保复杂多样的焊接程序一机实现,满足不同产品不同的焊接工艺要求,如电流升降、时间的延迟,送粉的提前与滞后 ,各部的联动等。

4、大功率制冷:本机配备2P的制冷系统,可满足高温环境下的连续长时间工装,2013上海夏季的连续高温为本机提供了理想的考验环境。

5、大功率输出:本机最高可连续输出300A电流,可满足大多数的焊接要求,(很多机型标称300A/400A等但实际输出严重不足,也不能连续工作,同时焊枪也承受不了大电流的连续工作)。

6、抗高频干扰能力强。

7、存储功能,可随机存储多达90组的焊接数据,存储方便,调用灵活



二,艰辛、漫长的研发历程

从项目的设立到产品推向市场,经历的历程可谓艰辛坎坷,期间经历的困难、坎坷从研发人员庆功时流下的泪水中,有着深深的诠释。科学的道路没有坦途,任何微小的成就都是用辛勤与汗水浇灌出来的。从一开始的产品定型就遇到了很大的压力,当时公司的产品主要是小功率的产品,而市场的需求主要以大功率为主流,销售一线要求急于推出产品的压力很大,在这种情况下是快速推出大众型的普通产品满足销售的需求,满足公司业绩的需求,还是坚持走有公司特色,研发有更高品质的,更高性能的产品,再推向市场。成为公司各方争论的焦点,最终公司还是选择了放弃一部分眼前利益,着眼长远,着眼于科技的决定。现在回首公司的决定是正确的。

具体的研发途中,摆在研发人员面前的困难更是一个接一个:

首先:是焊机的持续负载能力问题,本机要求在高温下连续工作,尽管市场上的电源比较成熟,但我们采购了市场上的400500甚至600A的逆变焊机来作为电源,但这些焊机的负载能力严重不足,基本达不到标称的电流,而且在高温下,500A的焊机连300A的连续输出都达不到,焊机部件温升超标,严重影响使用寿命,为此我们只能独立开发自己的电源,我们最初也试用了其他厂家的PWM设计,也试用了传统的移相软开关电路,但效果不理想,我们很快放弃了最初的设计转而寻求更优的方案,经过多次的实验与失败我们终于形成了现在的技术:前置脉宽调制PWM移相跟随控制技术,解决了电源的损耗问题,并使他的指标超过了经典的移相技术,并且细化了电力电子变换的理论。

其次,焊机的调节范围问题,现在的普通焊机产品的标称电流在10%--100%间变化如:300A的焊机在20--300A,但这满足不了我们的要求,而且电流一般都不达标,。在30A以下就会变的不稳定,最大电流也达不到300A有的甚至还不到200A,我们力争做到在各种环境下都能达到我们标定的电流范围,但这并不容易,好在我们拥有了前置脉宽调制PWM移相跟随控制技术,这为我们解决这一技术问题提供了可能。通过对这一技术的挖潜,改造,我们达到了我们的预期。

第三,产品的控制问题,虽然一体化的产品在抗干扰上具有天然的优势,但产品的优化设计却非常复杂,在产品的控制采样过程中,尤其是电源起弧时的干扰非常强烈,在如何使它更稳定的工作是一个难题,为此,我们采用了很多技术手段,三位装配,数字建模,反复推演干扰的线路,来源。如何有效的屏蔽等等,这些不但要程序硬件间的磨合,还要公司各方面技术人员的密切配合,虽然付出了巨大的代价,投入数以百万计的资金和数不清的加班。但我们形成了自己的产品。

现如今,产品已正式推向市场,并且我们确信我们的产品是非常优秀的设计,经部分客户使用,效果也相当理想,今后我们阿维尔德人还会在这条科技的道路上坚定的走下去,让我们的产品走向世界,让世界感受这具有中国特色、中国实力的产品。进步不会停止,我们还在努力!

三,前置脉宽调制移相跟随控制技术说明

脉冲宽度调制技术简称PWM,是一种模拟控制方式,其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或栅极的脉冲占空比,来实现晶体管或MOS管导通时间的改变,从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定,是利用的数字信号对进行控制的一种非常有效的技术。

以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合思想或实现无谐振波开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。

但是 因为模拟焊机的PWM最小脉宽是一定的,再小就不稳定了,导致在精密焊接时,小电流根本下不来。我们只好对原来的设计进行提升,经过多次的实验甚至是多次的绝望,寻找着技术缝隙中的一丝可能。幸运的是我们最终找到了解决办法,拥有了属于我们的自主技术,我们把他叫做前置脉宽调制PWM移相跟随控制技术技术极其复杂,分四个控制阶段控制逆变电路的脉宽:

1, 第一阶段,PWM前置:与硬开关相比在脉宽最大时移动臂上的QYSQYX控制波形就进行预前移动5%,固定臂不变

2, 第二阶段,PWM准移相工作:移动臂脉宽单臂变化,在脉宽调节时,A变小在 0--40%就可以达到预期范围。

3, 第三阶段,小电流转入谐振跟随控制 移动臂脉宽A小到20%以下时,固定臂脉宽跟随减小

4, 第四阶段,更小电流转入谐振半桥控制:在空载,或小电流电压输出时移动臂上的QYSQYX控制波形脉宽A=0固定臂的脉宽开始进行PWM调节.

这是一种绝对的创新,甚至我们的工程师认为这就是电力电子变换技术的顶峰,使用这种技术可以把一台巨大的焊机(如500A)的最小电流调节到1-2A进行焊接,并保持相当的稳定性,你可以使用V03进行精密补焊接,而且它是软开关的!

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