1 引言

隨著(zhù)現代逆變技術(shù)的高速發(fā)展，功率器件的不斷改進(jìn)，逆變CO2保護焊技術(shù)也日趨完善，可靠性大大增強。在此情況下，穩定走絲速度，提高焊縫成形質(zhì)量，就成為逆變保護焊機生產(chǎn)廠(chǎng)商的焦點(diǎn)問(wèn)題。為此，諸廠(chǎng)商絞盡腦汁，想方設法解決這個(gè)問(wèn)題，其中弧長(cháng)反饋技術(shù)是解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)之一。我公司在弧長(cháng)反饋技術(shù)方面也進(jìn)行了很多的探索，為了能夠和傳統保護焊機的輸出接口兼容，創(chuàng )新地采用了模擬弧長(cháng)反饋技術(shù)，取得了良好的效果。

2 弧長(cháng)反饋的原理

所謂弧長(cháng)反饋就是利用弧長(cháng)和加在電弧上的電壓成正比的關(guān)系，對弧長(cháng)電壓進(jìn)行采樣，將采樣信號反饋至送絲控制電路，對送絲速度進(jìn)行調節，從而穩定送絲速度，進(jìn)而穩定弧長(cháng)和焊接電流。

弧長(cháng)反饋的原理見(jiàn)圖1。當送絲機送絲速度變快、焊接電流上升、弧長(cháng)變短、弧長(cháng)電壓變低時(shí)，此采樣信號反饋到送絲機控制電路，和前級PID的誤差信號相加，一起去調節脈寬信號，使可控硅輸出電壓變低，送絲機速度變慢。反之，則使可控硅輸出電壓變高，送絲機速度變快，以此調節送絲速度，達到穩定弧長(cháng)和焊接電流的目的。

3 模擬弧長(cháng)反饋新技術(shù)

在送絲電路中引入弧長(cháng)反饋，確實(shí)能夠起到穩定弧長(cháng)和焊接電流的作用，但也帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題，即需要增加一根從焊槍到焊機的反饋線(xiàn)，這將和傳統的送絲機電纜接口有所區別，導致傳統保護焊機的送絲系統不能在新的逆變保護焊機上使用。為此我們創(chuàng )新的采用了模擬弧長(cháng)反饋技術(shù)，解決了這一難題，圖2是模擬弧長(cháng)反饋技術(shù)的原理設計框圖。

通過(guò)圖2和圖1的對比發(fā)現，圖2沒(méi)有在焊槍處對弧長(cháng)進(jìn)行采樣，而是直接對逆變CO2焊機的輸出電壓和電流進(jìn)行采樣，加權后進(jìn)行減法計算，用其差值模擬弧長(cháng)的變化，以此來(lái)調節脈寬和可控硅的輸出，從而達到和弧長(cháng)反饋一樣的效果。

4 遇到的問(wèn)題和采取的措施

模擬弧長(cháng)反饋在原理上是可行的，但在實(shí)踐中也存在不少問(wèn)題，比如在焊機開(kāi)始焊接前，焊機處于空載狀態(tài)，這時(shí)輸出電壓較大，而輸出電流為零。因此，電壓和電流的差值很大，以此去控制送絲速度必然會(huì )使送絲電機飛速旋轉。在焊接開(kāi)始的一剎那，負載處于短路狀態(tài)，輸出電壓為零，而輸出電流迅速增加至幾百安，二者的差值是一個(gè)較大的負值，將使送絲機處于停止狀態(tài)。如果不采取措施，焊機將無(wú)法使用。

為此，我們經(jīng)過(guò)摸索，在電路中采取了如下措施：①先對正差值信號的幅度進(jìn)行限制，然后再去和送絲速度的設定值進(jìn)行疊加，這樣就可以有效解決焊機空載時(shí)送絲電機的快速旋轉問(wèn)題;②將負差值信號濾掉，以防它對起弧時(shí)的送絲速度造成影響;③對差值信號進(jìn)行積分，以使它能夠平滑地對送絲速度進(jìn)行調節。

為了驗證以上措施的可行性，通過(guò)電路仿真軟件對電路進(jìn)行了多次仿真和修改，最終取得了滿(mǎn)意的結果。

5 試驗改進(jìn)

為了對模擬弧長(cháng)反饋理論的實(shí)用性進(jìn)行驗證，在原理設計和仿真的基礎上，設計了新的送絲機控制電路，并制作了新的控制板安裝在保護焊機上。開(kāi)始試驗時(shí)，存在起弧困難和電流大范圍變化現象，通過(guò)對PID電路參數的反復調整和對控制電路的改進(jìn)，以上問(wèn)題得到徹底解決，經(jīng)過(guò)反復焊接試驗，采用模擬弧長(cháng)反饋的新焊機起弧平穩、焊接電流穩定、焊縫成形好、飛濺小，非常具有實(shí)用價(jià)值。

在原理樣機的基礎上，我們批量制作了20臺這種新的逆變CO2保護焊機，在公司試用一年多，取得了令人滿(mǎn)意的效果。

6 結論

本設計創(chuàng )新的采用了模擬弧長(cháng)反饋技術(shù)，不僅成功解決了焊接電流的穩定問(wèn)題，還提高了焊縫的成形質(zhì)量，同時(shí)也解決了逆變保護焊機和傳統保護焊機送絲機兼容難題，無(wú)論是起弧過(guò)程還是焊接過(guò)程，電流都十分平穩，能夠很好的滿(mǎn)足使用要求。