CN113751833B - 一种焊接电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接领域，尤其是一种焊接电路及其控制方法。本发明实施例的一种焊接电路及其控制方法，通过设置逆变器、焊接头和控制器，利用控制器按照预定的控制方法调节逆变器输出的交流电频率，使焊接电路以预定阈值的输出功率进行工作，能够精确控制感应加热的能量，使焊接效果更加稳定，并且针对不同汇流排加热效果一致，无需重新设计电路，降低了设计成本。

Description

一种焊接电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及焊接领域，尤其是一种焊接电路及其控制方法。

背景技术

随着社会的进步和经济的发展，新型清洁能源越来越收到人们的欢迎。太阳能作为一种清洁能源应用越来越广泛，太阳能光伏板是吸收太阳能的主要原件，每一个光伏小板通过光电效应产生电流，每一个板上的电流需要通过栅线汇总到汇流排上，汇流排上的电流经过逆变器等电力变换装置后供家庭使用或者输送到电网上。栅线和汇流排一般用焊接来实现物理连接。焊接通常用电磁感应加热的方式。现有技术是用自激电路来实现电磁感应加热。自激电路虽然电路简单可靠，但是电路在谐振点自由振荡，每个电路个体有容差，那么在谐振点振荡时输出能量就有差异，输出能量不同焊接效果就不同；同时，自激振荡器不能精确控制电磁感应加热的输出能量，针对不同宽度的汇流排需要重新设计电路。

发明内容

有鉴于此,本发明的目的是提供一种用于汇流排磁感应加热焊接的焊接电路及其控制方法，可以精确控制感应加热的能量，使焊接效果更加稳定，同时使其针对不同汇流排加热效果一致，无需重新设计电路，降低设计成本。

本发明实施例提供了一种焊接电路，包括：逆变器；焊接头，与所述逆变器的输出端连接，所述焊接头包括线圈和电容；以及控制器，用于在启动后按照预定方式调节所述逆变器输出的交流电频率直至所述焊接电路的输出功率或输入功率达到预定阈值。

进一步地，所述控制器被配置为根据如下方式控制所述逆变器输出的交流电频率：响应于接收到使能工作信号，控制所述逆变器以最高频率输出所述交流电；从最高频率开始逐步降低所述交流电频率直至所述焊接电路的输出功率或者输入功率达到预定阈值。

进一步地，所述控制器还被配置为：响应于所述输出功率或所述输入功率达到预定阈值，控制所述逆变器保持当前频率输出所述交流电。

进一步地，所述控制器还被配置为执行如下步骤：响应于接收到停止工作信号，控制所述逆变器停止输出所述交流电。

进一步地，所述焊接电路还包括：检测电路，与所述控制器和所述逆变器连接，用于检测所述逆变器的输入电压值和输入电流值，或输出电压值和输出电流值，并输出至所述控制器。

进一步地，所述控制器被配置为：根据所述逆变器的输入电压值和输入电流值，或输出电压值和输出电流值，得到所述输入功率值或所述输出功率值。

进一步地，所述控制器还被配置为执行如下步骤：在所述从最高频率开始逐步降低所述交流电频率的过程中，若所述输入功率或所述输出功率开始降低，则控制所述逆变器停止输出所述交流电。

进一步地，所述控制器还被配置为执行如下步骤：响应于所述逆变器持续工作预定时间，控制所述逆变器停止输出所述交流电。

进一步地，所述电容包括：第一电容；和第二电容，所述第一电容、所述线圈和所述第二电容依次串联连接。

进一步地，本发明实施例还提供了一种焊接电路控制方法，所述方法包括如下步骤：响应于接收到使能工作信号，控制所述逆变器以最高频率输出所述交流电；从最高频率开始逐步降低所述交流电频率直至所述焊接电路的输出功率或者输入功率达到预定阈值；当所述输出功率或所述输入功率达到预定阈值后，控制所述逆变器保持当前频率输出所述交流电；响应于接收到停止工作信号，或逆变器持续工作预定时间，或所述输出功率或所述输入功率降低，控制所述逆变器停止输出所述交流电。

本发明实施例的一种焊接电路及其控制方法，通过设置逆变器、焊接头和控制器，利用控制器按照预定的控制方法调节逆变器输出的交流电频率，使焊接电路以预定阈值的输出功率进行工作，能够精确控制感应加热的能量，使焊接效果更加稳定，并且针对不同汇流排加热效果一致，无需重新设计电路，降低了设计成本。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为本发明实施例的焊接电路的结构示意图；

图2为本发明实施例的控制器的控制方法示意图之一；

图3为本发明实施例的控制器的控制方法示意图之二；

图4为本发明实施例的控制器的控制方法示意图之三；

图5为本发明实施例的焊接电路的功率随频率变化曲线示意图之一；

图6为本发明实施例的焊接电路的功率随频率变化曲线示意图之二；

图7为本发明实施例的焊接电路控制方法的控制步骤示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

除非上下文明确要求，否则在说明书的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，本发明实施例的焊接电路包括逆变器1、焊接头2和控制器3，主要用于对太阳能板上的栅线和汇流条进行焊接，由逆变器1将直流电转换为交流电，并由控制器3控制逆变器1转换的交流电的频率。其中，焊接头2与逆变器1的输出端连接，逆变器1可以为桥式逆变电路，焊接头2包括线圈L和电容C，形成LC振荡电路，线圈L中通入交流电会产生震荡的磁场，从而通过电磁感应原理在太阳能板的汇流条中产生涡流，对汇流条进行加热，将其与栅线焊接。控制器3可以采用单片机、PLC可编程控制器或可编程逻辑电路等设备来实现控制，用于在启动后按照预定方式调节逆变器输出的交流电频率直至焊接电路的输出功率或输入功率达到预定阈值。本实施例通过设置控制器3，利用控制器3按照预定的控制方法调节逆变器1输出的交流电频率，使焊接电路以预定阈值的输出功率进行工作，能够精确控制感应加热的能量，使焊接效果更加稳定。当汇流排规格发生变化时，还可以通过调整预定阈值，来调整焊接电路的输出功率，使其对不同汇流排的加热效果一致，无需根据汇流排规格变化重新设计电路，提高了焊接电路的通用性，降低了设计成本。

具体的，上述电容C包括第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1、线圈L和第二电容C2依次串联连接。本实施例通过增加一个串联电容的方式进行串联分压，从而降低了每一个电容上的电压应力，提高了焊接电路的安全性和稳定性。并且通过在线圈L两侧分别串联C1和C2两个电容的布局方式，能够有效的降低电磁干扰，提高了焊接电路工作质量。

如图2所示，在一种具体的实施方式中，控制器的工作流程如下：

S21：判断是否接收到使能工作信号；

若接收到使能工作信号，跳转至步骤S22；

S22：控制逆变器以最高频率输出交流电；

S23：控制逆变器从最高频率开始逐步降低交流电频率；

S24：判断输入或输出功率是否等于预定阈值；

若焊接电路的输出功率或者输入功率等于预定阈值，则跳转至步骤S25；

S25：控制逆变器保持当前频率输出交流电；

S26:判断是否接收到停止工作信号；

若接收到停止工作信号，跳转至步骤S27；

S27：控制逆变器停止输出交流电；

在上述步骤S21后，若判断为未接收到使能工作信号，则直接跳转至上述步骤S27；

在上述步骤S24后，若焊接电路的输出功率或者输入功率不等于预定阈值，则跳转回步骤S23；

在上述步骤S26后，若判断为未接收到停止工作信号，则跳转回步骤S25。

根据如图5所示的焊接电路的功率随频率变化曲线，当逆变器以最高频率输出交流电时，焊接电路的输入和输出功率较低。随着交流电频率从最高频率开始逐步降低，焊接电路的输入和输出功率也之沿曲线逐步升高，直至达到预定功率，此时的交流电频率即焊接电路的工作频率。本实施例通过控制器控制逆变器输出的交流电频率，使焊接电路能够以合适的频率进行工作，从而保证焊接电路以预定功率进行工作，能够精确控制感应加热的能量，保证了焊接的质量，提高了焊接的稳定性。

在一些可选的实施方式中，上述步骤S26还可以设置在步骤S22和/或S23之后，用于随时控制焊接电路停止工作。当遇到某些特殊情况需要停止焊接时，可以向控制器发出停止工作信号，控制器接收到停止工作信号后，将控制逆变器停止输出交流电，使焊接电路能够及时停止工作。本实施例通过上述设置，增加了焊接电路对突发状况的应对能力，降低了焊接过程中发生意外的可能性。

具体的，通过上述步骤S23-S25，控制器在按照上述方式控制逆变器输出的交流电频率逐步降低的过程中，若控制器检测到焊接电路的输出功率或者输入功率达到预定阈值，则说明交流电频率已到达合适的工作频率。此时控制器将控制逆变器保持当前频率输出交流电，使焊接电路的输出功率稳定在当前阈值，从而精确控制感应加热的能量，提高焊接的稳定性。

如图1所示，在一种具体的实施方式中，焊接电路还包括检测电路4。检测电路4与控制器3和逆变器1连接，用于检测逆变器1的输入电压值和输入电流值，或输出电压值和输出电流值，并输出至控制器3。具体的，当检测电路4检测逆变器1的输入电压值和输入电流值时，上述预定阈值为输入功率的预定阈值；当检测电路4检测逆变器1的输出电压值和输出电流值时，上述预定阈值为输出功率的预定阈值。当检测电路4将检测到的输入电压值和输入电流值，或输出电压值和输出电流值，输出至控制器3后，控制器3将根据接收到的电流和电压值计算出输入功率或输出功率，并将其与预设的输入功率阈值或输出功率阈值相比较，以完成上述对交流电频率的控制过程。若计算出的输入功率或输出功率与预定阈值不相等，则降低交流电频率，若计算出的输入功率或输出功率与预定阈值相等，则控制交流电保持当前频率。

如图3所示，在一些可选的实施方式中，控制器还可以被配置为执行如下步骤：

S31：判断是否接收到使能工作信号；

若接收到使能工作信号，跳转至步骤S32；

S32：控制逆变器以最高频率输出交流电；

S33：控制逆变器从最高频率开始逐步降低交流电频率；

S34：判断输入或输出功率是否等于预定阈值；

若焊接电路的输出功率或者输入功率等于预定阈值，则跳转至步骤S35；

S35：控制逆变器保持当前频率输出交流电；

S36:判断是否接收到停止工作信号；

若接收到停止工作信号，跳转至步骤S37；

S37：控制逆变器停止输出交流电；

在上述步骤S31后，若判断为未接收到使能工作信号，则直接跳转至上述步骤S37；

在上述步骤S34后，若焊接电路的输出功率或者输入功率不等于预定阈值，跳转至步骤S38；

S38：判断输入或输出功率是否降低；

若输入或输出功率降低，则直接跳转至上述步骤S37；

若输入或输出功率未降低，则跳转回上述步骤S33；

在上述步骤S36后，若判断为未接收到停止工作信号，则跳转回步骤S35。

如图6的焊接电路的功率随频率变化曲线示意图所示，在功率随频率变化曲线中存在一个输入或输出功率最大值点，在功率到达该最大值点之前，随着频率的降低功率逐渐增大，但当功率到达该最大值之后，随着频率的降低，功率也开始逐渐降低。若预定功率的阈值大于该功率最大值点的功率，则意味着无论频率如何变化，焊接电路的输入或输出功率都无法达到该预定阈值。因此，在从最高频率开始逐步降低交流电频率的过程中，若控制器检测到计算出的输入功率或输出功率开始降低，则说明焊接电路以达到最大功率值但未达到预定功率阈值，也即说明预设的功率阈值过高，焊接电路无法达到。在这种情况下，再继续降低交流电频率已经没有意义，因此出于节能省时和安全等方面考虑，在添加上述步骤S38后,此时控制器将能够自动控制逆变器停止输出交流电，从而使焊接电路停止工作，并以此提醒工作人员调整降低预定功率阈值或更换能提供更大功率的焊接头进行焊接。

特别的，在一些可选的实施方式中，上述步骤S36还可以设置在步骤S32和/或S33之后，用于随时控制焊接电路停止工作，以增加焊接电路对突发状况的应对能力，降低焊接过程中发生意外的可能性。

如图4所示，在一些可选的实施方式中，控制器还可以被配置为执行如下步骤：

S41：判断是否接收到使能工作信号；

若接收到使能工作信号，跳转至步骤S42；

S42：控制逆变器以最高频率输出交流电；

S43：控制逆变器从最高频率开始逐步降低交流电频率；

S44：判断输入或输出功率是否等于预定阈值；

若焊接电路的输出功率或者输入功率等于预定阈值，则跳转至步骤S45；

S45：控制逆变器保持当前频率输出交流电；

S49:判断持续工作时间是否达到预定时间；

若持续工作时间达到预定时间，则直接跳转至步骤S47；

S47：控制逆变器停止输出交流电；

在上述步骤S41后，若判断为未接收到使能工作信号，则直接跳转至上述步骤S47；

在上述步骤S44后，若焊接电路的输出功率或者输入功率不等于预定阈值，则跳转回步骤S43；

在上述步骤S49后，若判断为持续工作时间未达到预定时间，则跳转至步骤S46。

S46:判断是否接收到停止工作信号；

若接收到停止工作信号，跳转至步骤S47；

若未接收到停止工作信号，则跳转回步骤S45。

在本实施例中，焊接电路还可以提前预定工作时间，根据所需焊接的汇流排的规格和焊接的预定功率确定出预定工作时间，在焊接过程中，逆变器持续工作达到预定时间，即对汇流排的焊接时间达到预定时间，控制器将控制逆变器停止输出交流电，使焊接电路停止工作。本实施例通过上述设置，能够保证对汇流排和每根栅线的焊接时间相等，降低焊接误差，提高焊接质量。并且能够避免焊接时间过长降低焊接质量，或者因操作人员忘记关闭焊接电路导致长时间加热发生危险的问题。

特别的，在一些可选的实施方式中，上述步骤S46还可以设置在步骤S42和/或S43和/或S45之后，用于随时控制焊接电路停止工作，以增加焊接电路对突发状况的应对能力，降低焊接过程中发生意外的可能性。

如图7所示，本发明实施例还提供了一种焊接电路的控制方法，用于控制上述焊接电路。该方法包括如下步骤：

S10:响应于接收到使能工作信号，控制所述逆变器以最高频率输出所述交流电；

S20:从最高频率开始逐步降低所述交流电频率直至所述焊接电路的输出功率或者输入功率达到预定阈值；

S30:当所述输出功率或所述输入功率达到预定阈值后，控制所述逆变器保持当前频率输出所述交流电；

S40:响应于接收到停止工作信号，或逆变器持续工作预定时间，或所述输出功率或所述输入功率降低，控制所述逆变器停止输出所述交流电。

控制器通过执行上述步骤S10-S40来控制焊接电路进行焊接，能够使焊接电路以预定阈值的输出功率进行工作，从而精确控制感应加热的能量，使焊接效果更加稳定。并且通过调整预定阈值的大小，本实施例的控制方法还能够使焊接电路适用于不同规格的汇流排，使其针对不同汇流排加热效果一致，无需根据不同汇流排规格重新设计电路，提高了焊接电路的通用性。

综上所述，本发明实施例的一种焊接电路及其控制方法，通过设置逆变器、焊接头和控制器，利用控制器按照预定的控制方法调节逆变器输出的交流电频率，使焊接电路以预定阈值的输出功率进行工作，能够精确控制感应加热的能量，使焊接效果更加稳定，并且针对不同汇流排加热效果一致，无需重新设计电路，降低了设计成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种焊接电路，用于焊接太阳能光伏板的栅线和汇流排，其特征在于，包括：

逆变器；

焊接头，与所述逆变器的输出端连接，所述焊接头包括线圈和电容；以及

控制器，用于在启动后按照预定方式调节所述逆变器输出的交流电频率直至所述焊接电路的输出功率或输入功率达到预定阈值；

检测电路，与所述控制器和所述逆变器连接，用于检测所述逆变器的输入电压值和输入电流值，或输出电压值和输出电流值，并输出至所述控制器；

其中，所述控制器被配置为根据如下方式控制所述逆变器输出的交流电频率：

响应于接收到使能工作信号，控制所述逆变器以最高频率输出所述交流电；

从最高频率开始逐步降低所述交流电频率直至所述焊接电路的输出功率或者输入功率达到预定阈值；

所述控制器还被配置为：

响应于所述输出功率或所述输入功率达到预定阈值，控制所述逆变器保持当前频率输出所述交流电；

响应于所述逆变器持续工作预定时间，控制所述逆变器停止输出所述交流电；

所述控制器还被配置为执行如下步骤：

在从最高频率开始逐步降低所述交流电频率的过程中，若所述输入功率或所述输出功率开始降低，则控制所述逆变器停止输出所述交流电；

所述控制器还被配置为执行：当汇流排规格发生变化时，通过调整所述预定阈值来调整所述焊接电路的输出功率，使得所述焊接电路对不同汇流排的加热效果保持一致。

2.根据权利要求1所述的焊接电路，其特征在于，所述控制器还被配置为执行如下步骤：

响应于接收到停止工作信号，控制所述逆变器停止输出所述交流电。

3.根据权利要求1所述的焊接电路，其特征在于，所述控制器被配置为：

根据所述逆变器的输入电压值和输入电流值，或输出电压值和输出电流值，得到所述输入功率值或所述输出功率值。

4.根据权利要求1所述的焊接电路，其特征在于，所述电容包括：

第一电容；和

第二电容，所述第一电容、所述线圈和所述第二电容依次串联连接。

5.一种应用于如权利要求1-4中任一项所述的焊接电路的控制方法，所述焊接电路用于焊接太阳能光伏板的栅线和汇流排，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

响应于接收到使能工作信号，控制逆变器以最高频率输出交流电；

从最高频率开始逐步降低所述交流电频率直至所述焊接电路的输出功率或者输入功率达到预定阈值；

当所述输出功率或所述输入功率达到预定阈值后，控制所述逆变器保持当前频率输出所述交流电；

响应于接收到停止工作信号，或逆变器持续工作预定时间，或所述输出功率或所述输入功率降低，控制所述逆变器停止输出所述交流电。