新型固态高频焊机的脉冲屏蔽技术(PSM)

        经过三正电气研发人员的不懈努力,采用脉冲屏蔽技术(PSM)的新型固态高频焊机已研发成功、定型,并在焊管现场得到了实际验证。通过对现场运行数据的统计分析,新型固态焊机不仅负载适应范围宽,而且节电效果显著,具有原固态焊机不可比拟的优点。

  1. 圆满解决了焊机的负载匹配问题

        负载匹配问题是所有固态高频焊机所面临的最大难题!良好的负载匹配是指焊机的直流电压和直流电流能够同时达到额定设计值,此时焊机可输出额定功率;而较差的负载匹配,要么是直流电压先达到额定值(轻载),要么是直流电流先达到额定值(重载),即直流电压和直流电流不能同时达到额定值,焊机不能输出额定功率。

        同一台固态高频焊机,当焊接直径较大钢管时,焊机的直流电压可能已达到额定值,而直流电流没有达到额定值;当焊接直径较小的钢管时,焊机的直流电流可能已达到额定值,而直流电压较低。这两种情况下,焊机都不可能输出额定功率,焊机的效能没有得到充分发挥,焊接速度都难以满足用户的需求。例如,某一用户的400kW固态高频焊机(焊机额定直流电压450V、额定直流电流880A),焊接50mm*50mm*3mm钢管时,实际运行参数为:直流电压230V,直流电流700A,从运行数据可以看出焊机的直流电流已接近额定值,而焊机的直流电压远低于额定值,这是典型的重载匹配状态,焊机的效能只发挥出了额定值的40%,焊接速度也很低,远没达到用户的速度需求。

        为了实现固态高频焊机的负载匹配,使焊机能够尽可能输出额定功率,目前用户采用的措施有:1)调节匹配变压器变比(串联型焊机),2)调节焊机槽路参数(并联型焊机),3)改变感应器匝数。上述这3种调节匹配方式不仅工作强度大而频繁,而且都是分级调节的粗调,顾此失彼,效果有限。

        三正电气公司的最新逆变控制技术——脉冲屏蔽技术(PSM),可圆满解决固态高频焊机的负载匹配问题,同一台焊机的负载匹配调节范围可高达3倍。因此,对于不同规格的钢管,用户不需要更改焊机的任何参数就可以保证额定功率输出,发挥出固态高频焊机100%的潜能。

        该控制技术尤其适合接触焊/感应焊双功能焊机,用户不需要更改焊机的任何电气参数、不需要更改任何电气结构就可以实现焊机的自动焊接状态切换,并保证两种模式都可以额定功率输出。

  1. 高效节能

        三 正电气公司的最新逆变控制技术——脉冲屏蔽技术(PSM)的工作过程为:

        1)焊 机功率为额定功率的20%时,焊机达到额定直流电压(450V~500V,具体额定电压值由用户的实际工况决定);

        2)当焊机在20%~100%额定功率运行时,焊机直流电压保持额定不变,而逆变电流连续可调!即焊机功率连续可调!

        例如,某一用户的400kW固态高频焊机实际运行参数为:直流电压230V,直流电流700A,焊机输出功率为161kW。如采用脉冲屏蔽技术(PSM),则其运行参数更改为:直流电压460V,直流电流350A,焊机输出功率也为161kW。但是,此时焊机电流只有原焊机电流的50%。众所周知,电气设备的损耗和电流的平方成正比!电流减小1倍,则损耗减小4倍,此时焊机的效率得到很大提高!并且焊机输出功率还可以继续提升,具备输出额定功率400kW的能力。

        从目前现场改造的焊机数据看,对于负载严重不匹配的焊机(运行直流电压350V以下),节电效果可达10~15%;对于负载匹配一般的焊机(运行直流电压350V~400V),节电效果可达5~10%.

  1. 高功率因数、低谐波

        随着电网监管的越来越严格、绿色电网的观念越来越深入人心,固态高频焊机的功率因数和谐波问题也越来越受到用户的关注。目前,几乎所有固态高频焊机都是采用三相可控硅整流的,电网侧的功率因数取决于焊机直流电压的高低,而谐波电流的大小取决于焊机直流电流的大小。

        采用脉冲屏蔽技术(PSM)时,由于焊机在20%~100%功率范围内直流电压都处于额定最高值、直流电流处于相对最低值,显然焊机的功率因数一直是处于最高值、谐波电流处于相对最小值。

        采用脉冲屏蔽技术(PSM)的固态高频焊机,不需要增加额外的无功补偿和谐波消除装置,不仅避免了供电部门的高额罚款,而且减小了用户的供电变压器、配电电缆的损耗,用户的综合用电效能也得到了提高。

  1. 高精度控制和完备的保护功能

        新的逆变控制系统采用大规模现场可编程芯片FPGA作为主控芯片,主频高达300MHz,12位AD采样,采用信号磁隔离技术。新的逆变控制板锁频锁相速度快、精度高,具备自动定角功能、上/下限频率失锁保护功能、槽路电压检测和MOS状态检测功能,焊机工作状态稳定可靠,保护灵敏,故障率低。

  1. 速度功率闭环(可选)

        全数字整流板和全数字逆变板相配合,可实现固态高频焊机的速度-功率闭环控制功能。用户只需通过触摸屏输入生产规格、壁厚等参数,焊机可根据焊速给定自动计算出高频焊机的需求功率并输出,实现真正的一键控制功能。

        速度-功率闭环控制功能减少了钢管的浪费、提高了钢管的成品率、提高了焊接质量的一致性、降低了操作人员的工作强度、提高了整线的生产效率。

注:原固态焊机改造项目

  1. 更换逆变控制板
  2. 更换MOS驱动板
  3. 加装隔直电容
  4. 重新调试焊机状态
  1. 更换整流控制板、加装触摸屏、更改继电回路(速度——功率闭环)