采用手工焊和TIG焊时，电源的输出特性为垂直特性，在控制系统中，只有电流单环起作用，而CO2 MAG焊和脉冲MIG焊时，电源输出外特性为平特性，不仅电流环起作用，而且电压环也起作用。图1为手工、氩弧焊时的控制原理图，其中只有一个电流单环，L为滤波电感，为等效电弧电阻，R1为等效电路的内阻，包括电缆，电感，接触电阻，电源输出内阻。
      

   图2 为 CO2气保焊的控制原理，本质上为一恒压源特性，电压外环计算的结果作为电流内环的给定，分别控制短路，燃弧的波形，实现熔滴的正常过渡。

传感器的调理电路如图3所示，其中电阻 为测量电阻，输出电流的信号转换为电压信号以后，为了消除共模噪声的影响，采用差分放大电路进行处理。其中
                           

 

   实际传感器在焊接电源中的位置如图4所示，电流传感器接在整流二极管的阳极输出端，其测试的电流为焊接电流，传感器的供电为开关电源。
                

   采用上述传感器做对输出电流进行采样，编制相应的闭环控制软件，不同的焊接工艺对于输出电流的变换规律是不一样的，短路过渡中，电弧负载为短路和燃弧状态的周期性切换。在短路状态，输出电流要按照一定的斜率向上升，斜率太大，引起焊丝的硬爆断，斜率太小，短路时间变长，会发生顶丝现象。在然弧段，希望燃弧初期，电流快速下降，而燃弧后期，电流要维持一个平台，以保证足够的熔深。而脉冲MIG焊，可以在很小的电流范围内实现射滴过渡，在脉冲峰值期间，熔滴喷射出去，而在脉冲基值期间，维持电弧状态并加热熔池。输出电流需要周期性地快速变化，并且变化的幅值很大。例如采用1.2mm炭钢焊丝120A焊接时，基值电流约为35A，而峰值电流约为420A。可见，无论是CO2MAG焊，还是脉冲MIG焊，输出电要都要周期性地快速变化。图5为120A/18.5V CO2 MAG焊接时，给定地电流波形和反馈电流波形。而图6为120A/20V 脉冲MIG焊时电流的给定和输出电流地信号，可见整个电流环具有快速的跟踪性能，并且基本上可以做到任意波形的无差跟踪。

 

  在400A全数字化多功能焊接电源中，采用LEM公司的LT508-S6 做为输出电流的采样传感器，已经完成了相关的软件编制和硬件平台的制作，并已经成功地实现了某些焊接工艺。实验结果表明：该型传感器具有以下优点：噪声小，稳定性好，测量线性度优良，且响应时间短。该传感器能够完全满足气体保护焊接场合对于电流采样的需求。

[1] BY S.K. CHOI, C.D.YOO. “Dynamic simulation of metal transfer in GMAW”.Welding Research Supplement January 1998. 38-44.

[2]Y.M.Chae,G.H.Choe.et al. A new instantaneous output current control method for inverter arc welding machine. IEEE PESC’99 p.521.1999

作者简介：沙德尚  男，1977年生，江苏宿迁人，博士后，硕士生导师，研究方向为电力电子高频变换，全数字化焊接电源，电机及其控制和新能源发电系统，已发表文章20余篇。