焊接机器人的整流电源单元的工作原理

1 引言 ?

近年来，随着科技的发展，越来越多的各类机器人投入了使用。其中用于工业生产的工业机器人是最庞大的一个分支，它们具有效率高、加工质量稳定、环境适应性强等特点，在诸多工业领域扮演着越来越重要的角色。我国自80年代以来引进了大量的工业机器人，为促进我国的经济发展发挥了重要作用。但随着进口机器人使用量的增加，其维护问题就显得尤为重要。现阶段关于机器人维护方面还存在很多问题，如很多国外供应商售后服务不及时，备件价格昂贵且采购周期长，缺少必要的维修资料等等。在这种情况下，进行逆向工程绘制电路图并分析其工作原理，就具有特别的意义，为以后更好地使用、维修、故障分析及改进提供了重要保证。 ?

本文以神龙汽车有限公司的焊接机器人为例，分析该机器人系统中的电源电路，供同行参考。

2 电源电路分析

2.1 电源单元组成

焊接机器人电源单元包括三组电源如图1。

其中，第一组（u1，v1，w1）为三相226 v，经三相晶闸管整流桥整流为dc 328v（l+，l-）供给轴控单元主回路。整流桥的触发由ein启动。其控制电路具有过压报警、处理及故障复位功能。  

第二组（u2，v2，w2）为三相20 v，经三相整流桥整流后，一部分给机器人其它部分（krc，ver，intern，interface）提供dc 24 v电源，另一路经7815稳压后给第一组（u1，v1，w1）控制电路供电。

第三组（u3，v3，w3）为三相25 v，经三相整流桥整流后给轴控单元提供抱闸电源ub；ub再经轴控单元中的开关电源变换为7路电源分别给轴控单元控制回路和逆变控制电路提供电源。

以上三组电源中，第二、三组较简单，不加论述。在此仅对第一组作介绍。

2.2 第一组电源电路

第一组电源主回路由三个晶闸管模块组成整流桥如图2，其中vt?1和vd?1为一模块，输出端（l+，l-）接滤波电容c和放电电阻r。每相波头信号x2（1，3，16）送控制回路，经处理得相应晶闸管的门极触发信号x2（9，13，11）。

2.3 控制回路

第一组电源控制回路由三相触发电路、启动条件、过压报警及保护等电路组成。

2.3.1 启动条件

电源的启动条件电路如图3。当控制器发来ein（启动）信号，光耦i1的1端呈低电位，经施密特非门驱动器ic1b的3，4脚反相为高电位，通过r13给c9充电，消除信号抖动，再经ic1c、ic1d两次反相仍为高电位，分别为三相触发电路和输出正常电路提供开门信号sein。

2.3.2 三相触发电路

以u相为例，晶闸管触发电路如图4。取自主回路的交流波头信号(x2(1)-l+)，经光耦ic8隔离，使6脚输出为低电位，经达林顿反相驱动ic5a反相为高电位。在ein已为ic6的6脚提供开门信号sein的情况下，使ic6b（4）输出高电位，经ic5b反相为低电位，使脉冲高压器tc3的原边产生脉冲信号，副边输出触发信号gu给vt1的门极，使该晶闸管触发导通。当该相波头信号消失时，其触发信号也消失。当u1＜l+时，该相晶闸管被负压关断。这样，各相晶闸管顺序开通与关断，完成三相半控整流。

2.3.3 过压报警及保护电路 

如图5所示，当整流电路输出电压过高时，由r29、r27组成的分压电路使ic2的同相输入端电位升高，而ic2的反相输入端为一恒定电位。它先由r19，r18，r16，rp1，r20组成分压电路，经vd6稳压（9 v）后，再经r16，rp1，r20分压，由rp1调整设定保护电压值。一旦3端电压高于此设置电压，ic2输出为高电平，vt1导通，vt2，vt3导通，导致vt01导通，平波负载r+，r-接入整流输出端，同时光耦i2的1脚呈低电位，经ic1a反相为高电位。它一路经ic4c反相驱动bal灯亮，指示已过压并已投入平波负载；一路经ic1?1e、ic1f两次反相，通过vd3给c11充电并自保，经i1a驱动故障灯baf亮，同时经ic4给ic3的3端输入低电平，正常运行灯btb熄灭，并由端子x1（2）告知控制器故障信息。当过压消失，vt01截止，断开平波负载，bal灯熄灭，c11经r25放电后，ic1a输出低电平，故障灯baf熄灭。此时若ein信号仍有，正常运行灯btb点亮，电路恢复正常工作。也可在故障消失后，通过按复位键通知控制器，使其恢复正常工作。 

3 结束语 

本文着重介绍了一种机器人的整流电源单元的工作原理，并给出了具体的电路图。它对使用单位更好地使用和维修机器人具有重要意义，对其它相关单位也具有参考和借鉴价值。 



(来源：电子工程世界）

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