第一節(jié) 產(chǎn)品定義及發(fā)展歷程
1、產(chǎn)品定義
用逆變技術的弧焊電源（又稱弧焊逆變器）稱為逆變焊機。而逆變與整流剛好相反，是指把直流電改變?yōu)榻涣麟姷倪^程。
逆變焊機的工作過程如下：將三相或單相工頻交流電整流，經(jīng)濾波后得到一個較平滑的直流電，由IGBT組成的逆變電路將該直流電變?yōu)閹资甂HZ的交流電，經(jīng)主變壓器降壓后，再經(jīng)整流濾波獲得平穩(wěn)的直流輸出焊接電流。其變換順序可簡單地表示為：工頻交流（經(jīng)整流濾波）→直流（經(jīng)逆變）→中頻交流（降壓、整流、濾波）→直流。如果用符號表示，即為：AC→DC→AC→DC
由于逆變工作頻率很高，所以主變壓器的鐵心截面積和線圈匝數(shù)大大減少，因此，逆變焊機可以在很大程度上節(jié)省金屬材料，減少外形尺寸及重量，大大減少電能損耗，更重要的是，逆變焊機能夠在微妙級的時間內(nèi)對輸出電流進行調(diào)整，所以就能實現(xiàn)焊接過程所要求的理想控制過程，獲得滿意的焊接效果。
2、發(fā)展歷程
1）國際
現(xiàn)代焊接設備的發(fā)展與電力電子技術和器件的發(fā)展密切相關。50年代末，功率半導體二極管開始用于焊接電源，所構成的弧焊整流器明顯優(yōu)于弧焊發(fā)電機。70年代初，由晶閘管（SCR）構成的可控整流式弧焊機的出現(xiàn)標志著現(xiàn)代電力電子技術開始進入焊接電源設備領域。SCR弧焊機的電氣特性和工藝特性優(yōu)于二極管整流弧焊機，是當時廣泛應用的一種重要焊接電源設備。70年代中到80年代中，性能優(yōu)良的自關斷電力電子開關器件：功率晶體管（GTR），功率場效應管（MOSFET），絕緣柵晶體管（IGBT），可關斷晶閘管（GTO）等相繼出現(xiàn)。70年代末開始出現(xiàn)晶閘管式逆變弧焊機并主要應用于TIG和手工電弧焊，后來又推廣到CO2、MAG等焊接方法和切割。1982年，華南理工大學訪問學者在德國首先研制成功場效應管式弧焊逆變器，其應用領域從TIG到手工電弧焊、氣體保護焊以及切割，促進了焊接設備更新?lián)Q代的發(fā)展。80年代末又出現(xiàn)IGBT式逆變焊機，主要應用于各種電弧焊和切割。以功率晶閘管、晶體管、MOSFET、IGBT等為開關器件的新一代弧焊逆變器，采用高頻PWM開關技術和微電子控制技術，淘汰了笨重的工頻變壓器和笨拙的電磁控制方式。它不僅具有高效節(jié)能、體積小、重量輕、多功能、多用途等優(yōu)點，而且具有良好的動、靜態(tài)特性和工藝特性。因而，新一代的弧焊逆變器自問世以來，受到廣泛的重視，發(fā)展迅猛。1989年世界焊接與切割博覽會（埃森博覽會）上有30多家廠商展出了弧焊逆變器。1993年的埃森會上，絕大多數(shù)的廠商都展出了弧焊逆變器及設備。據(jù)IIWXIIC1993年11月所作的調(diào)查，逆變式焊機在日、美、歐等地使用的焊機中占17%，其中在氣體保護焊和TIG焊中占30%以上。到了1996年，日本日立公司的IGBT逆變焊機已占MIG/MAG焊機的70%，占TIG焊機的95%以上，占切割機的100%，日本松下，大阪變壓器公司的逆變式焊機都超過50%。以IGBT，MOSFET等為開關器件的弧焊逆變器，有著廣泛的應用前景，是當前國際焊接電源設備發(fā)展的主流和方向。
2）國內(nèi)
我國逆變焊機的研究開發(fā)起步于20世紀70年代末期，于20世紀80年代開始發(fā)展。1982年，成都電焊機研究所開始了對晶閘管逆變式弧焊整流器的研究，于1983年研制出我國第一臺商品化的ZX7-250逆變式弧焊電源，并通過了該項目的部級鑒定。隨后，清華大學、哈爾濱工業(yè)大學、華南理工大學和時代公司等單位相繼推出了采用各種開關元件的逆變式焊機。
現(xiàn)在，我國焊機逆變電源已形成4代產(chǎn)品：第一代是以可控硅SCR為主攻率器件的逆變器；第二代是晶體管逆變器；第三代是場效應管逆變器；第四代是IGBT逆變器，其逆變頻率高，飽和壓降低，功耗小，效率高，無噪聲，與前3代逆變器相比，優(yōu)勢更明顯。
第二節(jié) 產(chǎn)品特點及應用領域分析
1、產(chǎn)品特點
弧焊逆變器的基本特點是工作頻率高，由此而帶來很多優(yōu)點。這是因為變壓器，無論是原繞組還是副繞組，其電勢E與電流的頻率f、磁通密度B、鐵芯截面積S及繞組的匝數(shù)W有如下關系：
E=4.44fBSW
而繞組的端電壓U近似地等于E，即：
U≈E=4.44fBSW
當U、B確定后，若提高f，則S減小，W減少，因此，變壓器的重量和體積就可以大大減小。這樣，就能使整機的重量和體積顯著減小。不僅如此，還因為頻率的提高及其他因素而帶來了許多優(yōu)點，與傳統(tǒng)弧焊電源比較，其主要特點如下：
1）體積小，重量輕，節(jié)省材料、便攜帶（IGBT逆變電焊機重量僅為旋轉(zhuǎn)弧焊機的1/6）。
2）高效節(jié)能，效率可達到80%~90%，比傳統(tǒng)焊機節(jié)電1/3以上
3）起弧性能好，抗干擾，良好推力調(diào)節(jié)功能
4）電弧穩(wěn)定，飛濺小
5）焊接品質(zhì)好，熔池深，強度高
6）過壓過流自動保護
7）可連續(xù)工作，性能穩(wěn)定，具有電壓波動自動補償功能
8）適合各種酸性堿性焊條施焊
9）支持纖維焊條向下焊接
10）適合于與機器人結(jié)合，組成自動焊接生產(chǎn)系統(tǒng)
11）可一機多用，完成多種焊接和切割過程。
2、應用領域
電焊機（又稱焊接設備）是現(xiàn)代工業(yè)重要的工藝裝備，廣泛應用于造船、化工、冶金、建筑、機械、汽車、輕工、電力等各工業(yè)部門，也是航天、電子、原子能等國防尖端工業(yè)中不可缺少的加工設備。
逆變焊機的主要應用領域于交流焊機和直流焊機應用領域一樣。交流焊機一般都用在鋼結(jié)構制造單位或一般通用機械或農(nóng)業(yè)機械制造單位。直流主要用在制造壓力容器鍋爐，管道，或重要結(jié)構制造單位的焊接用焊機。
2007-2012中國焊割設備市場容量（按行業(yè)分）
略……
第三節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)技術發(fā)展現(xiàn)狀
逆變電源現(xiàn)在所用的開關元件有SCR(晶閘管)、GTR(晶體管)、MOSFET(場效應管)及IGBT(兼有GTR和MOSFET優(yōu)點的一種電子元件)。IGBT有取代其他幾種開關元件之勢，IGBT逆變焊機是當今世界焊機技術的重大進步，發(fā)展的新潮流。
第四節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點或流程
數(shù)字化逆變弧焊電源的控制系統(tǒng)原理框圖
圖中全數(shù)字化焊機可以分為功率和控制兩部分。功率部分，三相380V交流電經(jīng)過整流和電容濾波得到540V的直流電，經(jīng)過全橋逆變電路、主變壓器和付邊整流橋、輸出濾波電感，最后輸出所需要的電流、電壓?？刂撇糠忠訢SP和單片機構成的雙機系統(tǒng)為核心，控制中電流和電壓經(jīng)過采樣、A/D轉(zhuǎn)換，由DSP讀取反饋值。電流、電壓的給定值則由控制面板輸入，經(jīng)過單片機C167CR傳送給DSP（ADSP-2181）。DSP則根據(jù)電流、電壓的給定與反饋量進行運算，得到相應的IGBT導通時間，產(chǎn)生PWM脈沖序列。
DSP芯片為ADI的ADSP-2181，工作中其控制程序由IDMA口進行加載，加載的程序分別存儲于其片上的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)，程序加載由高地址空間向低地址空間進行，最后完成0x0000H的加載。當程序加載完成后，程序由0x0000H開始順序執(zhí)行。程序的加載由單片機C167CR控制進行。因此，在C167CR與ADSP-2181構成的雙機系統(tǒng)中，C167CR是主控芯片（HostMicro-controller）。
控制面板和送絲機由各自的單片機單獨控制，控制面板中的單片機為ATMEL的AT29C2051，這是一種20引腳的8位單片機，片上有2Kbytes的Flash?？刂泼姘宓臄?shù)顯和按鍵管理由2片ICM7218A完成。送絲機控制則采用MCS80196KC。面板的主控制芯片AT29C2051、送絲機的MCS80196KC和主控制板的C167CR單片機之間通過RS485接口電路組成的局部串行控制總線進行通訊。工作中面板向C167CR發(fā)送焊接參數(shù)的給定值、焊接工藝種類、點動送絲信號、試氣信號等，而C167CR則把DSP讀取的電流、電壓反饋值以及焊接中的過流、過熱、欠壓等信號傳送到面板進行顯示。送絲機控制芯片MCS-80C196KC與C167CR的通訊主要進行的是C167CR向MCS80196KC發(fā)送指令，如送絲速度、送絲、停止等等。送絲機與面板之間不直接進行通訊。從焊機的總體管理的角度來看，C167CR是核心芯片。
該解決方案中，單片機C167CR可以通過RS232接口與PC機建立串行通訊。C167CR的串行通訊有2個作用，一個是焊接工藝的網(wǎng)絡化管理與控制，另一個作用就是進行控制程序的在線升級，其實質(zhì)是利用C167CR的串行程序加載（bootloader）功能進行控制程序的在線Flash編程。略……
第五節(jié) 國內(nèi)外生產(chǎn)技術發(fā)展趨勢分析
逆變電源總的發(fā)展趨向是向著大容量、輕量化、高效率、模塊化、智能化發(fā)展并以提高可靠性、性能及拓寬用途為核心，愈來愈廣泛應用于各種弧焊方法、電阻焊、切割等工藝中。高效和高功率密度（小型化）是國際弧焊逆變器追求的主要目標自之一。高頻化和降低主要器件的功耗是實現(xiàn)這一目標的主要技術途徑。
弧焊逆變技術正朝以下方向發(fā)展：
1、沿20kHz的技術路線開發(fā)研制50kHz，100kHz級的弧焊逆變器。
2、探討旨在降低電力電子器件開關功耗，提高開關頻率的零電壓，零電流開關（軟開關）技術，其中包括電路拓撲結(jié)構和工程實現(xiàn)。
3、研制和生產(chǎn)大容量的逆變式焊機。
4、研制和生產(chǎn)智能控制的逆變式焊機。
5、研究功率因數(shù)校正和減少電網(wǎng)諧振干擾。
第六節(jié) 行業(yè)總體概述
一、2003-2009年行業(yè)企業(yè)數(shù)量發(fā)展狀況
2003-2009年金屬切割及焊接設備制造行業(yè)企業(yè)數(shù)量發(fā)展狀況
單位：個
二、2003-2009年行業(yè)從業(yè)人員發(fā)展狀況
2003-2009年金屬切割及焊接設備制造行業(yè)從業(yè)人員發(fā)展狀況
單位：人
三、2003-2009年行業(yè)固定資產(chǎn)發(fā)展狀況
2003-2009年金屬切割及焊接設備制造行業(yè)固定資產(chǎn)發(fā)展狀況
單位：千元
四、2003-2009年行業(yè)銷售收入發(fā)展狀況
2003-2009年金屬切割及焊接設備制造行業(yè)銷售收入發(fā)展狀況
單位：千元
五、2003-2009年行業(yè)利潤總額發(fā)展狀況
2003-2009年金屬切割及焊接設備制造行業(yè)利潤總額發(fā)展狀況
單位：千元
略……
第七節(jié) 產(chǎn)品所屬行業(yè)總體評價
一、行業(yè)所處生命周期及成長性分析
金屬切割及焊接設備制造行業(yè)生命周期判斷
金屬切割及焊接設備制造行業(yè)所處成長性分析
二、行業(yè)活力系數(shù)評價
金屬切割及焊接設備制造行業(yè)活力系數(shù)分析
單位：%
三、行業(yè)總結(jié)（CMRN）
我國幾乎占到全世界鋼材消耗量的1/3，成為世界上最大的鋼材生產(chǎn)國和消費國?？陀^的形勢為我國焊接事業(yè)的發(fā)展提供了一個很大的舞臺。目前,鋼材是我國最主要的結(jié)構材料，在今后20年中鋼材仍將占有重要的地位。然而,鋼材必須經(jīng)過加工才能成為具有給定功能的產(chǎn)品。由于焊接結(jié)構具有重量輕、成本底、質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)周期短、效率高、市場反應速度快等優(yōu)點，焊接結(jié)構的應用日益增多。焊接加工的鋼材總量比其他加工方法多。而電焊機是保證高質(zhì)量焊縫首要的必備條件。因此，發(fā)展我國制造業(yè),尤其是裝備制造業(yè),必須高度重視焊接技術及其電焊機的同步提高和發(fā)展。
中國是焊機生產(chǎn)與消費大國。焊機無論是從需求，消費方面，產(chǎn)品都體現(xiàn)出極大的潛力，我國焊機需求巨大，應用分布較多，因此從需求及消費角度考慮，產(chǎn)品仍然具有相當大的開發(fā)前景。略……
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