專利名稱：一種大功率單回路逆變軟開關弧焊電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種逆變弧焊電源，具體地說是一種大功率單回路軟開關逆變弧 焊電源。
背景技術：
隨著生產(chǎn)技術的發(fā)展，各種大型鋼結構件和大型設備的生產(chǎn)應用，為了提高生產(chǎn) 效率和焊接質(zhì)量，就需要更大電流和功率的電源提供焊接領域，逆變弧焊電源由于其體積 小、重量輕、高效節(jié)能、使用方便以及特性優(yōu)異等特點，越來越多的受到人們的重視，但目前 所見生產(chǎn)的單一逆變回路單元的弧焊電源的額定電流在630A，如需更大電流通常是用兩個 或多個逆變單元并聯(lián)而成解決這一問題。如額定電流1250A，通常目前生產(chǎn)的是使用兩個 630A的逆變單元并聯(lián)。中國專利號01224385. X公開了一種《大功率逆變焊機》，其方案就 是采用的是逆變單元并聯(lián)成大功率弧焊電源的。其缺點是主回路電路冗余、連線復雜、需要 均流、維護復雜、相互易干擾、特性控制比較復雜等問題。
實用新型內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的上述不足，解決了現(xiàn)有單一回路逆變弧焊電源 輸出功率小，如要輸出大功率只能幾臺小功率電源并聯(lián)輸出更大電流的問題，提供一種僅 用單一軟開關逆變單元電路實現(xiàn)額定電流可達1250A的大功率弧焊電源，具有控制方便、 無并聯(lián)均流問題、結構簡單、操作方便等，可實現(xiàn)多種外特性如恒流恒壓等；其無需均流電 路、克服相互干擾、可方便實現(xiàn)多特性輸出而無需考慮多臺并聯(lián)逆變器連調(diào)的不足，而采用 移相全橋IGBT逆變軟開關技術，使效率及可靠性大大提高。為了達到上述設計目的，本實用新型采用的技術方案如下一種大功率單回路逆變軟開關弧焊電源，包括單一主回路電路、控制電路、驅動電 路，所述單一主回路電路由三相EMI濾波電路、三相整流濾波電路、全橋逆變軟開關電路、 中頻變壓器、中頻全波整流濾波電路組成，所述三相EMI濾波電路輸入端與三相電源相連， 經(jīng)三相整流濾波電路與全橋逆變軟開關電路連接，再與飽和電感、阻斷隔直電容串接后接 入中頻變壓器原邊，經(jīng)中頻變壓器變壓副邊輸出后再進入中頻全波整流濾波電路；所述控 制電路并聯(lián)到中頻變壓器原邊與中頻全波整流濾波電路輸出端，所述控制電路通過驅動電 路鏈接到全橋逆變軟開關電路。所述全橋逆變軟開關電路是由大功率電力半導體器件絕緣柵雙極晶體管IGBT構 成。所述三相整流濾波電路主要由三相整流模塊V及電容CI、C2組成。所述全橋逆變軟開關電路采用ZVSZCSPWM移相全橋軟開關，主要由超前橋臂 Q1-UQ1-2和滯后橋臂Q2-l、Q2-2組成，超前橋臂Q1_1、Q1_2工作在零電壓(ZVS)，滯后橋 臂Q2-1、Q2-2工作在零電流。所述中頻全波整流濾波電路主要由兩個二極管D、電感L2、L3、L4和電容C6、C7、
3C8組成，兩個二極管D分別通過電感L3和L4連接到中頻變壓器，兩個二極管D上分別并聯(lián) 電容C6和C7，經(jīng)二極管D整流后通過電感L2和電容C8輸出。本實用新型所述的大功率單回路逆變軟開關弧焊電源的有益效果是僅用單一回 路實現(xiàn)大功率輸出的弧焊電源，其結構合理，控制方便、無并聯(lián)均流問題、結構簡單、操作方 便、克服相互干擾、特性優(yōu)異等，可實現(xiàn)多種焊接所需的外特性輸出。
圖1是本實用新型實施例所述的大功率單回路逆變軟開關弧焊電源的方框原理 圖；圖2是本實用新型實施例所述的大功率單回路逆變軟開關弧焊電源的主電路圖；圖3是本實用新型實施例所述的大功率單回路逆變軟開關弧焊電源的IGBT驅動 波形圖。
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述本實施例在本發(fā)明方 案為前提實施的，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述實施例。如圖1所示，本實用新型實施例所述的大功率單回路逆變軟開關弧焊電源，包括 單一主回路電路、控制電路、驅動電路，所述單一主回路電路由三相EMI濾波電路1、三相整 流濾波電路2、全橋逆變軟開關電路3、中頻變壓器4，中頻全波整流濾波電路5組成，所述三 相EMI濾波電路1輸入端與三相電源相連，經(jīng)三相整流濾波電路2與全橋逆變軟開關電路3 連接，再與飽和電感、阻斷隔直電容串接后接入中頻變壓器4原邊，經(jīng)中頻變壓器4變壓副 邊輸出后再進入中頻全波整流濾波電路5，經(jīng)中頻全波整流濾波電路5后得到所需的輸出 電壓或電流；所述控制電路并聯(lián)到中頻變壓器4原邊與中頻全波整流濾波電路5輸出端，中 頻變壓器4原邊的電流反饋信號傳遞到連接到控制電路，同時控制電路接收中頻全波整流 濾波電路5輸出端的電流反饋信號和電壓反饋信號；所述控制電路通過驅動電路鏈接到全 橋逆變軟開關電路3。所述全橋逆變軟開關電路3是由大功率電力半導體器件絕緣柵雙極晶體管IGBT 構成。其工作原理為控制電路將取自單一主回路電路中的所要控制的輸出電壓或電流 的反饋與所要控制的對象給定相比較后，經(jīng)PID自動控制調(diào)節(jié)，產(chǎn)生控制信號輸出到驅動 電路控制IGBT移相全橋逆變軟開關工作方式，使輸出達到所需要的電壓或電流，滿足焊接 工藝要求。所述控制電路還有過熱、過流、欠壓、過壓、缺相等保護及指示功能，以及功能選 擇(指實現(xiàn)多種焊接功能)、電流電壓預設并顯示等；所述驅動電路將由控制電路產(chǎn)生輸入 控制IGBT的信號加于放大，以便于適合驅動大功率半導體絕緣柵雙極晶體管IGBT逆變工 作的驅動功率。如圖2所示，所述單一主回路電路的主要結構為三相380VAC/50HZ經(jīng)接線盒、斷 路器Kl接入三相EMI濾波電路1，三相EMI濾波電路1將外電網(wǎng)所引入的電磁干擾減小或 濾除，減少外電網(wǎng)的電磁干擾本弧焊電源，同時將本機產(chǎn)生的電磁信號減少或濾除，減少或 消除對外電網(wǎng)的干擾；三相EMI濾波電路1輸出接入三相整流濾波電路2，此電路主要由三
4相整流模塊V及電容C1、C2組成，整流濾波后的電流輸入到全橋逆變軟開關電路3，本電路 采用ZVSZCS PWM移相全橋軟開關，主要由超前橋臂Ql-1、Q1-2和滯后橋臂Q2_l、Q2-2組 成，超前橋臂Ql-1、Q1-2工作在零電壓(ZVS)，滯后橋臂Q2-1、Q2-2工作在零電流；全橋逆 變軟開關電路3通過中頻變壓器4接入到中頻全波整流濾波電路5，所述中頻全波整流濾波 電路5主要由兩個二極管D、電感L2、L3、L4和電容C6、C7、C8組成，兩個二極管D分別通過 電感L3和L4連接到中頻變壓器，兩個二極管D上分別并聯(lián)電容C6和C7，經(jīng)二極管D整流 后通過電感L2和電容C8輸出。如圖2和3所示，工作時每個橋臂的兩個IGBT成180°互補導通，超前橋臂Ql_l、 Q1-2與滯后橋臂Q2-1、Q2-2導通角相差一個相位a，即移相角a，通過調(diào)節(jié)移相角a的大 小來調(diào)節(jié)輸出電壓或電流的大小，超前橋臂Q1-1和Q1-2并聯(lián)的電容C3、C4是降低超前橋 臂關斷時電壓上升斜率，減少關斷損耗；阻斷電容C5在超前橋臂Ql-1、Q1-2關斷時迫使中 頻變壓器4原邊電流下降到零，創(chuàng)造滯后橋臂Q2-1、Q2-2零電流關斷的條件，還可避免中 頻變壓器4直流偏磁和飽和現(xiàn)象；在中頻變壓器4原邊電流下降到零時，串聯(lián)于中頻變壓 器4原邊的飽和電感L1 (在電流大時，L1飽和，電流小，接近零時退出飽和)阻止電流反方 向增大，在一小段時間內(nèi)將電流鉗在零值，實現(xiàn)Q2-l、Q2-2零電流關斷，同時滯后橋臂開通 Q2-1、Q2-2時，電流從零上升，飽和電感L1限制電流上升斜率，使滯后橋臂零電流開通，向 外輸出能量，此電路各參數(shù)固定后將按一定規(guī)律諧振工作，電路以軟開關方式逆變，可靠性 高、效率高；然后經(jīng)中頻全波整流濾波電路5濾波后輸出所需的電壓或電流。以上所述僅為本實用新型的一個實例，同時實例并不限制本實用新型，凡在本實 用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的 保護范圍之內(nèi)。
權利要求一種大功率單回路逆變軟開關弧焊電源，包括單一主回路電路、控制電路、驅動電路，其特征在于所述單一主回路電路由三相EMI濾波電路、三相整流濾波電路、全橋逆變軟開關電路、中頻變壓器、中頻全波整流濾波電路組成，所述三相EMI濾波電路輸入端與三相電源相連，經(jīng)三相整流濾波電路與全橋逆變軟開關電路連接，再與飽和電感、阻斷隔直電容串接后接入中頻變壓器原邊，經(jīng)中頻變壓器變壓副邊輸出后再進入中頻全波整流濾波電路；所述控制電路并聯(lián)到中頻變壓器原邊與中頻全波整流濾波電路輸出端，所述控制電路通過驅動電路鏈接到全橋逆變軟開關電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的大功率單回路逆變軟開關弧焊電源，其特征在于所述全橋 逆變軟開關電路是由大功率電力半導體器件絕緣柵雙極晶體管IGBT構成。
3.根據(jù)權利要求1所述的大功率單回路逆變軟開關弧焊電源，其特征在于三相整流 濾波電路主要由三相整流模塊V及電容Cl、C2組成。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的大功率單回路逆變軟開關弧焊電源，其特征在于全橋 逆變軟開關電路采用ZVSZCSPWM移相全橋軟開關，主要由超前橋臂Ql-1、Q1-2和滯后橋臂 Q2-UQ2-2組成，超前橋臂Q1-1、Q1_2工作在零電壓(ZVS)，滯后橋臂Q2_1、Q2_2工作在零 電流。
5.根據(jù)權利要求1所述的大功率單回路逆變軟開關弧焊電源，其特征在于中頻全波 整流濾波電路主要由兩個二極管D、電感L2、L3、L4和電容C6、C7、C8組成，兩個二極管D分 別通過電感L3和L4連接到中頻變壓器，兩個二極管D上分別并聯(lián)電容C6和C7，經(jīng)二極管 D整流后通過電感L2和電容C8輸出。
專利摘要本實用新型公開了一種大功率單回路逆變軟開關弧焊電源，包括單一主回路電路、控制電路、驅動電路，所述單一主回路電路由三相EMI濾波電路、三相整流濾波電路、全橋逆變軟開關電路、中頻變壓器、中頻全波整流濾波電路組成，所述三相EMI濾波電路輸入端與三相電源相連，經(jīng)三相整流濾波電路與全橋逆變軟開關電路連接，再與飽和電感、阻斷隔直電容串接后接入中頻變壓器原邊，經(jīng)中頻變壓器變壓副邊輸出后再進入中頻全波整流濾波電路；所述控制電路并聯(lián)到中頻變壓器原邊與中頻全波整流濾波電路輸出端，所述控制電路通過驅動電路鏈接到全橋逆變軟開關電路。
文檔編號H02M7/219GK201699602SQ201020223940
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月12日 優(yōu)先權日2010年6月12日
發(fā)明者劉紅金, 黃德華 申請人:成都熊谷加世電器有限公司