專利名稱：一種新型逆變式三相電暈機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電暈機(jī)，特別是一種新型逆變式三相電暈機(jī)電源。
背景技術(shù)：
電暈機(jī)也稱為電暈處理機(jī)、電子沖擊機(jī)、電火花機(jī),在學(xué)術(shù)上被稱為介質(zhì)阻擋放電，主要用于塑料薄膜類或塑料板材類制品的表面處理，當(dāng)要對(duì)上述材料進(jìn)行油墨印刷、復(fù)合、吹膜、涂布、膠接、材料改性、接枝、聚合、鍍膜、流延、粘貼加工前，為了使產(chǎn)品的表面具有更強(qiáng)粘附力，防止原材料在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)印刷甩色、復(fù)合粘貼不牢固、涂布漏膠不均勻等現(xiàn)象，影響了產(chǎn)品質(zhì)量，必須先進(jìn)行電暈沖擊處理。電暈機(jī)由機(jī)械系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和電源 電路三大部分組成，機(jī)械系統(tǒng)在伺服系統(tǒng)的帶動(dòng)下對(duì)工件進(jìn)行加工，伺服系統(tǒng)的電源輸入端接電源電路。目前制造的三相電暈機(jī)電源的工作原理是三相交流電通過濾波電感送入三相橋式整流電路，通過可控硅調(diào)壓、電感、電解電容濾波后送入由大功率IGBT模塊組成的半橋式逆變電路，逆變成頻率約為20KHZ的交流中壓，再經(jīng)升壓變壓器升壓后產(chǎn)生15KV、20KHZ的高頻高壓送至電極架。此種結(jié)構(gòu)的電源存在以下缺點(diǎn)1.由于輸入側(cè)整流濾波部分采用電解電容濾波，對(duì)電網(wǎng)的沖擊電流較大、需要復(fù)雜的啟動(dòng)電路、功率因數(shù)低，同時(shí)電解電容壽命低；2.由于逆變電路采用半橋式電路，開關(guān)管即IGBT模塊工作在硬開關(guān)狀態(tài)，存在以下缺點(diǎn)①功率器件在開通和關(guān)斷過程中，產(chǎn)生較大開關(guān)損耗，而且隨著頻率的提高而增力口，散熱相對(duì)比較困難；②由于換流回路中存在雜散電感，如引線電感、變壓器漏感等寄生電感或?qū)嶓w電感，當(dāng)開關(guān)器件關(guān)斷時(shí)，器件關(guān)斷的di/dt會(huì)在雜散電感上形成電壓尖峰，這導(dǎo)致開關(guān)器件關(guān)斷時(shí)有很高的尖峰電壓，并伴隨振蕩，容易造成開關(guān)器件的過壓而擊穿，一般電路中需要加很大的RC吸收電路由于吸收電容的使用，當(dāng)開關(guān)管突然開通時(shí)，這些能量將瞬時(shí)全部耗散在開關(guān)器件內(nèi)，從而增加開關(guān)器件的開通損耗，而且du/dt很大，將產(chǎn)生嚴(yán)重的開關(guān)噪聲，這會(huì)影響開關(guān)器件驅(qū)動(dòng)電路，使電路工作不穩(wěn)定，由于功率器件開關(guān)損耗比較大，這種控制方式在一定程度上制約了逆變電暈機(jī)的高頻化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種啟動(dòng)電路簡(jiǎn)單、功率因數(shù)高、CBB電容壽命長、對(duì)電網(wǎng)沖擊小,且可減少開關(guān)損耗、降低散熱量、有效減少電磁干擾、大大提高相應(yīng)變換器的功率密度，可很大程度的提高整機(jī)可靠性的新型逆變式三相電暈機(jī)電源。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種新型逆變式三相電暈機(jī)電源，包括有順次連接的整流電路、濾波電路、逆變電路、變壓電路及功率輸出電路，所述整流電路的信號(hào)輸入端連接于三相交流電，所述功率輸出電路的信號(hào)輸出端連接于電暈機(jī)的電極架，所述逆變電路采用全橋軟開關(guān)電路。還包括有通過驅(qū)動(dòng)電路連接于逆變電路信號(hào)輸入端的控制電路，所述功率輸出電路通過反饋電路連接于控制電路的信號(hào)輸入端，所述電極架通過檢測(cè)電路連接于控制電路的信號(hào)輸入端，所述控制電路的信號(hào)輸入端還連接有功率調(diào)節(jié)電路。所述濾波電路包括有濾波電容和濾波電感，所述濾波電容采用無極性的CBB電容。所述全橋軟開關(guān)電路包括有由四個(gè)IGBT開關(guān)管模塊構(gòu)成的全橋電路，該全橋電路中組成超前臂的兩IGBT開關(guān)管上均并聯(lián)有電容，組成滯后臂的兩IGBT開關(guān)管上不并聯(lián)電容。所述IGBT開關(guān)管模塊包括有一 IGBT開關(guān)管及一與該IGBT開關(guān)管反向并聯(lián)的續(xù)
流二極管。
所述變壓電路包括有一升壓變壓器，在該升壓變壓器一次回路中串聯(lián)有諧振電容和飽和電感，在該升壓變壓器二次回路中設(shè)有一用于為逆變器提供換流通路的換向電感支路。所述超前臂通過PWM信號(hào)控制，滯后臂不進(jìn)行PWM控制。所述全橋軟開關(guān)電路的超前臂與滯后臂之間還并聯(lián)有用于吸收雜散電感的IGBT電容吸收電路。由上述對(duì)本發(fā)明的描述可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是由于濾波電路中的濾波電容采用無極性的CBB電容，因此啟動(dòng)電路簡(jiǎn)單、功率因數(shù)高、CBB電容壽命長、對(duì)電網(wǎng)沖擊小。同時(shí)，由于逆變電路采用全橋軟開關(guān)電路，在超前臂上并聯(lián)電容，在升壓變壓器一次回路中串聯(lián)諧振電容和飽和電感，在升壓變壓器二次回路中設(shè)置一用于為逆變器提供換流通路的換向電感支路，使開關(guān)管IGBT模塊工作在軟開關(guān)狀態(tài)，由于諧振原理，開關(guān)器件中的電流或電壓按正弦或準(zhǔn)正弦規(guī)律變化，從而實(shí)現(xiàn)超前臂的零電壓關(guān)斷及滯后臂的零電流關(guān)斷，可減少開關(guān)損耗、降低散熱量、有效減少電磁干擾、大大提高相應(yīng)變換器的功率密度，很大程度的提高了整機(jī)的可靠性。


圖I是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的整體電路原理圖；圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的全橋軟開關(guān)電路的主電路圖；圖4是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的IGBT開關(guān)管NpN2、N3、N4的驅(qū)動(dòng)波形圖。圖中1.整流電路，2.濾波電路，3.逆變電路，4.變壓電路，5.功率輸出電路，6.電極架，7.驅(qū)動(dòng)電路，8.控制電路，9.反饋電路，10.檢測(cè)電路，11.功率調(diào)節(jié)電路。
具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。參照?qǐng)DI和圖2，一種新型逆變式三相電暈機(jī)電源，包括有順次連接的整流電路I、濾波電路2、逆變電路3、變壓電路4及功率輸出電路5，所述整流電路I的信號(hào)輸入端連接于三相交流電，所述功率輸出電路5的信號(hào)輸出端連接于電暈機(jī)的電極架6,所述逆變電路3采用全橋軟開關(guān)電路。還包括有通過驅(qū)動(dòng)電路7連接于逆變電路3信號(hào)輸入端的控制電路8，所述功率輸出電路5通過反饋電路9連接于控制電路8的信號(hào)輸入端，所述電極架6通過檢測(cè)電路10連接于控制電路8的信號(hào)輸入端，所述控制電路8的信號(hào)輸入端還連接有功率調(diào)節(jié)電路11。所述濾波電路2包括有濾波電容Cwl、Cw2和濾波電感Lw，所述濾波電容Cwl、Cw2均采用無極性的CBB電容。參照?qǐng)DI和圖2，所述全橋軟開關(guān)電路包括有由四個(gè)IGBT開關(guān)管模塊構(gòu)成的全橋電路，每個(gè)IGBT開關(guān)管模塊包括有一 IGBT開關(guān)管及一與該IGBT開關(guān)管反向并聯(lián)的續(xù)流二極管，即由IGBT開關(guān)管％、N2, N3、N4及對(duì)應(yīng)的續(xù)流二極管Dp D2, D3、D4構(gòu)成所述全橋電路。該全橋電路中NpN3組成超前臂，N2、N4組成滯后臂，超前臂NpN3上分別并聯(lián)有電容CpC3,滯后臂N2、N4上不并聯(lián)電容。所述變壓電路4包括有一升壓變壓器，在該升壓變壓器一次回路中串聯(lián)有諧振電容Cx和飽和電感Lxi，在該升壓變壓器二次回路中設(shè)有一用于為逆變器提供換流通路的換向電感Ls支路。所述超前臂通過PWM信號(hào)控制，滯后臂不進(jìn)行PWM控制。所述全橋軟開關(guān)電路的超前臂與滯后臂之間還并聯(lián)有用于吸收雜散電感的IGBT電容吸收電路，該IGBT電容吸收電路包括有兩分別并聯(lián)于超前臂和滯后臂的吸收電容Cal和Ca2。
參照?qǐng)DI和圖2，本發(fā)明的工作原理是電網(wǎng)三相交流電經(jīng)整流電路I整流后送入濾波電路2進(jìn)行濾波，轉(zhuǎn)化成高壓直流信號(hào)，經(jīng)逆變電路3逆變成高頻交流信號(hào)，再經(jīng)變壓電路4升壓后通過功率輸出電路5送至電極架6實(shí)現(xiàn)電暈功能?？刂齐娐?根據(jù)檢測(cè)電路10對(duì)電極架轉(zhuǎn)速信號(hào)的判斷啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且根據(jù)功率調(diào)節(jié)電路11輸出的功率調(diào)節(jié)信號(hào)與反饋電路9輸出的反饋信號(hào)疊加后的信號(hào)送至驅(qū)動(dòng)電路7控制電暈電流的大小。參照?qǐng)DI和圖2，本發(fā)明的主電路中，由于滯后臂由變壓器漏抗形成的環(huán)流電流來換流，換流能量受負(fù)載影響較大，負(fù)載輕時(shí)不易實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，負(fù)載重時(shí)存在占空比丟失、通 態(tài)損耗大等問題，因此本電路在變壓器一次回路中增加了諧振電容Cx和飽和電感LX1，用來產(chǎn)生滯后臂零電流關(guān)斷的條件。由于諧振電容上的電壓可將逆變器的電流進(jìn)行衰減，降低通態(tài)損耗，串入的飽和電感將產(chǎn)生固定的換流能量以及固定的占空比，占空比丟失不會(huì)隨負(fù)載電流的增加而增加。超前臂是負(fù)載換流，換流充分，超前臂易實(shí)現(xiàn)零電壓關(guān)斷，而在逆變器空載時(shí)，變壓器一次電流很小，超前臂換流失敗，超前臂中IGBT開通時(shí)其并聯(lián)的電容剩余電壓較高，并聯(lián)電容直接向IGBT放電，會(huì)造成IGBT損壞，為此本電路在變壓器二次回路中增加一個(gè)換向電感Ls支路，用以產(chǎn)生空載或輕載時(shí)的無功電流，給逆變器提供環(huán)流通路，使超前臂的電容進(jìn)行換流。由于此電路中的負(fù)載電壓很低時(shí)，超前臂換流時(shí)間加長，擴(kuò)展了超前臂軟開關(guān)電路的工作范圍。參照?qǐng)DI、圖2、圖3和圖4，本發(fā)明中N1、N3、N2、N4均選用大功率IGBT，T為升壓變壓器，Lx2為升壓變壓器一次回路等效漏電感，Lx3為升壓變壓器二次回路等效漏電感，U1為輸入電壓，U0為輸出電壓。本發(fā)明的逆變電路3實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的控制方式為Νρ N3與N2、N4為互補(bǔ)導(dǎo)通，K、N3為PWM控制，N2, N4不進(jìn)行PWM控制。其工作過程分為八個(gè)階段，前四個(gè)與后四個(gè)階段是對(duì)稱的。①階段IN1^N4 導(dǎo)通，電流通路為 U1 (+) — N1 — Lxi — Lx2 — Cx — T — N4 — U1 ㈠，假設(shè)飽和電感Lxi此階段已飽和，對(duì)電路影響可以忽略，Lx3足夠大，即電感量Lx3 ^ Lx2，可等效為恒流源且折算至一次電流為Itl，此階段工作原理等效為恒流源給Cx充電，Cx上的電壓線性上升。②階段2N1 截止，電流通路為 U1 (+) — C1 — Lxi — Lx2 — Cx — T — N4 — U1 ㈠，N1 兩端電壓上升。當(dāng)N1截止時(shí)，Lx3仍作為恒流源折算至變壓器一次側(cè)，由于N1的關(guān)斷，電流通路由支路N1轉(zhuǎn)移至C1和C3支路上，電流Itl仍給C1充電同時(shí)給C3放電，C1上電壓線性變化，電壓上升率與負(fù)載電流Itl有關(guān)，負(fù)載電流大，電壓上升率高，N1關(guān)斷是應(yīng)力高。由于有C1和C3,N1是零電壓關(guān)斷。③階段3當(dāng)N1兩端電壓升至U1時(shí)，D3導(dǎo)通，電路通路為U1㈠一D3 — Lxi — Lx2 — Cx — T — N4 — U1㈠，當(dāng)C1上的電壓升高至U1時(shí)，電流支路由C1移至D3,電路等效為有LX1、LX2及Cx造成的LC振蕩電路，由于Cx上電壓的阻擋作用，回路中的電流在不斷衰減，以減少環(huán)流引起的通態(tài)損耗，當(dāng)電流小到Lxi的飽和電流值時(shí)，Lxi參與工作，Lxi是飽和電感，一旦退出飽和，電感值將增加至很大，此時(shí)回路中的電流基本上衰減為很小，為滯后臂零電流關(guān)斷創(chuàng)造了條件。
④階段4N4 截止，電流通路為 U1 ㈠一D3 — Lxi — Lx2 — Cx — T — D2 — U1 (+)，當(dāng) N4 截止時(shí)，N4支路中流過的是Lxi飽和電流，電流很小，N4可等效成零電流關(guān)斷，N4關(guān)斷后，D3導(dǎo)通進(jìn)行換相。電流支路由N4轉(zhuǎn)至D2。上述為前半個(gè)周期N1和N4的工作狀況，后半個(gè)周期N2和N3的工作狀況與前半個(gè)周期N1和N4的工作狀況對(duì)稱。上述僅為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。
權(quán)利要求
1.一種新型逆變式三相電暈機(jī)電源，包括有順次連接的整流電路、濾波電路、逆變電路、變壓電路及功率輸出電路，所述整流電路的信號(hào)輸入端連接于三相交流電，所述功率輸出電路的信號(hào)輸出端連接于電暈機(jī)的電極架，其特征在于所述逆變電路采用全橋軟開關(guān)電路。
2.如權(quán)利要求I所述的一種新型逆變式三相電暈機(jī)電源，其特征在于還包括有通過驅(qū)動(dòng)電路連接于逆變電路信號(hào)輸入端的控制電路，所述功率輸出電路通過反饋電路連接于控制電路的信號(hào)輸入端，所述電極架通過檢測(cè)電路連接于控制電路的信號(hào)輸入端，所述控制電路的信號(hào)輸入端還連接有功率調(diào)節(jié)電路。
3.如權(quán)利要求I所述的一種新型逆變式三相電暈機(jī)電源，其特征在于所述濾波電路包括有濾波電容和濾波電感，所述濾波電容采用無極性的CBB電容。
4.如權(quán)利要求I所述的一種新型逆變式三相電暈機(jī)電源，其特征在于所述全橋軟開關(guān)電路包括有由四個(gè)IGBT開關(guān)管模塊構(gòu)成的全橋電路，該全橋電路中組成超前臂的兩IGBT開關(guān)管上均并聯(lián)有電容，組成滯后臂的兩IGBT開關(guān)管上不并聯(lián)電容。
5.如權(quán)利要求4所述的一種新型逆變式三相電暈機(jī)電源，其特征在于所述IGBT開關(guān)管模塊包括有一 IGBT開關(guān)管及一與該IGBT開關(guān)管反向并聯(lián)的續(xù)流二極管。
6.如權(quán)利要求4所述的一種新型逆變式三相電暈機(jī)電源，其特征在于所述變壓電路包括有一升壓變壓器，在該升壓變壓器一次回路中串聯(lián)有諧振電容和飽和電感，在該升壓變壓器二次回路中設(shè)有一用于為逆變器提供換流通路的換向電感支路。
7.如權(quán)利要求4所述的一種新型逆變式三相電暈機(jī)電源，其特征在于所述超前臂通過PWM信號(hào)控制，滯后臂不進(jìn)行PWM控制。
8.如權(quán)利要求4所述的一種新型逆變式三相電暈機(jī)電源，其特征在于所述全橋軟開關(guān)電路的超前臂與滯后臂之間還并聯(lián)有用于吸收雜散電感的IGBT電容吸收電路。
全文摘要
一種新型逆變式三相電暈機(jī)電源，包括有順次連接的整流電路、濾波電路、逆變電路、變壓電路及功率輸出電路，所述整流電路的信號(hào)輸入端連接于三相交流電，所述功率輸出電路的信號(hào)輸出端連接于電暈機(jī)的電極架，所述逆變電路采用全橋軟開關(guān)電路，所述濾波電路包括有濾波電容和濾波電感，所述濾波電容采用無極性的CBB電容。本發(fā)明的啟動(dòng)電路簡(jiǎn)單、功率因數(shù)高、CBB電容壽命長、對(duì)電網(wǎng)沖擊小，同時(shí)，開關(guān)管IGBT模塊工作在軟開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)器件中的電流或電壓按正弦或準(zhǔn)正弦規(guī)律變化，從而實(shí)現(xiàn)超前臂的零電壓關(guān)斷及滯后臂的零電流關(guān)斷，可減少開關(guān)損耗、降低散熱量、有效減少電磁干擾、大大提高相應(yīng)變換器的功率密度，很大程度的提高了整機(jī)的可靠性。
文檔編號(hào)H02M1/44GK102801336SQ20121031176
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者陳金海, 饒啟銀 申請(qǐng)人:泉州市永裕機(jī)械科技有限公司