專(zhuān)利名稱(chēng)：一種寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電弧電源領(lǐng)域，特別涉及一種可適用較寬電壓范圍的電弧電源設(shè)備。
技術(shù)背景目前世界各國(guó)的商用交流電源的電壓范圍為IlOV到575V，具體數(shù)據(jù)為110V、115V、200V、208V、220V、230V、240V、380V、400V、410V、440V、460V、575V。作為通過(guò)駁接商用
交流電源獲得電能的電弧電源設(shè)備要適應(yīng)如此寬的電壓范圍，需要有合適的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)完成。目前公知的方法和電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有兩種第一種公知的方法和電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖I)是將世界各國(guó)的商用交流電源的電壓分為三組，低壓組200V、208V、220V、230V 和 240V ;高壓組380V、400V、410V、440V、460V和單獨(dú)電壓575V，有兩組商用交流電源的電壓110V和115V未能納入其中。對(duì)于低壓組電壓，該電路采用兩組逆變器并聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；對(duì)于高壓組電壓，該電路采用兩組逆變器串聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；對(duì)于單獨(dú)電壓575V，該電路除采用兩組逆變器串聯(lián)外還在逆變器前加裝串聯(lián)降壓斬波器電路(下文稱(chēng)為BUCK串聯(lián)斬波降壓器)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該方法適用的世界各國(guó)商用交流電源的電壓范圍為200V到575V。這種公知的方法和電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用的電壓范圍不包括IlOV和115V，而且只能用于三相供電方式。第二種公知的方法和電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖2)是將世界各國(guó)的商用交流電源的電壓分為三組，100V 量級(jí)組110V 和 115V ;200V 量級(jí)組200V、208V、220V、230V 和 240V ；400V量級(jí)組380V、400V、410V、440V、460V 和 575V 單獨(dú)電源組。對(duì)于100V量級(jí)組電壓，該電路采用全波倍壓整流和單組逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；對(duì)于200V量級(jí)組電壓，該電路采用全波整流和單組逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；對(duì)于400V量級(jí)組和575V電源電壓，該電路除采用全波整流和單組逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)外還在逆變器前加裝BUCK串聯(lián)斬波降壓器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種公知的方法和電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)雖適用全世界各國(guó)的商用電源電壓范圍，但只能適用于単相供電。

實(shí)用新型內(nèi)容為克服上述缺陷，本實(shí)用新型的目的即在于提供ー種可駁接單/三相供電，且適用各國(guó)商用電源電壓范圍的電弧電源設(shè)備。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型的ー種寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備，主要包括単/三相整流濾波電路，控制電路穩(wěn)壓供電電源，比較判斷電路，轉(zhuǎn)換器控制模塊，電壓檢測(cè)模塊，單組逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，逆變器控制電路；所述寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備還包括并聯(lián)升壓斬波器電路及串聯(lián)降壓斬波器電路；所述并聯(lián)升壓斬波器電路及串聯(lián)降壓斬波器電路同時(shí)與轉(zhuǎn)換器控制模塊和單組逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)聯(lián)通；其中所述單/三相整流濾波電路對(duì)輸入電源電壓進(jìn)行整流濾波；[0011]所述控制電路穩(wěn)壓供電電源對(duì)單/三相整流濾波電路整流濾波后的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓；所述比較判斷電路判斷穩(wěn)壓后的直流電壓為低電壓組電壓、中電壓組電壓或高電壓組電壓；所述轉(zhuǎn)換器控制模塊接收比較判斷電路的判斷結(jié)果，進(jìn)而控制并聯(lián)升壓斬波器電路及串聯(lián)降壓斬波器電路對(duì)穩(wěn)壓后的直流電壓選擇進(jìn)行PWM升壓穩(wěn)壓模式、直通模式或PWM降壓穩(wěn)壓模式；所述電壓檢測(cè)模塊對(duì)并聯(lián)升壓斬波器電路及串聯(lián)降壓斬波器電路輸出的電壓進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)控制；所述單組逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)并聯(lián)升壓斬波器電路及串聯(lián)降壓斬波器電路輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為所需頻率的電壓值；所述逆變器控制電路通過(guò)該寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備輸出的電壓對(duì)單組逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行反饋控制。作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述并聯(lián)升壓斬波器電路及串聯(lián)降壓斬波器電路由電カ半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Ql、Q2，ニ極管D7、D8，電感LI及電容C2構(gòu)成。作為本實(shí)用新型的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述單/三相整流濾波電路由單/三相橋式整流橋及與其并聯(lián)的濾波電容Cl構(gòu)成。作為本實(shí)用新型的更進(jìn)ー步改進(jìn)，所述比較判斷電路由分壓電阻Rl、R2，比較器Ul、U2、U3，基準(zhǔn)電壓Vl、V2、V3及電壓區(qū)間判斷模塊構(gòu)成。在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，所述單組逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由逆變器電路、變壓器Tl、ニ極管D9、D10及電感L2構(gòu)成；其中所述逆變器電路為由電カ半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Q3、Q4、Q5、Q6組成的全橋逆變模式；所述逆變器電路也可以為由電カ半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Q9、QlO及電容C5、C6組成的半橋逆變模式；所述逆變器電路還可以為由電カ半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Q13、Q14及ニ極管D29、D30組成的單端正激逆變模式。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述低電壓組電壓為110V、115V、200V、208V、220V、230V和240V ;中電壓組電壓為380V、400V、410V、440V、460V ;高電壓組電壓為575V。作為本實(shí)用新型的另ー種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備還包括與整流濾波電路連接的空氣開(kāi)關(guān)。采用該種結(jié)構(gòu)的寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備，將寬范圍的商用電源電壓通過(guò)整流濾波，穩(wěn)壓后分為低電壓組電壓、中電壓組電壓和高電壓組電壓，由并聯(lián)升壓斬波器電路及串聯(lián)降壓斬波器電路對(duì)低電壓組電壓進(jìn)行升壓，對(duì)高電壓組電壓進(jìn)行降壓，對(duì)中電壓組電壓進(jìn)行直通模式后，再通過(guò)單組逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行逆變獲得所需頻率的單ー電壓值，以供應(yīng)逆變式電焊機(jī)的使用，并且可駁接單/三相電源電壓，靈活性更強(qiáng)。

為了易于說(shuō)明，本實(shí)用新型由下述的具體實(shí)施方式
及附圖作詳細(xì)描述。[0028]圖I為本實(shí)用新型第一種現(xiàn)有電弧設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本實(shí)用新型第二種現(xiàn)有電弧設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理圖；圖3為本實(shí)用新型ー種寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備第一種實(shí)施方式的電路原通圖；圖4為本實(shí)用新型ー種寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備第二種實(shí)施方式的電路原通圖；圖5為本實(shí)用新型ー種寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備第三種實(shí)施方式的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一歩詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式
僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。請(qǐng)參閱圖3-5，本實(shí)用新型將世界各國(guó)的商用交流電源的電壓分為三組，低壓組組:110V、115V、200V、208V、220V、230V 和 240V ;中壓組:380V、400V、410V、440V、460V ;高壓組575V。見(jiàn)圖3，對(duì)于低壓組電壓，該電路采用單/三相橋式整流級(jí)聯(lián)并聯(lián)BOOST斬波升壓電路(即并聯(lián)升壓斬波器電路)和單組逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；對(duì)于中壓組電壓，該電路采用単/三相橋式整流和單組逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；對(duì)于高壓組電源電壓，該電路采用単/三相橋式整流級(jí)聯(lián)串聯(lián)降壓斬波器電路和單組變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的方法和電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用全世界各國(guó)的商業(yè)電源電壓范圍，不僅能用于三相供電方式也能用于單相供電方式。其具體實(shí)現(xiàn)方法如下I.商業(yè)電能通過(guò)電源進(jìn)線a、b、c三根或其中兩根電源線引入本設(shè)備，通過(guò)空氣開(kāi)關(guān)SI送到整流橋整流，整流后的電壓存儲(chǔ)在電容器Cl上，Cl濾除了整流后的大量紋波，使得電容器Cl上的電壓基本平穩(wěn)。2.整流后的直流電壓經(jīng)過(guò)分壓電阻R1、R2采樣，通過(guò)比較器U1、U2、U3和基準(zhǔn)電壓V1、V2、V3進(jìn)行比較，得出比較結(jié)果，由邏輯判斷単元U5判斷輸入本設(shè)備的商用電源電壓屬于我們規(guī)定的低壓組組110V、115V、200V、208V、220V、230V和 240V ;中壓組380V、400V、410V、440V、460V和高壓組575V的哪ー個(gè)電壓區(qū)間，從而告知轉(zhuǎn)換控制器U6。3.轉(zhuǎn)換控制器U6得知電壓區(qū)間后確定主電路是采用升壓穩(wěn)壓模式，不穩(wěn)壓直通模式還是降壓穩(wěn)壓模式。除直通模式外，升壓和降壓模式都會(huì)采用PWM開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓模式，都會(huì)弓I入本電路輸出電壓反饋信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)壓反饋調(diào)節(jié)控制。4.升壓和降壓模式的PWM開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓模式，都會(huì)引入本電路輸出電壓反饋信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)壓反饋調(diào)節(jié)控制，電壓反饋信號(hào)由U5負(fù)責(zé)采集處理，處理后的電壓信號(hào)送轉(zhuǎn)換控制器U6的誤差比較、放大、調(diào)節(jié)和PWM調(diào)制單元，轉(zhuǎn)換控制器U6會(huì)根據(jù)輸入本設(shè)備的商用電壓輸出控制信號(hào)，見(jiàn)下表。
權(quán)利要求1.ー種寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備，主要包括単/三相整流濾波電路，控制電路穩(wěn)壓供電電源，比較判斷電路，轉(zhuǎn)換器控制模塊，電壓檢測(cè)模塊，單組逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，逆變器控制電路，其特征在于，所述寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備還包括并聯(lián)升壓斬波器電路及串聯(lián)降壓斬波器電路；所述并聯(lián)升壓斬波器電路及串聯(lián)降壓斬波器電路同時(shí)與轉(zhuǎn)換器控制模塊和單組逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)聯(lián)通； 所述單/三相整流濾波電路對(duì)輸入電源電壓進(jìn)行整流濾波； 所述控制電路穩(wěn)壓供電電源對(duì)單/三相整流濾波電路整流濾波后的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓； 所述比較判斷電路判斷穩(wěn)壓后的直流電壓為低電壓組電壓、中電壓組電壓或高電壓組電壓； 所述轉(zhuǎn)換器控制模塊接收比較判斷電路的判斷結(jié)果，進(jìn)而控制并聯(lián)升壓斬波器電路及串聯(lián)降壓斬波器電路對(duì)穩(wěn)壓后的直流電壓選擇進(jìn)行PWM升壓穩(wěn)壓模式、直通模式或PWM降壓穩(wěn)壓模式； 所述電壓檢測(cè)模塊對(duì)并聯(lián)升壓斬波器電路及串聯(lián)降壓斬波器電路輸出的電壓進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)控制； 所述單組逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)并聯(lián)升壓斬波器電路及串聯(lián)降壓斬波器電路輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為所需頻率的電壓值； 所述逆變器控制電路通過(guò)該寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備輸出的電壓對(duì)單組逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行反饋控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備，其特征在于所述并聯(lián)升壓斬波器電路及串聯(lián)降壓斬波器電路由電カ半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Ql、Q2, ニ極管D7、D8，電感LI及電容C2構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備，其特征在于所述單/三相整流濾波電路由單/三相橋式整流橋及與其并聯(lián)的濾波電容Cl構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備，其特征在于所述比較判斷電路由分壓電阻Rl、R2，比較器Ul、U2、U3，基準(zhǔn)電壓Vl、V2、V3及電壓區(qū)間判斷模塊構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備，其特征在于所述單組逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由逆變器電路、變壓器Tl、ニ極管D9、DlO及電感L2構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備，其特征在于所述逆變器電路為由電カ半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Q3、Q4、Q5、Q6組成的全橋逆變模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備，其特征在于所述逆變器電路為由電カ半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Q9、QlO及電容C5、C6組成的半橋逆變模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備，其特征在于所述逆變器電路為由電カ半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Q13、Q14及ニ極管D29、D30組成的單端正激逆變模式。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任ー項(xiàng)所述的寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備，其特征在于所述低電壓組電壓為110V、115V、200V、208V、220V、230V和240V ;中電壓組電壓為380V、400V、410V、440V、460V ;高電壓組電壓為575V。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備，其特征在于所述寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備還包括與整流濾波電路連接的空氣開(kāi)關(guān)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種寬輸入電壓范圍電弧電源設(shè)備，將寬范圍的商用電源電壓通過(guò)整流濾波，穩(wěn)壓后分為低電壓組電壓、中電壓組電壓和高電壓組電壓，由并聯(lián)升壓斬波器電路及串聯(lián)降壓斬波器電路對(duì)低電壓組電壓進(jìn)行升壓，對(duì)高電壓組電壓進(jìn)行降壓，對(duì)中電壓組電壓進(jìn)行直通模式后，再通過(guò)單組逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行逆變獲得所需頻率的單一電壓值，以供應(yīng)逆變式電焊機(jī)的使用，并且可駁接單/三相電源電壓，靈活性更強(qiáng)。
文檔編號(hào)H02M5/458GK202565174SQ20122025332
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者吳月濤, 楊振文 申請(qǐng)人:深圳華意隆電氣股份有限公司