[實用新型]一種高頻IGBT逆變式埋弧焊接電源

無效

• 申請號: 200620154522.8
• 申請日: 2006-12-08
• 公開（公告）號: CN201009039Y
• 公開（公告）日: 2008-01-23
• 發明（設計）人: 黃石生;王振民;凌德怡;陳毅丹
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23K9/10
• 分類號: B23K9/10;B23K9/09;B23K9/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 李衛東;羅觀祥

技術領域

本實用新型涉及高頻IGBT逆變技術領域，具體是指一種高頻IGBT逆變埋弧焊接電源。

背景技術

目前，在埋弧焊領域，由于其工藝所需要的大電流、大功率，國內外傳統的埋弧焊電源主要以硅整流和晶閘管整流式為主，整流式電源工作相對可靠，技術上也比較成熟，但設備體積龐大、笨重、能耗低、效率低，且由于其結構原因，動靜態特性方面也不夠理想。晶體管式弧焊逆變器的出現，雖然提高了逆變頻率，且有利于提高效率、減小體積重量，但是存在二次擊穿和需要較大的電流驅動。大功率場效應管弧焊逆變器只需要極微小的電流就能實現開關控制，而且速度更快、無二次擊穿。但場效應管也存在著一定的不足之處，其推廣應用受到限制。具體說來，大功率場效應管弧焊電源主要存在以下幾個方面的問題：

(1)單管容量小。耐高壓(800V以上)僅有數安培，需采用多管并聯，生產和調試較麻煩。弧焊電源的使用環境惡劣，有些焊接現場是二十四小時連續作業，所以對其可靠性要求非常高。目前，硬開關逆變弧焊電源由于高頻寄生振蕩、負載頻繁復雜變化、電磁干擾、偏磁等原因，特別是大功率焊接條件下，弧焊電源存在可靠性不夠的問題。

(2)管子功率損耗較大。場效應管由于通態電阻比較大，飽和壓降一般在3～4V以上，導通管子功率損耗比較大。

(3)場效應管的耐高壓性能較差。

(4)不易實現焊接電源的大功率大電流化。

發明內容

本實用新型的目的就是為了解決上述現有技術中存在的不足之處，提出一種高頻IGBT逆變埋弧焊接電源，效率高達90％，沖擊電流小，可靠性高，節能，焊接速度快，焊接工藝可實現多參數優化匹配，焊接質量高，并減少對電網的干擾，適合大功率焊接。

本實用新型的目的通過如下技術方案實現：所述一種高頻IGBT逆變埋弧焊接電源，包括機箱和內置電路，所述內置電路包括兩組結構相同的相互并聯的主機電源電路，所述主機電源電路包括主電路和反饋閉環控制電路構成，所述主電路由整流濾波模塊、高頻逆變模塊、功率變壓模塊和整流平滑模塊依次連接組成，所述整流濾波模塊外接三相交流輸入電源，所述整流平滑模塊外接負載；所述反饋閉環控制電路由平均電流電壓檢測模塊、比較器、控制系統、脈寬調制模塊和高頻驅動模塊依次連接組成，所述平均電流電壓檢測模塊一端與負載相連接，另一端與比較器輸入端相連接，所述比較器另一輸入端連接焊接參數給定模塊，所述比較器輸出端與控制系統相連接，所述高頻驅動模塊與高頻逆變模塊相連接；所述兩組主機電源電路的控制系統通過程序控制模塊相連接。

為了更好地實現本實用新型，所述主電路還包括安全保護電路，所述安全保護電路包括網壓檢測模塊、電壓保護模塊依次連接組成，所述網壓檢測模塊一端外接三相交流電源，另一端與電壓保護模塊連接，所述電壓保護模塊與脈寬調制模塊相連接。

本實用新型的設計原理為：本實用新型采用IGBT逆變技術，其單管或者模塊的容量比較大，耐壓達1200V以上，電流容量可達600A，特別適合較大功率焊接應用場合。飽和壓降比較低，有利于減少管子功率損耗。本實用新型由兩個主機電源電路相互并聯組成，主電路結構相同，程序控制模塊調節輸出電流以及外端顯示。三相工頻交流電經過整流濾波模塊后成為平滑直流電后進入高頻逆變模塊，然后通過功率變壓模塊、整流平滑模塊進入負載。與此同時，控制系統根據平均電流電壓檢測模塊檢測到負載的電流、電壓信號與焊接參數給定模塊給定的參數進行比較，經過控制系統的模糊控制算法運算，發給脈寬調制模塊一個信號，脈寬調制模塊根據控制系統的算法產生兩路PWM信號，這兩路PWM信號通過高頻驅動模塊放大去控制高頻逆變模塊的開關管開通和關斷，從而得到20KHz高頻高壓電，高頻高壓電再經過功率變壓模塊轉換成符合焊接工藝要求的大電流低電壓的焊接電流，再經過整流平滑模塊得到更加平滑的焊接電流，也就是反饋模糊閉環控制過程；網壓檢測模塊檢測三相工頻電壓，把檢測到的電壓信號送給電壓保護模塊，如出現過壓、欠壓的現象，電壓保護模塊將送給脈寬調制模塊一個信號，產生低電平通過高頻驅動模塊關斷高頻逆變模塊的開關管，保護主電路安全工作。

本實用新型與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：

1、本實用新型采用先進的高頻IGBT逆變技術，效率高達90％，沖擊電流很小，可靠性高，節能，體積小，重量輕，移動方便。

2、本實用新型的控制核心，易于實現多特性和多功能，以及多種焊接材料的轉換，一元化調節、自動匹配焊接參數，操作簡單、快捷。