[實用新型]一種高頻IGBT逆變式手工焊接電源

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200620154524.7
• 申請日: 2006-12-08
• 公開（公告）號: CN201002166Y
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃石生;王振民;凌德怡;陳毅丹
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23K9/10
• 分類號: B23K9/10;B23K11/24;B23K13/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李衛(wèi)東;羅觀祥

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及高頻IGBT逆變技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種高頻IGBT逆變式手工焊接電源。

背景技術(shù)

目前，在手工焊領(lǐng)域，由于其工藝所需要較大的電流、大功率，國內(nèi)外傳統(tǒng)的手工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(shù)上也比較成熟，但設(shè)備體積龐大、笨重、能耗低、效率低，且由于其結(jié)構(gòu)原因，動靜態(tài)特性方面也不夠理想。晶體管式弧焊逆變器的出現(xiàn)，雖然提高了逆變頻率，達到20kHz的水平，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(qū)動。大功率場效應(yīng)管弧焊逆變器只需要極微小的電流就能實現(xiàn)開關(guān)控制，而且速度更快、無二次擊穿。但是，場效應(yīng)管也存在著一定的不足之處，其推廣應(yīng)用受到限制。具體說來，大功率場效應(yīng)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(shù)安培，需采用多管并聯(lián)，生產(chǎn)和調(diào)試較麻煩。弧焊電源的使用環(huán)境惡劣，有些焊接現(xiàn)場是二十四小時連續(xù)作業(yè)，所以對其可靠性要求非常高。目前，硬開關(guān)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(yīng)管由于通態(tài)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(yīng)管的耐高壓性能較差。

(4)不易實現(xiàn)焊接電源的大功率大電流化。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提出一種高頻IGBT逆變式手工焊接電源，該電源可靠性高、效率達88％，節(jié)能，負載持續(xù)率高達80％，焊接工藝可實現(xiàn)多參數(shù)優(yōu)化匹配，焊接質(zhì)量高，并減少對電網(wǎng)的干擾。

本實用新型的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：所述一種高頻IGBT逆變式手工焊接電源，包括機箱和內(nèi)置電路，所述內(nèi)置電路包括主電路、反饋閉環(huán)控制電路，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(huán)控制電路由平均電流電壓檢測模塊、焊接參數(shù)給定模塊、比較器、控制系統(tǒng)、脈寬調(diào)制模塊和高頻驅(qū)動模塊組成，所述平均電流電壓檢測模塊的一端與負載相連接，另一端與比較器輸入端相連接，所述焊接參數(shù)給定模塊與比較器另一輸入端相連接，所述比較器的輸出端與控制系統(tǒng)相連接，所述控制系統(tǒng)與脈寬調(diào)制模塊相連接，所述脈寬調(diào)制模塊與高頻驅(qū)動模塊相連接，所述高頻驅(qū)動模塊與高頻逆變模塊相連接。

為了更好地實現(xiàn)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(wǎng)壓檢測模塊、電壓保護模塊組成；所述網(wǎng)壓檢測模塊的一端與三相交流電源相連接，另一端與電壓保護模塊相連接，所述電壓保護模塊與脈寬調(diào)制模塊相連接。

本實用新型的設(shè)計原理為：本實用新型采用IGBT逆變技術(shù)，其單管或者模塊的容量比較大，飽和壓降比較低，有利于減少管子功率損耗。在本實用新型中，由三相工頻交流電經(jīng)過整流濾波模塊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(tǒng)根據(jù)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(shù)給定模塊給定的參數(shù)進行比較，經(jīng)過控制系統(tǒng)的模糊控制算法運算，發(fā)給脈寬調(diào)制模塊一個信號，脈寬調(diào)制模塊根據(jù)控制系統(tǒng)的算法產(chǎn)生兩路PWM信號，這兩路PWM信號通過高頻驅(qū)動模塊放大去控制高頻逆變模塊的開關(guān)管的開通和關(guān)斷，從而得到20KHz高頻高壓電，高頻高壓電再經(jīng)過功率變壓模塊轉(zhuǎn)換成符合焊接工藝要求的大電流低電壓的焊接電流，再經(jīng)過整流平滑模塊得到更加平滑的焊接電流，也就是外環(huán)電流模糊閉環(huán)控制過程；網(wǎng)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(xiàn)過壓、欠壓的現(xiàn)象，電壓保護模塊將送給脈寬調(diào)制模塊一個信號，產(chǎn)生低電平通過高頻驅(qū)動模塊關(guān)斷高頻逆變模塊的開關(guān)管，保護主電路安全工作。

本實用新型與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：

1、本實用新型采用先進的高頻IGBT逆變技術(shù)，可靠性高，效率高達88％，節(jié)能，比可控硅式節(jié)電最高達30％，空載損耗為其十分之一以下。負載持續(xù)率高達80％，重量輕，體積小。

2、本實用新型的控制核心，易于實現(xiàn)多特性和多功能，以及多種焊接材料的轉(zhuǎn)換，一元化調(diào)節(jié)、自動匹配焊接參數(shù)，操作簡單、快捷。

3、本實用新型采用優(yōu)化動特性控制，動態(tài)特性優(yōu)良，焊接過程穩(wěn)定，飛濺少，成形好。自動電網(wǎng)波動補償功能——電網(wǎng)波動±15％不影響焊機輸出參數(shù)。

附圖說明