[發明專利]一種基于直流母線結構的焊割網絡系統

有效

• 申請號: 201410270680.9
• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN104092379B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 段善旭;余文強;蔡濤;方支劍
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H02M1/14;H02M7/12
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 廖盈春

技術領域

本發明屬于焊割電源技術領域，更具體地，涉及一種基于直流母線結構的焊割網絡系統。

背景技術

弧焊電源與等離子切割電源是焊接與切割設備中的主要組成部分，焊接與切割設備產業的發展，直接關系到航天、航空、冶金、能源、機械制造、造船、汽車、石油化工、電力等行業的發展，對國家工業的發展起到關鍵作用。在工業應用中，弧焊電源與等離子切割電源對于自身的動態響應特性和可靠性方面，相比較一般電源的要求更高。其關鍵問題在于焊割電源實現高功率密度、高穩定性、高效率和低諧波污染。

目前，國內外的弧焊電源與等離子切割電源多數都是傳統的三相交流輸入，先經過三相整流電路，整流變換之后經逆變電路，最終整流輸出直流電源。如唐山松下產業機器有限公司生產的YD系列直流弧焊接電源，整流電路采用的是二極管不控整流拓撲，逆變電路采用IGBT的全橋拓撲，16.7kW功率的機器重量為50kg，效率僅有85％，這種電路直接接入電網時存在電流畸變，含有較大的高頻干擾，并且功率因數低。又如美國海寶公司生產的power max系列機用等離子切割電源，電源的輸入端連接了電磁干擾(Electromagnetic Interference，EMI)濾波器，整流電路是不控整流電路拓撲，16kW功率的機器重量為45kg，這種電源直接接入電網時，可以抑制高頻干擾，但仍存在電流畸變與功率因數較低的問題。國內外焊割電源普遍存在電源效率低、體積大、重量大和電流諧波污染的問題，然而，關于這種基于直流母線結構的焊割網絡系統還未被提出。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于直流母線結構的焊割網絡系統，解決現有的焊割電源功率密度低、電流諧波污染、可靠性低的問題。

本發明提供了一種基于直流母線結構的焊割網絡系統，包括電網、EMI濾波器、第一濾波電路、第一整流電路、直流母線和逆變電源電路；所述EMI濾波器的輸入端與所述電網的輸出端連接，所述EMI濾波器用于抑制電路中的高頻干擾信號，提高系統的電磁兼容性能；所述第一濾波電路的輸入端與所述EMI濾波器的輸出端連接，所述第一濾波電路用于對濾除高頻干擾后的信號進一步濾除諧波；所述第一整流電路的輸入端與所述第一濾波電路的輸出端連接，所述第一整流電路用于將濾除諧波后的三相交流電壓源轉換成直流電壓源并提供給所述直流母線；所述直流母線的輸入端與所述第一整流電路的輸出端連接，所述直流母線的輸出端連接所述逆變電源電路；所述直流母線用于為所述逆變電源電路提供直流電源。

其中，所述第一濾波電路包括三相輸入電感、第一諧波濾波器第二諧波濾波器和第三諧波濾波器；所述三相輸入電感的一端與EMI濾波器的輸出連接，三相輸入電感的另一端作為所述第一濾波電路的輸出端；所述第一諧波濾波器、第二諧波濾波器和第三諧波濾波器依次并聯在所述第一濾波電路的三相輸出線路上。

其中，所述第一諧波濾波器、第二諧波濾波器和第三諧波濾波器的電路結構相同；所述第一諧波濾波器包括第一電感、第二電感、第三電感、第一電容、第二電容和第三電容；所述第一電感的一端、所述第二電感的一端和所述第三電感的一端分別依次連接在所述第一濾波電路的三相輸出線路上；所述第三電容的一端與所述第一電感的另一端連接，所述第三電容的另一端與所述第三電感的另一端連接；所述第一電容和所述第二電容依次串聯后與所述第三電容并聯，所述第一電容和所述第二電容的并聯連接端與所述第二電感的另一端連接。

其中，所述逆變電源電路為用于將所述直流母線提供的直流電源轉換成焊接或切割工況所需的電壓電流的焊割電源、用于將所述直流母線提供的直流電源轉換成焊接工況所需的電壓電流的焊接電源或/和用于將所述直流母線提供的直流電源轉換成切割工況所需的電壓電流的切割電源。

其中，所述焊割電源包括依次連接的逆變電路、諧振電路、第二整流電路和第二濾波電路。