[發明專利]高功率密度高效率WBG弧焊逆變器

有效

• 申請號: 201611139417.1
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106735740B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 王振民;范文艷;汪倩
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23K9/10
• 分類號: B23K9/10;B23K9/095
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 霍健蘭;梁瑩

1.一種高功率密度高效率WBG弧焊逆變器，其中WBG是指寬禁帶，其特征在于：包括主電路和閉環控制電路；所述主電路包括依次連接的電磁兼容模塊、工頻整流濾波模塊、WBG高頻換流模塊、高頻功率變壓器和高頻整流濾波模塊；其中，電磁兼容模塊外接三相/單相交流輸入電源，高頻整流濾波模塊外接電弧負載；

所述閉環控制電路包括電信號實時檢測模塊、人機交互模塊、故障診斷模塊、控制器和WBG高頻驅動與保護模塊；

所述WBG高頻驅動與保護模塊分別與WBG高頻換流模塊、故障診斷模塊、電信號實時檢測模塊和控制器連接；所述故障診斷模塊還分別與三相/單相交流輸入電源、WBG高頻換流模塊、高頻功率變壓器和控制器連接；所述電信號實時檢測模塊還分別與高頻功率變壓器、電弧負載、控制器和人機交互模塊連接；所述人機交互模塊還與控制器連接；

所述WBG高頻換流模塊包括WBG功率器件Q1、WBG功率器件Q2、WBG功率器件Q3、WBG功率器件Q4、續流二極管D7、續流二極管D8、續流二極管D9、續流二極管D10、電容C12、電容C13、電容C14、電容C15、電容C16和電感Lr；所述高頻功率變壓器包括電感Lm和變壓器T1；所述高頻整流濾波模塊包括WBG功率整流管DR1、WBG功率整流管DR2、電感Lo和電容C17；

所述工頻整流濾波模塊與WBG功率器件Q1和WBG功率器件Q3組成的串聯電路并聯，并且與WBG功率器件Q2和WBG功率器件Q4組成的串聯電路并聯；續流二極管D7和電容C12分別并聯在WBG功率器件Q1上；續流二極管D8和電容C13分別并聯在WBG功率器件Q2上；續流二極管D9和電容C14分別并聯在WBG功率器件Q3上；續流二極管D10和電容C15分別并聯在WBG功率器件Q4上；WBG功率器件Q1和WBG功率器件Q3的連接點與WBG功率器件Q2和WBG功率器件Q4的連接點之間通過變壓器T1初級、電容C16和電感Lr連接；電感Lm并聯在變壓器T1初級上；變壓器T1次級的第一輸出端通過WBG功率整流管DR1、電感Lo和電容C17與變壓器T1次級的第二輸出端連接；并且WBG功率整流管DR1和電感Lo的連接點通過WBG功率整流管DR2與變壓器T1次級的第三輸出端連接；所述電弧負載與電容C17并聯。

2.根據權利要求1所述的高功率密度高效率WBG弧焊逆變器，其特征在于：所述WBG高頻驅動與保護模塊包括系統級故障檢測處理電路、功率級故障檢測處理電路、器件級故障檢測處理電路、驅動模式選擇電路、故障類型輸出電路、雙向磁脈沖隔離傳輸電路、信號邏輯處理電路、信號轉換接口電路、信號重構電路、功率運放電路和高頻高隔離型DC/DC供電電路；

所述雙向磁脈沖隔離傳輸電路分別與信號邏輯處理電路、器件級故障檢測處理電路和信號重構電路雙向信號連接；系統級故障檢測處理電路、驅動模式選擇電路、故障類型輸出電路和信號轉換接口電路分別與信號邏輯處理電路連接；雙向磁脈沖隔離傳輸電路通過信號重構電路與功率運放電路連接；器件級故障檢測處理電路與功率運放電路連接。

3.根據權利要求1所述的高功率密度高效率WBG弧焊逆變器，其特征在于：所述電信號實時檢測模塊包括高頻功率變壓器原邊電流精密高速整流電路、電弧負載電流檢測電路和電弧負載電壓實時檢測電路。

4.根據權利要求1所述的高功率密度高效率WBG弧焊逆變器，其特征在于：所述故障診斷模塊包括輸入過壓/欠壓診斷電路和過熱診斷電路。

5.根據權利要求1所述的高功率密度高效率WBG弧焊逆變器，其特征在于：所述工頻整流濾波模塊與WBG高頻換流模塊之間通過軟啟動電路模塊連接；所述軟啟動電路模塊還與控制器連接。

6.根據權利要求5所述的高功率密度高效率WBG弧焊逆變器，其特征在于：所述軟啟動電路模塊包括定時觸發器U201、繼電器RLY201、繼電器RLY202和限流電阻R201，以及其它外圍輔助電路。