[發明專利]一種基于LLC諧振變換器的并聯式大功率焊接電源系統

有效

• 申請號: 201810229132.X
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108274096B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 吳開源;謝沛民;尹彤;丁念;劉朝
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23K9/10
• 分類號: B23K9/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 王東東

本發明公開了一種基于LLC諧振變換器的并聯式大功率焊接電源系統，包括三相交流輸入電網、焊接電源、電弧負載和人機界面模塊；焊接電源由若干個子系統并聯而成，所述子系統包括主電路、驅動模塊、故障保護模塊、電壓電流檢測模塊和控制模塊，所述控制模塊包括DSP數字化控制模塊，所述DSP數字化控制模塊分別與故障保護模塊、驅動模塊和電壓電流檢測模塊相連接，所述故障保護模塊及電壓電流檢測模塊分別與主電路的輸入端及輸出端連接；主電路包括依次連接的輸入整流濾波模塊、LLC諧振模塊、功率變壓器模塊和輸出整流濾波模塊，所述輸入整流濾波模塊與三相交流輸入電網連接，所述輸出整流濾波模塊與電弧負載連接。

技術領域

本發明涉及焊接電源技術領域，具體涉及一種基于LLC諧振變換器的并聯式大功率焊接電源系統。

背景技術

隨著國民經濟的快速發展，焊接技術在大型金屬構件的建造上得到廣泛的應用。在現有焊接技術中，厚大結構往往需要幾至幾十道、層焊縫才能填滿焊接坡口，從使用性能和效果上來看，存在著不少問題。尤其在造船業、管道、大型鋼結構等行業對大厚板要求往往較難以較少的層次、道數較快地填滿坡口，而且焊縫長達十多米、幾十米，這樣迫切要求進一步實現更高速、高熔敷率的焊接工藝和大功率高效、節能的焊接電源。

由于傳統的基于移相技術的焊接電源存在以下問題：1.輕載時滯后臂MOSFET開關管難以實現零電壓開通；2.副邊整流二極管存在反向恢復問題并導致振鈴電壓尖峰難以處理，惡化整機可靠性；3.當重載時，原邊電流過大導致的副邊占空比丟失更加嚴重，使得電源能量沒有得到充分的利用，并使得電壓振鈴進一步加劇。這使得電源效率沒有得到充分利用，大大增加電能的損耗，愈發跟不上當前市場上要求越來越高的節能化需求。

所以要實現中厚板的高效化焊接，關鍵在于焊接電源輸出功率的進一步提高。目前市面上缺乏一種能夠增大焊接電源輸出功率的同時實現焊接電源原邊功率開關管零電壓開通和副邊整流二極管零電流關斷，從而減少開關損耗，提高電源效率的焊接電源。

由此可見，現有的焊接電源技術，主要有以下幾個方面的缺點：(1)電源效率低。(2)電源輸出功率小。(3)對于大厚板，難以一次性實現成型的高效高速化焊接。(4)生產效率低。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺點與不足，本發明提供一種基于LLC諧振變換器的并聯式大功率焊接電源系統。

本發明采用如下技術方案：

一種基于LLC諧振變換器的并聯式大功率焊接電源系統，包括三相交流輸入電網、焊接電源、電弧負載和人機界面模塊；

所述焊接電源由若干個子系統并聯而成，所述子系統包括主電路、驅動模塊、故障保護模塊、電壓電流檢測模塊和控制模塊，所述控制模塊包括DSP數字化控制模塊，所述DSP數字化控制模塊分別與故障保護模塊、驅動模塊和電壓電流檢測模塊相連接，所述故障保護模塊及電壓電流檢測模塊分別與主電路的輸入端及輸出端連接；

所述主電路包括依次連接的輸入整流濾波模塊、LLC諧振模塊、功率變壓器模塊和輸出整流濾波模塊，所述輸入整流濾波模塊與三相交流輸入電網連接，所述輸出整流濾波模塊與電弧負載連接；

若干個子系統中的控制模塊通過CAN總線與人機界面模塊連接。

所述DSP數字化控制模塊采用TMS320F28335的數字信號處理器，所述數字信號處理器內嵌事件管理器，所述事件管理器具有脈沖頻率調制單元。

所述LLC諧振模塊由逆變網絡和LLC諧振網絡構成，所述逆變網絡由四個功率開關管和第一電容構成；

所述LLC諧振網絡包括諧振電感、勵磁電感和諧振電容，所述諧振電感、勵磁電感、諧振電容和等效負載一起構成諧振腔，所述等效負載是由功率變壓器模塊、輸出整流濾波模塊和電弧負載構成。