[發(fā)明專利]基于SiC的快頻脈沖TIG焊接電源數(shù)字化控制電路

在審

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• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN110076421A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設計）人: 王振民;吳健文;范文艷;鐘啟明
• 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: 霍健蘭;梁瑩

本發(fā)明提供了一種基于SiC的快頻脈沖TIG焊接電源數(shù)字化控制電路，其特征在于：包括控制系統(tǒng)、電信號采樣反饋模塊和驅動模塊；驅動模塊包括SiC高頻驅動電路和調制開關管驅動電路；控制系統(tǒng)通過隔離一與SiC高頻驅動電路連接，SiC高頻驅動電路分別與直流電源一和直流電源二的SiC功率開關管連接；控制系統(tǒng)通過隔離二與調制開關管驅動電路連接，調制開關管驅動電路與調制電路的IGBT開關管連接；控制系統(tǒng)還與電信號采樣反饋模塊連接。該控制電路采用隔離保護，有效防止開關管發(fā)生損壞，可避免電磁干擾，避免產生電壓尖峰而引起誤觸發(fā)，具有良好驅動效果。

技術領域

本發(fā)明涉及焊接設備技術領域，更具體地說，涉及基于SiC的快頻脈沖TIG焊接電源數(shù)字化控制電路。

背景技術

近年來，快頻脈沖TIG焊接技術成為國內外脈沖TIG焊接領域的研究重點。快頻脈沖TIG焊能夠提高脈沖TIG焊的電弧收縮程度，改善電弧能量密度和提高電弧挺度，細化焊縫晶粒，提高焊縫力學性能。

采用SiC功率器件研制的快頻脈沖TIG焊接電源的逆變頻率可達200kHz，損耗低且控制精度高，可穩(wěn)定輸出20kHz及以上的規(guī)整快頻脈沖電流波形。快頻脈沖TIG焊技術由于加入了高頻電流的調制，會對焊接電源產生的強烈電磁干擾，特別是對SiC功率器件的影響更甚。基于SiC MOSFET的快頻脈沖TIG焊接電源具有高頻高壓的工作狀態(tài)、快速的響應速度、高的脈沖頻率電流輸出等優(yōu)勢，但同時存在的干擾因素多、控制難度大、功率開關管容易因電壓尖峰而損壞等技術問題。

發(fā)明內容

為克服現(xiàn)有技術中的缺點與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于SiC、采用隔離保護、有效防止開關管發(fā)生損壞、可避免電磁干擾、避免產生電壓尖峰而引起誤觸發(fā)、具有良好驅動效果的快頻脈沖TIG焊接電源數(shù)字化控制電路。

為了達到上述目的，本發(fā)明通過下述技術方案予以實現(xiàn)：一種基于SiC的快頻脈沖TIG焊接電源數(shù)字化控制電路，快頻脈沖TIG焊接電源包括直流電源一、直流電源二和調制電路；其特征在于：包括控制系統(tǒng)、電信號采樣反饋模塊和驅動模塊；所述驅動模塊包括SiC高頻驅動電路和調制開關管驅動電路；所述控制系統(tǒng)通過隔離一與SiC高頻驅動電路連接，SiC高頻驅動電路分別與直流電源一和直流電源二的SiC功率開關管連接，以實現(xiàn)控制系統(tǒng)驅動直流電源一和直流電源二的SiC功率開關管；所述控制系統(tǒng)通過隔離二與調制開關管驅動電路連接，調制開關管驅動電路與調制電路的IGBT開關管連接，以實現(xiàn)控制系統(tǒng)驅動調制電路的IGBT開關管；所述控制系統(tǒng)還與電信號采樣反饋模塊連接。

本發(fā)明控制電路中，SiC高頻驅動電路接收控制系統(tǒng)輸出的PWM信號，實現(xiàn)對直流電源一和直流電源二的SiC功率開關管的驅動控制；調制開關管驅動電路接收控制系統(tǒng)輸出的PWM信號，實現(xiàn)對調制電路的IGBT開關管的驅動控制，從而調控快頻脈沖TIG焊接電源的輸出特性。電信號采樣反饋模塊采樣電流和電壓，輸入控制系統(tǒng)進行數(shù)字濾波以及PID控制處理。采樣隔離方式實現(xiàn)控制系統(tǒng)與SiC高頻驅動電路，以及控制系統(tǒng)與調制開關管驅動電路連接；具有多種保護功能，在有效驅動開關管的同時可防止開關管發(fā)生損壞；可抑制SiC功率開關管驅動過程中出現(xiàn)瞬態(tài)電壓和瞬態(tài)電流過高、產生電磁干擾的問題，防止產生電壓尖峰而引起誤觸發(fā)，具有良好的驅動效果。

優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)通過隔離一與SiC高頻驅動電路連接，SiC高頻驅動電路與直流電源一和直流電源二的SiC功率開關管連接，是指：

控制系統(tǒng)通過型號為ISO5451的隔離驅動芯片與SiC高頻驅動電路連接，隔離驅動芯片還連接有驅動供電電路一；SiC高頻驅動電路與直流電源一和直流電源二的SiC功率開關管連接。