[實用新型]快頻脈沖TIG焊接電源高低頻能量變換與復合電路

有效

• 申請號: 201920788792.1
• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN210080919U
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 王振民;吳健文;范文艷
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23K9/10
• 分類號: B23K9/10;B23K9/09;B23K9/167
• 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

本實用新型提供了一種快頻脈沖TIG焊接電源高低頻能量變換與復合電路，其特征在于：包括工頻整流濾波電路、脈沖電流主電路、基值電流主電路、高頻電流調制電路和控制電路；脈沖電流主電路包括依次連接的SiC全橋逆變換流模塊一、高頻變壓模塊一和SiC整流平滑模塊一；基值電流主電路包括依次連接的SiC全橋逆變換流模塊二、高頻變壓模塊二和SiC整流平滑模塊二；工頻整流濾波電路分別與SiC全橋逆變換流模塊一和SiC全橋逆變換流模塊二連接。該電路逆變頻率高，損耗低，可穩定輸出20kHz及以上規整快頻脈沖電流波形，有利于提高電弧控制效果，使波形規整穩定不失真。

技術領域

本實用新型涉及焊接設備技術領域，更具體地說，涉及一種快頻脈沖TIG焊接電源高低頻能量變換與復合電路。

背景技術

脈沖TIG焊接以電弧穩定、零飛濺、焊接質量高、可焊金屬范圍廣的優勢受到廣泛應用，但是傳統脈沖TIG焊接由于脈沖頻率較低，電弧能量不集中，熱輸入量較大，導致了較大的熱影響區和粗大的焊縫晶粒，降低焊縫力學性能。針對傳統脈沖TIG焊接存在的這些問題，目前提出了一種更為先進的快頻脈沖TIG焊接方法。由于快頻脈沖TIG焊加入了高頻脈沖電流(20kHz及以上)的調制，快頻電流產生的電磁場會對電弧進行收縮，形成與等離子弧類似的收縮弧柱狀電弧。因此快頻脈沖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。

近年來，快頻脈沖TIG焊接技術成為國內脈沖TIG焊接領域的研究重點。在快頻脈沖TIG焊接系統中，快頻脈沖TIG焊接電源為電弧提供能量，焊接電源的性能至關重要。然而，國內的TIG焊接電源設備的工業化水平同發達國家之間還存在較大的差距，電源的功率器件大多采用IGBT，但由于IGBT自身結構的因素導致在關斷后產生拖尾電流，其開關損耗較大，制約了電路的逆變頻率，一般為20kHz，這使得整機尺寸過大且控制精度較低。另一方面，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，特別是對功率半導體器件的影響更甚，從而極易出現焊接電流不穩定不規整、高頻段電弧控制效果差的問題。因此，諸多因素限制了快頻脈沖TIG焊接技術在國內的推廣應用。

實用新型內容

為克服現有技術中的缺點與不足，本實用新型的目的在于提供一種逆變頻率高、損耗低、可穩定輸出20kHz及以上規整快頻脈沖電流波形、有利于提高電弧控制效果、使波形規整穩定不失真的快頻脈沖TIG焊接電源高低頻能量變換與復合電路。

為了達到上述目的，本實用新型通過下述技術方案予以實現：一種快頻脈沖TIG焊接電源高低頻能量變換與復合電路，其特征在于：包括工頻整流濾波電路、脈沖電流主電路、基值電流主電路、高頻電流調制電路和控制電路；工頻整流濾波電路與三相交流輸入電源連接；

所述脈沖電流主電路包括依次連接的SiC全橋逆變換流模塊一、高頻變壓模塊一和SiC整流平滑模塊一；所述基值電流主電路包括依次連接的SiC全橋逆變換流模塊二、高頻變壓模塊二和SiC整流平滑模塊二；工頻整流濾波電路分別與SiC全橋逆變換流模塊一和SiC全橋逆變換流模塊二連接；

所述高頻電流調制電路包括依次連接的高頻調制模塊和防反灌模塊；其中，高頻調制模塊與所述SiC整流平滑模塊一連接，防反灌模塊與外部電弧負載連接；所述SiC整流平滑模塊二與外部電弧負載連接。

優選地，所述SiC全橋逆變換流模塊一包括SiC功率開關管M101、SiC功率開關管M102、SiC功率開關管M103和SiC功率開關管M104；所述高頻變壓模塊一包括高頻變壓器一T101；所述SiC功率開關管M101、SiC功率開關管M102、SiC功率開關管M103和SiC功率開關管M104組成全橋逆變電路，之后通過隔直電容C109與高頻變壓器一T101的初級連接；所述SiC功率開關管M101、SiC功率開關管M102、SiC功率開關管M103和SiC功率開關管M104分別并聯有RC吸收電路一；