[發明專利]具有恒流控制功能的逆變儲能焊機控制器

在審

• 申請號: 202011319252.2
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112453647A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 王超;李志剛;楊偉君;王婥約;黃華妹;王芳;趙立萍;金愛明;羅軍;肖致富;葉盛蘭;唐輝;郝林定;葉蘇恂;錢亦平;蔡繼芳;傅志全;易興江;喻文杰;李波;凃修蓮
• 申請（專利權）人: 上海國龍儀器儀表有限公司
• 主分類號: B23K9/10
• 分類號: B23K9/10;H02H3/04;H02H3/08;H02H3/32;H02M1/12
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

本發明提供了一種具有恒流控制功能的逆變儲能焊機控制器，其特征在于，電源接口通過具有脫扣功能的空開與整流電路的輸入端相連，在空開與整流電路的輸入端之間的電路上串接漏電流檢測傳感器；在逆變電路的輸出端與焊接變壓器之間的電路上串接電流傳感器；所述控制器包括主控單元，主控單元通過漏電檢測電路與漏電流檢測傳感器相連，并且主控單元通過空開脫扣控制電路與空開相連；主控單元通過電流采樣電路與電流傳感器相連，并且主控單元通過觸發電路控制全橋逆變電路中的IGBT器件導通或截止。本發明自帶漏電檢測功能，能夠檢測整機交流側、直流側和逆變側的漏電。

技術領域

本發明涉及一種逆變焊機的控制器。

背景技術

目前，逆變焊機憑借其節能省電的優勢以及良好的焊接性能已逐漸被認可，其應用范圍也越來越廣，代替普通工頻焊機是必然的趨勢，市場潛力非常大。逆變焊機的原理是先將三相交流電進行整流濾波變成直流，然后再經過IGBT逆變成1KHz交流電供給焊機變壓器，經焊接變壓器降壓(具體電壓與焊接工藝有關)，再通過二極管進行全波整流變為低壓直流電，供焊接使用，如圖1所示。

由于國內逆變焊機行業起步較晚，在某些方面還不是很成熟，也還存在著不少實際問題，主要有以下幾點：

(一)漏電保護

汽車生產領域對焊接質量要求較高，逆變焊機在此領域應用非常廣。汽車生產行業大多采用懸掛式電焊機，采用手持式一體化焊鉗進行焊接。一體化焊鉗是將焊機變壓器、低壓整流電路及焊鉗集成在一起的設備，其主電路原理如圖2所示，操作人員將焊鉗握在手中手動尋找目標焊點進行焊接。由于操作人員直接與焊鉗接觸，并且焊鉗一直處于活動狀態，極有可能出現因機械原因導致的絕緣破損等情況，如果焊接變壓器或連接電纜一旦有漏電現象將會直接危及操作人員安全，這就需要整機要有一套可靠的漏電保護系統。

現有逆變焊機通常采用具有漏電保護功能的空氣開關或普通漏電保護器實現，如圖3所示，它們的漏電檢測原理是三相電源線同時穿過零序電流互感器，在不漏電的情況下，三相電流的矢量和為零，零序電流互感器中感應到的電流為零。一旦出現漏電現象，三相電流的矢量和不為零，零序電流互感器中就感應到漏電電流，當漏電電流達到一定值后將空氣開關斷開，確保安全。

現有漏電保護裝置一般是用在常規單/三相交流50Hz供電的用電設備，50Hz交流電的電壓波形為正弦波，其漏電電流也是正弦波，如圖4所示，現有漏電保護裝置的漏電流檢測電路是按照50Hz正弦波設計。

逆變焊機的主回路根據波形不同可分為三個部分：交流測、直流側和逆變側，相對應的有如圖5所示的交流測漏電情況、如圖6所示的直流側漏電情況和如圖7所示的逆變側漏電情況。

逆變焊機的直流側和逆變側的漏電流波形并非正弦波，漏電流頻率也不是50Hz，具體波形如圖8及圖9所示，現有漏電保護裝置是不能對其進行檢測的，現有漏電保護裝置只能對逆變焊機交流測的漏電進行檢測保護。由于逆變焊機的交流測和直流側都是在控制器內部，發生漏電的可能性不大，逆變側是最容易發生漏電故障的位置，因而現有漏電檢測裝置對于逆變焊機來說幾乎是形同虛設。

目前國內還沒有專門針對逆變側高頻漏電脈沖進行檢測的漏電保護裝置。在歐洲國家有逆變焊機專用漏電保護裝置，在國內的售價非常高，幾乎達到某些小功率逆變焊機控制器總價的1/3以上，根本無法承受。并且受國際環境的影響，供貨周期很長并且不穩定，有時幾個月甚至半年都無法供貨。

(二)雜散電感

普通逆變焊機的主回路一般采用普通銅排連接，從整流電路、濾波電路至逆變電路，整個回路很長，電壓也比較高，有時功率較大的逆變焊機的濾波電容還需要很多個進行串并聯使用，這就使得整個主回路變的更加冗長。主回路連接越長，等效雜散電感就越大，當IGBT在高速開關時，就會產生很高的尖峰電壓，導致IGBT過電壓擊穿失效。尖峰電壓的高低與雜散電感的大小有關，與IGBT開關速度(電流上升速度)有關，雜散電感越大，尖峰電壓越高，IGBT開關速度越快，尖峰電壓越高。