一种IGBT单管工业级逆变手弧焊机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种IGBT单管工业级逆变手弧焊机，焊机前面板上有数显表、VRD低压输出和过流/过热保护指示灯、电流远/近控调节和VRD转换开关，焊接、引弧和推力电流调节电位器、远控盒插座，以及正、负输出电缆耦合器。后面板上有电源电缆连接端子和电源开关、冷却风扇，焊机内部有控制板等部分，包括：三相整流桥电路板、IGBT电路板PCB3、控制大板、控制大板上的小控制板、快恢二极管的控制板，各控制板和电路器件之间，按照本实用新型专利技术的电路原理图关系连接在一起，完成各项控制要求；本实用新型专利技术可通过一些参数和零部件的部分调整，形成不同额定电流和负载持续率的产品；具有低成本和可靠性高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种单管IGBT逆变的、380V三相供电电源电压下可进行手弧焊等作业的大电流工业级电焊机产品，属于逆变焊机
技术背景目前，逆变焊机产品市场的竞争十分激烈，不仅体现在价格的竞争优势上，还在很大程度上取决于焊机的电路功能和可靠性等方面。国内外市场上，工业级IGBT逆变手弧焊机的额定电流通常在300～630A（负载持续率60%）的水平。供电电源都是三相380V供电的。大电流输出的，如400～630A的焊机，利用不同直径的碳棒，配合使用空压机、碳弧气刨钳可进行碳弧气刨作业。然而，此类焊机，不同的电路设计，控制原理不同，电路板连接的复杂程度不同，其产品的可靠性、生产工序和制作工艺等也会完全不同。这些都会影响产品的销售和生产成本。例如市场上的一些此类焊机，有的产品是MOS管逆变的，有的产品是IGBT模块逆变的，有的是IGBT单管逆变的。不管是哪一种类型，其电路原理图不同，制造成本等也会不同。如何解决大电流（如300～400A（负载持续率60%））输出下，低成本的设计和产品可靠性问题，是研发人员面临的技术难题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种IGBT单管工业级逆变手弧焊机，实现了三相380V供电电源下采用单管IGBT输出300～400A电流，可进行大电流手工电弧焊作业的要求，焊机具有低成本和高可靠性等优点。为实现上述目的采用以下技术方案：一种IGBT单管工业级逆变手弧焊机，包括外壳、前面板、后面板和内部的控制电路板，其特征在于：所述的前面板上设有数显表、VRD低压输出和过流/过热保护指示灯、电流远/近控调节和VRD转换开关、焊接引弧和推力电流调节电位器、远控盒插座，以及正、负输出电缆耦合器；后面板上有电源电缆连接端子和电源开关、冷却风扇；内部的控制电路板包括三相整流桥电路板、IGBT电路板、控制大板、控制大板上的小控制板、快恢二极管的控制板，各控制板和电路板之间电气关系连接在一起。所述的控制电路板包括电源输入开关、BR1三相整流桥、上电缓冲电感L1、滤波电容C2、半桥逆变主电路中的单管IGBT控制PCB3板和桥臂电容C1、逆变主变压器T1、快速恢复二极管组D1和D2、输出电流滤波电感L2、逆变初级电流检测互感器IFB1、输出电流检测器LEM1共同组成的逆变主电路部分；其中滤波电容C2、单管IGBT控制PCB3板和桥臂电容C1、逆变主变压器T1、快速恢复二极管组D1和D2、输出电流滤波电感L2、电流检测器LEM1组成了半桥逆变控制电路。本技术焊机前面板上安装的零部件主要有：焊机的前面板上有数显表，可显示电流。还有VRD（低压输出）指示灯、（过流和过热）保护指示灯（黄色）、REM远/近控转换开关、VRD（低空载电压输出）转换开关、焊接电流调节电位器、引弧电流调节电位器、推力电流调节电位器、（电流）远控盒插座，以及正、负极性输出焊接电缆耦合器或输出快速接头座组件。正、负极的输出电缆耦合器或输出快速接头座组件用于分别连接电焊钳焊接电缆和工件夹焊接电缆。连接时的极性（即工件接正还是接负极性输出）可根据电焊条的种类或焊接工艺的要求决定。（过流或过热）保护指示灯（黄色）用于指示过热或过流状态是否发生。例如，当内部器件温度过高，超过温度继电器的动作温度时，在控制电路的作用下，一方面可使该指示灯点亮。另一方面，可使焊机停止焊接或输出。在焊机不输出的情况下，风机的冷却作用会使器件的温度降低。当降低到热保护器的恢复动作温度时，热保护器恢复，焊机过热现象消除。该指示灯熄灭。焊机可再次进行焊接；当控制电路发生过流现象时，该指示灯也会点亮。控制电路使焊机停止焊接或输出。直到过流现象消除，该指示灯熄灭。焊机方可再次进行焊接。电流调节电位器用于进行输出电流调节；电流表则用于显示电流参数；VRD转换开关则用于焊机通电不工作时，输出空载电压的转换控制。当需要低空载电压输出时，通过此开关进行选择来实现。低空载电压下，VRD指示灯点亮，输出空载电压为十几伏特。对操作人员更加安全。当没有选择低空载电压输出时，焊机的输出空载电压为75V左右。尽管此值比低空载电压的高很多，但是，也完全符合电焊机国家安全标准的使用要求；REM远/近控转换开关主要是配合（电流）远控盒（通过其插头连接至焊机前面板下方的（电流）远控盒插座）进行远距离焊机电流调节。近控，就是指焊机面板电位器控制。本技术焊机后面板上安装的零部件主要有：三相供电电源电缆连接端子和电源开关、接地保护端子、冷却风扇部分。电源线连接端子通过供电电缆接到供电电网。电源开关控制焊机电源的通或断。冷却风扇位于焊机的后部，冷风从焊机机箱后面板后部的进气孔进入。对焊机内部的一些发热器件或零部件，如IGBT及散热器散热器、快速恢复二极管及散热器等进行强迫风冷，使它们得到较好的冷却，以保障焊机控制电路工作的可靠性。对不同电流等级和负载持续率要求的本技术焊机，可通过部分参数和零部件的调整，形成不同输出额定电流和负载持续率的产品，使产品系列化。例如，1）对300A输出电流的机型，滤波电容采用100μF/800VDC；不采用输入电感；电源开关采用40A等级的空气开关；三相整流桥采用三个35A/1000V的单相整流桥，即三个小电流等级的整流桥组成；半桥逆变主电路中的桥臂电容采用2×10μF/400V的电容；IGBT采用4只40A/1200V的，分为两组，每组2只；逆变输出整流部分，采用8个60A/300V的快速恢复二极管器件。2）对350A和400A的输出电流的机型，滤波电容采用两只2200μF/400VDC的电解电容；采用输入电感；电源开关采用60A电流等级的空气开关，电流级别高；三相整流桥采用一个50A/1600V的三相整流桥组成；半桥逆变主电路中的桥臂电容采用2×16μF/400V的电容；IGBT采用8只40A/1200V的，分为两组，每组4只；逆变输出整流部分，采用2个100A/400V的快速恢复二极管器件。另外，配合改变IGBT器件的散热器尺寸改变逆变主变压器和输出滤波电抗器的规格和参数等，即可容易形成不同规格的系列产品。如300A/32V（60%负载持续率）、400A/36V（60%负载持续率）等多种电流等级和规格型号的产品。当然，这些变化，目的是使产品的制作成本与相应机器的规格参数和性能指标相匹配。这样，每种规格型号的焊机才能实现最优化的成本控制。这就提升了所开发产品的市场竞争力。本技术设计了新的焊机控制电路，实现了三相380V供电电源下采用单管IGBT输出300～400A（负载持续率60%）电流，可进行大电流手工电弧焊（400A机型还可进行碳弧气刨）作业的要求，其良好的电路及其结构设计也是本技术的优势所在，也是满足高效和低成本生产、高可靠性、制造技术先进性的重要保障。本技术焊机的电路原理设计有自己的独特之处。本技术专利申请保护的内容就在于保护这种焊机的电路和结构设计。附图说明附图1是本技术示例焊机的控制电路原理框图；附图2是本技术小电流机型焊机的三相整流桥电路板设计布局图；附图3是本技术小电流机型焊机的IGBT电路板设计布局图；附图4是本技术大电流机型焊机的IGBT电路板设计布局图；附图5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGBT单管工业级逆变手弧焊机，包括外壳、前面板、后面板和内部的控制电路板，其特征在于：所述的前面板上设有数显表、VRD低压输出和过流/过热保护指示灯、电流远/近控调节和VRD转换开关、焊接引弧和推力电流调节电位器、远控盒插座，以及正、负输出电缆耦合器；后面板上有电源电缆连接端子和电源开关、冷却风扇；内部的控制电路板包括三相整流桥电路板、IGBT电路板、控制大板、控制大板上的小控制板、快恢二极管的控制板，各控制板和电路板之间电气关系连接在一起。

【技术特征摘要】
1.一种IGBT单管工业级逆变手弧焊机，包括外壳、前面板、后面板和内部的控制电路板，其特征在于：所述的前面板上设有数显表、VRD低压输出和过流/过热保护指示灯、电流远/近控调节和VRD转换开关、焊接引弧和推力电流调节电位器、远控盒插座，以及正、负输出电缆耦合器；后面板上有电源电缆连接端子和电源开关、冷却风扇；内部的控制电路板包括三相整流桥电路板、IGBT电路板、控制大板、控制大板上的小控制板、快恢二极管的控制板，各控制板和电路板之间电气关系连接在一起。2.如权利要求1所述的一种IGBT单...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢志峰，魏继昆，朱宣东，朱宣辉，陈法庆，
申请(专利权)人：浙江肯得机电股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33