一种焊割一体电源制造技术

本发明专利技术公开了一种焊割一体电源，包括：整流电路、逆变电路、焊割切换电路、焊接电路、切割电路和控制电路；整流电路将三相输入电压转换为高压直流，逆变电路将高压直流逆变为脉宽可调的高频方波，焊割切换电路在焊接与切割模式时分别将逆变电路输出连接至对应的焊接电路或切割电路，通过焊接电路和切割电路实现降压、隔离和整流滤波功能，最终输出稳定直流电流，控制电路负责系统所有电气量的采集与控制量的输出，实现焊割一体电源的稳定可靠运行。本发明专利技术均使用MOSFET作为主开关器件，通过在一次侧切换变压器组和整流滤波网络的方式实现焊接与切割电源的转换，具有体积小、变换效率高、网侧电流谐波特性好等优点，大大提高了焊割一体电源的功率密度。

Welding and cutting integrated power supply

The invention discloses a welding power supply development, including: rectifier circuit, inverter circuit, switch circuit, welding welding cutting circuit, circuit and control circuit; rectifier circuit three-phase input voltage into high voltage DC inverter circuit, high voltage DC inverter for high frequency square wave pulse width adjustable switching circuit, welding in welding and cutting the inverter circuit output mode respectively connected to the corresponding circuit welding or cutting circuit, welding and cutting through circuit circuit to realize step-down, isolation and rectifying and filtering function, the final output stable DC current output control circuit is responsible for the acquisition and control system of all electric quantity, to achieve stable and reliable operation of the whole welding power supply. The invention uses MOSFET as main switch device, switching power supply by welding and cutting in a side of the switch transformer and rectifier filter network, has the advantages of small size, high conversion efficiency, harmonic characteristics, greatly improves the power density and power development.

【技术实现步骤摘要】
一种焊割一体电源
本专利技术属于焊接切割
，更具体地，涉及一种焊割一体电源。
技术介绍
焊割一体电源，是一种同时能够为电弧焊和等离子切割提供电源的装置，主要用于对各种有色金属及其合金的焊接和切割作业，在汽车、船舶工业得到了广泛应用。目前逆变式焊割电源输入整流变换环节普遍采用不控整流或相控整流的方式，输入电流谐波含量高、功率因数低、难以满足电网对设备电磁兼容性的要求。输入采用IGBT全控型电力电子开关和高频PWM技术的整流器虽然在输入谐波、功率因数和电磁特性方面改善较大，但是由于IGBT器件本身的特性限制，开关频率一般在20kHz以下，导致整流环节磁性元件体积和重量难以进一步降低。此外由于电弧焊电压与等离子切割的电压相差数倍，对于兼具电弧焊和等离子切割功能的焊割一体电源，能够满足两种相差数倍电压的工况要求。目前普遍采增大变压器磁芯，在一个变压器磁芯上增加额外副边绕组，通过在不同工况下切换副边绕组的方式实现不同输出电压的切换；逆变环节使用IGBT作为主开关器件，开关频率不高，磁性元件体积庞大；并且焊接模式时输出电流较大，采用副边切换变压器绕组或是副边切换电路拓扑方式时，一般选用大型继电器或接触器作为动作元件，触点接触电阻损耗不可忽略，降低了系统的效率，增加不必要的体积和重量。尽管体积小、重量轻、效率高一直是逆变式焊割电源产品的发展方向，但是以上提问题严重限制了当下焊割电源的输入、输出特性和功率密度的提高。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种焊割一体电源，旨在解决现有技术中焊割一体电源输入电流谐波含量高、功率因数低、效率低、功率密度不高的问题。本专利技术提供了一种焊割一体电源，包括：整流电路、逆变电路、焊割切换电路、焊接电路、切割电路和控制电路；整流电路、逆变电路和焊割切换电路依次连接，焊接电路的输入端连接至焊割切换电路的第一输出端，切割电路的输入端连接至焊割切换电路的第二输出端，控制电路的第一输入端连接至焊接电路的输出端，控制电路的第二输入端连接至切割电路的输出端；控制电路的第一输出端连接至逆变电路的控制端，控制电路的第二输出端连接至所述焊割切换电路的控制端，控制电路的输入输出控制端连接至所述整流电路的输入输出控制端；整流电路将三相输入电压转换为高压直流，并实现单位功率因数输入，逆变电路将高压直流逆变为脉宽可调的高频方波，焊割切换电路在焊接与切割模式时分别将所述逆变电路输出连接至对应的所述焊接电路或所述切割电路，通过所述焊接电路和切割电路实现降压、隔离和整流滤波功能，最终输出稳定直流电流，所述控制电路负责系统所有电气量的采集与控制量的输出，实现焊割一体电源的稳定可靠运行。本专利技术提供的焊割一体电源中所有主开关器件均采用低导通电阻的SiCMOSFET器件，开关频率高，无源元件体积小；输入采用三相PWM整流技术，功率密度高、谐波特性好；通过在原边切换高频变压器组及其输出整流滤波电路的方式，很好的满足焊接/切割工况下输出电压和电流的要求，实现了输出电路的模块化集成，进一步减小了系统体积。更进一步地，整流电路包括：第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、三相全控桥和滤波电容Cbus；三相全控桥包括：第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第五晶体管Q5和第六晶体管Q6；所述第一晶体管Q1和所述第二晶体管Q2串联连接，所述第三晶体管Q3和所述第四晶体管Q4串联连接，所述第五晶体管Q5和所述第六晶体管Q6串联连接，所述第一晶体管Q1的非串联连接端、所述第三晶体管Q3的非串联连接端和所述第五晶体管Q5的非串联连接端均连接至所述滤波电容Cbus的一端，所述第二晶体管Q2的非串联连接端、所述第四晶体管Q4的非串联连接端和所述第六晶体管Q6的非串联连接端均连接至所述滤波电容Cbus的另一端；所述第一电感L1的一端作为A相输入端，所述第一电感L1的另一端连接至所述第一晶体管Q1和所述第二晶体管Q2的串联连接端；所述第二电感L2的一端作为A相输入端，所述第二电感L2的另一端连接至所述第三晶体管Q3和所述第四晶体管Q4的串联连接端；所述第三电感L3的一端作为A相输入端，所述第三电感L3的另一端连接至所述第五晶体管Q5和所述第六晶体管Q6的串联连接端。更进一步地，逆变电路包括：超前桥臂、滞后桥臂、谐振电感Lr、隔直电容Cr、第一箝位二极管D1和第二箝位二极管D2；所述超前桥臂包括：串联连接的第一MOS管S1和第二MOS管S2；滞后桥臂包括：串联连接的第三MOS管S3和第四MOS管S4；第一MOS管S1的非串联连接端和所述第三MOS管S3的非串联连接端均连接至所述第一箝位二极管D1的阴极，所述第二MOS管S2的非串联连接端和所述第四MOS管S4的非串联连接端均连接至第二箝位二极管D2的阳极，所述第一箝位二极管D1的阳极连接至所述第二箝位二极管D2的阴极；所述谐振电感Lr的一端连接至所述第三MOS管S3和第四MOS管S4的串联连接端，所述谐振电感Lr的另一端连接至所述第一箝位二极管D1的阳极；所述隔直电容Cr的一端连接至所述第一MOS管S1和所述第二MOS管S2的串联连接端，所述隔直电容Cr的另一端作为所述逆变电路的输出端。更进一步地，焊割切换电路包括：第一双刀双掷继电器KA1和第二双刀双掷继电器KA2；所述第一双刀双掷继电器KA1与所述第二双刀双掷继电器KA2可动簧片均与逆变电路两个输出端口相连，控制端口分别连接至所述控制电路；所述第一双刀双掷继电器KA1的输出常开触点分别与焊接电路原边绕组连，所述第一双刀双掷继电器KA1的输出常闭触点悬空不接；所述第二双刀双掷继电器KA2的输出常开触点分别与切割变压器组原边绕组相连，所述第二双刀双掷继电器KA2的输出常闭触点悬空不接。更进一步地，焊接电路包括：第一焊接电路、第二焊接电路、第三焊接电路、第四焊接电路和焊接滤波电容Co1；所述第一焊接电路、所述第二焊接电路、所述第三焊接电路和所述第四焊接电路的输入端串联且输出端并联，所述第一焊接电路、所述第二焊接电路、所述第三焊接电路和所述第四焊接电路的结构相同，均包括：带中心抽头的高频隔离变压器、第一整流二极管Dh1、第二整流二极管Dh2、输出滤波电感Lh1和输出整流二极管缓冲电路；所述输出整流二极管缓冲电路包括：二极管Ds1、电容Cs1和电阻Rs1；所述高频隔离变压器的副边绕组的一端连接至第一整流二极管Dh1的阳极，副边绕组的另一端连接至第二整流二极管Dh2的阳极，第一整流二极管Dh1的阴极与第二整流二极管Dh2的阴极均连接至输出滤波电感Lh1的一端，输出滤波电感Lh1的另一端与焊接滤波电容Co1的一端连接并作为所述焊接电路的输出端正极；二极管Ds1的阳极连接至第一整流二极管Dh1的阴极，二极管Ds1的阴极通过电容Cs1连接至所述第一焊接电路的中心抽头，电阻Rs1的一端连接至二极管Ds1的阴极，电阻Rs1的另一端连接至输出滤波电感Lh1的另一端；所述第一焊接电路的中心抽头作为所述焊接电路的输出端负极，所述第二焊接电路的中心抽头、所述第三焊接电路的中心抽头和所述第四焊接电路的中心抽头均连接至焊接滤波电容Co1的另一端。更进一步地，切割电路包括：第一切割电路、第二切割电路和切割输出滤波电容Co2，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊割一体电源，其特征在于，包括：整流电路(1)、逆变电路(2)、焊割切换电路(3)、焊接电路(4)、切割电路(5)和控制电路(6)；所述整流电路(1)、所述逆变电路(2)和所述焊割切换电路(3)依次连接，所述焊接电路(4)的输入端连接至所述焊割切换电路(3)的第一输出端，所述切割电路(5)的输入端连接至所述焊割切换电路(3)的第二输出端，所述控制电路(6)的第一输入端连接至所述焊接电路(4)的输出端，所述控制电路(6)的第二输入端连接至所述切割电路(5)的输出端；所述控制电路(6)的第一输出端连接至所述逆变电路(2)的控制端，所述控制电路(6)的第二输出端连接至所述焊割切换电路(3)的控制端，所述控制电路(6)的输入输出控制端连接至所述整流电路(1)的输入输出控制端；所述整流电路(1)将三相输入电压转换为高压直流，并实现单位功率因数输入，所述逆变电路(2)将高压直流逆变为脉宽可调的高频方波，所述焊割切换电路(3)在焊接与切割模式时分别将所述逆变电路(2)输出连接至对应的所述焊接电路(4)或所述切割电路(5)，通过所述焊接电路(4)和所述切割电路(5)实现降压、隔离和整流滤波功能，最终输出稳定直流电流，所述控制电路(6)负责系统所有电气量的采集与控制量的输出，实现焊割一体电源的稳定可靠运行。...

【技术特征摘要】
1.一种焊割一体电源，其特征在于，包括：整流电路(1)、逆变电路(2)、焊割切换电路(3)、焊接电路(4)、切割电路(5)和控制电路(6)；所述整流电路(1)、所述逆变电路(2)和所述焊割切换电路(3)依次连接，所述焊接电路(4)的输入端连接至所述焊割切换电路(3)的第一输出端，所述切割电路(5)的输入端连接至所述焊割切换电路(3)的第二输出端，所述控制电路(6)的第一输入端连接至所述焊接电路(4)的输出端，所述控制电路(6)的第二输入端连接至所述切割电路(5)的输出端；所述控制电路(6)的第一输出端连接至所述逆变电路(2)的控制端，所述控制电路(6)的第二输出端连接至所述焊割切换电路(3)的控制端，所述控制电路(6)的输入输出控制端连接至所述整流电路(1)的输入输出控制端；所述整流电路(1)将三相输入电压转换为高压直流，并实现单位功率因数输入，所述逆变电路(2)将高压直流逆变为脉宽可调的高频方波，所述焊割切换电路(3)在焊接与切割模式时分别将所述逆变电路(2)输出连接至对应的所述焊接电路(4)或所述切割电路(5)，通过所述焊接电路(4)和所述切割电路(5)实现降压、隔离和整流滤波功能，最终输出稳定直流电流，所述控制电路(6)负责系统所有电气量的采集与控制量的输出，实现焊割一体电源的稳定可靠运行。2.如权利要求1所述的焊割一体电源，其特征在于，所述整流电路(1)包括：第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、三相全控桥和滤波电容Cbus；所述三相全控桥包括：第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第五晶体管Q5和第六晶体管Q6；所述第一晶体管Q1和所述第二晶体管Q2串联连接，所述第三晶体管Q3和所述第四晶体管Q4串联连接，所述第五晶体管Q5和所述第六晶体管Q6串联连接，所述第一晶体管Q1的非串联连接端、所述第三晶体管Q3的非串联连接端和所述第五晶体管Q5的非串联连接端均连接至所述滤波电容Cbus的一端，所述第二晶体管Q2的非串联连接端、所述第四晶体管Q4的非串联连接端和所述第六晶体管Q6的非串联连接端均连接至所述滤波电容Cbus的另一端；所述第一电感L1的一端作为A相输入端，所述第一电感L1的另一端连接至所述第一晶体管Q1和所述第二晶体管Q2的串联连接端；所述第二电感L2的一端作为A相输入端，所述第二电感L2的另一端连接至所述第三晶体管Q3和所述第四晶体管Q4的串联连接端；所述第三电感L3的一端作为A相输入端，所述第三电感L3的另一端连接至所述第五晶体管Q5和所述第六晶体管Q6的串联连接端。3.如权利要求1或2所述的焊割一体电源，其特征在于，所述逆变电路(2)包括：超前桥臂、滞后桥臂、谐振电感Lr、隔直电容Cr、第一箝位二极管D1和第二箝位二极管D2；所述超前桥臂包括：串联连接的第一MOS管S1和第二MOS管S2；所述滞后桥臂包括：串联连接的第三MOS管S3和第四MOS管S4；所述第一MOS管S1的非串联连接端和所述第三MOS管S3的非串联连接端均连接至所述第一箝位二极管D1的阴极，所述第二MOS管S2的非串联连接端和所述第四MOS管S4的非串联连接端均连接至第二箝位二极管D2的阳极，所述第一箝位二极管D1的阳极连接至所述第二箝位二极管D2的阴极；所述谐振电感Lr的一端连接至所述第三MOS管S3和第四MOS管S4的串联连接端，所述谐振电感Lr的另一端连接至所述第一箝位二极管D1的阳极；所述隔直电容Cr的一端连接至所述第一MOS管S1和所述第二MOS管S2的串联连接端，所述隔直电容Cr的另一端作为所述逆变电路(2)的输出端。4.如权利要求1所述的焊割一体电源，其特征在于，所述焊割切换电路(3)包括：第一双刀双掷继电器KA1和第二双刀双掷继电器KA2；所述第一双刀双掷继电器KA1与所述第二双刀双掷继电器KA2可动簧片均与逆变电路两个输出端口相连，控制端口分别连接至所述控制电路(6)；所述第一双刀双掷继电器KA1的输出常开触点分别与焊接电路原边绕绕组连，所述第一双刀双掷继电器KA1的输出常闭触点悬空不接；所述第二双刀双...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘邦银，李其琪，段善旭，魏琪康，曾召松，姜庆，梁宁忠，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42