一种中频电阻焊逆变电源装置制造方法及图纸

一种用于焊接领域的中频电阻焊逆变电源装置，包括有变压器、与变压器初级线圈相连接的桥式逆变器、与变压器次级的多个单匝线圈相连接的多个或阳极端或阴极端共连的一对二极管整流单元，该共连连接点为电源装置的一个输出端；一对二极管各自的另外一个端点分别连接电感上的一组串联单匝线圈的两个端点；该串联单匝线圈的连接点为电源装置的另外一个输出端。将多组输出并联即为电源装置的总输出。其中，变压器次级的单匝线圈的个数、整流单元的个数与电感的单匝线圈串联的组数为一一对应关系；变压器次级单匝线圈的个数由电源装置的输出电流确定。本发明专利技术解决了整流单元中截止整流管反压大的问题，使电阻焊逆变电源的开关频率达到２０ｋＨｚ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种中频电阻焊逆变电源装置，适用于焊接

技术介绍
电阻焊是一种利用工件电阻热焊接的方法，主要应用于汽车及航空制造业。电阻焊机中的主要设备是电阻焊电源装置。由于逆变电源装置具有体积小、重量轻、可控性好等优点，80年代初，电阻焊逆变电源装置开始替代工频次级整流电源装置，如专利ZL93219514.8，US4973815所述。开关频率是衡量逆变电源装置设计水平的重要技术指标。目前，电阻焊逆变电源装置存在的问题便是开关频率较低。电弧焊逆变电源装置的开关频率普遍采用20kHz，而电阻焊逆变电源装置的开关频率不超过5000Hz，一般多为600-700Hz。与弧焊电源装置相比，电阻焊电源装置具有大功率、大电流、低电压的特点(电压2到7伏，电流2千安到12千安)；在现有电路及器件条件下，该特点使逆变电源装置的开关频率难以进一步提升。目前，电阻焊逆变电源装置采用与弧焊逆变电源装置相同的电路结构。图1是现有电阻焊逆变电源技术的电路原理图。图中直流电Vd由电网的工频交流电整流获得，Vd经中频桥式逆变器转换成中频交流电v，中频交流电v经变压器降压、二极管整流后，呈直流电输出至电阻焊机的两个电极。图1是采用双线圈2管中心抽头式整流。这种电源装置包括有变压器1、与变压器1的初级线圈N1相连接的桥式逆变器2，变压器次级由多个双匝线圈构成，线圈N211与线圈N212构成一个双匝线圈，每个双匝线圈的中间抽头端点连接在一起作为电源装置的一个电信号输出端点，此端点连接电阻焊机的一个电极D；每个双匝线圈的另外两个端点与一对二极管D1和二极管D2的阳极连接，二极管D1、D2的阴极端点连接在一起作为电源装置的另一个电信号输出端点，此端点连接电阻焊机的另一个电极C，双匝线圈的个数由电源装置的输出电流确定。电阻焊电源工作时，若线圈N211与二极管D1阳极的连接端是高电位、线圈N212与二极管D2阳极的连接端是低电位时，二极管D1导通，二极管D2承受反压截止，D2承受的反压为线圈N211及N212的输出电压，即承受两倍的单匝线圈的输出电压；当交流电压换向后二极管D2导通，二极管D1截止，二极管D2也承受两倍的单匝线圈的输出电压。由于电阻焊逆变电源装置所用电流较大，所以二极管管耗功率不容忽视。为了降低管耗，整流电路一般采用肖特基二极管，大电流(如300A)肖特基二极管耐压较低，多为45伏。若采用图1中整流电路的方式，截止的整流管要承受2倍的变压器次级电压。由于整流管承受2倍反压，导致工作时反向电流增加，限制了整流管的开关频率，开关频率被限制在5kHz左右。如果进一步提高逆变器的开关频率，在电阻焊电源低电压大电流状况下，这种整流电路将使桥式逆变器2形成不正常的自激振荡，使逆变电源无法正常工作。目前弧焊逆变电源还可以采用单线圈4管全桥整流电路。这种整流电路的缺点是，交流每半波有两个二极管导通，消耗在整流管上的功率是图1中整流电路的2倍。由于电阻焊电源具有低电压大电流特点，整流管管耗增加一倍将严重降低逆变电源的效率，所以电阻焊逆变电源不采用这种整流电路。
技术实现思路
本专利技术的一种中频电阻焊逆变电源装置的目的是克服现有电阻焊逆变电源装置截止整流管承受反压大及逆变器开关频率低等缺点，提供一种使用现有肖特基二极管的中频电阻焊逆变电源装置。本专利技术的一种中频电阻焊逆变电源装置采用的技术方案参见图2、图3、图4、图5和图6。该装置包括有变压器1、与变压器1的初级线圈N1相连接的桥式逆变器2、与变压器1的次级线圈N2相连接的整流单元，电源装置电信号的两个输出端分别连接电阻焊机的电极C和D，特征在于其中变压器1的次级线圈N2由两个以上的单匝线圈N21构成，采用公知技术根据电源装置输出电流量确定单匝线圈的个数；每个单匝线圈N21连接一个整流单元，每个单匝线圈N21所连接的整流单元、是由或阳极端或阴极端共连的一对二极管D1和二极管D2构成，该共连接端点为电源装置的一个电信号输出端点；二极管D1的端点A与电感L上的单匝线圈L11的一端连接，二极管D2的端点B与电感L上的单匝线圈L12的一端连接，电感L上分别绕制多个单匝线圈L11和单匝线圈L12，每两个单匝线圈L11和单匝线圈L12串联为一个单匝线圈组，每两个单匝线圈的串联连接端点为电源装置的另外一个电信号输出端点；电感L上单匝线圈组的个数由变压器次级单匝线圈的个数确定，变压器次级的一个单匝线圈对应电感上的一个单匝线圈组；在此电源回路中，桥式逆变器2的输出端将电信号输入给变压器1的初级线圈N1的两个端点，初级线圈N1通过电磁感应将电信号偶合到变压器次级的单匝线圈N21上，单匝线圈N21的两个端点将电信号分别输入给整流单元中二极管D1的端点A和二极管D2的端点B，整流单元的或阳极端或阴极端共连端点与电感L上的单匝线圈组的串联连接端点之间输出的电信号即为该装置的一组输出；将多组输出并联，即为该装置的总输出。本专利技术所述的一种中频电阻焊逆变电源装置，桥式逆变器2与变压器初级线圈N1的一根连接线中，设置有初始导磁率不低于8000的软磁磁环3。本专利技术所述的中频电阻焊逆变电源装置，电感L采用E形磁芯，E型磁芯两端的铁心拄分别绕多个单匝线圈L11和单匝线圈L12，每两个单匝线圈L11和单匝线圈L12串联为一个单匝线圈组。本专利技术所述的一种中频电阻焊逆变电源装置，电感L可采用开口对接的两个独立的U型磁芯L1和U型磁芯L2构成一个独立的电感磁芯，U型磁芯L1的铁心拄上绕多个单匝线圈L11，U型磁芯L2的铁心拄上绕多个单匝线圈L12，U型磁芯L1上的单匝线圈的个数与U型磁芯L2上的单匝线圈的个数相同；连接方式为，U型磁芯L1上的每个单匝线圈L11顺次与U型磁芯L2上所对应的单匝线圈L12串联为一个单匝线圈组，U型磁芯L1上每个单匝线圈的另外一个端点都与二极管D1的一个端点A连接，U型磁芯L2上每个单匝线圈的另外一个端点都与二极管D2的一个端点B连接，将多个单匝线圈组的串联点连接在一起作为电源装置的一个电信号输出端点；U型磁芯L1、L2上单匝线圈串联成的单匝线圈组的个数与变压器次级单匝线圈的个数相同。本专利技术所述的一种中频电阻焊逆变电源装置，二极管D1的端点A和二极管D2的端点B至单匝线圈N21的连线采用可降低传输线感抗的同轴线。本专利技术的一种中频电阻焊逆变电源装置电路工作原理及过程如下所述(见图2)桥式逆变器2将直流电Vd转换成中频方波交流电v后输入至变压器1的初级线圈N1，初级线圈N1通过电磁感应将电信号偶合到次级线圈N21，次级线圈N21感应出低压交流电。若交流电的极性是上正下负，即二极管D1的阳极是正电位，二极管D2的阳极是负电位，二极管D1导通，二极管D2截止，二极管D2承受的反压等于次级线圈N21的输出电压；由于电阻焊机在工作时两个电极压在工件4上，电流从次级线圈N21的上端出发，流过二极管D1、电极D、工件4、电极C、单匝线圈L12回到其的下端；同时，单匝线圈L11上的电流从其的上端出发，经二极管D1、电极D、工件4、电极C回到其的下端。当单匝线圈N21的输出电压由上正下负转变为零时，由于电感电流不能突变，电流从单匝线圈L12的下端出发，经二极管D2、电极D、工件4、电极C回到单匝线圈L12上端；同时，电流也从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中频电阻焊逆变电源装置，包括有变压器（１）、与变压器（１）的初级线圈（Ｎ１）相连接的桥式逆变器（２）、与变压器（１）的次级线圈（Ｎ２）相连接的整流单元，电源装置电信号的两个输出端分别连接电阻焊机的电极（Ｃ）和（Ｄ），本专利技术的特征在于：其中变压器（１）的次级线圈（Ｎ２）由两个以上的单匝线圈（Ｎ２１）构成，采用公知技术根据电源装置输出电流量确定单匝线圈的个数；每个单匝线圈（Ｎ２１）连接一个整流单元，每个单匝线圈（Ｎ２１）所连接的整流单元、是由或阳极端或阴极端共连的一对二极管（Ｄ１）和二极管（Ｄ２）构成，该共连接端点为电源装置的一个电信号输出端点；二极管（Ｄ１）的端点（Ａ）与电感（Ｌ）上的单匝线圈（Ｌ１１）的一端连接，二极管（Ｄ２）的端点（Ｂ）与电感（Ｌ）上的单匝线圈（Ｌ１２）的一端连接，电感（Ｌ）上分别绕制多个单匝线圈（Ｌ１１）和单匝线圈（Ｌ１２），每两个单匝线圈（Ｌ１１）和单匝线圈（Ｌ１２）串联为一个单匝线圈组，每两个单匝线圈的串联连接端点为电源装置的另外一个电信号输出端点；电感（Ｌ）上单匝线圈组的个数由变压器次级单匝线圈的个数确定，变压器次级的一个单匝线圈对应电感上的一个单匝线圈组；在此电源回路中，桥式逆变器（２）的输出端将电信号输入给变压器（１）的初级线圈（Ｎ１）的两个端点，初级线圈（Ｎ１）通过电磁感应将电信号偶合到变压器次级的单匝线圈（Ｎ２１）上，单匝线圈（Ｎ２１）的两个端点将电信号分别输入给整流单元中二极管（Ｄ１）的端点（Ａ）和二极管（Ｄ２）的端点（Ｂ），整流单元的或阳极端或阴极端共连端点与电感（Ｌ）上的单匝线圈组的串联连接端点之间输出的电信号即为该装置的一组输出；将多组输出并联，即为该装置的总输出。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李西恭，刘嘉，陈树君，白韶军，杨录东，张亮，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]