一种IGBT逆变式直流脉冲氩弧焊电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种ＩＧＢＴ逆变式直流脉冲氩弧焊电源，包括机箱和内置电路，内置电路包括主电路、电流反馈控制电路，主电路包括整流滤波模块、高频逆变模块、功率变压模块和整流平滑模块依次连接组成，电流反馈控制电路包括电流电压检测模块、脉冲参数给定模块、比较器、单片机控制模块、脉宽调制模块和高频驱动模块组成。本实用新型专利技术采用单片机进行检测反馈，并用来实现外围监控与人机对话，使电源的面板操作更方便，更人性化。本实用新型专利技术采用高频引弧模块控制引弧，实现非接触引弧。本实用新型专利技术电流频率大幅度提高，变压器体积、质量得到大幅度减小，控制也变得更加灵敏，动特性得到很大改善。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及高频逆变
，具体是指一种IGBT逆变式直流脉 冲氩弧焊电源。
技术介绍
目前，在焊接电源领域，由于其工艺所需要的大电流、大功率，国内外 传统的直流、脉冲氩弧焊电源主要以硅整流和晶闸管整流式为主，整流式电 源工作相对可靠，技术上也比较成熟，但设备体积庞大、笨重、能耗高、效 '率低，且由于其结构原因，动静态特性方面也不够理想。
技术实现思路
本技术的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供 一种IGBT逆变式直流脉冲氩弧焊电源。该电源结构简单，体积小，质量小， 节能，具有良好的动特性。本技术的目的通过如下技术方案实现所述一种IGBT逆变式直流脉 冲氩弧焊电源，包括机箱和内置电路，所述内置电路包括主电路、电流反馈 控制电路，所述主电路包括整流滤波模块、高频逆变模块、功率变压模块和 整流平滑模块依次连接组成，所述整流滤波模块外接三相交流输入电源，所 述整流平滑模块外接负载；所述电流反馈控制电路(即外环均值电流闭环控 制电路)包括电流电压检测模块、脉冲参数给定模块、比较器、单片机控制 模块、脉宽调制模块和高频驱动模块组成，所述电流电压检测模块的一端与 负载相连接，另一端与比较器的输入端相连接，所述脉冲参数给定模块与比 较器的另一输入端相连接，所述比较器的输出端分别与单片机控制模块、脉 宽调制模块相连接，所述单片机控制模块与脉宽调制模块相连接，所述脉宽 调制模块与高频驱动模块相连接，所述高频驱动模块与高频逆变模块相连接; 所述单片机控制模块分别连接有高频引弧模块和人机对话面板。为了更好地实现本技术，所述主电路包括安全保护电路，所述安全 保护电路包括网压检测模块、电压保护模块、温度检测模块、过热保护模块组成；所述网压检测模块一端与三相交流电源相连接，另一端与电压保护模 块相连接，所述电压保护模块分别与脉宽调制模块、单片机控制模块相连接；所述温度检测模块一端与高频逆变模块相连接，另一端与过热保护模块相连接，过热保护模块与脉宽调制模块相连接；所述单片机控制模块主要由单片 机PALCE22V10H、逻辑电路芯片ULN2003A及其外围电路组成；所述脉宽调 制模块主要由误差放大电路、集成控制芯片SG3525及其外围电路组成。本技术的设计原理如下本技术采用逆变技术，大幅度的提高 电源的频率，使得电源中的主变压器的体积、质量得到大幅度的减小，同时 还由于电子功率器件工作于开关状态，变压器等可以采用铁损很小的磁芯材 料，所于效率很高。主电路中由于存在电容，功率因数得到很大提高，节能 效果明显。又由于工作频率很高，主电路中滤波电感值小，电磁惯性小，易 于获得良好的动特性。此外，逆变切割电源由于采用逆变技术，从而使其反 应灵敏，可控性好。本技术为逆变式直流、脉冲氩弧焊电源，主电路采 用半桥式拓扑或全桥逆变式拓扑，视功率而定。而引弧采用高频引弧。脉宽 调制是通过误差放大器放大，再与基准给定值进行比较，而产生两组相互推 挽的驱动信号，来控制功率逆变开关管IGBT按照一定的时序导通与关闭，实 现直流交流转变。电流反馈是在负载电流输出端用霍尔元件检测输出电流， 得到采样信号，经过放大、比较，再输送到脉宽调制模块，来改变功率管的 导通与截至时间，实现占空比的调节以及功率调节的目的，使输出能量稳定。本技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果1、 本技术采用单片机进行检测反馈，并用来实现外围监控与人机对 话，使得电源的面板操作更方便，更人性化。2、 本技术采用高频引弧模块控制引弧，实现非接触引弧。3、 本技术采用高功率开关管与脉宽调制芯片来实现直流与交流的转 变，使得电流频率大幅度提高，变压器体积、质量得到大幅度减小，控制也 变得更加灵敏，动特性得到很大改善。总之，使焊接电源的整体性能发生了 质的飞跃。附图说明图l是本技术的内置电路方框图； 图2是本技术的主电路原理图3是本技术的脉宽调制模块和高频驱动模块的电路原理图； 图4是本技术的单片机控制模块的电路原理图； 图5是本技术的高频引弧模块的电路原理图； 图6是本技术的高频逆变模块的电路原理图； 图7是本技术的整流滤波模块的电路原理图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本技术做进一步的详细说明，但本实用 新型的实现方式并不限于此。本技术所述一种IGBT逆变式直流脉冲氩弧焊电源，包括机箱和内置 电路，如图1所示，所述内置电路包括主电路、电流反馈控制电路。主电路由 依次连接的整流滤波模块101、高频逆变模块102、功率变压模块103和整流平 滑模块104组成，整流滤波模块101与三相交流输入电源相连接，整流平滑模 块104与负载相连接。电流反馈控制电路包括电流电压检测模块112、脉冲参 数给定模块117、比较器、单片机控制模块107、脉宽调制模块108和高频驱动 模块109组成，电流电压检测模块112的^端与负载相连接，另一端与比较器的输入端相连接，脉冲参数给定模块与比较器的另一输入端相连接，比较器 的输出端分别与单片机控制模块107、脉宽调制模块108相连接，单片机控制 模块107与脉宽调制模块108相连接，脉宽调制模块108与高频驱动模块109相 连接，高频驱动模块109与高频逆变模块102相连接。单片机控制模块分别连 接有高频引弧模块113和人机对话面板114。安全保护电路包括网压检测模块 105、电压保护模块106组成；网压检测模块105—端与接入的三相交流电源连 接，另一端与电压保护模块106相连接，电压保护模块106分别与脉宽调制模 块108、单片机控制模块107相连接。网压检测模块105检测三相交流输入电压， 为常用的电压检测装置。电压保护模块106为一常用的比较器，实现欠压与过 压保护。比较器采用常用的TL084比较器，对反馈电流信号与给定电流参数 进行比较。电流电压检测模块112为电流电压传感器，与负载连接。温度检测 模块110—端与高频逆变模块102中的检测温度的散热片相连接，另一端与过 热保护模块lll相连接，过热保护模块111与脉宽调制模块108相连接，起到过 热保护作用。如图2所示，在主电路中，三相交流输入电源接整流滤波模块IOI，然后连接滤波环节L1、 C2、 C2-A、 C2-B、 C3、 C3 - A、 C3 - B、 C4、 C5，再 连接高频逆变模块102，输出接功率变压模块103的高频功率变压器T1初级， 变压器次级经过高频全波整流电路D6A D6B、滤波环节L2、 CIO、 Cl 1、 C12、 R9后输出直流电，以上环节构成功率主电路，高频逆变模块102包括两个两 单元的IGBTVT, VT2。同时，电流电压检测模块112为传感器，与输出负载 端相连接。如图3所示，脉宽调制模块108和高频驱动模块109主要由脉宽调制模块 108的误差放大电路、集成控制芯片SG3525及其外围电路，以及高频驱动模 块109的驱动模块及辅助电路相互连接组成。过流保护的电流反馈经过比较放 大与集成控制芯片SG3525的引脚2相连，作为集成控制芯片SG2534的输入信 号。在集成控制芯片SG3525内部与误差信号比较，使集成控制芯片SG3525 输出相应的两路PW本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＩＧＢＴ逆变式直流脉冲氩弧焊电源，包括机箱和内置电路，其特征是，所述内置电路包括主电路、电流反馈控制电路，所述主电路包括整流滤波模块、高频逆变模块、功率变压模块和整流平滑模块依次连接组成，所述整流滤波模块外接三相交流输入电源，所述整流平滑模块外接负载；所述电流反馈控制电路包括电流电压检测模块、脉冲参数给定模块、比较器、单片机控制模块、脉宽调制模块和高频驱动模块组成，所述电流电压检测模块的一端与负载相连接，另一端与比较器的输入端相连接，所述脉冲参数给定模块与比较器的另一输入端相连接，所述比较器的输出端分别与单片机控制模块、脉宽调制模块相连接，所述单片机控制模块与脉宽调制模块相连接，所述脉宽调制模块与高频驱动模块相连接，所述高频驱动模块与高频逆变模块相连接；所述单片机控制模块分别连接有高频引弧模块和人机对话面板。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄石生，王振民，凌德怡，陈毅丹，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]