一种高频IGBT逆变式手工焊接电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高频ＩＧＢＴ逆变式手工焊接电源，包括机箱和内置电路，内置电路包括主电路、反馈闭环控制电路，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组成；反馈闭环控制电路包括平均电流电压检测模块、焊接参数给定模块、比较器、控制系统、脉宽调制模块和高频驱动模块组成。本实用新型专利技术可靠性高，效率高达８８％，节能，负载持续率高达８０％，重量轻，体积小，易于实现多特性和多功能以及多种材料焊接的转换，一元化调节、自动匹配焊接参数，操作简单、快捷。本实用新型专利技术动态特性优良，焊接过程稳定，飞溅少，成形好，自动电网波动补偿功能。（*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IGBT逆变
，具体是指一种高频IGBT逆变 式手工焊接电源。
技术介绍
目前，在手工焊领域，由于其工艺所需要较大的电流、大功率，国内外 传统的手工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、能耗低、效率低，且由 于其结构原因，动静态特性方面也不够理想。晶体管式弧焊逆变器的出现， 虽然提高了逆变频率，达到20kHz的水平，且有利于提高效率、减小体积重 量，但是存在二次击穿和需要较大的电流驱动。大功率场效应管弧焊逆变器 只需要极微小的电流就能实现开关控制，而且速度更快、无二次击穿。但是， 场效应管也存在着一定的不足之处，其推广应用受到限制。具体说来，大功 率场效应管弧焊电源主要存在以下几个方面的问题(1) 单管容量小。耐高压(800V以上)仅有数安培，需采用多管并联， 生产和调试较麻烦。弧焊电源的使用环境恶劣，有些焊接现场是二十四小时 连续作业，所以对其可靠性要求非常高。目前，硬开关逆变弧焊电源由于高 频寄生振荡、负载频繁'复杂变化、电磁干扰、偏磁等原因，特别是大功率焊 接条件下，弧焊电源存在可靠性不够的问题。(2) 管子功率损耗较大。场效应管由于通态电阻比较大，饱和压降一般 在3 4V以上，导通管子功率损耗比较大。(3) 场效应管的耐高压性能较差。(4) 不易实现焊接电源的大功率大电流化。
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，提出 一种高频IGBT逆变式手工焊接电源，该电源可靠性髙、效率达88%，节能， 负载持续率髙达80%，焊接工艺可实现多参数优化匹配，焊接质量高，并减 少对电网的千扰。本技术的目的通过如下技术方案实现所述一种高频IGBT逆变式手 工焊接电源，包括机箱和内置电路，所述内置电路包括主电路、反馈闭环控 制电路，所述主电路由整流滤波模块、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；所述反馈闭环控制电路由平均电流电压检测模块、焊接参数给定模块、比较器、控制系统、脉宽调制模块和高频驱动模块组成，所述平均 电流电压检测模块的一端与负载相连接，另一端与比较器输入端相连接，所 述焊接参数给定模块与比较器另一输入端相连接，所述比较器的输出端与控 制系统相连接，所述控制系统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。 为了更好地实现本技术，所述主电路还包括安全保护电路，所述安全保护电路包括网压检测模块、电压保护模块组成；所述网压检测模块的一 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 块与脉宽调制模块相连接。本技术的设计原理为本技术采用IGBT逆变技术，其单管或者模块的容量比较大，饱和压降比较低，有利于减少管子功率损耗。在本实用 新型中，由三相工频交流电经过整流滤波模块成为平滑直流电后进入卨频逆 变模块，然后通过功率变压模块、整流平滑模块进入负载。与此同时，控制 系统根据电流电压检测模块检测到负载的电流、电压信号与焊接参数给定模 块给定的参数进行比较，经过控制系统的模糊控制算法运算，发给脉宽调制模块一个信号，脉宽调制模块根据控制系统的算法产生两路PWM信号，这两 路PWM信号通过高频驱动模块放大去控制高频逆变模块的开关管的开通和 关断，从而得到20KHz高频高压电，高频高压电再经过功率变压模块转换成 符合焊接工艺要求的大电流低电压的焊接电流，再经过整流平滑模块得到更 加平滑的焊接电流，也就是外环电流模糊闭环控制过程；网压检测模块检测 三相工频电压，把检测到的电压信号送给电压保护模块，如出现过压、欠压 的现象，电压保护模块将送给脉宽调制模块一个信号，产牛.低电平通过高频驱动模块关断高频逆变模块的开关管，保护主电路安全工作。 本技术与现有的技术相比，具有如下优点和有益效果-1、本技术采用先进的高频IGBT逆变技术，可靠性高，效率高达88%，节能，比可控硅式节电最高达30%，空载损耗为其十分之一以下。负载持续 率髙达80%，重量轻，体积小。2、 本技术的控制核心，易于实现多特性和多功能，以及多种焊接材 料的转换， 一元化调节、自动匹配焊接参数，操作简单、快捷。3、 本技术采用优化动特性控制，动态特性优良，焊接过程稳定，飞 溅少，成形好。自动电网波动补偿功能一一电网波动±15%不影响焊机输出参数。附图说明图l是本技术的电路方框图2是本技术的主电路原理图3是本技术的主电路中高频逆变模块的电路原理图； 图4是本技术的主电路中整流滤波模块的电路原理图； 图5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6是本技术的安全保护电路的电路原理图； 图7是本技术的控制系统的电路原理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。如图1所示，本技术所述一种高频IGBT逆变式手工焊电源包括机箱 和内置电路，内置电路包括主电路、反馈闭环控制电路。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。反馈闭环控制电路包括平均电流电压检测模块109、焊接参数给定 模块IIO、比较器112、控制系统lll、脉宽调制模块107和高频驱动模块108 组成，平均电流电压检测模块109的一端与负载相连接，另一端与比较器U2 的输入端相连接，焊接参数给定模块110与比较器112的另一输入端相连接， 比较器112的输出端与控制系统111相连接，控制系统111与脉宽调制模块107 相连接，脉宽调制模块107与高频驱动模块108相连接，高频驱动模块108与高 频逆变模块102相连接。主电路中还包括安全保护电路，该电路包括网压检测 模块105、电压保护模块106组成；网压检测模块105的一端与接入的三相交流电源相连接，另一端与电压保护模块106相连接，电压保护模块106与脉宽调 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，实现欠压或者过压保护。焊 接参数给定模块110由两个电位器组成，给定悍接电压。比较器112采用TL084 比较器，对外环检测信号与焊接给定参数进行比较。平均电流电压检测模块 109为电流电压传感器，与负载连接。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101的整流 块Bl,然后连接滤波环节L1、 C2、 C3、 C4、 C5、 Rl、 R2，再连接高频逆变 模块102的逆变桥VT, VT4， C6 C8，输出接功率变压模块103的高频功率变 压器T1初级，变压器次级串接整流平滑模块104的饱和电感LS1、 LS2，再经 过高频全波整流电路D1 D8、续流二极管D9 D12、滤波环节L2、 C12、 C13、 C14后输出直流电，以上环节构成功率主电路，高频逆变模块102的包括两个 两单元的IGBT VT, VT4。平均电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频ＩＧＢＴ逆变式手工焊电源，包括机箱和内置电路，其特征是，所述内置电路包括主电路、反馈闭环控制电路，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；所述反馈闭环控制电路包括平均电流电压检测模块、焊接参数给定模块、比较器、控制系统、脉宽调制模块和高频驱动模块组成，所述平均电流电压检测模块的一端与负载相连接，另一端与比较器输入端相连接，所述焊接参数给定模块与比较器另一输入端相连接，所述比较器的输出端与控制系统相连接，所述控制系统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。

【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]