新型高频感应焊接电源结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种新型高频感应焊接电源结构，其包括整流电路模块，其特征在于，所述整流电路模块选用三相电压型PWM整流电路，且该整流电路模块依序连接有斩波电路单元、逆变电路模块，该逆变电路模块直接接入负载。本实用新型专利技术的有益效果是：具有节能、环保、安全并被誉为“绿色焊接”方式的感应焊接，将逐步替代传统的焊接方式。实践证明本实用新型专利技术新型高频焊接电源具有高性能、高效率的特点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
新型高频感应焊接电源结构
[0001 ] 本技术涉及ー种新型高频感应焊接电源结构。
技术介绍
高频焊接是ー种新型的加热方式，不但可以对各种金属材料进行焊接，还可以对各种金属材料进行热加工、热处理、透热、熔炼等エ艺。相对于传统电阻的电流热效应加热及火焰加热的焊接电源而言，它具有低成本高效率、节能环保环保、安全系数高、携帯方便等优点。高频焊接电源的工作原理是:首先在高频机内由一整套独特的电子线路，将从电网输入进来的低频交流电(50Hz)转变成高频交流电(一般在20000Hz以上)。高频电流加到电感线圈(即感应圈)后，利用电磁感应原理转换成高频磁场，并作用在处于磁场中的金属物体上；利用涡流效应，在金属物体中生成与磁场强度成正比的感生电流，此涡流受集肤效应影响，频率越高，越集中于金属物体的表层。涡流在金属物体内流动时，会借助于内部所固有的电阻值，利用电流热效应原理生成热量，加热速度快，效率高，可瞬间熔化任何金属物，而且加热速度和温度可控。目前的感应焊接电源常见的AC-DC-AC电路结构，输入整流侧一般采用晶闸管变压或者ニ极管整流，电解电容直接滤波的方法完成将输入三相输入交流电变成直流电的整流过程，如图1所示，常见高频感应焊接电源结构框图。但是这种结构造成了网侧功率因数低，谐波含量较大，对电网的冲击电流大，这就会污染电网、造成电能损耗。
技术实现思路
本技术的目的就是为了解决上述问题，提供ー种新型高频感应焊接电源结构。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案:新型高频感应焊接电源结构，其包括整流电路模块，其特征在于，所述整流电路模块选用三相电压型PWM整流电路，且该整流电路模块依序连接有斩波电路单元、逆变电路模块，该逆变电路模块直接接入负载。作为本技术，较为理想的是，所述斩波电路单元选用非隔离式、多开关管的DC-DC斩波电路。作为本技术，较为理想的是，所述斩波电路单元为三电平Buck直流变换器。作为本技术，较为理想的是，整个新型高频感应焊接电源结构中，串联谐振负载逆变器的电压源由ー个整流电路和ー个大电容串联方式连接。如本文所述的整流电路模块，该第一级变换电路采用三相有源功率因数校正电路(PWM整流电路)代替传统电路的整流部分，不仅实现了交直流的变换，而且实现了网侧电压和电流的同相位，提高了系统的功率因数，降低了谐波污染。本技术具有如下有益效果:该电源在大功率下系统结构简洁高效，能量可以双向传输，控制精度高、调节范围大。三相电压型PWM整流电路不仅实现了交直流的转化，有源功率因数校正大大地技术提高系统功率因数、降低谐波含量，该整流器交流侧电感的存在使得整流电路具有Boost电路的特性；串联负载谐振逆变器对于工作环境的低要求，使整机效率达到最高，也提高了本高频感应焊接电源的适用范围；直流变换电路部分采用了ー种适用于大功率场合的非隔离直流变换器三电平Buck电路，实现了逆变器输入侧直流电压和功率的可调。具有节能、环保、安全并被誉为“绿色焊接”方式的感应焊接，将逐步替代传统的焊接方式。实践证明本专利技术新型高频焊接电源具有高性能、高效率的特点。【附图说明】图1为常见高频感应焊接电源结构框图。图2为新型高频感应焊接电源结构框图。图3为串联谐振负载逆变器结构示意图。图4为三电平Buck直流变换器结构示意图。图5为新型高频感应焊接电源主电路拓扑结构。附图标记说明:VT1-VT12.功率开关管；Q-C5.电容；D1-D6.ニ极管；R、R'.电阻；L、L'.电感。【具体实施方式】为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进ー步阐述本技术。參见图2、5，新型高频感应焊接电源结构，其包括整流电路模块，所述整流电路模块选用三相电压型PWM整流电路1，且该整流电路模块依序连接有斩波电路单元2、逆变电路模块3，该逆变电路模块直接接入负载4。该电源结构在大功率下系统结构简洁高效，能量可以双向传输，控制精度高、调节范国大。三相电压型PWM整流电路不仅实现了交直流的转化，有源功率因数校正大大地提高系统功率因数、降低谐波含量，该整流器交流侧电感的存在使得整流电路具有Boost电路的特性，串联负载谐振逆变器对于工作环境的地要求，使得整机效率达到最高，也提高了本产品的适用范围，直流变换电路部分采用了ー种适应于大功率场合的非隔离直流变换器三电平Buck电路，实现了逆变器输入侧直流电压和功率的可调。所述斩波电路单元选用非隔离式、多开关管的DC-DC斩波电路，换言之，斩波电路単元为三电平Buck直流变换器，其电路拓扑结构參见图4，该图示出了功率开关管VT7、VT8、续流ニ极管D1、D2以及滤波电容C4、电感L'、电阻R'，三电平Buck直流变换器电感电流的最大波纹仅仅为两电平Buck变换电路的1/4，如果要求两者的电感电流最大波纹系数相同，那么三电平Buck直流变换器的滤波电感也会减小为传统两电平Buck变换器滤波电感的1/4，如果滤波电感波纹洗漱相同，三电平Buck直流变换器输出的滤波电容充放电的频率相较两电平Buck直流变换器提高了一倍，这样滤波电容的大小就能减小为两电平下的滤波电容的一半，因此在相同条件下，选择三电平电路可以减小滤波器件的參数，从而大大减小了整机电源的体积。与此同时，三电平Buck直流变换器中的功率开关管和续流ニ极管在关断时所承受的电压应カ仅仅是输入电压的一半，在这一方面就比传统两电平Buck直流变换器开关管所承受电压应カ下降一倍，大大改善了功率开关管的工作条件。參见图3，整个新型高频感应焊接电源结构中，串联谐振负载逆变器的电压源由ー个整流电路和一个大电容串联方式连接，在图3所示电路中，包括有功率开关管VT9?VT12、电容C5、电感L和电阻R以及ニ极管D3?D6，感应焊接电源的负载呈现出ー种阻感特性，这就造成了感应焊接电源在对负载作用时会产生大量的无功，为了对这些无功进行补偿，在负载中连接的电容使得负载的感抗和容抗相互抵消，输出电压和电流同相，电路发生谐振。当电容值足够大时，可以认定逆变器输入端的电压为固定不变的，当逆变器的工作频率正好与谐振频率相同吋，此时电源的工作效率将达到最大值。不断交替导通和关断的四个功率开关管VT9?VT12，便可在逆变器的输出端得到交变的方波电压，其电压频率取决于功率开关管的频率，幅值为输入端电压的幅值。通过控制逆变器功率开关管的开关频率，使得输出电压的频率尽量等于RLC串联负载的谐振频率，这样可使负载工作在谐振或者准谐振状态下，提高了电源输出的功率因数。当外加电源的交变频率等于固有频率时，谐振电路的功率因数为1，有功功率等于视在功率，此时逆变器的输出功率达到最大值，所以逆变器工作在谐振频率时，可以使得整机效率达到最大。本串联谐振负载逆变器对工作环境的要求不是很苛刻，感应器与逆变输出部分可以长距离连接，同时引线的长短不会对工作效率产生太大影响，可以频繁、功率调节方式灵活。文中未述部分为公知的现有技术，诸如各部分电路的电子元器件的连接方式均可參考现有公知电路。以上所述仅为本技术的优选实施方式，本技术的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本技术原理的技术方案均属于本技术的保护范围。对于本领域的技本文档来自技高网...

【技术保护点】
新型高频感应焊接电源结构，其包括整流电路模块，其特征在于，所述整流电路模块选用三相电压型?PWM?整流电路，且该整流电路模块依序连接有斩波电路单元、逆变电路模块，该逆变电路模块直接接入负载。

【技术特征摘要】
1.新型高频感应焊接电源结构，其包括整流电路模块，其特征在于，所述整流电路模块选用三相电压型PWM整流电路，且该整流电路模块依序连接有斩波电路单元、逆变电路模块，该逆变电路模块直接接入负载。2.根据权利要求1所述的新型高频感应焊接电源结构，其特征在于，所述斩波电路单元选用非隔离式、多开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：林勤弟，魏金剑，叶玲平，
申请(专利权)人：上海熔易焊接机制造有限公司，
类型：实用新型
国别省市：