[发明专利]一种逆变埋弧焊电源主电路拓扑结构

说明书

技术领域

本发明涉及到一种埋弧焊电源主电路拓扑结构，适用于焊接技术领域。

背景技术

埋弧焊电源的发展经历了四个阶段：弧焊变压器电源、磁饱和放大式电源、晶闸管整流电源、IGBT逆变电源。由于弧焊变压器电源、磁饱和放大器电源体积大、重量大、携带、操作不方便，原材料成本高，此类电源已经被淘汰。目前，市场上主要以晶闸管整流电源为主。随着逆变技术的不断发展，IGBT逆变埋弧焊电源逐渐占领市场。其他形式的逆变焊接电源，如钨极氩弧焊，CO₂气保护焊，手工焊等，其所需功率较小，一般采用一组逆变单元的结构既可满足使用要求。由于埋弧焊电源功率容量大，负载持续率高。若采用单一逆变单元、一组主变压器、二次整流单元，很难扩展电源的容量，因而基本不采用此种方案。一般采用N个逆变器并联，其基本思想就是用小功率逆变单元并联，实现埋弧焊电源的大功率大电流。

目前，一般采用双逆变器并联的方式来提高埋弧焊电源的容量，如图1所示。此种联结方式比较简单，但两组逆变单元并联，一个突出的问题就是如何解决动态均流。目前一种解决方案为，分别对逆变器的峰值电流采样，然后与给定电流比较，误差信号送给PI调节器，其动态均流情况可得到改善。这种方式控制电路与一般控制电路相比，增加了设计难度。

发明内容

本发明的目的在于克服了现有控制电路的上述缺陷，提供了一种埋弧焊电源主电路拓扑结构，不仅从理论上避免了并联不均流的情况，又降低了生产成本，扩展了电源的容量。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。本主电路拓扑结构主要包括三相整流器A，滤波电容C，DC-AC逆变器B，两组变压器TF1和TF2，二次整流器D1、D2，双包平衡电抗器L。三相380V交流电经过三相整流器A整流、滤波电容C滤波，获得540V的直流；DC-AC逆变器B由功率开关器件IGBT模块B1、B2、B3、B4组成，IGBT模块B1、B4为一个桥臂，IGBT模块B2、B4为另一个桥臂，充放电电容C1与IGBT模块B1并联，充放电电容C2与IGBT模块B3并联；主变压器TF1的原边11与隔直电容Cb、饱和电感Lr串联，串联后连接IGBT模块B1的发射极E(或IGBT模块B3的集电极C)，主变压器TF1的原边12与主变压器TF2的原边21连接，主变压器TF2的原边22连接IGBT模块B2的发射极E(或IGBT模块B4的集电极C)；主变压器TF1的副边13、14分别连接快恢复二极管D5、D6的阳极，主变压器TF2的原边16、17分别连接快恢复二极管D4、D5的阳极；双包平衡电抗器的1、3分别连接主变压器TF1、TF2的中心抽头15、18，；双包平衡电抗器的2和4连接输出端O2，快恢复二极管D4、D5、D6、D7的阴极连接输出端O1。

本发明专利的工作原理及过程：

三相380V交流电经过三相整流桥A整流、滤波电容C滤波，获得540V直流，然后经过全桥逆变器得到高频交流电。本主电路结构只采用一组逆变器，就不存在图1两组逆变器并联不均流问题。

主变压器TF1原边绕组和副边绕组分别为N₁₁、N₂，原、副边匝数比为主变压器TF2原边绕组和副边绕组分别为N₂₁、N₂，原、副边匝数比为且N₁₁＝N₂₁。两组变压器原边串联，主变压器TF1和TF2并联。

两组主变压器内部磁力线示意图如图4所示，均产生顺时针方向的磁场。这样，两组主变压器原、副边匝数比为N1N2=K,]]>且N₁＝N₁₁+N₂₁＝2N₁₁＝2N₂₁，则主变压器原、副边电压比为：