[发明专利]高压逆变低压斩波式焊接电源

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种用于电焊机的大功率焊接电源，尤其涉及一种新型的大功率逆变焊接电源主电路拓扑。

背景技术

目前，逆变式焊接电源相对于非逆变式焊接电源具有体积小、重量轻和高效节能的特点，其主要原因如下：

普通非逆变焊接电源的体积和重量主要集中在变压器和电抗器上，二者所占比例可达80％以上。在变压器设计时，有以下关系：

U∝kfNB_mS                        (1)

k-常数(与变压器原边电压形式有关)

U-施加在变压器原边绕组上的电压(V)

f-逆变频率(Hz)

N-原边绕组的匝数

B_m-工作磁通密度(T)(大小与变压器的磁芯材料有关)

S-磁芯有效截面积(cm²)

根据公式1得，当电压U、输出电压以及变压器磁芯材料确定后，逆变频率f与线圈匝数N和磁芯界面S乘积成反比，当f大大增加时，NS将大大减小，变压器的体积和重量也将大大的减小，相应变压器输出电抗器的体积和重量也大大减小。由于逆变焊接电源的逆变频率远远高于工频(逆变焊接电源逆变频率一般为20KHz，工频为50Hz)，所以，逆变焊接电源的变压器的体积和重量会大大的减小，逆变频率越高，变压器的体积和重量减小的越多。由此可见，变压器和电抗器的体积、重量的大大减小，将使整个逆变焊接电源本身的体积和重量大大降低。

逆变焊接电源的变压器和电抗器的体积、重量都大大减小了，相应的铁损(铁心磁损耗)和铜损(导线损耗)也随之减小；又因逆变频率高，通电周期短，变压器的励磁电流很小；大多数功率开关器件工作于开关状态，比工作与模拟状态的功率器件的功耗小。因此，逆变焊接电源的效率高，节约电能。目前，国内外的大功率逆变焊接电源的逆变器大多采用全桥逆变模式，但该方案的缺陷是：(1)不仅要实时动态的调节四个功率开关管的驱动信号，而且驱动信号之间要实现相互隔离，控制电路复杂，可靠性较低；(2)在轻载或空载状态下功率开关管的驱动信号可能出现丢波现象；(3)采用四个高压功率开关管，不仅增加了焊接电源的制造成本，而且也造成了较大的功耗。

发明内容

本发明的目的是针对全桥逆变模式下的逆变焊接电源由于同时实时控制4个功率开关管开通或关断的不足，提出了一种新型的逆变焊接电源主电路拓扑，该逆变焊接电源主电路主要由前级推挽电路逆变器和后级直流斩波器两部分组成。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明高压逆变低压斩波式焊接电源，所述焊接电源由直流电源依次串接推挽式逆变电路、变压器、全波整流电路构成，其中全波整流电路的一个输出端接斩波器的输入端，全波整流电路的另一个输出端接滤波组件的输入端。

所述推挽式逆变电路由IGBT1、IGBT2两个功率开关管构成，功率开关管IGBT1和IGBT2的源极分别接直流电源的正极，功率开关管IGBT1的漏极接变压器原边绕组的同名端，功率开关管IGBT2的漏极接变压器原边绕组的异名端，功率开关管IGBT1和IGBT2的漏极与源极之间分别并联寄生二极管。

所述功率开关管IGBT1和IGBT2的漏极与源极之间还分别并联RC阻容滤波网络。

所述滤波组件由滤波电抗器L1、续流二极管D3、霍尔传感器FL和电容C6、C7构成，其中霍尔传感器FL的输入端接全波整流电路的另一个输出端，霍尔传感器FL的输出端分别接滤波电抗器L1的一端和续流二极管D3的阳极，续流二极管D3的阴极分别接斩波器的输出端和电容C6的一端，电容C6的另一端与电容C7的一端连接接地，电容C7的另一端接滤波电抗器L1的另一端。

所述全波整流电路为一组或多组。

本发明的优点是：

(1)本发明使逆变焊接电源主电路结构简化，缺省了两个高压功率开关管，而只增加一个低压功率开关管，不仅降低了逆变焊接电源的制造成本，而且也降低了逆变焊接电源的功耗。

(2)本发明使逆变焊接电源的驱动电路变得简单，逆变焊接电源功率开关管的驱动信号由原来的相互隔离转变为不需要相互隔离，降低了功率开关管烧损的可能性，提高了逆变焊接电源工作的可靠性和稳定性。

(3)本发明使逆变焊接电源的外特性控制电路变得简单，逆变焊接电源的外特性由原来的控制四个功率开关管的开通和关断来实现转变为只控制一个功率开关管的开通和关断来实现，不仅提高了逆变焊接电源工作的可靠性和稳定性，而且也提高了逆变焊接电源的动特性。

附图说明

图1本发明主电路图。