[发明专利]一种基于LLC谐振变换器的并联式大功率焊接电源系统

权利要求书

1.一种基于LLC谐振变换器的并联式大功率焊接电源系统，其特征在于，包括三相交流输入电网、焊接电源、电弧负载和人机界面模块；

所述焊接电源由若干个子系统并联而成，所述子系统包括主电路、驱动模块、故障保护模块、电压电流检测模块和控制模块，所述控制模块包括DSP数字化控制模块，所述DSP数字化控制模块分别与故障保护模块、驱动模块和电压电流检测模块相连接，所述故障保护模块及电压电流检测模块分别与主电路的输入端及输出端连接；

所述主电路包括依次连接的输入整流滤波模块、LLC谐振模块、功率变压器模块和输出整流滤波模块，所述输入整流滤波模块与三相交流输入电网连接，所述输出整流滤波模块与电弧负载连接；

若干个子系统中的控制模块通过CAN总线与人机界面模块连接；

所述LLC谐振模块由逆变网络和LLC谐振网络构成，所述逆变网络由第一、第二、第三、第四功率开关管和第一电容构成；

所述LLC谐振网络包括谐振电感、励磁电感和谐振电容，所述谐振电感、励磁电感、谐振电容和等效负载一起构成谐振腔，所述等效负载是由功率变压器模块、输出整流滤波模块和电弧负载构成；

所述输出整流滤波模块包括第一整流二极管、第二整流二极管和第二电容。

2.根据权利要求1所述的并联式大功率焊接电源系统，其特征在于，所述DSP数字化控制模块采用TMS320F28335的数字信号处理器，所述数字信号处理器内嵌事件管理器，所述事件管理器具有脉冲频率调制单元。

3.根据权利要求1所述的并联式大功率焊接电源系统，其特征在于，所述故障保护模块包括相互连接的过压检测电路、欠压检测电路、过流检测电路、过温检测电路和门电路。

4.根据权利要求1所述的并联式大功率焊接电源系统，其特征在于，当LLC谐振模块工作于谐振点频率时，工作在四个不同的工作模态上：

所述LLC谐振模块在第一工作模态时，所述第一及第四功率开关管开通，所述三相交流输入电网为谐振腔提供能量，谐振电流流经第一及第四功率开关管，变压器原边提供给负载的电流等于谐振电流减去励磁电流，励磁电流先负后正，所述变压器副边电压上正下负，所述第一整流二极管开通，第二整流二极管关断，所述励磁电感被输出电压箝位，不参与谐振过程，所述励磁电流线性上升；

所述LLC谐振模块在第二工作模态时，所述第一及第四功率开关管关断，所述第三功率开关管体内寄生输出电容电荷被谐振腔抽为零，所述第四功率开关管体内寄生输出电容电荷被谐振腔充满至电源电压，并且所述第二及第三功率开关管寄生反并联二极管续流，所述第二及第三功率开关管之间DS极之间的电压为零，为实现第二及第三功率开关管零电压开通创造了条件，所述变压器原边电压极性转换，下正上负，所述第二整流二极管开始开通，励磁电感重新被副边输出电压箝位，不参与谐振过程；

所述LLC谐振模块在第三工作模态时，所述第二及第三功率开关管开通，所述第二及第三功率开关管的DS极之间电压为零，因此第二及第三功率开关管是零电压开通，励磁电流先正后负，励磁电感不参与谐振，励磁电流线性下降，变压器上负下正，第一整流二极管关断、第二整流二极管开通，第二整流二极管电流上升后下降，为下一工作模态第一整流二极管零电流关断提供条件；

所述LLC谐振模块在第四工作模态时，所述第二及第三功率开关管关断，所述第四功率开关管体内寄生输出电容电荷被谐振腔抽为零，所述第三功率开关管体内寄生输出电容电荷被谐振腔充满至电源电压，并且所述第一及第四功率开关管寄生反并联二极管续流，所述第一及第四功率开关管之间DS极之间的电压为零，为所述第一及第四功率开关管零电压开通提供条件，变压器上正下负，第一整流二极管开通、第二整流二极管关断，由于上一工作模态的第二整流二极管电流下降为零，所以第二整流二极管零电流关断，第一整流二极管电流上升。