[发明专利]基于SiC的快频脉冲TIG焊接电源数字化控制电路

说明书

本发明提供了一种基于SiC的快频脉冲TIG焊接电源数字化控制电路，其特征在于：包括控制系统、电信号采样反馈模块和驱动模块；驱动模块包括SiC高频驱动电路和调制开关管驱动电路；控制系统通过隔离一与SiC高频驱动电路连接，SiC高频驱动电路分别与直流电源一和直流电源二的SiC功率开关管连接；控制系统通过隔离二与调制开关管驱动电路连接，调制开关管驱动电路与调制电路的IGBT开关管连接；控制系统还与电信号采样反馈模块连接。该控制电路采用隔离保护，有效防止开关管发生损坏，可避免电磁干扰，避免产生电压尖峰而引起误触发，具有良好驱动效果。

技术领域

本发明涉及焊接设备技术领域，更具体地说，涉及基于SiC的快频脉冲TIG焊接电源数字化控制电路。

背景技术

近年来，快频脉冲TIG焊接技术成为国内外脉冲TIG焊接领域的研究重点。快频脉冲TIG焊能够提高脉冲TIG焊的电弧收缩程度，改善电弧能量密度和提高电弧挺度，细化焊缝晶粒，提高焊缝力学性能。

采用SiC功率器件研制的快频脉冲TIG焊接电源的逆变频率可达200kHz，损耗低且控制精度高，可稳定输出20kHz及以上的规整快频脉冲电流波形。快频脉冲TIG焊技术由于加入了高频电流的调制，会对焊接电源产生的强烈电磁干扰，特别是对SiC功率器件的影响更甚。基于SiC MOSFET的快频脉冲TIG焊接电源具有高频高压的工作状态、快速的响应速度、高的脉冲频率电流输出等优势，但同时存在的干扰因素多、控制难度大、功率开关管容易因电压尖峰而损坏等技术问题。

发明内容

为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种基于SiC、采用隔离保护、有效防止开关管发生损坏、可避免电磁干扰、避免产生电压尖峰而引起误触发、具有良好驱动效果的快频脉冲TIG焊接电源数字化控制电路。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种基于SiC的快频脉冲TIG焊接电源数字化控制电路，快频脉冲TIG焊接电源包括直流电源一、直流电源二和调制电路；其特征在于：包括控制系统、电信号采样反馈模块和驱动模块；所述驱动模块包括SiC高频驱动电路和调制开关管驱动电路；所述控制系统通过隔离一与SiC高频驱动电路连接，SiC高频驱动电路分别与直流电源一和直流电源二的SiC功率开关管连接，以实现控制系统驱动直流电源一和直流电源二的SiC功率开关管；所述控制系统通过隔离二与调制开关管驱动电路连接，调制开关管驱动电路与调制电路的IGBT开关管连接，以实现控制系统驱动调制电路的IGBT开关管；所述控制系统还与电信号采样反馈模块连接。

本发明控制电路中，SiC高频驱动电路接收控制系统输出的PWM信号，实现对直流电源一和直流电源二的SiC功率开关管的驱动控制；调制开关管驱动电路接收控制系统输出的PWM信号，实现对调制电路的IGBT开关管的驱动控制，从而调控快频脉冲TIG焊接电源的输出特性。电信号采样反馈模块采样电流和电压，输入控制系统进行数字滤波以及PID控制处理。采样隔离方式实现控制系统与SiC高频驱动电路，以及控制系统与调制开关管驱动电路连接；具有多种保护功能，在有效驱动开关管的同时可防止开关管发生损坏；可抑制SiC功率开关管驱动过程中出现瞬态电压和瞬态电流过高、产生电磁干扰的问题，防止产生电压尖峰而引起误触发，具有良好的驱动效果。

优选地，所述控制系统通过隔离一与SiC高频驱动电路连接，SiC高频驱动电路与直流电源一和直流电源二的SiC功率开关管连接，是指：

控制系统通过型号为ISO5451的隔离驱动芯片与SiC高频驱动电路连接，隔离驱动芯片还连接有驱动供电电路一；SiC高频驱动电路与直流电源一和直流电源二的SiC功率开关管连接。