專(zhuān)利名稱(chēng)：一種逆變埋弧焊電源主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種埋弧焊電源主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，適用于焊接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
埋弧焊電源的發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)階段弧焊變壓器電源、磁飽和放大式電
源、晶閘管整流電源、IGBT逆變電源。由于弧焊變壓器電源、磁飽和放大器
電源體積大、重量大、攜帶、操作不方便，原材料成本高，此類(lèi)電源已經(jīng)被 淘汰。目前，市場(chǎng)上主要以晶閘管整流電源為主。隨著逆變技術(shù)的不斷發(fā)展，
IGBT逆變埋弧悍電源逐漸占領(lǐng)市場(chǎng)。其他形式的逆變悍接電源，如鎢極氬弧 焊，C02氣保護(hù)焊，手工焊等，其所需功率較小， 一般采用一組逆變單元的結(jié) 構(gòu)既可滿(mǎn)足使用要求。由于埋弧焊電源功率容量大，負(fù)載持續(xù)率高。若采用 單一逆變單元、 一組主變壓器、二次整流單元，很難擴(kuò)展電源的容量，因而 基本不采用此種方案。 一般采用N個(gè)逆變器并聯(lián)，其基本思想就是用小功率 逆變單元并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)埋弧焊電源的大功率大電流。
目前， 一般采用雙逆變器并聯(lián)的方式來(lái)提高埋弧焊電源的容量，如圖1 所示。此種聯(lián)結(jié)方式比較簡(jiǎn)單，但兩組逆變單元并聯(lián)， 一個(gè)突出的問(wèn)題就是 如何解決動(dòng)態(tài)均流。目前一種解決方案為，分別對(duì)逆變器的峰值電流采樣， 然后與給定電流比較，誤差信號(hào)送給PI調(diào)節(jié)器，其動(dòng)態(tài)均流情況可得到改善。 這種方式控制電路與一般控制電路相比，增加了設(shè)計(jì)難度。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服了現(xiàn)有控制電路的上述缺陷，提供了一種埋 弧焊電源主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，不僅從理論上避免了并聯(lián)不均流的情況，又降低 了生產(chǎn)成本，擴(kuò)展了電源的容量。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取了如下技術(shù)方案。本主電路拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)主要包括三相整流器A，濾波電容C， DC-AC逆變器B，兩組變壓器TF1和TF2， 二次整流器D1、 D2，雙包平衡電抗器L。三相380V交流電經(jīng)過(guò)三相整流 器A整流、濾波電容C濾波，獲得540V的直流；DOAC逆變器B由功率開(kāi)關(guān) 器件IGBT模塊B1、 B2、 B3、 B4組成，IGBT模塊B1、 B4為一個(gè)橋臂，IGBT 模塊B2、 B4為另一個(gè)橋臂，充放電電容Cl與IGBT模塊Bl并聯(lián)，充放電電 容C2與IGBT模塊B3并聯(lián)；主變壓器TF1的原邊ll與隔直電容Cb、飽和電 感Lr串聯(lián)，串聯(lián)后連接IGBT模塊Bl的發(fā)射極E (或IGBT模塊B3的集電極 C)，主變壓器TF1的原邊12與主變壓器TF2的原邊21連接，主變壓器TF2 的原邊22連接IGBT模塊B2的發(fā)射極E (或IGBT模塊B4的集電極C);主變 壓器TF1的副邊13、 14分別連接快恢復(fù)二極管D5、 D6的陽(yáng)極，主變壓器TF2 的原邊16、 17分別連接快恢復(fù)二極管D4、 D5的陽(yáng)極；雙包平衡電抗器的l、 3分別連接主變壓器TF1、 TF2的中心抽頭15、 18，；雙包平衡電抗器的2和4 連接輸出端02,快恢復(fù)二極管D4、 D5、 D6、 D7的陰極連接輸出端01。 本實(shí)用新型專(zhuān)利的工作原理及過(guò)程
三相380V交流電經(jīng)過(guò)三相整流橋A整流、濾波電容C濾波，獲得540V 直流，然后經(jīng)過(guò)全橋逆變器得到高頻交流電。本主電路結(jié)構(gòu)只采用一組逆變 器，就不存在圖l兩組逆變器并聯(lián)不均流問(wèn)題。
主變壓器TF1原邊繞組和副邊繞組分別為、 iV2 ，原、副邊匝數(shù)比為,；
主變壓器TF2原邊繞組和副邊繞組分別為A^、 ^，原、副邊匝數(shù)比為,，
且A^二W,。兩組變壓器原邊串聯(lián)，主變壓器TF1和TF2并聯(lián)。
兩組主變壓器內(nèi)部磁力線示意圖如圖4所示，均產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻拇艌?chǎng)。
這樣，兩組主變壓器原、副邊匝數(shù)比為#《，且iV，^+A^二2iVu二2iV2i，則 主變壓器原、副邊電壓比為
變壓器原邊電壓
/1:變壓器原邊電流
t/2:變壓器副邊電壓變壓器副邊電流
兩路電流分別流過(guò)雙包電抗器的繞組，產(chǎn)生方向相反的的磁場(chǎng)。若兩路 電流大小不相等，產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小也不相等，二者相互抑制，直至兩路電流 大小相等，這樣兩路電流保持均衡。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型專(zhuān)利具有以下優(yōu)點(diǎn)-
1、 這種拓?fù)湫问讲粌H擴(kuò)展了主電路的容量，從原理上避免了并聯(lián)均流， 還提高了電源的可靠性，降低生產(chǎn)成本；
2、 變壓器原邊繞組串聯(lián)，副邊繞組并聯(lián)，應(yīng)用到逆變埋弧焊電源領(lǐng)域。
3、 采用雙包平衡電抗器濾波，兩路電流產(chǎn)生方向相反的磁場(chǎng)，使兩路電 流保持均衡。


圖l是雙路逆變器并聯(lián)框圖2是本實(shí)用新型埋弧焊電源主電路拓?fù)淇驁D3是本實(shí)用新型埋弧焊電源主電路拓?fù)湓韴D4是本實(shí)用新型兩組主變壓器連接示意圖5是本實(shí)用新型中雙包平衡電抗器連接原理具體實(shí)施方式
結(jié)合圖2 圖5詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例。
如圖3所示，本實(shí)施例包括有三相整流橋A、濾波電容C、 DC-AC逆變器 B，變壓器TF1、變壓器TF2， 二次整流器D1、 二次整流器D2、雙包平衡電抗 器L;其中，三相380V交流電經(jīng)過(guò)三相整流器A整流、濾波電容C濾波后得 到540V的直流輸入給DC-AC逆變器B; DC-AC逆變器B包括有功率開(kāi)關(guān)器件 IGBT模塊B1、 IGBT模塊B2、 IGBT模塊B3、 IGBT模塊B4， IGBT模塊B1、 IGBT
模塊B4為一個(gè)橋臂，IGBT模塊B2、 IGBT模塊B3為另一個(gè)橋臂，充放電電容 C1與IGBT模塊B1并聯(lián)，充放電電容C2與IGBT模塊B3并聯(lián)；主變壓器TF1 的原邊11與隔直電容Cb、飽和電感Lr串聯(lián)后連接IGBT模塊Bl的發(fā)射極E， 主變壓器TF1的原邊12與主變壓器TF2的原邊21連接，主變壓器TF2的原 邊22連接IGBT模塊B2的發(fā)射極E;主變壓器TF1的副邊13、副邊14分別 連接快恢復(fù)二極管D5、快恢復(fù)二極管D6的陽(yáng)極，主變壓器TF2的原邊16、 原邊17分別連接快恢復(fù)二極管D4、快恢復(fù)二極管D5的陽(yáng)極；雙包平衡電抗 器的1、 3端分別連接主變壓器TF1、主變壓器TF2的中心抽頭15、 18，；雙 包平衡電抗器的2和4連接輸出端02，快恢復(fù)二極管D4、 D5、 D6、 D7的陰極 連接輸出端Olo
三相380V交流電經(jīng)過(guò)三相整流橋A整流、濾波電容器C濾波，獲得540V 直流。當(dāng)功率開(kāi)關(guān)器件IGBT模塊B1、 B4導(dǎo)通，B2、 B3關(guān)斷時(shí)，原邊電流從 三相整流橋正極流過(guò)IGBT模塊Bl-飽和電感Lr-隔直電容Cb-主變壓器TF1、 TF2的原邊繞組-IGBT模塊B4，最后回到三相整流橋負(fù)極。快恢復(fù)二極管D6、 D4正偏導(dǎo)通，D7、 D5反偏截止，整流后兩路電流經(jīng)電弧負(fù)載分別流過(guò)雙包平 衡電抗器L的繞組，再分別回到主變壓器TF1、 TF2的中心抽頭。此時(shí)，兩路 電流產(chǎn)生方向相反的磁場(chǎng)，使兩路電流保持均衡。當(dāng)功率開(kāi)關(guān)器件IGBT模塊 Bl、 B4關(guān)斷時(shí)，電抗器中電流方向不變，變壓器原邊繞組和副邊繞組電流方 向也不變，B2、 B3反并聯(lián)二極管導(dǎo)通續(xù)流。這時(shí)變壓器副邊繞組感應(yīng)電勢(shì)反 向，D5、 D7正偏導(dǎo)通。此時(shí)，流過(guò)D5、 D7的電流增大，流過(guò)D4、 D6的電流 減小，當(dāng)電流大小相等時(shí)，變壓器副邊總磁勢(shì)為零，原邊電流下降為零，B2、 B3反并聯(lián)二極管導(dǎo)續(xù)流結(jié)束。與此同時(shí)，充放電電容C1放電，C2充電。
當(dāng)功率開(kāi)關(guān)器件IGBT模塊B2、 B3導(dǎo)通，Bl、 B4關(guān)斷時(shí)，原邊電流從三 相整流橋正極流過(guò)IGBT模塊B2-主變壓器原邊繞組TF2、 TF1-隔直電容Cb-飽和電感Lr-IGBT模塊B3，最后到三相整流橋負(fù)極?？旎謴?fù)二極管D7、 D5正 偏導(dǎo)通，D6、 D4反偏截止，整流后兩路電流經(jīng)電弧負(fù)載分別流過(guò)雙包平衡電抗器L繞組，再分別回到主變壓器TF1、 TF2的中心抽頭。此時(shí)，兩路電流產(chǎn) 生方向相反的磁場(chǎng)，使兩路電流保持均衡。當(dāng)功率開(kāi)關(guān)器件IGBT模塊B2、 B3關(guān)斷時(shí)，電抗器中電流方向不變，變壓器原邊繞組和副邊繞組電流方向也 不變，Bl、 B4反并聯(lián)二極管導(dǎo)通續(xù)流。這時(shí)變壓器副邊繞組感應(yīng)電勢(shì)反向， D6、 D4正偏導(dǎo)通。此時(shí)，流過(guò)D6、 D4的電流增大，流過(guò)D7、 D5的電流減小， 當(dāng)電流大小相等時(shí)，變壓器副邊總磁勢(shì)為零，原邊電流下降為零，Bl、 B4反 并聯(lián)二極管導(dǎo)續(xù)流結(jié)束。與此同時(shí)，充放電電容C2放電，Cl充電。 至此一個(gè)周期結(jié)束，進(jìn)行下一個(gè)周期。
權(quán)利要求1.一種逆變埋弧焊電源主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于包括有三相整流橋(A)、濾波電容(C)、DC-AC逆變器(B)，變壓(TF1)、變壓器(TF2)，二次整流器(D1)、二次整流器(D2)、雙包平衡電抗器(L)；其中，三相380V交流電經(jīng)過(guò)三相整流器(A)整流、濾波電容(C)濾波后得到540V的直流輸入給DC-AC逆變器(B)；DC-AC逆變器(B)包括有功率開(kāi)關(guān)器件IGBT模塊(B1)、IGBT模塊(B2)、IGBT模塊(B3)、IGBT模塊(B4)，IGBT模塊(B1)、IGBT模塊(B4)為一個(gè)橋臂，IGBT模塊(B2)、IGBT模塊(B3)為另一個(gè)橋臂，充放電電容(C1)與IGBT模塊(B1)并聯(lián)，充放電電容(C2)與IGBT模塊(B3)并聯(lián)；主變壓器(TF1)的原邊(11)與隔直電容(Cb)、飽和電感(Lr)串聯(lián)后連接IGBT模塊(B1)的發(fā)射極E，主變壓器(TF1)的原邊(12)與主變壓器(TF2)的原邊(21)連接，主變壓器(TF2)的原邊(22)連接IGBT模塊(B2)的發(fā)射極E；主變壓器(TF1)的副邊(13)、副邊(14)分別連接快恢復(fù)二極管(D5)、快恢復(fù)二極管(D6)的陽(yáng)極，主變壓器(TF2)的原邊(16)、原邊(17)分別連接快恢復(fù)二極管(D4)、快恢復(fù)二極管(D5)的陽(yáng)極；雙包平衡電抗器的端口(1)、端口(3)分別連接主變壓器(TF1)、主變壓器(TF2)的中心抽頭(15)、中心抽頭(18)；雙包平衡電抗器的端口(2)和端口(4)連接輸出端(02)，快恢復(fù)二極管(D4)、快恢復(fù)二極管(D5)、快恢復(fù)二極管(D6)、快恢復(fù)二極管(D7)的陰極連接輸出端(01)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及到一種埋弧焊電源主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，適用于焊接技術(shù)領(lǐng)域。本主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要包括三相整流器A，濾波電容C，DC-AC逆變器B，兩組變壓器TF1和TF2，二次整流器D1、D2，雙包平衡電抗器L。三相380V交流電經(jīng)過(guò)三相整流器A整流、濾波電容C濾波，獲得540V的直流；經(jīng)全橋逆變器，主變壓器TF1、TF2逆變、降壓，得到兩路高頻交流電；兩路電流經(jīng)快恢復(fù)二級(jí)管整流后，采用雙包衡電抗器濾波，產(chǎn)生方向相反的磁場(chǎng)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)二者相互抑制，直至兩路電流大小相等，這樣兩路電流保持均衡。這種拓?fù)湫问讲粌H擴(kuò)展了主電路的容量，從原理上避免了并聯(lián)均流，還提高了電源的可靠性，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)H02M3/28GK201198066SQ20082007887
公開(kāi)日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2008年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月1日
發(fā)明者劉澤偉, 盧振洋, 宇 張, 張開(kāi)亮, 王進(jìn)成, 陳樹(shù)君 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)