專利名稱：一種非對稱半橋零電壓軟開關(guān)逆變式焊割機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是逆變電焊機(jī)領(lǐng)域，尤其是一種具有非對稱半橋軟開關(guān)結(jié)構(gòu)的逆變 式焊割機(jī)。
背景技術(shù)：
目前高頻化已成為逆變式焊割電源的重要特點(diǎn)，高頻化可以使逆變式焊割電源具 有更高的功率密度，更加節(jié)約銅材、鋼材、鋁材等有色金屬的用量，使電源結(jié)構(gòu)更加牢固可 靠；而且響應(yīng)能力更加快速，電流、電壓控制精度更高。但由于電力電子開關(guān)器件的開關(guān)損耗與逆變頻率成正比，頻率越高，器件和電路 的損耗就越大，逆變器的效率就越低。所以，一般采用硬開關(guān)逆變方式的普通逆變式焊割電 源的焊割性能和能效比就顯得非常不足了，存在以下缺點(diǎn)
1.逆變器的電力開關(guān)器件電壓、電流應(yīng)力很大，很容易失效和被損壞。開通和關(guān)斷時在逆變器的電力開關(guān)器件上有很大的電壓、電流重疊期間，此期間， 電力開關(guān)器件工作在線性區(qū)，使得開通和關(guān)斷期間產(chǎn)生很大的功率損耗，開關(guān)器件發(fā)熱嚴(yán) 重，極易因過熱而損壞。為降低電力開關(guān)器件的工作溫度以提高其可靠性，必須設(shè)計(jì)龐大而 復(fù)雜的散熱降溫系統(tǒng)。逆變器的開關(guān)器件在開通和關(guān)斷時有很高的電壓變化率和電流變化率，這樣會產(chǎn) 生很強(qiáng)的電磁干擾，使得電磁干擾的防護(hù)變得很困難，EMC器件龐大而復(fù)雜，成本高。普通逆變式焊割電源的逆變頻率不能過高，一般只能在不高于20KHz的范圍內(nèi)， 故其功率密度不大，銅材、鋼材、鋁材等有色金屬的用量也大，同時，由于逆變頻率不夠高， 動態(tài)響應(yīng)速度不夠快，控制精度高不夠高，大大限制了其自動化、精細(xì)化方面的運(yùn)用。因此，高頻化的軟開關(guān)逆變電源技術(shù)的運(yùn)用就成為必然。要摒除硬開關(guān)逆變焊割機(jī)的這些缺點(diǎn)，必須采用軟開關(guān)逆變器，業(yè)內(nèi)也有采用移 相全橋的軟開關(guān)逆變電源技術(shù)的逆變式焊割機(jī)；如中國發(fā)明專利公開號“CN 101618472” 名稱為“一種軟開關(guān)逆變電焊機(jī)”的專利公開了一種包含軟開關(guān)的逆變電焊機(jī)、包括一次 整流單元、逆變單元、二次整流及輸出檢測單元、控制單元和驅(qū)動信號隔離放大單元；在所 述控制單元中包含驅(qū)動時序信號發(fā)生電路；輸出設(shè)定和二次整流及輸出檢測單元的輸出反 饋共同輸入到所述控制單元，所述控制單元中的驅(qū)動時序信號發(fā)生電路產(chǎn)生驅(qū)動時序信號 輸入到驅(qū)動信號隔離放大單元，驅(qū)動信號隔離放大單元的輸出信號輸入到所述逆變單元的 電子開關(guān)器件控制端；其中逆變單元包括濾波電容C5，放電電阻R5，電子開關(guān)器件Q1、 Q2、Q3、Q4，諧振電容C6，逆變變壓器Tl初級繞組，其中濾波電容C5與一次整流單元的輸出 相連，放電電阻R5并聯(lián)在濾波電容C5兩端，電子開關(guān)器件Ql、Q2、Q3、Q4組成逆變?nèi)珮虿?聯(lián)在濾波電容C5兩端，其中電子開關(guān)器件Ql和Q2構(gòu)成一個逆變橋臂作為滯后臂，電子開 關(guān)器件Q3和Q4構(gòu)成一個逆變橋臂作為超前臂，諧振電容C6和逆變變壓器Tl的初級繞組 串聯(lián)連接，諧振電容C6和逆變變壓器Tl的初級繞組的其余兩端分別連接到所述超前臂和 滯后臂的公共連接點(diǎn)；其特征在于，所述驅(qū)動時序信號發(fā)生電路包括有誤差信號運(yùn)算電路和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD ；誤差信號運(yùn)算電路的輸入與輸出反饋信號和輸出設(shè)定信號 相連，誤差信號運(yùn)算電路的輸出與CPLD的輸入相連；誤差信號運(yùn)算電路將所述輸出反饋信 號和輸出設(shè)定信號進(jìn)行比較，計(jì)算出差異后，將和差異相對應(yīng)的信號送入CPLD，在CPLD內(nèi) 部根據(jù)前述輸入信號運(yùn)算，直接輸出有限雙極性控制時序的驅(qū)動時序信號作為所述逆變單 元中電子開關(guān)器件Ql、Q2、Q3、Q4開通和關(guān)斷的控制信號。該種移相全橋的軟開關(guān)結(jié)構(gòu)能基本摒除上述3個缺點(diǎn)，但是卻會產(chǎn)生以下的不 足
1.移相全橋的軟開關(guān)逆變電路很難在空載、輕載和短路情況下滿足軟開關(guān)的條件。
有固有的環(huán)流需要抑制，為此PWM電路會損失占空比，為滿足輸出電壓的要求，往 往提高逆變變壓器的變比，這樣就加重了逆變開關(guān)器件的電流應(yīng)力。需要四組載流能力和耐壓都相同的電力開關(guān)半導(dǎo)體器件，器件成本相對較高。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié) 構(gòu)簡單、實(shí)施成本較低、開關(guān)電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力都大為減小的非對稱半橋零電壓軟開關(guān) 逆變式焊割機(jī)，
為達(dá)到以上目的本發(fā)明的技術(shù)方案
一種非對稱半橋零電壓軟開關(guān)逆變式焊割機(jī)，包括按照電流流向方向而順序連接的 輸入濾波電路、一次側(cè)整流濾波電路、非對稱半橋軟開關(guān)逆變電路、隔離變壓電路和二次側(cè) 整流濾波電路以及主控制板電路，主控制板電路既和二次整流濾波電路連通又和非對稱半 橋軟開關(guān)逆變電路連接；
其中，所述隔離變壓電路包括具有一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組的中頻變壓器； 所述非對稱半橋軟開關(guān)逆變電路包括順向串接的第一、第二絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān) 器件組成的主逆變電路半橋，與所述第一、第二絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān)器件的柵極分別單 獨(dú)串接的第一、第二驅(qū)動電阻，連接在第一絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān)器件兩極之間的第一諧 振電容，連接在第二絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān)器件兩極之間的第二諧振電容，飽和電感，隔直 電容，所述主逆變電路半橋橋臂的中點(diǎn)通過所述隔直電容與所述中頻變壓器連接；所述飽 和電感，與第一、第二諧振電容，中頻變壓器的漏電感組成軟開關(guān)諧振電路。采用該種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了主開關(guān)第一、第二絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān)器件的軟開關(guān)功 能，達(dá)到了減小主開關(guān)電壓電流應(yīng)力，減小了引起電磁干擾的開關(guān)時的電壓電流變化率，減 小了主開關(guān)器件因開關(guān)損耗帶來的發(fā)熱熱量。同時可以以保證主開關(guān)器件零電壓導(dǎo)通，零 電壓關(guān)斷，隔直電容電容，其容量足夠大，以至于第一、第二絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān)器件每 次導(dǎo)通隔直電容電容上的電壓基本維持不變，開關(guān)只承受很小的開關(guān)電壓、電流應(yīng)力，引起 電磁干擾和因開關(guān)損耗帶來的發(fā)熱熱量都很小。


圖1.本發(fā)明所述非對稱半橋零電壓軟開關(guān)逆變式焊割機(jī)的實(shí)施例中的電路原理 方框圖2.本發(fā)明所述非對稱半橋零電壓軟開關(guān)逆變式焊割機(jī)的實(shí)施例中的主回路的電路原理圖。圖3.本發(fā)明所述非對稱半橋零電壓軟開關(guān)逆變式焊割機(jī)的實(shí)施例中的主控板的 電路原理圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行本實(shí)施例中詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā) 明，并不用于限定本發(fā)明。請參閱圖1至圖2，本發(fā)明非對稱半橋零電壓軟開關(guān)逆變式焊割機(jī)，一種非對稱半 橋零電壓軟開關(guān)逆變式焊割機(jī)，包括按照電流流向方向而順序連接的輸入濾波電路1、一 次側(cè)整流濾波電路2、非對稱半橋軟開關(guān)逆變電路3、隔離變壓電路4和二次側(cè)整流濾波電 路5以及主控制板電路5，主控制板電路既和二次整流濾波電路連通又和非對稱半橋軟開 關(guān)逆變電路連接；
其中，所述，隔離變壓電路4包括具有一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組的中頻變壓器Tl ； 所述非對稱半橋軟開關(guān)逆變電路包括順向串接的第一、第二絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān) 器件Q1、Q2組成的主逆變電路半橋，與所述第一、第二絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān)器件Q1、Q2的 柵極分別單獨(dú)串接的第一、第二驅(qū)動電阻R26、R27，連接在第一絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān)器件 Ql兩極之間的第一諧振電容C36，連接在第二絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān)器件Q2兩極之間的第 二諧振電容C37，飽和電感L2，隔直電容C40，所述主逆變電路半橋橋臂的中點(diǎn)A通過所述隔 直電容C40與所述中頻變壓器Tl連接；所述飽和電感L2，與第一、第二諧振電容C36、C37， 中頻變壓器Tl的漏電感組成軟開關(guān)諧振電路。從插座Al輸出寬度為Ton驅(qū)動脈沖信號送到絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān)器件Ql柵 極；從插座Al輸出和Ton互補(bǔ)的Toff (Toff = T - Ton )驅(qū)動脈沖信號送到Q2柵極(其 中Ton+Toff=T，T為整個脈沖周期，Ton為Ql的導(dǎo)通時間/Q2的關(guān)斷時間，Toff為Ql的關(guān) 斷時間/Q2的導(dǎo)通時間)，使得電力開關(guān)器件Ql在一個脈沖周期里導(dǎo)通Ton時間(小于一個 周期的50%)，而電力開關(guān)器件Q2則在Ql關(guān)斷后的的周期剩余時間內(nèi)互補(bǔ)導(dǎo)通Toff ( Toff =T - Ton )時間(大于一個周期的50%)，這種非對稱的導(dǎo)通和關(guān)斷，就創(chuàng)造了電力開關(guān)器 件Ql和Q2的軟開關(guān)(ZVS)工作條件。采用該種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了主開關(guān)第一、第二絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān)器件Ql、Q2的軟開 關(guān)功能，達(dá)到了減小主開關(guān)電壓電流應(yīng)力，減小了引起電磁干擾的開關(guān)時的電壓電流變化 率，減小了主開關(guān)器件因開關(guān)損耗帶來的發(fā)熱熱量。同時可以以保證主開關(guān)器件Ql、Q2零 電壓導(dǎo)通，零電壓關(guān)斷，隔直電容電容C40，其容量足夠大，以至于第一、第二絕緣柵場效應(yīng) 電力開關(guān)器件Ql和Q2的每次導(dǎo)通隔直電容電容C40上的電壓基本維持不變，開關(guān)只承受 很小的開關(guān)電壓、電流應(yīng)力，引起電磁干擾和因開關(guān)損耗帶來的發(fā)熱熱量都很小。本具體實(shí)施方式
中，所述輸入濾波電路1由電源開關(guān)Si，與該電源開關(guān)Sl連接的 共模濾波電感Li，分別連接在該共模濾波電感Ll兩端的第一、第二差模濾波電容C27和 C28，分別連接在第一差模濾波電容C27兩端的第一、第二共模濾波電容C29、C30和分別連 接在第二差模濾波電容C28兩端的第三、第四共模濾波電容C31、C32。電網(wǎng)干擾信號通過上述濾波器的濾除，使得本焊割機(jī)免受外界電磁干擾，提高穩(wěn)定性；同樣，本焊割機(jī)產(chǎn)生的干擾信號會也會被上述濾波器濾除，使得本焊割不會對外界產(chǎn) 生電磁干擾，提高其他設(shè)備的穩(wěn)定性。本具體實(shí)施方式
中，所述的一次側(cè)整流濾波電路2包括與所述共模濾波第一電 感Ll連接的整流橋BR1，和與該整流橋BRl并聯(lián)的第一、第二濾波電容C34、C35。送入機(jī)內(nèi)的交流電壓、電流通過整流橋BRl整流成直流電壓、電流，經(jīng)過電容C34、 C35濾波后送非對稱半橋軟開關(guān)逆變電路3。電阻R25為電流泄放電阻，其作用是在關(guān)機(jī)的情況下，泄放掉電容C34、C35的電荷 以保證安全。本具體實(shí)施方式
中，所述的隔離變壓電路4包括具有一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組 的中頻變壓器Tl，中頻變壓器Tl 一次側(cè)繞組的一頭經(jīng)過飽和電感L2接直流母線的負(fù)端，另 一頭經(jīng)過隔直電容C40后接主逆變電路半橋橋臂中點(diǎn)A，二次側(cè)接到二次側(cè)整流濾波電路 上。一次側(cè)繞組和二次繞組是通過絕緣材料安全絕緣的。本具體實(shí)施方式
中，所述的二次側(cè)整流濾波電路5包括與所述中頻變壓器Tl 二 次側(cè)繞組連接的第一、第二快恢復(fù)整流二極管D13、D14，與該第一、第二快恢復(fù)整流二極管 D13、D14連接的濾波電感L3，串接在第一快恢復(fù)整流二極管D13兩端的第一阻容吸收電阻 R28和第一阻容吸收電容C38，以及串接在第二恢復(fù)整流二極管D14兩端的第二阻容吸收電 阻R29和第二阻容吸收電容C39。本具體實(shí)施方式
中，所述主控制電路6包括按照電流流向方向而順序連接的電 流反饋、PWM脈寬調(diào)制電路、定寬互補(bǔ)脈沖信號電路和隔離驅(qū)動電路。參見圖2，絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān)器件Ql和Q2順向串接成半橋結(jié)構(gòu)，從插座Al輸 出寬度為Ton驅(qū)動脈沖信號送到絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān)器件Ql柵極；從插座Al輸出和Ton 互補(bǔ)的Toff (T-Ton)驅(qū)動脈沖信號送到Q2柵極。使得電力開關(guān)器件Ql在一個脈沖周期里 導(dǎo)通Ton時間(小于一個周期的50%)，而電力開關(guān)器件Q2則在Ql關(guān)斷后的本周期剩余時 間內(nèi)互補(bǔ)導(dǎo)通Toff(T-Ton)時間(大于一個周期的50%)，這種非對稱的導(dǎo)通和關(guān)斷，就為電 力開關(guān)器件Ql和Q2的軟開關(guān)(ZVS)的提供了必要的開關(guān)時序工作條件。C36和C37為諧 振電容，與飽和電感L2 —起，配合電力開關(guān)器件Ql和Q2的互補(bǔ)通斷時序，為電力開關(guān)器件 Ql和Q2零電壓開通和零電壓關(guān)斷創(chuàng)造條件。Tl為隔離變壓器，T3為一次側(cè)電流互感器， L2為飽和電感，L3為二次側(cè)濾波電感。電路工作原理如下述
假設(shè)電路工作時電力開關(guān)器件Ql先導(dǎo)通，電流會沿著“+”一“Ql”一“A”一“C40”一“Tl 一次側(cè)” 一“L2” 一 “-”。變壓器Tl將電能傳送到二次側(cè)，二次側(cè)整流二極管D13導(dǎo)通，電 感L3儲能，電路為負(fù)載供電。電力開關(guān)器件Ql開通時刻，由于飽和電感L2的作用，流過飽 和電感L2和電力開關(guān)器件Ql的電流會從零開始線性上升。電力開關(guān)器件Ql開通后，A點(diǎn) 電位就等于母線正電位，電流為隔直電容C40充電，由于C40容量足夠大，所以在整個充電 過程中，C40上的電壓基本不變。一段時間后電力開關(guān)器件Ql PWM關(guān)斷，由于二次側(cè)電感L3中電流不能突變，映射 到隔離變壓器Tl 一次側(cè)的電流也不能突變，于是電流改變路徑為“A”一 “C40”一 “Tl 一次 側(cè)”一“L2”一“-”。這個過程會對電容器C36充電，電容C36端電壓從零線性上升；這個過 程也會對電容器C37放電，電容C37端電壓從母線電壓Ui線性下降，故電力開關(guān)器件Ql關(guān)斷時其端電壓從零開始線性上升，屬于零電壓關(guān)斷。當(dāng)電容C36端電壓從零線性上升到母 線電壓，電容C37端電壓從母線電壓Ui線性下降到零時，二次側(cè)整流二極管D13電流逐步 分流到整流二極管D14上，二次側(cè)整流二極管D13和D14將同時導(dǎo)通，變壓器一次側(cè)和二次 側(cè)都等效于短路；同時一次側(cè)電流改變路徑，將沿著“_”一“Q2體內(nèi)二極管”一“C40”一“Tl 一次側(cè)”一“L2”一“-”流動并且很快衰減到零。這時電力開關(guān)器件Q2互補(bǔ)導(dǎo)通。Q2導(dǎo)通 時刻，其端電壓為零，故電力開關(guān)器件Q2的開通屬于零電壓開通電力開關(guān)器件Q2開通后，隔直電容C40上存儲的電壓加到飽和電感L2和隔離 變壓器Tl的一次側(cè)，電流流動路徑為:"C40正端” 一“A，，一 “Q2，，一 “L2，，一 “Tl 一次 側(cè)” 一"C40負(fù)端”。變壓器Tl將電能傳送到二次側(cè)，二次側(cè)整流二極管D14導(dǎo)通，電感L3 儲能，電路為負(fù)載供電。周期結(jié)束時，電力開關(guān)器件Q2關(guān)斷，由于二次側(cè)電感L3電流不能 突變，映射到隔離變壓器Tl 一次側(cè)的電流也不能突變，電流改變路徑為“_” 一 “L2” 一 “Tl 一次側(cè)”一“C40”一 “A”。這個過程會對電容器C37充電，電容C37端電壓從零線性上升； 這個過程也會對電容器C36放電，電容C36端電壓從母線電壓Ui線性下降，故電力開關(guān)器 件Q2關(guān)斷時其端電壓從零開始線性上升，屬于零電壓關(guān)斷。當(dāng)電容C37端電壓從零線性上 升到母線電壓，電容C36端電壓從母線電壓Ui線性下降到零。二次側(cè)整流二極管D14電流 逐步分流到整流二極管D13上，二次側(cè)整流二極管D13和D14將同時導(dǎo)通，變壓器一次側(cè)和 二次側(cè)都等效于短路。此后，由于飽和電感L2和中頻變壓器Tl的漏感等使一次側(cè)電流再 次改變路徑將沿“_” 一 “L2” 一 “Tl 一次側(cè)” 一“C40” 一 “A” 一 "Ql體內(nèi)二極管” 一“ + ”流 動并很快衰減到零。此后Ql開始下一個周期的PWM開通，此時Ql端電壓為零，故Ql的開 通屬于零電壓開通。如此周而復(fù)始，就實(shí)現(xiàn)了非對稱半橋ZVS軟開關(guān)逆變功能?？梢钥闯觯瑑山M電力開 關(guān)器件都工作于零電壓開通、零電壓關(guān)斷的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了電力開關(guān)器件的軟開關(guān)功能，達(dá)到 了減小電力開關(guān)器件電壓應(yīng)力，減小了引起電磁干擾的開關(guān)時的電壓變化率，減小了電力 開關(guān)器件因開關(guān)損耗帶來的發(fā)熱熱量。使得焊割電源即使在較高頻率下，電力開關(guān)器件也 只承受很小的開關(guān)電壓電流應(yīng)力，只有很小的電磁干擾和開關(guān)損耗帶來的發(fā)熱熱量。參見圖3，Ul為一電流型PWM集成電路，其1腳為軟啟動端，外接分壓電阻Rl、R9 和電容C6組成軟啟動定時電路；2腳為5. IV內(nèi)部基準(zhǔn)穩(wěn)壓電源，C8為其退藕電容；3腳和 12腳接電源地；4腳為一次側(cè)脈沖電流信號輸入端；5腳為誤差信號電壓輸入端，5腳6腳 和7腳內(nèi)部為一運(yùn)放電路，5腳為該運(yùn)放輸入同相端，6腳為該運(yùn)放電路反相端，7腳為該運(yùn) 放輸出端，6腳7腳相連，內(nèi)部運(yùn)放接成了以5腳為輸入端的射極跟隨器；8腳外接電容C9 為PWM定頻電容；9腳外接電阻Rll為PWM定頻電阻；10腳為同步信號輸出端；11腳和14 腳為PWM脈沖信號的兩個反相位輸出端，我們只取出其中14腳的PWM脈沖信號；13腳禾口 15 腳為電源供電端，ClO為其退藕電容；16腳為脈沖關(guān)斷端。從14腳輸?shù)腜WM脈沖信號一路 送到由集成電路U3A、U3B和電阻R7 二極管D2電容C12等組成的PWM脈沖開通延時電路， 經(jīng)延時一個死區(qū)時間后，送到半橋驅(qū)動集成電路U4的2腳；另一路送到由集成電路U3C電 阻R12 二極管D5電容Cll等組成的互補(bǔ)脈沖開通延時電路，經(jīng)延時一個死區(qū)時間后倒相， 形成互補(bǔ)脈沖驅(qū)動信號，送到半橋驅(qū)動集成電路U4的3腳。經(jīng)過半橋驅(qū)動集成電路U4的 隔離和電流放大后，通過插座Al送至電力開關(guān)器件Ql和Q2柵極。死區(qū)時間是根據(jù)所用的 絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān)器件的開關(guān)參數(shù)來決定和設(shè)計(jì)的，死區(qū)時間一般應(yīng)略大于絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān)器件在最高工作溫度運(yùn)行時的開通時間和關(guān)斷時間的總和。這兩組驅(qū)動脈沖信號使得電力開關(guān)器件Ql PWM開通關(guān)斷，Q2互補(bǔ)開通關(guān)斷。這 樣，就為實(shí)現(xiàn)非對稱半橋ZVS軟開關(guān)提供了合符時序的驅(qū)動脈沖信號。由于電力開關(guān)器件的導(dǎo)通時間不等，造成隔離變壓器Tl 一次側(cè)會有直流分量流 過，因此，本非對稱半橋ZVS軟開關(guān)逆變式焊割電源的隔離變壓器Tl，必須開有足夠的磁路 氣隙。焊割電流給定和反饋，PWM調(diào)節(jié)和焊割電流顯示
由電位器RT1、RT2、RT3 (參見圖2)組成焊割電流給定路。其中，電位器RT3的滑動 點(diǎn)給出正的給定信號電壓，通過電位器RTl送到誤差比較點(diǎn)E點(diǎn)。分流器FLl (參見圖 2 )上采集的數(shù)值為負(fù)的電流反饋信號電壓經(jīng)電容C27高頻濾波后通過電阻R24也送到誤差 比較點(diǎn)E點(diǎn)。該誤差信號經(jīng)由集成電路U2C，電阻R19、R20電容C17、C19和二極管D8、ZD3 等組成的誤差放大器放大調(diào)節(jié)后送到集成電路Ul的5腳。另外，一次側(cè)的電流脈沖信號通過互感器T3 (參見圖2)采集后，由D6整流，C20 高頻濾波，在采樣電阻R21上取得幅度和一次側(cè)脈沖電流幅度成正比的脈沖電壓信號，該 信號一路經(jīng)電阻R5、R6和電容C4組成的阻容網(wǎng)絡(luò)后送到集成電路Ul的16腳作過流關(guān)斷 信號；另一路經(jīng)電阻R10、R16、R17、R18和電容C18組成的阻容網(wǎng)絡(luò)后送到集成電路Ul的4 腳，在4腳和鋸齒波補(bǔ)償信號合成后在集成電路Ul的內(nèi)部和集成電路Ul的5腳送來的誤 差信號比較，生成PWM脈沖，通過集成電路Ul內(nèi)部電路鎖相、分頻后分別從其11腳和14腳 輸出互補(bǔ)的PWM信號。集成電路Ul的8腳輸出的鋸齒波經(jīng)過集成電路U2B射極跟隨放大 后，經(jīng)過由電阻R8、R15和電容C7、C16組成的阻容網(wǎng)絡(luò)后作為補(bǔ)償用鋸齒波信號。由電阻R22、R23和電容C21以及DGMl (參見圖2)組成焊割電流數(shù)字顯示電路。欠壓，過流和過熱保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)
由集成電路U2A及電阻R2、R3組成欠壓保護(hù)電路，當(dāng)電網(wǎng)電壓過低使得控制電路板
+15V
電壓不足時，集成電路Ul會輸出高電位，通過二極管Dl導(dǎo)向，電容C3濾除干擾后通過 電阻R4送至集成電路Ul的16腳，使得集成電路Ul關(guān)斷PWM輸出。當(dāng)一次側(cè)電流超過設(shè)定值，經(jīng)互感器T3 (參見圖2)檢出，整流二極管D6整流，電 容C20濾波后，在采樣電阻R21上取得過流信號，經(jīng)R5、R6分壓，C4濾波后送至集成電路Ul 的16腳，關(guān)斷PWM輸出。當(dāng)某種原因使得逆變器的電力開關(guān)器件溫度過高，則安裝在電力開關(guān)器件散熱器 上的溫度繼電器TSl (參見圖2)會斷開(正常時為常閉狀態(tài))，電位器RT3 (參見圖2)+5V 電壓端失去電壓，電流給定電壓為零，焊割電源停止輸出電流，直到溫度降低為止。由整流二極管D9、D10、Dl 1、D12濾波電容C22、C23、C24、C25、C26三端集成穩(wěn)壓 電路TO、U6、U7等組成穩(wěn)壓電源電路，為整個主控制板和焊割電流數(shù)顯表供電，工頻交流變 壓器T2 (參見圖2)為整個控制板電路的供電變壓器。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神 和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種非對稱半橋零電壓軟開關(guān)逆變式焊割機(jī)，包括按照電流流向方向而順序連接的輸入濾波電路、一次側(cè)整流濾波電路、非對稱半橋軟開關(guān)逆變電路、隔離變壓電路和二次側(cè)整流濾波電路以及主控制板電路，主控制板電路既和二次整流濾波電路連通又和非對稱半橋軟開關(guān)逆變電路連接；其特征在于，所述隔離變壓電路包括具有一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組的中頻變壓器； 所述非對稱半橋軟開關(guān)逆變電路包括順向串接的第一、第二絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān)器件組成的主逆變電路半橋，與所述第一、第二絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān)器件的柵極分別單獨(dú)串接的第一、第二驅(qū)動電阻，連接在第一絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān)器件兩極之間的第一諧振電容，連接在第二絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān)器件兩極之間的第二諧振電容，飽和電感，隔直電容，所述主逆變電路半橋橋臂的中點(diǎn)通過所述隔直電容與所述中頻變壓器連接；所述飽和電感，與第一、第二諧振電容，中頻變壓器的漏電感組成軟開關(guān)諧振電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非對稱半橋零電壓軟開關(guān)逆變式焊割機(jī)，其特征在于，所述 輸入濾波電路由電源開關(guān)，與該電源開關(guān)連接的共模濾波電感，分別連 接在該共模濾波電 感兩端的第一、第二差模濾波電容，分別連接在第一差模濾波電容兩端的第一、第二共模濾 波電容和分別連接在第二差模濾波電容兩端的第三、第四共模濾波電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非對稱半橋零電壓軟開關(guān)逆變式焊割機(jī)，其特征在于，所述 的一次側(cè)整流濾波電路包括與所述共模濾波第一電感連接的整流橋，和與該整流橋并聯(lián) 的第一、第二濾波電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非對稱半橋零電壓軟開關(guān)逆變式焊割機(jī)，其特征在于，所述 的二次側(cè)整流濾波電路包括與所述中頻變壓器二次側(cè)繞組連接的第一、第二快恢復(fù)整流 二極管，與該第一、第二快恢復(fù)整流二極管連接的濾波電感，串接在第一快恢復(fù)整流二極管 兩端的第一阻容吸收電阻和第一阻容吸收電容，以及串接在第二恢復(fù)整流二極管兩端的第 二阻容吸收電阻和第二阻容吸收電容。
5.如權(quán)利要求4所述的非對稱半橋零電壓軟開關(guān)逆變式焊割機(jī)，其特征在于，所述主 控制電路包括按照電流流向方向而順序連接的電流反饋電路、PWM脈寬調(diào)制電路、定寬互 補(bǔ)脈沖信號電路和隔離驅(qū)動電路。全文摘要
本發(fā)明一種非對稱半橋零電壓軟開關(guān)逆變式焊割機(jī)包括輸入濾波電路、一次側(cè)整流濾波電路、非對稱半橋軟開關(guān)逆變電路、隔離變壓電路和二次側(cè)整流濾波電路以及主控制板電路；非對稱半橋軟開關(guān)逆變電路包括第一、第二絕緣柵場效應(yīng)電力開關(guān)器件組成的主逆變電路半橋，第一、第二驅(qū)動電阻，第一諧振電容，第二諧振電容，飽和電感，隔直電容，所述主逆變電路半橋橋臂的中點(diǎn)通過所述隔直電容與所述中頻變壓器連接；所述飽和電感，與第一、第二諧振電容中頻變壓器的漏電感組成軟開關(guān)諧振電路。該種非對稱半橋零電壓軟開關(guān)逆變式焊割機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)施成本較低、開關(guān)電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力都大為減小。
文檔編號H02M7/537GK101972881SQ201010539428
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者吳月濤, 楊振文 申請人:深圳市華意隆實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司