专利名称：逆变式切焊多用机的电源的制作方法
技术领域：
本实用新型属于逆变式切焊多用机的电源。
一般切焊多用机的电源都是先把三相380伏、50周的电源经变压器降压，再经整流滤波后形成切割和焊接的直流电源，这种电源的主要缺点是1.工频变压器重量大、体积大，所以整机的重量和体积也大，2.铜损和铁损大、能耗高。
本实用新型的目的是要设计一种重量轻、体积小，节能省电的逆变式切焊多用机的电源。
本实用新型设计的逆变式切焊多用机的电源包括变压器、整流器、逆变器和电子控制电路，其中变压器为高频变压器，整流器包括输入整流器和输出整流器，输入整流器、逆变器、高频变压器、输出整流器依次连接，电子控制电路则包括驱动电路、电流反馈电路、脉宽调制器、给定电路，其中的驱动电路的输出端与逆变器连接，其工作原理是一次端输入三相380伏50周交流电；经整流及滤波后变换成直流，用大功率晶体管组成逆变电路，将直流变换成高频交流，由高频变压器将逆变得到的高频电压降到焊接、切割所需的低电压，再经整流得到稳定的低压直流输出供给电弧，由脉宽调制法控制脉冲波形输出，以实现精密而高速响应的特性。
在所设计的逆变式切焊多用机的电源中，逆变器采用半桥式电路，它由两个电容和高频变压器的原边组成，逆变晶体管采用绝缘栅极双极晶体管。
为了减轻切割启动冲击电流，在电流反馈电路中还带有电抗器。
为了进一步减小整机体积和重量，可使用高频切焊变压器。
本设计电源中的变压器是对经整流、并逆变得到的高频交流电变压，其工作频率可以是工频(50Hz)的几百倍，所以铁芯截面积和线圈可以大大减少，从而使电源整机的重量和体积大大降低，大约可减轻缩小到原来的十分之一，同时，铜损和铁损也会随着材料的减少而减少，无功损耗也减少，功率因数相应提高；此外逆变电路可以做到三相负荷完全平衡，因此输入功率可减小，在非切焊状态时，逆变电路处于停止状态，消除了空载损耗。
图1是本实用新型设计的逆变式切焊多用机的电源的电路框图。
图2是采用半桥式逆变器的工作原理图，产生正脉冲。
图3是采用半桥式逆变器的工作原理图，产生负脉冲。
图4是电子控制电路的示意图。
图5是本实用新型设计的逆变式切焊多用机的电源的线路图。
下面将结合附图对本实用新型的实施方式及其效果作进一步描述。
图1是本实用新型设计的逆变式切焊多用机的电源的电路框图，它由输入整流器1、逆变器2、高频变压器3、输出整流器4、电抗器5和电子控制电路6组成，图5是逆变式切焊多用机的电源的一种线路图。图4为这种逆变式切焊多用机的电源的电子控制电路的示意图，其中输入整流器可以采用现有的各种整流电路图中采用三相全波整流的6RL75G－120，R27、R28、R29是压敏电阻，起保护作用，逆变器2可以采用桥式或半桥式电路，图中给出的采用串联半桥式电路的逆变器，它由两个逆变晶体管、两个电容和高频变压器的原边组成，半桥式电路简单、换向损耗小，逆变效率高，由于切割空载和工作电压是焊接电压的4倍，加之高频引弧，逆变晶体管容易损坏，为消除对逆变晶体管的破坏性干扰，除在输出回路用阻容滤波外，还需要在高频变压器输入端接电阻R22、电容C9，工作中，当逆变晶体管T1通、T2断时，电源经过T1和高频电压器B给电容C12充电，同时C10经T1和B放电，其电流ic1、ic2都向右经过B，iB＝iC1＋iC2，在变压器初级形成一个正脉冲(见图2)。当T1断T2通时电源经过B、T2给C10充电，同时C12经T2、B放电，其电流ic1、ic2都向左经过B，与上一次方向相反在变压器初级形成一个负脉冲(见图3)，这样，T1、T2交替通断，就在变压器B初级形成与T1、T2交替通断频率相同的高频高压交流，例如20KHz的高压交流，T1和T2采用IGBT绝缘栅极双极晶体管模块，高频变压器B采用降压形式，把原边线圈的高频高压交流降成高频低压交流，由于原边频率为高频，例如20KHz，所以变压器的铁芯截面A和线圈匝数N都比50Hz的一般变压器大大缩小，从计算公式可知，NA可降低到原来的1／400，而且铜损、铁损、无功损耗也都随之减少，功率因数相应提高，高频变压器可以是两个，分别用于切割和焊接，切割、焊接也可采用同一高频变压器即高频切焊变压器，以减小整机的体积和重量，如使用铁氧体磁芯MX－2000，E36，通过切焊选择开关分别适用于切割或焊接，输出整流器是将已经变成高频低压的交流电经过整流成为可供焊接或切割的直流电压，输出整流器可选用各种整流电路，图中给出的是双半波整流电路，由两个快恢复二极管D3和D4组成，这种电路的优点是安装方便，省材料，所以可减轻整机重量，电子控制电路由IC1脉宽调制器，IC2、IC3驱动器，IC4电流保护电路、R给定，M电流反馈传感器组成，通过调节给定电位器R3给脉宽调制器IC1一个给定的电位，以设定IC1输出脉冲的宽度，IC1输出的脉冲频率是固定的，脉冲宽，则IGBT导通时间就长，给变压器输出电压就高，反之IGBT导通时间就短、输出电压就低，电流传感器M可以选用霍尔器件，焊接切割电流是通过电流传感器检测的工作电流形成电流负反馈闭环控制、维持切焊电流的恒定，驱动器IC2、IC3选用IGTBT专用的驱动器EXB841，过流时，通过IC4使IC1脉冲输出切断使整个电路无电流输出，保护IGBT不受损坏，电源中加入电抗器5可以减轻切割启动冲击电流，并且使切割和焊接电流平滑，从而使小电流切割和焊接都很稳定可靠，将本设计的逆变式切焊多用机的电源用于多用机时，在输出端应配置高频引弧器，在高频变压器与输出整流器之间应配置切焊选择开关。
权利要求1.一种逆变式切焊多用机的电源，包括变压器、整流器，逆变器和电子控制电路，其特征是所说的整流器包括输入整流器和输出整流器，所说的变压器是高频变压器，所说的输入整流器、逆变器、高频变压器、输出整流器依次连接，所说的电子控制电路包括驱动电路、电流反馈电路，脉宽调制器，给定电路，所说的驱动电路的输出端与逆变器连接。
2.根据权利要求1所说的一种逆变式切焊多用机的电源，其特征是所说的逆变器采用半桥式电路，它由两个逆变晶体管、两个电容和高频变压器的原边组成，所说的逆变晶体管采用绝缘栅极双极晶体管。
3.根据权利要求1或2所说的一种逆变式切焊多用机的电源，其特征是所说的电流反馈电路中还带有电抗器。
4.根据权利要求3所说的一种逆变式切焊多用机的电源，其特征是所说的高频变压器是高频切焊变压器。
专利摘要本实用新型属于逆变式切焊多用机的电源，它包括输入整流器、逆变器、高频变压器、输出整流器、电抗器和电子控制电路，由于先将工频电源经整流、逆变成高频交流后再降压，因此可大大降低电源整机的重量和体积，同时也减小无功损耗，提高功率因数，在非切焊状态时，逆变电路处于停止状态，可消除空载损耗。
文档编号B23K9/10GK2185175SQ9324785
公开日1994年12月14日 申请日期1993年12月21日 优先权日1993年12月21日
发明者冯沛, 潘天明, 朱必军, 曾巍 申请人:北京有色金属研究总院