一种多功能igbt高频逆变直流焊接、充电两用机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及到一种电焊机，特别是一种多功能IGBT高频逆变直流焊接、充电两用机。
【背景技术】
[0002]我国改革开放以来，国民经济快速增长，“科技创新，自主创新”已成为当今工业发展的主流，我国工业逐步向集约型、节能减排、低碳的方向发展。IGBT逆变直流电焊机因其良好的电器性能和显著的节能效果已在各行业获得了广泛的应用，特别是家庭式的普及使用。随着电动车辆的推广应用，动力蓄电池也被大量使用，充电设备自然必不可少。由于直流焊机与充电机具有相同的电气主电路结构，把两者相结合构成焊接、充电两用机，将会有效提高设备的利用率、节约资源，具有非常积极的社会意义和经济价值。为了解决上述问题，本行业的科技人员不断地去探索、研究，希望将直流焊机与蓄电池充电机有机地集合起来，实现焊接与充电的两用机功能，虽然取得了一些成效，但在实际应用中仍然存在着尚未克服的技术难题。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于克服以上不足，提供一种多功能IGBT高频逆变直流焊接、充电两用机。该两用机采用高性能DSP处理器和高性能电源管理芯片作为控制核心，既能实现焊接的电流控制和焊接过程的智能化控制，也可以进行对蓄电池高可靠、高效率的充电控制。通过方便的参数设定后，两用机在焊接模式，能够自动实现不同工况要求的焊接工艺；在充电模式，可以根据不同类型的蓄电池实现最优的充电过程。该焊机采用高频化、软开关技术，因而具有体积小、重量轻、效率高、功率因数高、对电网影响小等特点，具有很好的保护功能、故障报警和处理功能，满足市场需求。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:包括整流电路、直流斩波变换电路、全桥隔离变换电路、控制单元，电流经由整流电路，得到全波整流波形的直流电压，再经直流斩波PFC变换将该电压变换为近380VDC较稳定的直流电压，全桥隔离变换电路再将380VDC电压转换为0-200VDC的可控直流电压，输出到外部，用于焊接和蓄电池充电。
[0005]上述的整流电路为不可控整流电路，该电路由输入开关(QFl)、EMI滤波器、上电电阻(Rl)、和上电继电器(RYl)，以及单相不可控整流模块(BRl)构成。
[0006]上述的直流斩波变换电路为非隔离升压斩波PFC变换电路，该电路由IGBT开关管(Ql)、二极管(M1)、升压电感(LI)、PFC控制电路以及滤波电容(C5)、(C6)构成。
[0007]上述的全桥隔离变换电路由IGBT开关管(Q2)、(Q3)、(Q4)、(Q5)、电容(C7)、(C8)、高频变压器(Tl)、二极管(M2)、(M3)、滤波电感(L2)构成。
[0008]上述的控制单元主要由直流焊机与充电控制单元控制，包括开关电源、PffM信号输出、IGBT驱动电路、输出电流检测、输出电压检测、输出继电器控制、上继电器控制、冷却风机、温度控制、显示与操作单元。
[0009]本实用新型采用的技术原理是:单相交流输入电压(85Vac_264Vac)经过输入空气开关QFl、EMI滤波器LMl，连接到上电电阻Rl和上电继电器RYl，再经过单相不可控整流模块BRl，获得全波整流的直流电压，该全波直流电压经过由升压电感LMl、斩波管Ql、二极管Ml以及滤波电容C5、C6构成的非隔离升压斩波PFC变换电路，得到近380V较稳定的直流电压。图中电阻R5-6为均压电阻。该直流电压经由IGBT开关管Q2、Q3、Q4和Q5以及电容C5、C6、C7、C8构成的H型全桥逆变电路逆变成交变的高频电压。高频电压输入到高频变压器Tl原边，副边为中心抽头式输出，经由二极管M2、M3构成的高频全波整流电路、滤波电感L2，得到0-200VDC的可控直流电压，输出到外部，用于焊接和蓄电池充电。H型全桥功率变换电路由H桥式逆变控制单元实行控制。两用机工艺智能控制单元对斩波变换控制单元、H桥式变换控制单元以及输入继电器RY1、输出接触器RY2实行集中控制，该控制单元具有液晶显示、键盘以及按钮等人机接口。直流焊接与充电控制单元电路指的是焊接与充电工艺智能控制单元，该单元对直流斩波变换控制电路、全桥变换控制电路以及输入继电器RY1、输出继电器RY2和冷却风机(FAN)实行集中控制，具有蓄电池接反保护控制功能。“焊接与充电”工艺智能控制单元，在焊接模式下可以对多种焊接方式进行控制，该控制由微处理器在所编制的软件程序下实现，根据程序可以完成各种焊接控制方式；在充电模式下可以对多种电池进行充电控制，该控制由微处理器在所编制的软件程序下实现，根据程序可以完成恒流充电、恒压充电、三阶段充电、多阶段充电方式以满足各种充电工艺的需求。
[0010]两用机的工作模式、各种焊接方式及智能化焊接控制、蓄电池充电工艺控制等主要由该单元实现。输出接触器的目的是工作在充电模式时，防止输出端极性与电池极性接错造成电池短路。为此，在充电模式，首先检测输出端电压，判断电压极性是否与两用机输出电压极性一致，如果一致，就合上输出接触器，如果不一致，则发出报警信号予以提示。
[0011]本实用新型的有益效果是:该两用机采用高性能DSP处理器和高性能电源管理芯片作为控制核心，既能实现焊接的电流控制和焊接过程的智能化控制，也可以进行对蓄电池高可靠、高效率的充电控制。通过方便的参数设定后，两用机在焊接模式，能够自动实现不同工况要求的焊接工艺；在充电模式，可以根据不同类型的蓄电池实现最优的充电过程。该焊机采用高频化、软开关技术，因而具有体积小、重量轻、效率高、功率因数高、对电网影响小等特点，具有很好的保护功能、故障报警和处理功能，满足市场需求。
【附图说明】
[0012]下面是结合附图和实施例对本实用新型进一步描述:
[0013]图1中是一种多功能IGBT高频逆变直流焊接、充电两用机的结构示意图。
[0014]在图1中:1、整流电路、2、直流斩波变换电路、3、全桥隔离变换电路、4、控制单元。
【具体实施方式】
[0015]在图中:电流经由整流电路，得到全波整流波形的直流电压，再经直流斩波PFC变换将该电压变换为近380VDC较稳定的直流电压，全桥隔离变换电路再将380VDC电压转换为0-200VDC的可控直流电压，输出到外部，用于焊接和蓄电池充电。
[0016]上述的整流电路为不可控整流电路，该电路由输入开关(QFl)、EMI滤波器、上电电阻(Rl)、和上电继电器(RYl)，以及单相不可控整流模块(BRl)构成。
[0017]上述的直流斩波变换电路为非隔离升压斩波PFC变换电路，该电路由IGBT开关管(Ql)、二极管(M1)、升压电感(LI)、PFC控制电路以及滤波电容(C5)、(C6)构成。
[0018]上述的全桥隔离变换电路由IGBT开关管(Q2)、(Q3)、(Q4)、(Q5)、电容(C7)、(C8)、高频变压器(Tl)、二极管(M2)、(M3)、滤波电感(L2)构成。
[0019]上述的控制单元主要由直流焊机与充电控制单元控制，包括开关电源、PffM信号输出、IGBT驱动电路、输出电流检测、输出电压检测、输出继电器控制、上继电器控制、冷却风机、温度控制、显示与操作单元。
[0020]单相交流输入电压(85Vac-264Vac)经过输入空气开关QFUEMI滤波器LM1，连接到上电电阻Rl和上电继电器RYl，再经过单相不可控整流模块BRl，获得全波整流的直流电压，该全波直流电压经过由升压电感LM1、斩波管Q1、二极管Ml以及滤波电容C5、C6构成的非隔离升压斩波PFC变换电路，得到近380V较稳定的直流电压。图中电阻R5-6为均压电阻。该直流电压经由IGBT开关管Q2、Q3、Q4和Q5以及电容C5、C6、C7、C8构成的H型全桥逆变电路逆变成交变的高频电压。高频电压输入到高频变压器Tl原边，副边为中心抽头式输出，经由二极管M2、M3构成的高频全波整流电路、滤波电感L2，得到0-200VDC的可控直流电压，输出到外部，用于焊接和蓄电池充电。H型全桥功率变换电路由H桥式逆变控制单元实行控制。两用机工艺智能控制单元对斩波变换控制单元、H桥式变换控制单元以及输入继电器RY1、输出接触器RY2实行集中控制，该控制单元具有液晶显示、键盘以及按钮等人机接口。直流焊接与充电控制单元电路指的是焊接与充电工艺智能控制单元，该单元对直流斩波变换控制电路、全桥变换控制电路以及输入继电器RY1、输出继电器RY2和冷却风机(FAN)实行集中控制，具有蓄电池接反保护控制功能。“焊接与充电”工艺智能控制单元，在焊接模式下可以对多种焊接方式进行控制，该控制由微处理器在所编制的软件程序下实现，根据程序可以完成各种焊接控制方式；在充电模式下可以对多种电池进行充电控制，该控制由微处理器在所编制的软件程序下实现，根据程序可以完成恒流充电、恒压充电、三阶段充电、多阶段充电方式以满足各种充电工艺的需求。
[0021]两用机的工作模式、各种焊接方式及智能化焊接控制、蓄电池充电工艺控制等主要由该单元实现。输出接触器的目的是工作在充电模式时，防止输出端极性与电池极性接错造成电池短路。为此，在充电模式，首先检测输出端电压，判断电压极性是否与两用机输出电压极性一致，如果一致，就合上输出接触器，如果不一致，则发出报警信号予以提示。
【主权项】
1.一种多功能IGBT高频逆变直流焊接、充电两用机，包括整流电路、直流斩波变换电路、全桥隔离变换电路、控制单元，其特征在于:电流经由整流电路，得到全波整流波形的直流电压，再经直流斩波PFC变换将该电压变换为近380VDC较稳定的直流电压，全桥隔离变换电路再将380VDC电压转换为0-200VDC的可控直流电压，输出到外部，用于焊接和蓄电池充电；所述的整流电路为不可控整流电路，该电路由输入开关、EMI滤波器、上电电阻、和上电继电器，以及单相不可控整流模块构成；所述的直流斩波变换电路为非隔离升压斩波PFC变换电路，该电路由IGBT开关管、二极管、升压电感、PFC控制电路以及滤波电容构成；所述的全桥隔离变换电路由IGBT开关管、电容、高频变压器、二极管、滤波电感构成；所述的控制单元主要由直流焊机与充电控制单元控制，包括开关电源、PWM信号输出、IGBT驱动电路、输出电流检测、输出电压检测、输出继电器控制、上继电器控制、冷却风机、温度控制、显示与操作单元。
【专利摘要】一种多功能IGBT高频逆变直流焊接、充电两用机，该两用机采用高性能DSP处理器和高性能电源管理芯片作为控制核心，既能实现焊接的电流控制和焊接过程的智能化控制，也可以进行对蓄电池高可靠、高效率的充电控制。通过方便的参数设定后，两用机在焊接模式，能够自动实现不同工况要求的焊接工艺；在充电模式，可以根据不同类型的蓄电池实现最优的充电过程。该焊机采用高频化、软开关技术，因而具有体积小、重量轻、效率高、功率因数高、对电网影响小等特点，具有很好的保护功能、故障报警和处理功能，满足市场需求。
【IPC分类】B23K9/095, B23K9/10
【公开号】CN204843217
【申请号】CN201520207362
【发明人】刘连华, 张文轩, 曹以龙
【申请人】盐城鼎力达焊接科技有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年3月31日