一种降低空载电压的焊接电源及方法与流程

本发明涉及焊接电源领域，特别涉及一种降低空载电压的焊接电源及方法。

背景技术：

1、焊接电源是电焊机中，供给焊接所需的电能并具有适宜于焊接电气特性的设备。焊接电源具有输出电压电流变化大的特点,一般没有传统开关电源的输出lc滤波电路，仅仅使用输出电感进行滤波，焊接电源的空载电压并不是指其在没有负载情况下在其输出端测量得到的平均电压，而指得是峰值电压，也可以理解为脉冲电压。现行焊接电源的实施标准中对空载电压的限制是：小等于113v。在测量时，会利用二极管的单向导通特性将输出电压的最大值锁住再进行测量。限制焊接电源的空载电压对降低空载损耗、对使用人员的安全都有着积极的意义。

2、普通的开关电源在输出设置有强力的低通滤波，可以使得峰值电压近乎等于平均电压，甚至可以做到空载电压可以调节。

3、焊接电源不同于普通的开关电源，其的负载往往不是稳定负载，并且其负载通常剧烈变化。要控制电弧的正常燃烧，时常需要很高的电流上升下降率，要求动态快。所以在设计时，往往通过降低输出电感、降低主变压器的匝比、提高逆变频率等途径，以期获得更高的电流上升下降率和动态控制能力。加大对输出滤波，使得峰值电压近乎等于平均电压，这样的做法可以实现对空载电压进行直接调节和控制，但同时会对动态控制产生较大的影响，这是由于加大了输出的滤波电感和电容，使得系统的动态响应减慢。还有的设计是，直接关闭焊接电源的逆变电路，使用另一组独立电路连接到输出，并监测负载是否接上，用于决策焊接电源的逆变电路是否启动。由于其必须阻断逆变电路对辅助电路的影响，其电路复杂，有些工况还无法实施。

4、导致现有的焊接电源中,限制空载电压的设计很少。

5、公开号为cn113399785a的专利申请公开了一种具有空载电压自适应功能的逆变焊接电源，其技术方案包括整流电路、逆变电路、变压器电路、二次整流电路、控制电路、空载反馈电路，整流电路、逆变电路、变压器电路、二次整流电路依次连接；控制电路的输出连接逆变电路的功率管；空载反馈电路的输入连接二次整流电路的输出，其输出连接控制电路，用于根据二次整流电路的输出电压比例调整输出，控制电路根据空载反馈电路的输出调整pwm信号脉宽，改变逆变电路功率管的导通时间，对二次整流电路的输出进行调整。该技术方案也是传统开关电源控制的方式，该方案必须在焊接电源的输出端加上合适的输出电容，一定情况下，还要增加输出电感的值，输出电感输出电容组成lc滤波电路，将焊接电源逆变出来的方波峰值进行滤波操作，否则在测量中得到的峰值必然是全桥的母线电压/变压器匝比；并且此技术方案通过电压反馈去控制输出电压，滤波电容或输出电感的增加，必定会影响到焊接的动态控制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中采用降低输出电感、降低主变压器的匝比、提高逆变频率等方式，动态控制难；采用双路电路方式电路复杂、成本高等问题，提供一种降低空载电压的焊接电源及方法。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种降低空载电压的焊接电源，所述焊接电源至少包括：全桥逆变电路、隔离驱动电路和中央处理器。所述全桥逆变电路包括四个桥式连接的开关管，分别是第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3和第四开关管q4。优选地，第一开关管q1的两端分别连接第二开关管q2和第三开关管q3的一端，第四开关管q4的两端分别连接第二开关管q2和第三开关管q3的另一端。第一开关管q1与第三开关管q3的连接点为第一输入端；第二开关管q2与第四开关管q4的连接点为第二输入端；第一开关管q1与第二开关管q2的连接点为第一输出端；第三开关管q3与第四开关管q4的连接点为第二输出端。所述第一开关管q1并联有第一电容c1，所述第二开关管q2并联有第二电容c2。四个所述开关管通分别通过所述隔离驱动电路连接所述中央处理器。所述中央处理器能通过所述隔离驱动电路控制四个所述开关管的通断，从而改变所述全桥逆变电路的工作模式。

4、根据一种优选地实施方式，所述焊接电源还包括采样电路，所述采样电路设置在焊接电源的输出端口，用于获取焊接电源输出端口的电流采样数据，并将所述采样数据传输至所述中央处理器。

5、根据一种优选地实施方式，所述中央处理器根据接收到的所述采样数据判断电流有无，进而选择所述全桥逆变电路的工作模式。所述全桥逆变电路的工作模式至少包括第一工作模式第二工作模式。在所述中央处理器根据接收到的采样数据判断输出端口有电流的情况下，所述中央处理器选择所述第一工作模式为所述全桥逆变电路的工作模式。在所述中央处理器根据接收到的采样数据判断输出端口无电流的情况下，所述中央处理器选择所述第二工作模式为所述全桥逆变电路的工作模式。

6、根据一种优选地实施方式，当所述全桥逆变电路处于第一工作模式时，所述焊接电源的输出端口输出能够正常进行焊接操作的工作电压；当所述全桥逆变电路处于第二工作模式时，所述焊接电源的输出端口输出空载电压。

7、根据一种优选地实施方式，在所述第一工作模式下，所述中央处理器通过隔离驱动电路周期性控制全桥逆变电路中四个开关管的通断。优选地，一个调控周期可以包括t1、t2、t3、t4四个时段。在t1时段，所有的开关管截止；t1时段结束后，进入t2时段，所述第一开关管q1和所述第四开关管q4截止，所述第二开关管q2和所述第三开关管q3导通，导通时间长度为ton1；t2时段结束后，进入t3时段，所有的开关管截止；t3时段结束后，进入t4时段，所述第一开关管q1和所述第四开关管q4导通，导通时间长度为ton2，所述第二开关管q2和所述第三开关管q3截止；t4时段结束后，又进入t1时段重新开始循环。

8、根据一种优选地实施方式，在所述第二工作模式下，所述中央处理器通过所述隔离驱动电路周期性控制全桥逆变电路中四个开关管的通断。优选地，一个调控周期可以包括t5、t6、t7、t8四个时段。在t5时段，所有的开关管截止；t5时段结束后，进入t6时段，所述第一开关管q1、所述第二开关管q2和所述第四开关管q4截止，所述第三开关管q3导通，导通时间长度为ton3；t6时段结束后，进入t7时段，所有的开关管截止；t7时段结束后，进入t8时段，所述第一开关管q1、所述第二开关管q2和所述第三开关管q3截止，所述第四开关管q4导通，导通时间长度为ton4；t8时段结束后，又进入t5时段重新开始循环。

9、根据一种优选地实施方式，所述焊接电源还包括整流电路。所述整流电路的输入端连接ac交流电，作为焊接电源的交流输入。所述整流电路的输出端连接所述全桥逆变电路的输入端。

10、根据一种优选地实施方式，所述焊接电源还包括变压器、输出整流电路。所述变压器的输入端连接所述全桥逆变电路的输出端。所述变压器的输出端连接所述输出整流电路的输入端。

11、根据一种优选地实施方式，所述焊接电源还包括输出滤波电路。所述输出滤波电路的输入端连接所述输出整流电路的输出端。所述输出滤波电路的输出端用于输出所述焊接电源的交流输出。

12、本发明还提供一种降低焊接电源空载电压的方法。所述降低焊接电源空载电压的方法至少包括：利用四个桥式连接的开关管构成全桥逆变电路；利用隔离驱动电路控制四个所述开关管的通断，以切换所述全桥逆变电路的工作模式。优选地，四个所述开关管分别是第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3和第四开关管q4。优选地，第一开关管q1的两端分别连接第二开关管q2和第三开关管q3的一端，第四开关管q4的两端分别连接第二开关管q2和第三开关管q3的另一端。优选地，第一开关管q1与第三开关管q3的连接点为第一输入端，第二开关管q2与第四开关管q4的连接点为第二输入端，第一开关管q1与第二开关管q2的连接点为第一输出端，第三开关管q3与第四开关管q4的连接点为第二输出端。优选地，所述第一开关管q1并联有第一电容c1，所述第二开关管q2并联有第二电容c2。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果：

14、本发明在由开关管组成的全桥逆变电路中增加了两颗电容，并根据预设导通控制策略改变开关管的通断，进而切换逆变电路的工作模式，使得焊接电源在外部有负载时输出能够正常进行焊接操作的工作电压，在无负载时输出较低的空载电压。本发明使用很低的成本解决了空载电压过高的问题。在实际操作中，本发明可以将100v以上的空载电压降低至36v以下，空载电压的降低，可以降低空载的损耗，可以减少触电风险。