二次逆變驅動電路及裝置製造方法
2023-05-28 19:04:01
二次逆變驅動電路及裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種二次逆變驅動電路，包括，由第一二次逆變驅動輸出電路，第二二次逆變驅動輸出電路構成的二次逆變橋電路以及一次逆變驅動開關開關信號輸出電路，將初始輸入信號分別輸出為第一二次逆變驅動信號、第二二次逆變驅動信號以及一次逆變驅動開關信號。還公開了一種二次逆變驅動裝置，包括，計數器、第一至第四比較器和與非門，計數器生成的三角波信號通過第一至第四比較器以及與非門輸出第一二次逆變驅動信號、第二二次逆變驅動信號以及一次逆變驅動開關信號。該二次逆變驅動電路和二次逆變驅動裝置，結構緊湊，能夠實現電流和電壓尖峰的吸收並且確保一次逆變電路的安全性，保證機器的可靠性和穩定性，效率高，成本低。
【專利說明】二次逆變驅動電路及裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電焊機的電源驅動領域，特別是涉及交直流電源二次逆變的驅動。
【背景技術】
[0002]氬弧焊由於在焊接有色金屬及其合金、高溫合金、鈦及鈦合金等材料上具有獨特的優勢，隨著有色金屬在當今工業的快速發展，鋁鎂及其合金、銅及其合金和鈦及其合金等有色金屬在工業生產中所佔的比例越來越大，於是人們對氬弧焊電源尤其是交直流氬弧焊電源的需求也越來越高。由於二次逆變迴路具有的電流大，能量慣性大，所以產生的電壓及電流尖峰也很大，如果處理不好將嚴重影響焊接電源的穩定性及電源的焊接性能。因此為了獲得良好的焊接性能和電源的穩定性，二次逆變的吸收電路顯得至關重要。在二次逆變的吸收上，大部分電源採用的是使用大功率電阻及電容作為吸收元件，但是此種方案效率低、成本高、佔用空間大。
實用新型內容
[0003]基於此，有必要針對二次逆變產生的電壓及電流尖峰的吸收問題，提供一種二次逆變驅動電路和裝置。
[0004]—種二次逆變驅動電路，包括，二次逆變橋電路和一次逆變驅動開關信號輸出電路；所述二次逆變橋電路包括第一二次逆變驅動輸出電路，第二二次逆變驅動輸出電路；
[0005]所述第一二次逆變驅動輸出電路包括第一施密特反相器，第二施密特反相器，第一電阻，第二電阻，第一二極體，第二二極體以及第一電容，所述第一施密特反相器的輸入端連接輸入信號，所述第一施密特反相器的輸出端和所述第一二極體的負極以及所述第二二極體的正極相連，所述第一二極體的正極連接所述第一電阻的一端，所述第二二極體的負極連接所述第二電阻的一端，所述第一電阻的另一端和所述第二電阻的另一端並聯後連接所述第一電容的一端以及所述第二施密特反相器的輸入端，所述第一電容的另一端接地，所述第二施密特反相器的輸出端輸出為第一二次逆變驅動信號；
[0006]所述第二二次逆變驅動輸出電路包括第三二極體，第四二極體，第三電阻，第四電阻，第二電容以及第三施密特反相器，所述第三二極體的負極和所述第四二極體的正極並聯後和連接所述輸入信號，所述第三二極體的正極連接所述第三電阻的一端，所述第四二極體的負極連接所述第四電阻的一端，所述第三電阻的另一端和所述第四電阻的另一端並聯後連接所述第二電容的一端以及所述第三施密特反相器的輸入端，所述第二電容的另一端接地，所述第三施密特反相器的輸出端輸出為第二二次逆變驅動信號；
[0007]所述一次逆變驅動開關信號輸出電路包括第五二極體，第六二極體，第五電阻，第六電阻，第三電容，以及異或非門，所述第五二極體的負極和所述第六二極體的正極並聯後和連接所述輸入信號，所述第五二極體的正極連接所述第五電阻的一端，所述第六二極體的負極連接所述第六電阻的一端，所述第五電阻的另一端和所述第六電阻的另一端並聯後連接所述第三電容的一端以及所述異或非門的一個輸入端，所述異或非門的另一個輸入端直接連接所述PWM脈衝信號的輸出端，所述第三電容的另一端接地，所述異或非門的輸出端輸出為一次逆變驅動開關信號；
[0008]所述第一二次逆變驅動的輸出電路的所述第二電阻和所述第一電容串聯的阻抗低於所述第二二次逆變驅動輸出電路的所述第四電阻和所述第二電容串聯的阻抗；所述一次逆變驅動開關信號輸出電路的所述第六電阻和所述第三電容串聯的阻抗低於所述第一二次逆變驅動的輸出電路的所述第二電阻和所述第一電容串聯的阻抗。
[0009]在其中一個實施例中，所述第一電阻的值和所述第三電阻的阻值相等，所述第二電阻的阻值小於所述第四電阻的阻值，所述第一電容的電容值和所述第二電容的電容值相等。
[0010]在其中一個實施例中，所述第一二次逆變驅動的輸出電路的阻抗和所述第二二次逆變驅動的輸出電路的阻抗導致的延時差為50毫秒至80毫秒。
[0011 ] 在其中一個實施例中，輸入信號為PWM脈衝信號。
[0012]一種二次逆變驅動裝置，其特徵在於，包括用於生成三角波信號的計數器、用於生成第一 PWM信號的第一比較器、用於生成第一二次逆變驅動信號的第二比較器、用於生成第二二次逆變驅動信號第三比較器、用於生成一次逆變驅動開關信號的第四比較器以及與非門，所述第一比較器、所述第二比較器、所述第三比較器及所述第四比較器的基準值依次減小；
[0013]所述計數器分別連接所述第一比較器、所述第二比較器、所述第三比較器及所述第四比較器的輸入端，所述第一比較器的輸出端和所述第四比較器的輸出端分別連接所述與非門的兩個輸入端；
[0014]所述第一比較器的輸出端輸出為第二 PWM信號；
[0015]所述第二比較器的輸出端輸出為第一二次逆變驅動信號；
[0016]所述第三比較器的輸出端輸出為第二二次逆變驅動信號；
[0017]所述第四比較器的輸出端輸出為第一 PWM信號；
[0018]所述與非門的輸出端輸出為一次逆變驅動開關信號。
[0019]在其中一個實施例中，所述三角波信號的幅值達到所述第三比較器的基準電壓值的時間和達到所述第二比較器的基準電壓值的時間的時間間隔為50毫秒?80毫秒。
[0020]上述二次逆變驅動電路和裝置，結構緊湊，能夠實現對二次逆變母線上電流和電壓尖峰的吸收並且確保一次逆變電路的安全性，保證機器的可靠性和穩定性，效率高，成本低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為根據本實用新型一個實施例的二次逆變驅動電路的電路示意圖；
[0022]圖2為根據本實用新型一個實施例的二次逆變驅動電路產生的第一二次逆變驅動信號、第二二次逆變驅動信號以及一次逆變驅動開關信號的時序示意圖；
[0023]圖3為根據本實用新型一個實施例的二次逆變驅動裝置的結構示意圖；
[0024]圖4為根據本實用新型一個實施例的二次逆變驅動裝置的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0025]為使本實用新型的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內涵的情況下做類似改進，因此本實用新型不受下面公開的具體實施的限制。
[0026]參見圖1，為根據本實用新型一個實施例的二次逆變驅動電路的電路示意圖。如圖所示，包括二次逆變橋電路和一次逆變驅動開關信號輸出電路，該二次逆變橋電路包括第一二次逆變驅動輸出電路和第二二次逆變驅動輸出電路。第一二次逆變驅動輸出電路包括第一施密特反相器U1，第二施密特反相器U2，第一電阻R1，第二電阻R2，第一二極體D1，第二二極體D2以及第一電容C i，第一施密特反相器U1的輸入端I和PWM脈衝信號的輸出端連接，第一施密特反相器仏的輸出端2和第一二極體D ^勺負極以及第二二極體D 2的正極連接，第一二極體D1的正極連接第一電阻R1的一端，第二二極體D2的負極連接第二電阻1?2的一端，第一電阻的另一端和第二電阻的另一端並聯後連接第一電容C1的一端以及第二施密特反相器隊的輸入端3，第一電容C滿另一端接地，第二施密特反相器U 2的輸出端4輸出為第一二次逆變驅動信號。
[0027]第二二次逆變驅動輸出電路包括第三二極體D3，第四二極體D4，第三電阻R3，第四電阻R4,第二電容C2以及第三施密特反相器U 3，第三二極體D3的負極和第四二極體D 4的正極並聯後和PWM脈衝信號的輸出端連接，第三二極體D3的正極連接第三電阻R3的一端，第四二極體D4的負極連接第四電阻R4的一端，第三電阻R3的另一端和第四電阻R 4的另一端並聯後連接第二電容C2的一端以及第三施密特反相器U 3的輸入端5，第二電容C 2的另一端接地，第三施密特反相器仏的輸出端6輸出為第二二次逆變驅動信號。
[0028]一次逆變驅動開關信號輸出電路包括第五二極體D5，第六二極體D6，第五電阻R5,第六電阻R6,第三電容c3，以及異或非門U4，第五二極體D5的負極和第六二極體D 6的正極並聯後和PWM脈衝信號的輸出端連接，第五二極體D5的正極連接第五電阻R5的一端，第六二極體D6的負極連接第六電阻R6的一端，第五電阻R5的另一端和第六電阻R6的另一端並聯後連接第三電容C3的一端以及異或非門U 4的輸入端8，異或非門U 4的另一個輸入端直接連接PWM脈衝信號的輸出端，第三電容(:3的另一端接地，異或非門U 4的輸出端9輸出為一次逆變驅動開關信號。
[0029]第一二次逆變驅動的輸出電路的第二電阻R2和第一電容C1串聯的阻抗低於第二二次逆變驅動輸出電路的第四電阻&和第二電容C2串聯的阻抗；一次逆變驅動開關信號輸出電路的第六電阻R6和第三電容C 3串聯的阻抗低於第一二次逆變驅動的輸出電路的第二電阻R2和第一電容C i串聯的阻抗。
[0030]通過調節第一電阻R1，第二電阻R2和第一電容C i的值可以設置第一二次逆變驅動信號的脈寬，調節第三電阻R3，第四電阻R4和第二電容C 2的值可以設置第二二次逆變驅動信號的脈寬，從而實現調節該二次逆變橋的短路直通時間。通過調節第五電阻R5，第六電阻R6和第三電容(:3的值可以設置一次逆變驅動開關信號的脈寬，使其保證在該二次逆變橋短路直通時保持低電平。從而實現當PWM脈衝信號極性轉換時，二次逆變橋存在短時的短路直通，釋放二次逆變母線上的尖峰電流和電壓，同時保證一次逆變驅動開關斷開，確保一次逆變不工作，保證當二次逆變橋短路直通時，保證了在一次逆變側不會出現短路現象，並且保證只有二次逆變直流母線的尖峰信號通過二次逆變橋。
[0031]參見圖2，為根據本實用新型一個實施例的二次逆變驅動電路產生的第一二次逆變驅動信號、第二二次逆變驅動信號以及一次逆變驅動開關信號的時序示意圖。第一二次逆變驅動信號、第二二次逆變驅動信號以及一次逆變驅動開關信號的時序圖從左至右包括第一時段至第九時段，在第一時段中(圖2中a段之前)二次逆變驅動和一次逆變驅動同時導通；在第二時段中(a?b段)二次逆變驅動導通，一次逆變驅動截止；在第三時段中(b?c段)，二次逆變橋直通，二次逆變驅動截止，輸出電抗上產生的電流及電壓尖峰，同時一次逆變驅動保持截止；在第四時段中(c?d段)，二次逆變橋恢復導通，一次逆變驅動保持截止；在第五時段中(d?e段)，二次逆變橋導通，一次逆變驅動恢復導通；在所述第六時段中(e?f段)二次逆變驅動導通，一次逆變驅動截止；在第七時段中(f?g段)，二次逆變橋直通，二次逆變驅動截止，一次逆變驅動保持截止；在第八時段中(g?h段)，二次逆變橋恢復導通，一次逆變驅動保持截止；在第九時段中(h段之後)，二次逆變橋導通，一次逆變驅動恢復導通。通過第一二次逆變驅動信號，第二二次逆變驅動信號以及一次逆變驅動開關信號驅動逆變焊機工作。從圖中可知，h段之後和a段之前波形相同，從而可以重複持續進行。這樣，由於第一二次逆變驅動信號和第二二次逆變驅動信號直通時，一次逆變不工作，所以沒有能量傳遞給二次逆變側，這樣就實現了通過二次逆變直通來釋放由輸出電抗在發生極性變換時產生的電流及電壓尖峰，從而實現了尖峰的吸收。
[0032]在其中一個實施例中，該所第一二次逆變驅動的輸出電路的阻抗和第二二次逆變驅動的輸出電路的阻抗導致的延時差，即，二次逆變橋的短路直通的時間為50毫秒?80毫秒。由於該短路直通的時間相對於二次逆變周期的時間非常短，所以不會影響機器整體功率的輸出。
[0033]本實用新型的二次逆變驅動電路能夠快速有效地實現對二次逆變母線上的電流及電壓尖峰的吸收，無需額外的大功率電阻和電容，節約成本，提高設備的空間利用率並且提高功率密度，保證機器的可靠性和穩定性。
[0034]參見圖3，為根據本實用新型一個實施例的二次逆變驅動裝置的結構示意圖。包括用於生成三角波信號的計數器、用於生成第一 PWM信號的第一比較器、用於生成第一二次逆變驅動信號的第二比較器、用於生成第二二次逆變驅動信號第三比較器、用於生成一次逆變驅動開關信號的第四比較器以及與非門U，第一比較器、第二比較器、第三比較器及所述第四比較器的基準值依次減小。
[0035]計數器分別連述第一比較器、第二比較器、第三比較器及第四比較器的輸入端，第一比較器的輸出端和第四比較器的輸出端分別連接所述與非門U的兩個輸入端。
[0036]將三角波轉換成第一二次逆變驅動信號的步驟，是第二比較器將三角波信號的幅值與第二比較器的基準值進行比較，根據比較結果生成第一二次逆變驅動信號，三角波信號的幅值小於第二比較器的基準值時第一二次逆變驅動信號為高電平，三角波信號的幅值大於第二比較器的基準值時為低電平。
[0037]將三角波轉換成第二二次逆變驅動信號的步驟，是第三比較器將三角波信號的幅值與第三比較器的基準值進行比較，根據比較結果生成第二二次逆變驅動信號，三角波信號的幅值小於第二比較器的基準值時第二二次逆變驅動信號為低電平，三角波信號的幅值大於第二比較器的基準值時為高電平。
[0038]將三角波信號轉換成一次逆變驅動開關信號的步驟，是第四比較器將三角波信號的幅值與第四比較器的基準值進行比較，根據比較結果生成第一 P麗信號，第一比較器將三角波信號的幅值與第一比較器的基準值進行比較，根據比較結果生成第二 PWM信號，將第一 PWM信號與第二 PWM信號進行與非運算生成一次逆變驅動開關信號；三角波信號的幅值小於第四比較器的基準值時第一 PWM信號為低電平，三角波信號的幅值大於第四比較器的基準值時為高電平；三角波信號的幅值小於第一比較器的基準值時第二 PWM信號為高電平，三角波信號的幅值大於第一比較器的基準值時為低電平。
[0039]那麼，該二次逆變驅動裝置的第一比較器的輸出端輸出為第一 PWM信號，第二比較器的輸出端輸出為第一二次逆變驅動信號，第三比較器的輸出端輸出為第二二次逆變驅動信號，第四比較器的輸出端輸出為第二PWM信號，與非門U的輸出端輸出為一次逆變驅動開關信號。
[0040]通過該二次逆變驅動裝置生成的第一二次逆變驅動信號，第二二次逆變驅動信號以及一次逆變驅動開關信號，能夠滿足如圖2所示的時序。從而實現通過第一二次逆變驅動信號和第二二次逆變驅動信號的直通，快速有效地釋放二次逆變母線上的尖峰電流和電壓，同時保證當第一二次逆變驅動信號和第二二次逆變驅動信號直通時，一次逆變驅動開關信號為低電平，保證一次逆變不工作。
[0041]通過設置計數器計數時鐘頻率及計數周期設定三角波的頻率，通過設置第一和第四比較器的基準值設定一次逆變驅動開關信號的脈衝寬度，通過設置第二比較器的基準值設定第一二次逆變驅動信號的脈衝寬度，通過設置第三比較器的基準值設定第二二次逆變驅動信號的脈衝寬度，通過調整第二比較器和第三比較器的基準值，設定第一二次逆變驅動信號和所述第二二次逆變驅動信號直通的時間。
[0042]在其中一個實施例中，該三角波信號的幅值達到第三比較器的基準電壓值的時間和達到第二比較器的基準電壓值的時間的時間間隔為50毫秒?80毫秒，S卩，二次逆變驅動信號直通的時間為50毫秒?80毫秒。由於該直通的時間相對於二次逆變周期的時間非常短，所以不會影響機器整體功率的輸出。
[0043]在其中一個實施例中，計數器、第一比較器、第二比較器、第三比較器、第四比較器和與非門，可以通過計算機軟體實現。
[0044]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種二次逆變驅動電路，其特徵在於，包括，二次逆變橋電路和一次逆變驅動開關信號輸出電路；所述二次逆變橋電路包括第一二次逆變驅動輸出電路，第二二次逆變驅動輸出電路； 所述第一二次逆變驅動輸出電路包括第一施密特反相器，第二施密特反相器，第一電阻，第二電阻，第一二極體，第二二極體以及第一電容，所述第一施密特反相器的輸入端連接輸入信號，所述第一施密特反相器的輸出端和所述第一二極體的負極以及所述第二二極體的正極相連，所述第一二極體的正極連接所述第一電阻的一端，所述第二二極體的負極連接所述第二電阻的一端，所述第一電阻的另一端和所述第二電阻的另一端並聯後連接所述第一電容的一端以及所述第二施密特反相器的輸入端，所述第一電容的另一端接地，所述第二施密特反相器的輸出端輸出為第一二次逆變驅動信號； 所述第二二次逆變驅動輸出電路包括第三二極體，第四二極體，第三電阻，第四電阻，第二電容以及第三施密特反相器，所述第三二極體的負極和所述第四二極體的正極並聯後連接所述輸入信號，所述第三二極體的正極連接所述第三電阻的一端，所述第四二極體的負極連接所述第四電阻的一端，所述第三電阻的另一端和所述第四電阻的另一端並聯後連接所述第二電容的一端以及所述第三施密特反相器的輸入端，所述第二電容的另一端接地，所述第三施密特反相器的輸出端輸出為第二二次逆變驅動信號； 所述一次逆變驅動開關信號輸出電路包括第五二極體，第六二極體，第五電阻，第六電阻，第三電容，以及異或非門，所述第五二極體的負極和所述第六二極體的正極並聯後連接所述輸入信號，所述第五二極體的正極連接所述第五電阻的一端，所述第六二極體的負極連接所述第六電阻的一端，所述第五電阻的另一端和所述第六電阻的另一端並聯後連接所述第三電容的一端以及所述異或非門的一個輸入端，所述異或非門的另一個輸入端直接連接所述PWM脈衝信號的輸出端，所述第三電容的另一端接地，所述異或非門的輸出端輸出為一次逆變驅動開關信號； 所述第一二次逆變驅動的輸出電路的所述第二電阻和所述第一電容串聯的阻抗低於所述第二二次逆變驅動輸出電路的所述第四電阻和所述第二電容串聯的阻抗；所述一次逆變驅動開關信號輸出電路的所述第六電阻和所述第三電容串聯的阻抗低於所述第一二次逆變驅動的輸出電路的所述第二電阻和所述第一電容串聯的阻抗。
2.根據權利要求1所述的二次逆變驅動電路，其特徵在於，所述第一電阻的值和所述第三電阻的值相等，所述第二電阻的值小於所述第四電阻的值，所述第一電容的值和所述第二電容的值相等。
3.根據權利要求1所述的二次逆變驅動電路，其特徵在於，所述第一二次逆變驅動的輸出電路的阻抗和所述第二二次逆變驅動的輸出電路的阻抗導致的延時差為50毫秒至80暈秒。
4.根據權利要求1至3任意一項權利要求所述的二次逆變驅動電路，其特徵在於，所述輸入信號為PWM脈衝信號。
5.一種二次逆變驅動裝置，其特徵在於，包括用於生成三角波信號的計數器、用於生成第一 PWM信號的第一比較器、用於生成第一二次逆變驅動信號的第二比較器、用於生成第二二次逆變驅動信號第三比較器、用於生成一次逆變驅動開關信號的第四比較器以及與非門，所述第一比較器、所述第二比較器、所述第三比較器及所述第四比較器的基準電壓輸入端輸入的基準電壓依次減小； 所述計數器分別連接所述第一比較器、所述第二比較器、所述第三比較器及所述第四比較器的比較電壓輸入端，所述第一比較器的輸出端和所述第四比較器的輸出端分別連接所述與非門的兩個輸入端； 所述第一比較器的輸出端輸出為第二 PWM信號； 所述第二比較器的輸出端輸出為第一二次逆變驅動信號； 所述第三比較器的輸出端輸出為第二二次逆變驅動信號； 所述第四比較器的輸出端輸出為第一 PWM信號； 所述與非門的輸出端輸出為一次逆變驅動開關信號。
6.根據權利要求5所述的二次逆變驅動裝置，其特徵在於，所述三角波信號的幅值達到所述第三比較器的基準電壓值的時間和達到所述第二比較器的基準電壓值的時間的時間間隔為50暈秒?80暈秒。
【文檔編號】H02H7/122GK204258611SQ201420758787
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月4日 優先權日:2014年12月4日
【發明者】舒振宇, 白中啟 申請人:上海滬工焊接集團股份有限公司