大功率逆變焊機的製作方法
2023-10-11 13:43:24
專利名稱：大功率逆變焊機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電焊機，特別是一種電弧焊接用的大功率逆變焊機。
眾所周知由於逆變焊機變壓器工作頻率(如10KHz)遠遠高於工頻(50Hz)，而變壓器體積、重量與其工作頻率成反比，因而逆變焊機具有體積小、重量輕、高效節電及特性好(電流穩定，飛濺少)等特點。但目前所生產的逆變焊機最大焊接電流只達630A，這種焊機可滿足常規的手工電弧焊需要。但在理弧自動焊、藥芯焊絲自保護焊、碳弧氣刨等場合，需要更大額定焊接電流的焊機(如800A、1000A、1250A、1500A、2000A)，而現有的單元逆變器就很難輸出這樣大的電流，這已成為逆變焊機在上述焊接領域應用的障礙。為解決這一問題，通常是將兩臺或兩臺以上的逆變焊機並聯組成一臺大電流逆變焊機，做法是將其三相電源接線端並接和將正負輸出端並接，而這種方法存在缺點如下1、有多個電流調節電位器，使用不便；2、多組電源存在交互幹擾；3、各並聯逆變電源均流調整麻煩。
另有一種大電流逆變焊機是將多個功率單元並聯，而用一個控制板同時控制該多個逆變功率單元，這種方法可解決用多個電位器調節電流所帶來的問題，但只能從總的輸出電流來取電流反饋信號，無法反映每個單機的電流(功率)大小。
本實用新型的目的在於克服現有技術的上述不足，而提供一種調整方便、輸出電流可達800-2000A的大功率逆變焊機。該焊機用一個電位器調節電流，並可達到各逆變單元均流。
本實用新型的上述目的是由如下技術方案來實現的。
一種大功率逆變焊機，包括弧焊逆變器主電路、驅動板和一控制板，該弧焊逆變器主電路是由n個弧焊逆變單元並聯組成；其特徵在於n個弧焊逆變單元的電力半導體器件的控制極與對應的n個驅動板的觸發信號輸出端相接，n個驅動板的控制信號輸入端分別接控制板的對應輸出端；每一弧焊逆變單元的功率變壓器初級串接一用於電流信號取樣的電流互感器，n個電流互感器的輸出繞組接控制板的對應接線端；該控制板上，設有n個整流電路，上述n個電流互感器的輸出繞組經由控制板的對應接線端接對應的整流器，n個整流器的輸出並接後接脈衝寬度調製器(PWM)中的誤差放大器的輸入端，用於控制脈寬調製器輸出脈衝的佔空比；對應於上述n個驅動板，設有n個脈衝分配電路，n個脈衝分配電路的輸入端接脈衝寬度調製器(PWM)輸出腳，將脈衝寬度調製器(PWM)的一組輸出信號經由n個脈衝分配電路變成n組輸出信號接上述n個驅動板的輸入接線端。
除上述必要技術特徵外，在具體實施過程中，還可補充如下技術內容該弧焊逆變器主電路中各臺弧焊逆變單元，逆變整流後的正端相併聯後為總電源正；各臺弧焊逆變單元，逆變整流後的負端串接電感後並聯為總電源負。
該弧焊逆變器主電路中各臺弧焊逆變單元，逆變整流後的正端相併聯後為總電源正；各臺弧焊逆變單元，逆變整流後的負端相互並聯後串接電感為總電源負。
所說的電力半導體模塊是IGBT模塊或IPM模塊。
電流互感器的輸出繞組具有中心抽頭，所接整流電路是由兩個二極體所構成的全波整流器。
該脈衝分配電路是門電路。
n＝2、3、4、…中的任一數。
本實用新型的優點在於1、用一個控制板控制多個功率單元，控制方便。
2、電流信號取自各個功率單元，達到真正均流。
3、調整方便。
為對本實用新型的結構特徵及其所達成的功效有進一步了解，茲列舉一具體實施例並結合附圖詳細說明如下
圖1是本實用新型的一較佳實施例的電路結構圖。
圖2是本實用新型的另一較佳實施例的電路結構圖。
圖3是本實用新型控制板部分電路圖。
如圖1、圖3所示，本實用新型所提供的一種大功率逆變焊機，包括弧焊逆變器主電路1、控制板2和驅動板3，該弧焊逆變器主電路1是由n臺弧焊逆變單元11、12、…1n並聯組成，該弧焊逆變單元主要是由整流濾波電路111、逆變器112、功率變壓器T1及低壓整流電路所組成。在圖1的實施例中，逆變器是由單只電力半導體模塊和分壓電容組成的半橋式逆變器，在其他的實施例中，也可以是其他橋式逆變器；對應於上述n臺弧焊逆變單元設有n個驅動板21、22、…2n，n個弧焊逆變單元的電力半導體模塊的n組控制極A11、S11、A21、S21，A12、S12、A22、S22，…，A1n、S1n、A2n、S2n與其對應的驅動板的觸發信號輸出端相接，n個驅動板的控制信號輸入端分別接控制板的對應輸出端Y11、Y21、Y31，Y12、Y22、Y32，…，Y1n、Y2n、Y3n；每一弧焊逆變單元的功率變壓器初級串接一用於取樣電流信號的電流互感器，共有n個電流互感器H1、H2、…、Hn，n個電流互感器的輸出繞組接控制板的對應接線端Y0、H11、H12，H21、H22，…，Hn1、Hn2。
該控制板與單機控制板的主要區別是設有n個整流器，n個整流器的輸出並接後接脈衝寬度調製器(PWM)中的誤差放大器的輸入端，用於控制脈寬調製器輸出脈衝的佔空比。在圖示實施例中，所用脈衝寬度調製器(PWM)的型號是3525。上述n個電流互感器的輸出繞組經由控制板的對應接線端H11、H12，H21、H22，…，Hn1、Hn2接對應的整流器，n個整流器的輸出負端並接後的接點Y0接脈衝寬度調製器(PWM)的2腳，n個整流器的輸出正端並接後接脈衝寬度調製器(PWM)的1腳，該1、2腳即上述脈衝寬度調製器(PWM)中的誤差放大器的輸入腳。對應於上述n個驅動板，設有n個脈衝分配電路，n個脈衝分配電路的輸入端接脈衝寬度調製器(PWM)輸出腳，將脈衝寬度調製器(PWM)的一組輸出信號經由n個脈衝分配電路變成n組輸出信號接上述n個驅動板的Y31、Y32…Y3，Y21、Y22…Y2n，Y11、Y12…Y1n接線端。在圖示實施例中，所說的脈衝分配電路是門電路，在具體實施中，該門電路是四與非門集成電路，四與非門集成電路的9腳接脈衝寬度調製器(PWM)的14腳，四與非門集成電路的12腳接脈衝寬度調製器(PWM)的11腳，各四與非門集成電路的4腳與10腳並接後通過控制板的接點接上述n個驅動板的Y31、Y32、…、Y3n接線端，該Y31、Y32、…、Y3n腳接控制板所供給的+5V電源，各四與非門集成電路的8腳通過控制板的接點接上述n個驅動板的Y21、Y22、…、Y2n接線端，各四與非門集成電路的11腳通過控制板的接點接上述n個驅動板的Y11、Y12、…、Y1n接線端。
在圖示具體實施例中，該電力半導體模塊是IGBT模塊或IPM模塊。電流互感器的輸出繞組具有中心抽頭，所接控制板內的整流電路是由兩個二極體所構成的全波整流。在其他實施例中可用電流互感器的輸出繞組無中心抽頭，而所接整流電路是由四個二極體所構成的全波整流橋。
該弧焊逆變器主電路中各臺弧焊逆變單元的輸出正端相併聯後為總電源正；各臺弧焊逆變單元在逆變整流後的負端分別串接電感L1、L2、…Ln後並聯為總電源負(如圖1所示)。也可以是主電路中各臺弧焊逆變單元的輸出正端相併聯後為總電源正；各臺弧焊逆變單元在逆變整流後的負端相互並聯後串接電感L為總電源負(如圖2所示)。
對於輸出800安培的逆變焊機可用兩臺400安培的逆變焊機並聯，n為2；對於輸出1250安培的逆變焊機可用三臺400安培的逆變焊機並聯，n為3；對於輸出1500安培的逆變焊機可用三臺500安培的逆變焊機並聯，n為3；1600安培的用四臺400安培的逆變焊機並聯，n為4，如此等等。
綜上所述，本實用新型所提供的大功率逆變焊機，解決了長期以來逆變焊機的最大電流不超過600安培的瓶頸，其輸出電流可高達2000安培以上，且使用方便、性能好。
權利要求1.一種大功率逆變焊機，包括弧焊逆變器主電路、驅動板和一控制板，該弧焊逆變器主電路是由n個弧焊逆變單元並聯組成；其特徵在於n個弧焊逆變單元的電力半導體器件的控制極與對應的n個驅動板的觸發信號輸出端相接，n個驅動板的控制信號輸入端分別接控制板的對應輸出端；每一弧焊逆變單元的功率變壓器初級串接一用於電流信號取樣的電流互感器，n個電流互感器的輸出繞組接控制板的對應接線端；該控制板上，設有n個整流電路，上述n個電流互感器的輸出繞組經由控制板的對應接線端接對應的整流器，n個整流器的輸出並接後接脈衝寬度調製器中的誤差放大器的輸入端，用於控制脈寬調製器輸出脈衝的佔空比；對應於上述n個驅動板，設有n個脈衝分配電路，n個脈衝分配電路的輸入端接脈衝寬度調製器輸出腳，將脈衝寬度調製器的一組輸出信號經由n個脈衝分配電路變成n組輸出信號接上述n個驅動板的輸入接線端。
2.根據權利要求1所說的大功率逆變焊機，其特徵在於該弧焊逆變器主電路中各臺弧焊逆變單元，逆變整流後的正端相併聯後為總電源正；各臺弧焊逆變單元，逆變整流後的負端串接電感後並聯為總電源負。
3.根據權利要求1所說的大功率逆變焊機，其特徵在於該弧焊逆變器主電路中各臺弧焊逆變單元，逆變整流後的正端相併聯後為總電源正；各臺弧焊逆變單元，逆變整流後的負端相互並聯後串接電感為總電源負。
4.根據權利要求1所說的大功率逆變焊機，其特徵在於該電力半導體模塊是IGBT模塊或IPM模塊。
5.根據權利要求1所說的大功率逆變焊機，其特徵在於電流互感器的輸出繞組具有中心抽頭，所接整流電路是由兩個二極體所構成的全波整流器。
6.根據權利要求1所說的大功率逆變焊機，其特徵在於該脈衝分配電路是門電路。
7.根據權利要求1所說的大功率逆變焊機，其特徵在於n＝2、3、4、…中的任一數。
專利摘要一種大功率逆變焊機，包括弧焊逆變器主電路、驅動板和一控制板，其主電路是由n個弧焊逆變單元並聯組成，特徵是n個驅動板的輸出接對應的電力半導體模塊的控制極，其輸入端分別接控制板的對應輸出端；每一弧焊逆變單元的功率變壓器初級串接電流互感器，n個電流互感器的輸出繞組接控制板的對應接線端。優點是用一個控制板控制多個功率單元，控制方便；電流信號取自各個功率單元，達到真正均流；調整方便。
文檔編號B23K9/09GK2475502SQ0122438
公開日2002年2月6日 申請日期2001年5月24日 優先權日2001年5月24日
發明者劉振英 申請人:劉振英