一種焊割一體電源制造技術

本發明專利技術公開了一種焊割一體電源，包括：整流電路、逆變電路、焊割切換電路、焊接電路、切割電路和控制電路；整流電路將三相輸入電壓轉換為高壓直流，逆變電路將高壓直流逆變為脈寬可調的高頻方波，焊割切換電路在焊接與切割模式時分別將逆變電路輸出連接至對應的焊接電路或切割電路，通過焊接電路和切割電路實現降壓、隔離和整流濾波功能，最終輸出穩定直流電流，控制電路負責系統所有電氣量的采集與控制量的輸出，實現焊割一體電源的穩定可靠運行。本發明專利技術均使用MOSFET作為主開關器件，通過在一次側切換變壓器組和整流濾波網絡的方式實現焊接與切割電源的轉換，具有體積小、變換效率高、網側電流諧波特性好等優點，大大提高了焊割一體電源的功率密度。

Welding and cutting integrated power supply

The invention discloses a welding power supply development, including: rectifier circuit, inverter circuit, switch circuit, welding welding cutting circuit, circuit and control circuit; rectifier circuit three-phase input voltage into high voltage DC inverter circuit, high voltage DC inverter for high frequency square wave pulse width adjustable switching circuit, welding in welding and cutting the inverter circuit output mode respectively connected to the corresponding circuit welding or cutting circuit, welding and cutting through circuit circuit to realize step-down, isolation and rectifying and filtering function, the final output stable DC current output control circuit is responsible for the acquisition and control system of all electric quantity, to achieve stable and reliable operation of the whole welding power supply. The invention uses MOSFET as main switch device, switching power supply by welding and cutting in a side of the switch transformer and rectifier filter network, has the advantages of small size, high conversion efficiency, harmonic characteristics, greatly improves the power density and power development.

【技術實現步驟摘要】
一種焊割一體電源
本專利技術屬于焊接切割
，更具體地，涉及一種焊割一體電源。
技術介紹
焊割一體電源，是一種同時能夠為電弧焊和等離子切割提供電源的裝置，主要用于對各種有色金屬及其合金的焊接和切割作業，在汽車、船舶工業得到了廣泛應用。目前逆變式焊割電源輸入整流變換環節普遍采用不控整流或相控整流的方式，輸入電流諧波含量高、功率因數低、難以滿足電網對設備電磁兼容性的要求。輸入采用IGBT全控型電力電子開關和高頻PWM技術的整流器雖然在輸入諧波、功率因數和電磁特性方面改善較大，但是由于IGBT器件本身的特性限制，開關頻率一般在20kHz以下，導致整流環節磁性元件體積和重量難以進一步降低。此外由于電弧焊電壓與等離子切割的電壓相差數倍，對于兼具電弧焊和等離子切割功能的焊割一體電源，能夠滿足兩種相差數倍電壓的工況要求。目前普遍采增大變壓器磁芯，在一個變壓器磁芯上增加額外副邊繞組，通過在不同工況下切換副邊繞組的方式實現不同輸出電壓的切換；逆變環節使用IGBT作為主開關器件，開關頻率不高，磁性元件體積龐大；并且焊接模式時輸出電流較大，采用副邊切換變壓器繞組或是副邊切換電路拓撲方式時，一般選用大型繼電器或接觸器作為動作元件，觸點接觸電阻損耗不可忽略，降低了系統的效率，增加不必要的體積和重量。盡管體積小、重量輕、效率高一直是逆變式焊割電源產品的發展方向，但是以上提問題嚴重限制了當下焊割電源的輸入、輸出特性和功率密度的提高。
技術實現思路
針對現有技術的缺陷，本專利技術的目的在于提供一種焊割一體電源，旨在解決現有技術中焊割一體電源輸入電流諧波含量高、功率因數低、效率低、功率密度不高的問題。本專利技術提供了一種焊割一體電源，包括：整流電路、逆變電路、焊割切換電路、焊接電路、切割電路和控制電路；整流電路、逆變電路和焊割切換電路依次連接，焊接電路的輸入端連接至焊割切換電路的第一輸出端，切割電路的輸入端連接至焊割切換電路的第二輸出端，控制電路的第一輸入端連接至焊接電路的輸出端，控制電路的第二輸入端連接至切割電路的輸出端；控制電路的第一輸出端連接至逆變電路的控制端，控制電路的第二輸出端連接至所述焊割切換電路的控制端，控制電路的輸入輸出控制端連接至所述整流電路的輸入輸出控制端；整流電路將三相輸入電壓轉換為高壓直流，并實現單位功率因數輸入，逆變電路將高壓直流逆變為脈寬可調的高頻方波，焊割切換電路在焊接與切割模式時分別將所述逆變電路輸出連接至對應的所述焊接電路或所述切割電路，通過所述焊接電路和切割電路實現降壓、隔離和整流濾波功能，最終輸出穩定直流電流，所述控制電路負責系統所有電氣量的采集與控制量的輸出，實現焊割一體電源的穩定可靠運行。本專利技術提供的焊割一體電源中所有主開關器件均采用低導通電阻的SiCMOSFET器件，開關頻率高，無源元件體積小；輸入采用三相PWM整流技術，功率密度高、諧波特性好；通過在原邊切換高頻變壓器組及其輸出整流濾波電路的方式，很好的滿足焊接/切割工況下輸出電壓和電流的要求，實現了輸出電路的模塊化集成，進一步減小了系統體積。更進一步地，整流電路包括：第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、三相全控橋和濾波電容Cbus；三相全控橋包括：第一晶體管Q1、第二晶體管Q2、第三晶體管Q3、第四晶體管Q4、第五晶體管Q5和第六晶體管Q6；所述第一晶體管Q1和所述第二晶體管Q2串聯連接，所述第三晶體管Q3和所述第四晶體管Q4串聯連接，所述第五晶體管Q5和所述第六晶體管Q6串聯連接，所述第一晶體管Q1的非串聯連接端、所述第三晶體管Q3的非串聯連接端和所述第五晶體管Q5的非串聯連接端均連接至所述濾波電容Cbus的一端，所述第二晶體管Q2的非串聯連接端、所述第四晶體管Q4的非串聯連接端和所述第六晶體管Q6的非串聯連接端均連接至所述濾波電容Cbus的另一端；所述第一電感L1的一端作為A相輸入端，所述第一電感L1的另一端連接至所述第一晶體管Q1和所述第二晶體管Q2的串聯連接端；所述第二電感L2的一端作為A相輸入端，所述第二電感L2的另一端連接至所述第三晶體管Q3和所述第四晶體管Q4的串聯連接端；所述第三電感L3的一端作為A相輸入端，所述第三電感L3的另一端連接至所述第五晶體管Q5和所述第六晶體管Q6的串聯連接端。更進一步地，逆變電路包括：超前橋臂、滯后橋臂、諧振電感Lr、隔直電容Cr、第一箝位二極管D1和第二箝位二極管D2；所述超前橋臂包括：串聯連接的第一MOS管S1和第二MOS管S2；滯后橋臂包括：串聯連接的第三MOS管S3和第四MOS管S4；第一MOS管S1的非串聯連接端和所述第三MOS管S3的非串聯連接端均連接至所述第一箝位二極管D1的陰極，所述第二MOS管S2的非串聯連接端和所述第四MOS管S4的非串聯連接端均連接至第二箝位二極管D2的陽極，所述第一箝位二極管D1的陽極連接至所述第二箝位二極管D2的陰極；所述諧振電感Lr的一端連接至所述第三MOS管S3和第四MOS管S4的串聯連接端，所述諧振電感Lr的另一端連接至所述第一箝位二極管D1的陽極；所述隔直電容Cr的一端連接至所述第一MOS管S1和所述第二MOS管S2的串聯連接端，所述隔直電容Cr的另一端作為所述逆變電路的輸出端。更進一步地，焊割切換電路包括：第一雙刀雙擲繼電器KA1和第二雙刀雙擲繼電器KA2；所述第一雙刀雙擲繼電器KA1與所述第二雙刀雙擲繼電器KA2可動簧片均與逆變電路兩個輸出端口相連，控制端口分別連接至所述控制電路；所述第一雙刀雙擲繼電器KA1的輸出常開觸點分別與焊接電路原邊繞組連，所述第一雙刀雙擲繼電器KA1的輸出常閉觸點懸空不接；所述第二雙刀雙擲繼電器KA2的輸出常開觸點分別與切割變壓器組原邊繞組相連，所述第二雙刀雙擲繼電器KA2的輸出常閉觸點懸空不接。更進一步地，焊接電路包括：第一焊接電路、第二焊接電路、第三焊接電路、第四焊接電路和焊接濾波電容Co1；所述第一焊接電路、所述第二焊接電路、所述第三焊接電路和所述第四焊接電路的輸入端串聯且輸出端并聯，所述第一焊接電路、所述第二焊接電路、所述第三焊接電路和所述第四焊接電路的結構相同，均包括：帶中心抽頭的高頻隔離變壓器、第一整流二極管Dh1、第二整流二極管Dh2、輸出濾波電感Lh1和輸出整流二極管緩沖電路；所述輸出整流二極管緩沖電路包括：二極管Ds1、電容Cs1和電阻Rs1；所述高頻隔離變壓器的副邊繞組的一端連接至第一整流二極管Dh1的陽極，副邊繞組的另一端連接至第二整流二極管Dh2的陽極，第一整流二極管Dh1的陰極與第二整流二極管Dh2的陰極均連接至輸出濾波電感Lh1的一端，輸出濾波電感Lh1的另一端與焊接濾波電容Co1的一端連接并作為所述焊接電路的輸出端正極；二極管Ds1的陽極連接至第一整流二極管Dh1的陰極，二極管Ds1的陰極通過電容Cs1連接至所述第一焊接電路的中心抽頭，電阻Rs1的一端連接至二極管Ds1的陰極，電阻Rs1的另一端連接至輸出濾波電感Lh1的另一端；所述第一焊接電路的中心抽頭作為所述焊接電路的輸出端負極，所述第二焊接電路的中心抽頭、所述第三焊接電路的中心抽頭和所述第四焊接電路的中心抽頭均連接至焊接濾波電容Co1的另一端。更進一步地，切割電路包括：第一切割電路、第二切割電路和切割輸出濾波電容Co2，所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種焊割一體電源，其特征在于，包括：整流電路(1)、逆變電路(2)、焊割切換電路(3)、焊接電路(4)、切割電路(5)和控制電路(6)；所述整流電路(1)、所述逆變電路(2)和所述焊割切換電路(3)依次連接，所述焊接電路(4)的輸入端連接至所述焊割切換電路(3)的第一輸出端，所述切割電路(5)的輸入端連接至所述焊割切換電路(3)的第二輸出端，所述控制電路(6)的第一輸入端連接至所述焊接電路(4)的輸出端，所述控制電路(6)的第二輸入端連接至所述切割電路(5)的輸出端；所述控制電路(6)的第一輸出端連接至所述逆變電路(2)的控制端，所述控制電路(6)的第二輸出端連接至所述焊割切換電路(3)的控制端，所述控制電路(6)的輸入輸出控制端連接至所述整流電路(1)的輸入輸出控制端；所述整流電路(1)將三相輸入電壓轉換為高壓直流，并實現單位功率因數輸入，所述逆變電路(2)將高壓直流逆變為脈寬可調的高頻方波，所述焊割切換電路(3)在焊接與切割模式時分別將所述逆變電路(2)輸出連接至對應的所述焊接電路(4)或所述切割電路(5)，通過所述焊接電路(4)和所述切割電路(5)實現降壓、隔離和整流濾波功能，最終輸出穩定直流電流，所述控制電路(6)負責系統所有電氣量的采集與控制量的輸出，實現焊割一體電源的穩定可靠運行。...

【技術特征摘要】
1.一種焊割一體電源，其特征在于，包括：整流電路(1)、逆變電路(2)、焊割切換電路(3)、焊接電路(4)、切割電路(5)和控制電路(6)；所述整流電路(1)、所述逆變電路(2)和所述焊割切換電路(3)依次連接，所述焊接電路(4)的輸入端連接至所述焊割切換電路(3)的第一輸出端，所述切割電路(5)的輸入端連接至所述焊割切換電路(3)的第二輸出端，所述控制電路(6)的第一輸入端連接至所述焊接電路(4)的輸出端，所述控制電路(6)的第二輸入端連接至所述切割電路(5)的輸出端；所述控制電路(6)的第一輸出端連接至所述逆變電路(2)的控制端，所述控制電路(6)的第二輸出端連接至所述焊割切換電路(3)的控制端，所述控制電路(6)的輸入輸出控制端連接至所述整流電路(1)的輸入輸出控制端；所述整流電路(1)將三相輸入電壓轉換為高壓直流，并實現單位功率因數輸入，所述逆變電路(2)將高壓直流逆變為脈寬可調的高頻方波，所述焊割切換電路(3)在焊接與切割模式時分別將所述逆變電路(2)輸出連接至對應的所述焊接電路(4)或所述切割電路(5)，通過所述焊接電路(4)和所述切割電路(5)實現降壓、隔離和整流濾波功能，最終輸出穩定直流電流，所述控制電路(6)負責系統所有電氣量的采集與控制量的輸出，實現焊割一體電源的穩定可靠運行。2.如權利要求1所述的焊割一體電源，其特征在于，所述整流電路(1)包括：第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、三相全控橋和濾波電容Cbus；所述三相全控橋包括：第一晶體管Q1、第二晶體管Q2、第三晶體管Q3、第四晶體管Q4、第五晶體管Q5和第六晶體管Q6；所述第一晶體管Q1和所述第二晶體管Q2串聯連接，所述第三晶體管Q3和所述第四晶體管Q4串聯連接，所述第五晶體管Q5和所述第六晶體管Q6串聯連接，所述第一晶體管Q1的非串聯連接端、所述第三晶體管Q3的非串聯連接端和所述第五晶體管Q5的非串聯連接端均連接至所述濾波電容Cbus的一端，所述第二晶體管Q2的非串聯連接端、所述第四晶體管Q4的非串聯連接端和所述第六晶體管Q6的非串聯連接端均連接至所述濾波電容Cbus的另一端；所述第一電感L1的一端作為A相輸入端，所述第一電感L1的另一端連接至所述第一晶體管Q1和所述第二晶體管Q2的串聯連接端；所述第二電感L2的一端作為A相輸入端，所述第二電感L2的另一端連接至所述第三晶體管Q3和所述第四晶體管Q4的串聯連接端；所述第三電感L3的一端作為A相輸入端，所述第三電感L3的另一端連接至所述第五晶體管Q5和所述第六晶體管Q6的串聯連接端。3.如權利要求1或2所述的焊割一體電源，其特征在于，所述逆變電路(2)包括：超前橋臂、滯后橋臂、諧振電感Lr、隔直電容Cr、第一箝位二極管D1和第二箝位二極管D2；所述超前橋臂包括：串聯連接的第一MOS管S1和第二MOS管S2；所述滯后橋臂包括：串聯連接的第三MOS管S3和第四MOS管S4；所述第一MOS管S1的非串聯連接端和所述第三MOS管S3的非串聯連接端均連接至所述第一箝位二極管D1的陰極，所述第二MOS管S2的非串聯連接端和所述第四MOS管S4的非串聯連接端均連接至第二箝位二極管D2的陽極，所述第一箝位二極管D1的陽極連接至所述第二箝位二極管D2的陰極；所述諧振電感Lr的一端連接至所述第三MOS管S3和第四MOS管S4的串聯連接端，所述諧振電感Lr的另一端連接至所述第一箝位二極管D1的陽極；所述隔直電容Cr的一端連接至所述第一MOS管S1和所述第二MOS管S2的串聯連接端，所述隔直電容Cr的另一端作為所述逆變電路(2)的輸出端。4.如權利要求1所述的焊割一體電源，其特征在于，所述焊割切換電路(3)包括：第一雙刀雙擲繼電器KA1和第二雙刀雙擲繼電器KA2；所述第一雙刀雙擲繼電器KA1與所述第二雙刀雙擲繼電器KA2可動簧片均與逆變電路兩個輸出端口相連，控制端口分別連接至所述控制電路(6)；所述第一雙刀雙擲繼電器KA1的輸出常開觸點分別與焊接電路原邊繞繞組連，所述第一雙刀雙擲繼電器KA1的輸出常閉觸點懸空不接；所述第二雙刀雙...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉邦銀，李其琪，段善旭，魏琪康，曾召松，姜慶，梁寧忠，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：湖北,42