交流换向维弧电路及交流焊接电源制造技术

本发明专利技术提供一种交流换向维弧电路及交流焊接电源，交流换向维弧电路连接于交流焊接电源的主电路且包括维弧交流输入、第一电容、整流滤波电路以及输出回路。第一电容串联连接于维弧交流输入的输出端，限制维弧交流输入电路的输出电流。整流滤波电路包括整流器和第二电容，维弧交流输入经第一电容和整流器对第二电容充电。输出回路包括连接于整流滤波电路输出的正接控制开关，所述正接控制开关被配置为将交流换向维弧电路接入或切出主电路的电极正接回路。当主电路从电极负接换向至电极正接时，正接控制开关导通，被充电的第二电容为电极正接回路提供维弧电压和维弧脉冲电流，维弧输入电路向电极正接回路提供维持电流。输入电路向电极正接回路提供维持电流。输入电路向电极正接回路提供维持电流。

【技术实现步骤摘要】
交流换向维弧电路及交流焊接电源


[0001]本专利技术涉及焊接领域，且特别涉及一种交流换向维弧电路及交流焊接电源。

技术介绍

[0002]在现代化工业建设进程中，基于铝采用的广泛应用以及交流氩弧焊接电源在铝及其合金加工过程中的优势，交流氩弧焊接电源成为了铝及其合金在焊接加工设备方面的理想选择。然而，交流氩弧焊在电流过零点或小电流焊接时，由于电弧空间的温度较低，残余的电离度较小；再引燃存在困难，容易造成断弧的现象；如TIG焊中钨极接负（DCEN）到钨极接正（DCEP）的极性切换过程。
[0003]在现有的半桥结构的二次逆变拓扑焊接电源中，为确保电弧的稳定性，通常在逆变主电路的输出正负端及主变压器中心抽头增加电阻、电容等功率器件来储存电压，在DCEN到DCEP的极性切换过程时，该电压可通过限流电阻或电感叠加到焊接回路中，从而实现换向的再燃弧。在该电路结构中，需要较大容量的第二电容来储存维弧能量，同时在维弧回路中需要功率较大的电阻来限制维弧电流的大小。当交流逆变频率变大（如500HZ）时，维弧装置的工作频率也会随着增大，为保证维弧的稳定性，存储维弧能量的器件容量和限流电阻的功率都要成倍的增加，不仅维弧电路成本高、体积大，同时还存在器件功率大，发热大等问题。基于上述问题，现有维弧电路很难实现高频交流焊接。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了克服现有技术的至少一个不足，提供一种用于高频交流焊接且器件容量小的交流换向维弧电路及交流焊接电源。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种交流换向维弧电路，其连接于交流焊接电源的主电路且包括维弧交流输入、第一电容、整流滤波电路以及输出回路。第一电容串联连接于维弧交流输入的输出端，限制维弧交流输入电路的输出电流。整流滤波电路包括整流器和第二电容，维弧交流输入经第一电容和整流器对第二电容充电。输出回路包括连接于整流滤波电路输出的正接控制开关，所述正接控制开关被配置为将交流换向维弧电路接入或切出主电路的电极正接回路。当主电路从电极负接换向至电极正接时，正接控制开关导通，被充电的第二电容为电极正接回路提供维弧电压和维弧脉冲电流，维弧输入电路向电极正接回路提供维持电流。
[0006]根据本专利技术的一实施例，当主电路从电极负接换向至电极正接时，在换向过零点前开通正接控制开关，预先将交流换向维弧电路接入主电路。
[0007]根据本专利技术的一实施例，辅助变压器基于焊接回路电流参与焊接电源的PI控制，在正接控制开关导通时，辅助变压器的电压以最大状态输出。
[0008]根据本专利技术的一实施例，维弧交流输入为与主电路上的主变压器并联连接于焊接电源一次逆变输出的辅助变压器。
[0009]根据本专利技术的一实施例，交流换向维弧电路还包括连接于整流滤波电路输出端的
限流元件，限流元件限制输出的维弧脉冲电流。
[0010]根据本专利技术的一实施例，限流元件为电感，交流换向维弧电还包括连接于电感的放电回路，在正接控制开关关断时，电感的反激电压通过放电回路进行泄放。
[0011]根据本专利技术的一实施例，放电回路为并联于电感两端的续流二极管或并联于电感两端的RC吸收电路。
[0012]根据本专利技术的一实施例，交流换向维弧电路还包括连接于整流滤波电路输出侧的二极管，二极管阻断主电路的电压和电流叠加于交流换向维弧电路。
[0013]根据本专利技术的一实施例，输出回路还包括连接于整流滤波电路的输出的负接控制开关，负接控制开关被配置为将交流换向维弧电路接入或切出主电路的电极负接回路；当主电路从电极正接换向至电极负接时，负接控制开关导通且正接控制开关关闭。
[0014]另一方面，本专利技术还提供一种交流焊接电源，其包括主电路和上述交流换向维弧电路。
[0015]根据本专利技术的一实施例，主电路为半桥逆变电路或全桥逆变电路。
[0016]综上所述，本专利技术提供的交流换向维弧电路在未接入主电路时，维弧交流输入所形成的高频交流电源通过第一电容和整流器为第二电容充电，存储维弧能量。在正接控制开关导通时，被充电的第二电容为电极正接回路提供维弧电压和维弧脉冲电流，为换向后电弧的再引燃提供条件。随着第二电容的放电，维弧交流输入通过第一电容持续向电极正接回路提供一小的维持电流以确保焊接电弧在极性切换过程中的连续性。基于维弧交流输入充电的第二电容，其维弧条件输出不再与主电路上的逆变频率关联，很好地解除了焊接电源逆变频率对容量性容量器件的要求，从而实现高频逆变下第二电容体积的减小。对应的，连接于第二电容输出端的器件的功率也可设置得更小，从而实现高频下器件的小型化设计。基于第一电容所形成的小的维持电流，在第二电容放电后对维弧能量进行持续补充，不仅进一步减小对第二电容容量的要求，同时也大大提高了维弧的稳定性。此外，采用第一电容经常限流不仅极大地降低了限流所造成的能量损耗，器件容量小且器件发热量也很小。
[0017]为让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
[0018]图1所示为本专利技术一实施例提供的交流换向维弧电路的结构示意图。
[0019]图2所示为图1所示的交流换向维弧电与半桥二次逆变结构的交流电源的结构示意图。
[0020]图3所示为图2中交流换向维弧电路处于充电状态下的电流流向示意图。
[0021]图4和图5所示为图2中交流换向维弧电路处于维弧输出状态下的电流流向示意图。
[0022]图6所示为图2中主电路输出电流、交流换向维弧电路输出电流以及焊接回路电弧电流三者的时序图。
[0023]图7所示为本专利技术另一实施例提供的交流换向维弧电与半桥二次逆变结构的主电路相连接的结构示意图。
具体实施方式
[0024]传统的基于焊接电源主电路的维弧电路，存储在电容上的维弧能量来源于主电路半周期内的充电。当交流逆变频率很高时上一次维弧放电后的电容来不及通过母线充电，导致下一次的维弧能量不够，从而无法满足高频率的焊接需求。为解决这一问题，只能提升电容的容量及对应器件的功率，但这会带来成本、体积以及发热的问题。目前也有一种利用预充电的电容来提升主电路母线换向电压的维弧装置，在该类型的维弧装置中，充电电容仅仅起到提升换向电压作用，其并不向焊接回路输出电流；由于换向时电弧空间的电离度很低，单纯依靠电压的加持再电弧的建立还是存在一些困难。
[0025]有鉴于此，本实施例提供一种交流换向维弧电路40，其连接于交流焊接电源的主电路30且包括维弧交流输入、第一电容C1、整流滤波电路以及输出回路。第一电容C1串联连接于维弧交流输入的输出端，限制维弧交流输入的输出电流。整流滤波电路包括整流器B1和第二电容C2，维弧交流输入经第一电容C1和整流器B1对第二电容C2充电。输出回路包括连接于整流滤波电路输出的正接控制开关Q3，正接控制开关Q3被配置为将交流换向维弧电路接入或切出主电路30的电极正接回路；当主电路30从电极负接换向至电极正接时，正接控制开关Q3导通，被充电的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交流换向维弧电路，其特征在于，连接于交流焊接电源的主电路，所述交流换向维弧电路包括：维弧交流输入；第一电容，串联连接于维弧交流输入的输出端，限制维弧交流输入电路的输出电流；整流滤波电路，包括整流器和第二电容，维弧交流输入经第一电容和整流器对第二电容充电；输出回路，包括连接于整流滤波电路输出的正接控制开关，所述正接控制开关被配置为将交流换向维弧电路接入或切出主电路的电极正接回路；当主电路从电极负接换向至电极正接时，正接控制开关导通，被充电的第二电容为电极正接回路提供维弧电压和维弧脉冲电流，维弧输入电路向电极正接回路提供一维持电流。2.根据权利要求1所述的交流换向维弧电路，其特征在于，当主电路从电极负接换向至电极正接时，在换向过零点前开通正接控制开关，预先将交流换向维弧电路接入主电路。3.根据权利要求1所述的交流换向维弧电路，其特征在于，所述辅助变压器基于焊接回路电流参与焊接电源的PI控制，在正接控制开关导通时，辅助变压器的电压以最大状态输出。4.根据权利要求1所述的交流换向维弧电路，其特征在于，所述维弧交流输入为与主电路上的主变压器并联连接于焊接电源一次逆变输出的辅助变...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰照丹，王光辉，陈浩，王丽霞，刘礼军，
申请(专利权)人：杭州凯尔达电焊机有限公司，
类型：发明
国别省市：