多功能逆变电源制造技术

本实用新型专利技术涉及一种多功能逆变电源，该多功能逆变电源以ＩＧＢＴ逆变型弧焊电源为基本电源，增加时基电路、加热电流采样整流电路、加热电压采样整流电路、感应加热变压器，并对逆变型弧焊电源主电路和控制电路进行改装。通过开关转换，多功能逆变电源可以作为弧焊电源使用，也可以作为感应加热电源使用，还可以作为大功率直流电源使用，使多功能逆变电源一机多用途。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种具有感应加热功能、大功率直流供电功能、电弧焊焊接功能的多功能逆变电源。该多功能逆变电源不仅可以作为钢管对接管口加热，也可作为大功率直流电源使用，而且还可以作为钢管对接熔化焊的弧焊电源使用，在水利电力、石油化工企业管道系统焊接工程中，有着实质性的使用价值。技术背景在水利电力、石油化工企业管道系统焊接中，由于组装中的钢管不能旋转，只能采用管口对接焊方式。为保证焊接质量，焊接前，必须对管口加温预热，然后利用弧焊电源进行焊接。目前，管口预热一般采用液化气或其它可燃气体，用火焰直接对管口加温预热。这种加热方式，不仅加热效果差，而且因火焰直接接触管口，有可能在管口焊缝处积下烟花或积碳，影响焊接质量。对管口加温预热，也可采用中频电源感应加热，但中频感应加热，需要消耗100-200千瓦的电功率，随之带来配套交流电源功率大的问题，中频电源、中频变压器水冷却技术问题。在野外焊接生产现场，尤其是在野外狭窄的焊接生产现场，大功率的移动电站，大功率的中频电源的频繁搬迁移动是很困难的；对管口加温预热，也可采用高频电源感应加热，高频电源体积小、重量轻，加热功率密度高。但又存在高频电源输出的是750V直接高压，在野外使用不安全，同样需要水冷却的问题。在山区、沙漠进行长输管道焊接施工，由于缺水，中频电源、高频电源将不能使用。上述原因，限制了采用上述现有技术的中频感应加热方式和高频电感应加热方式，在水利电力、石油化工企业管道焊接中的使用。因此，多年来，对管口的加温预热，主要采用液化气或可燃气体加热管口，采用液化气或可燃气体用火焰直接加热管口，不仅容易污染管口影响焊接质量，而且为使用液化气或可燃气体，必须配置运输设备运输气瓶，并跟随焊接作业移动，既增加了焊接辅助费用，也增加了焊接辅助时间。
技术实现思路
针对采用现有技术的液化气或可燃气体加热管口，用火焰直接对管口加温预热，不仅加热效果差，而且因火焰直接接触管口，有可能在管口焊缝处积下烟花或积碳而影响焊接质量，在使用中存在的不足，本技术的主要目的是提供一种多功能逆变电源，实现使用一台多功能逆变电源，焊接前，作为大功率直流电源使用，为直流设备提供电力；在管子对接焊管口加热时，作为感应加热电源使用，快速、方便地加热管口；钢管对接焊时，作为弧焊电源使用，对管口进行焊接的目的。本技术的上述目的是这样实现的IGBT逆变型弧焊电源的工作频率为20KHz，主电路包括；三相整流滤波、逆变功率电路、逆变变压器、整流滤波直流。控制系统电路包括电流检测、电压检测、误差信号比较、PWM调制信号、PWM驱动电路、直流控制电源，采用模块方式生产。由于采用模块方式生产，很容易进行改装和功能扩展。因此，以IGBT逆变型弧焊电源为基本电源，对IGBT逆变型弧焊电源控制系统进行改进，改变其电源输出特性，输出隔离后的高压，配置采用冷空气冷却的感应加热变压器，扩展功能组装成多功能逆变电源。多功能逆变电源的工作原理是通过转换开关，将不同控制功能的控制电路接入IGBT逆变型弧焊电源的控制系统，改变电源输出特性，使它成为具有不同输出特性的逆变电源。使其既具有电弧焊接功能、又具有感应加热功能，还具有大功率直流供电功能。由于多功能逆变电源体积小、加热功率密度高，利用多功能逆变电源对管口进行感应加热，既解决了管口采用液化气、可燃气体燃烧加热，加热效果差，火焰直接对管口加温预热，有可能影响焊接质量的技术问题；也解决了中频感应加热消耗电功率大，在野外焊接生产现场，中频电源频繁搬迁移动困难，高频电源输出的是750V直接高压，需要水冷却等相关技术问题。采用上述技术方案的多功能逆变电源，通过开关转换，可以工作在弧焊电源状态，对管子进行焊接；也可以工作在感应加热电源状态，外接感应加热变压器经感应加热器对管口加热，不仅加热速度快，而且不污染管口；还可以工作在大功率直流电源状态，为直流设备提供电力。多功能逆变电源一机多用途，既减少了焊接设备购置费用，又缩短了焊接辅助时间。多功能逆变电源体积小，加热功率密度高，不需要水冷却，便于在野外使用中频繁移动，在焊接现场狭窄时，可以分时使用弧焊功能和感应加热功能。以下结合附图对本技术的实施例进行具体描述，其中附图说明图1是多功能逆变电源的主视图；图2是多功能逆变电源的感应加热变压器主视图；图3是多功能逆变电源主电路电气原理图；图4是多功能逆变电源控制系统电气原理图。图1中1是逆变型弧焊电源，2是加热指示灯，3是焊接指示灯，4是转换开关，5直流指示灯，6是加热电缆接线柱，7是加热电缆接线柱。图2中10是感应加热变压器，11是循环风管管接头，12是电缆接线柱，13是循环风管，14是电缆接线柱，15是循环风管管接头，16是循环风管管接头，17是循环风管，18是循环风管管接头。具体实施方式以IGBT逆变型弧焊电源为基本电源，对IGBT逆变型弧焊电源控制系统进行改进，改变其电源输出特性，输出隔离后的高压，配置采用冷空气冷却的感应加热变压器，扩展功能组装成多功能逆变电源。对IGBT逆变型弧焊电源主电路改进如下图3所示是多功能逆变电源主电路电气原理图，虚线框中的是增加的感应加热变压器、采样电流整流电路、采样电压整流电路。除掉虚线框中增加的控制电路，图3就是采用模块方式生产的IGBT逆变型弧焊电源的电路原理图。主电路包括三相整流滤波输出连接逆变功率电路，逆变功率电路输出高压交变电压连接逆变变压器初级，逆变变压器次级输出低压交变电压连接整流滤波输出直流，直流输出供给电弧焊接的能量。如图3所示，原有的三相整流滤波输出、逆变功率电路结构保持不变，逆变变压器初级线圈匝数保持不变，以保证逆变功率电路的工作状态不改变。次级线圈改绕为两组，两组线圈串联连接，一组低压线圈经大功率接触器的常闭主触头Z1-2连接整流滤波电路作直流和焊接输出，一组高压线圈经大功率接触器的常开主触头Z1-1连接逆变型弧焊电源面板上增加的两只接线柱，两只接线柱通过连接电缆连接感应加热变压器。这种主电路的改进具有两个技术特点1、逆变变压器次级线圈输出的是隔离高压750V，在野外施工中可以安全使用；2、逆变变压器次级线圈内只通过50～100安培的电流，不需要水冷却，适宜在野外施工中使用。如图3所示，多功能逆变电源控制系统包括原有的焊接电流检测、焊接电压检测、误差信号比较、PWM调制电路、PWM驱动电路、直流控制电源等。焊接电流检测、焊接电压检测电路与比较器输入端连接，比较器输出端与PWM调制信号电路输入端连接，PWM调制信号电路输出端与PWM驱动电路输入端连接，PWM驱动电路输出端与逆变功率电路控制极连接，推动逆变功率电路工作，直流控制电源向控制系统提供电源。对采用逆变技术的弧焊电源，本专业的技术人员对此已非常熟悉，不再赘述。仅对逆变型弧焊电源改装为感应加热电源、大功能直流电源，对控制电路作的改接作详细说明，对IGBT逆变型弧焊电源控制电路改进如下图4所示的是多功能逆变电源控制系统电气原理图，虚线框中的是增加的工作在感应加热电源状态，采集加热采样输出电流Uij的电阻、采集加热采样输出电压Uuj的电阻；工作在直流电源状态，采集直流采样输出电流Uiz的电阻、采集直流采样输出电压Uuz的电阻。多功能逆变电源面板上安装的八刀三位开关K21本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能逆变电源，所述的多功能逆变电源以三相整流滤波、逆变功率电路、逆变变压器、整流滤波、焊接电流检测、焊接电压检测、误差信号比较器、ＰＷＭ调制电路、ＰＷＭ驱动电路、直流控制电源模块组装的逆变型弧焊电源为基本电源，其特征是增加了加热电流采样整流电路、加热电压采样整流电路、感应加热变压器，并对主电路和控制电路进行改进：在组装完毕的ＩＧＢＴ逆变型弧焊电源的面板上安装一支八刀三位开关，三支指示灯，面板下增加两只接线柱；机箱内安装大功率接触器，中间继电器，中间继电器的常开触头连接大功率接触器的控制线圈，中间继电器的常闭触头连接焊接指示灯，中间继电器的常开触头连接加热指示灯；主电路中，逆变变压器初级线圈匝数保持不变，次级线圈改绕为两组，一组低压线圈经大功率接触器的常闭主触头连接整流滤波电路，另一组高压线圈经大功率接触器的常开主触头，连接多功能逆变电源面板上增加的两只接线柱，两只接线柱通过连接电缆连接感应加热变压器；加热电流采样整流电路、加热电压采样整流电路，经大功率接触器的常开辅助触头接入反馈回路；控制电路中，多功能逆变电源面板上安装的八刀三位开关Ｋ２１的活动刀接地，两个固定位并接连接一组电阻和电容，另一个固定位接另一组电阻和电容；开关Ｋ２２的活动刀接运算放大器的反向输入端，两个固定位并接连接输出电流短路保护，一个固定位空置；开关Ｋ２３的活动刀连接电位器后接地，三个固定位依次连接焊接采样电压输出、加热采样电压输出、直流采样电压输出；开关Ｋ２４的活动刀连接输出电流短路保护输入端，三个固定位依次连接焊接采样电压输出、加热采样电压输出、直流采样电压输出；开关Ｋ２５的活动刀连接电阻后连接入误差运算放大器的同向输入端，两个固定位并接连接继电器常开触头Ｊ２，一个固定位空置；开关Ｋ２６的活动刀接运算放大器的反向输入端，三个固定位依次连接焊接采样电压输出、加热采样电压输出、直流采样电压输出；开关Ｋ２７的活动刀连接２４Ｖ电源，一个固定位连接直流指示灯，一个固定位空置，一个固定位连接中间继电器Ｚ２的控制线圈。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈炯，
申请(专利权)人：陈炯，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]