电焊机的数控软开关全桥移相焊接电源制造技术

本实用新型专利技术涉及一种电焊机的数控软开关全桥移相焊接电源，包括数字控制系统和全桥移相焊电源，所述数字控制系统包括数字信号处理器，所述数字信号处理器包括第一全比较单元和第二全比较单元，所述全桥移相焊电源采用带饱和电感的移相全桥ＺＶＺＣＳ　ＰＷＭ 变换器，所述移相全桥ＺＶＺＣＳ　ＰＷＭ变换器包括超前桥臂和滞后桥臂，所述第一全比较单元分别连接所述超前桥臂的两移相开关管，所述第二全比较单元分别连接所述滞后桥臂的两移相开关管，本实用新型专利技术能有效减小开关管的开通关断损耗，提高了开关频率，减小 了控制器设计的复杂性，大大提高了其灵活性，控制精度高、可靠性好、即使在较小的负载下也能较好地实现软开关。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及移相焊接电源
，特别涉及软开关移相焊接电源技 术领域，具体是指一种电焊机的数控软开关移相焊接电源。*狄术全桥移相焊电源由于体积小、质量轻、高效节能和性能优良，因此得到了 广泛的研究。但全桥移相焊电源中开关频率过高，电流过大，这就存在着较大的开关损耗，同时EMI过大。软开关作为目前电力电子技术研究的热点之一， 很好地解决了这个问题。近年来，随着单片机、数字信号处理器以及复杂可编程逻辑器件等元器件 的发展，数字控制技术已得到广泛的应用。相对于传统的模拟控制，数字控制 技术有着控制方法灵活多变、控制精度高、可靠性高等优点。目前国内外弧焊 电源的最新技术趋势就是移相软开关技术和数字控制技术相结合。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种电焊机的数控软开关移相焊接电源，有效减 小开关管的开通关断损耗，提高了开关频率，减小了控制器设计的复杂性，大 大提高了其灵活性，控制精度高、可靠性好、即使在较小的负载下也能较好地 实现软开关。为了实现上述目的，本技术的电焊机的数控软开关移相焊接电源具有 如下构成二该电焊机的数控软开关移相焊接电源，其特点是，包括数字控制系统和全 桥移相焊电源，所述数字控制系统包括数字信号处理器，所述数字信号处理器 连接所述全桥移相焊电源，所述全桥移相焊电源采用全桥变换器。较佳地，所述全桥变换器是移相全桥软开关PWM变换器。更佳地，所述移相全桥软开关PWM变换器为移相全桥ZVZCS PWM变换器。更进一步地，所述移相全桥ZVZCS PWM变换器是带饱和电感的移相全桥 ZVZCSPWM变换器。更进一步地，所述数字信号处理器包括第一全比较单元和第二全比较单元， 所述移相全桥ZVZCS PWM变换器包括超前桥臂和滞后桥臂，所述第 一全比较 单元分别连接所述超前桥臂的两移相开关管，所述第二全比较单元分别连接所 述滞后桥臂的两移相开关管。采用本技术，由于本技术的移相全桥ZVZCS PWM变换器利用箝 位电容实现超前桥臂的ZVS,利用饱和谐振电感实现滞后桥臂的ZCS，其有效 地减小了开关管的开通关断损耗，提高了开关频率；数字控制系统的引入不仅 减小了控制器设计的复杂性，而且大大提高了其灵活性。根据上述原理设计的 软开关全桥移相焊机，通过实验证明性能良好。附图说明图l是本技术的一具体实施例的带饱和电感的ZVZCS变换器的主电路示意图。图2是本技术的一具体实施例的移相脉冲生成原理图。 图3是本技术的一具体实施例的主程序流程图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本技术的
技术实现思路
，特举以下实施例详细说明。 请参阅图1~图3所示，本技术的电焊机的数控软开关移相焊接电源， 包括数字控制系统和全桥移相焊电源，所述数字控制系统包括数字信号处理器， 所述数字信号处理器连接所述全桥移相焊电源，所迷全桥移相焊电源采用全桥 变换器。较佳地，所述全桥变换器是移相全桥软开关PWM变换器。更佳地，所述移相全桥软开关PWM变换器为移相全桥ZVZCS PWM变换器。在本技术的一具体实施例中，所述移相全桥ZVZCS PWM变换器是带 饱和电感的移相全桥ZVZCS PWM变换器。在本技术的一具体实施例中，所述数字信号处理器包括第一全比较单 元和第二全比较单元，所述移相全桥ZVZCS PWM变换器包括超前桥臂和滞后 桥臂，所述第一全比较单元分别连接所述超前桥臂的两移相开关管，所述第二 全比较单元分别连接所述滞后桥臂的两移相开关管。在移相全桥ZVZCS PWM变换器中，超前桥臂的零电压(ZVS)开关是在超 前桥臂并联适当的电容实现的，而滞后桥臂要实现零电流(ZCS)开关必须在变压 器一次电压过零期间，使一次电流复位到零并短暂箝在零电流，这一般也需要 加入辅助电路，如带饱和电感、副边带箝位等。通过分析，综合考虑到效率、成本和实现难易程度等因素，本技术选择利用饱和电感实现滞后桥臂zcs的拓朴作为主电路。带饱和电感的移相全桥ZVZCS PWM变换器的主电路如图l所示，超前桥 臂(IGBL和IGBT3组成的桥臂)实现零电压开关，滞后桥臂(IGBT2和IGBT4组成 的桥臂)实现零电流开关，从而实现了软开关移相焊机的零电压零电流开关 (ZVZCS)， VD广VD4分别是与IGBT广IGBT4反向并联的二极管每个桥臂上的两 个开关管(IGBT,和IGBT3或IGBT2和IGB丁4)轮流导通半个周期。两个桥臂之间 引入移相从而决定变换器的占空比。其工作原理为在超前臂一只IGBT关断后，主电路进入自然换相过程，此 时饱和电抗Ls仍处于饱和状态，变压器一次电流ip在隔直电容Cb和主变压器一 次侧漏抗I^的谐振作用下迅速下降。当ip下降到零时，由于饱和电抗Ls已退出 了饱和，阻止了阻断电容峰值电压Ucbp引起的电流反向流动，从而使滞后臂的 关断在零电压零电流状态下完成。随后，滞后臂上的另一只IGBT管开通，电源 电压Uin与Ucbp之和加在饱和电抗上，由于饱和电抗进入饱和需要一个短暂的过 程，电流不能立即上升，这样滞后臂的开通也是在零电流下完成。1.主电路参数设计1.1主变压器的设计变压器变比K=Uin(min)Dp(max)/(Uo/Dsec(max)) ■ (1)一次侧绕组匝数<formula>formula see original document page 6</formula> 二次侧绕组压数<formula>formula see original document page 6</formula>式中Ui咖in)为输入电压的最小值；Dp(鹏)为一次側最大占空比；D咖(丽)为二 次侧最大占空比；U。为额定输出电压；Kf为波形系数，正弦时取4.44,方波时 取4; Bm为所选磁心最高工作磁密(单位Gs); f为开关频率(单位Hz); Sc为 磁心有效截面积(单位cm2)。1.2超前桥臂并联电容的设计并联电容<formula>formula see original document page 6</formula>式中I咖ta)为最小输出电流；Uj咖狀)为最大输入电压；td(,ead)为超前桥臂两开 关管驱动信号之间的死区时间。 1.3饱和电感的设计 饱和电感伏秒积<formula>formula see original document page 6</formula>式中Ucbp为阻断电容峰值电压；Tzc为滞后桥臂零电流开关时间；AT为 环流时间。1.4阻断电容的设计 阻断电容<formula>formula see original document page 6</formula>式中①Ls为々包和电感伏秒积，为已知；L&为变压器漏感。1.5输出滤波电感的设计输出滤波电感<formula>formula see original document page 6</formula> 式中f为输出滤波电感的工作频率；Uu为滤波电感上电压降；Uo为整流二 极管导通电压降。2.控制电路的设计2.1移相PWM波的实现方法基本原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电焊机的数控软开关移相焊接电源，其特征在于，包括数字控制系统和全桥移相焊电源，所述数字控制系统包括数字信号处理器，所述数字信号处理器连接所述全桥移相焊电源，所述全桥移相焊电源采用全桥变换器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：舒振宇，
申请(专利权)人：上海沪工电焊机制造有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]