一种单管IGBT逆变式电弧焊机制造技术

本实用新型专利技术涉及电焊机产品领域，具体涉及一种单管IGBT逆变式电弧焊机；本实用新型专利技术包括：由通过电信号依次顺序连接的交流输入端、工频整流滤波与供电电路、中频逆变电路、中频降压变压器、中频整流电路、中频滤波电感和直流输出端构成的主线路；和由工频控制变压器、主控与PWM脉宽调制电路和显示与调节电路组成的控制线路；所述中频逆变电路为单管IGBT组和对称驱动电路构成的桥式逆变电路；所述主控与PWM脉宽调制电路与中频逆变电路相接，用于根据接收到的信号驱动中频逆变电路；本实用新型专利技术采用了单管IGBT，其生产价格十分低廉，且减少了整机的体积；焊接效果十分良好。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电焊机产品领域，具体涉及一种单管IGBT逆变式电弧焊机。
技术介绍
逆变式电弧焊机是一种高效环保、节能节材的新型焊接电源，随着电力半导体开关器件的发展，逆变式电弧焊机先后经历了快速可控硅逆变模式、晶体三极管(BJT)逆变模式、绝缘栅场效应管(MOSFET)逆变模式到绝缘栅场效应晶体管(IGBT)逆变模式等发展历程。目前，IGBT逆变式模式电弧焊机是目前技术较为先进的，因为IGBT管的电气性能都优于其他半导体开关器件，开关频率远高于可控硅和晶体管；而饱和压降又远低于绝缘栅场效应管。由于逆变工作频率很高，所以其主变压器的铁心截面积和线圈匝数大大减少，因此，IGBT逆变式焊机可以在一定程度上减少自身的体积及重量，大大减少电能损耗。但是，在目前的IGBT逆变式电弧焊机中，均需要利用到大功率的IGBT模块，使得其在体积上仍有 进一步减少的空间，且其发热量大，并不利于散热；并且，其生产及其维修的成本都十分高昂，不利于市场的推广。
技术实现思路
为克服上述缺陷，本技术的目的即在于一种单管IGBT逆变式电弧焊机。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的本技术一种单管IGBT逆变式电弧焊机，主要包括主线路与控制线路；所述主线路由通过电信号依次顺序连接的交流输入端、工频整流滤波与供电电路、中频逆变电路、中频降压变压器、中频整流电路、中频滤波电感和直流输出端构成；所述控制线路包括工频控制变压器、主控与PWM脉宽调制电路和显示与调节电路；所述工频整流滤波与供电电路还通过工频控制变压器连接有主控与PWM脉宽调制电路；所述中频逆变电路为单管IGBT组和对称驱动电路构成的桥式逆变电路，其中还设有电流采样电路，所述电流采样电路将采样得到的电流反馈信号发送至主控与PWM脉宽调制电路；所述直流输出端中设有电压采样电路，所述电压采样电路将采样得到的电压反馈信号发送至主控与PWM脉宽调制电路；所述主控与PWM脉宽调制电路与中频逆变电路相接，用于根据接收到的信号驱动中频逆变电路；所述显示与调节电路与主控与PWM脉宽调制电路双向导通，用于向主控与PWM脉宽调制电路输入控制信号并且对主控与PWM脉宽调制电路中的信号进行显示。进一步，所述主控与PWM脉宽调制电路包括电流反馈系统、引弧电流给定系统、推力电流给定系统、焊接电流给定系统、过流保护信号系统、PWM脉冲功率放大系统、PWM脉冲控制系统。进一步，所述中频逆变电路包括四组开关管，其分别为第一组开关管、第二组开关管、第三组开关管、第四组开关管；所述第一组开关管包括IGBT单管Qla和Qlb、阻容吸收电阻R13和R14、阻容吸收电容C9和C10、门极驱动电阻R15和R16 ；所述第二组开关管包括IGBT单管Q2a和Q2b、阻容吸收电阻R19和R20、阻容吸收电容Cll和C12、门极驱动电阻R17和R18 ；所述第三组开关管包括IGBT单管Q3a和Q3b、阻容吸收电阻Rll和R12、阻容吸收电容C5和C6、门极驱动电阻R9和RlO ；所述第四组开关管包括IGBT单管Q4a和Q4b、阻容吸收电阻R21和R22、阻容吸收电容C15和C16、门极驱动电阻R23和R24。进一步，所述第一、第四组和第二、第三组开关管的通断相位相差180度。进一步，所述工频整流滤波与供电电路包括电流反馈系统、引弧电流给定系统、推力电流给定系统、焊接电流给定系统、过流保护信号系统、PWM脉冲功率放大系统、PWM脉冲控制系统。进一步，所述中频降压变压器是由一次测绕组和二次侧全波整流绕组以及变压器铁芯组成的中频降压变压器，一次侧绕组一头驳接于逆变桥一中点，而另一头则驳接于逆变桥另一中点，次级送到所述中频整流电路。进一步，所述PWM脉冲控制系统包括集成电路U2，所述集成电路U2用于负责PWM脉冲的产生、分频和错相以及PWM脉冲的输出；PWM脉冲定频率振荡电容和电阻，所述PWM脉冲定频率振荡电容和电阻由电容C8和电阻R22组成；软启动电路，所述软启动电路由电阻R15、R16电容C13组成；欠压保护电路，所述欠压保护电路由集成电路UlB和电阻R18、R19电容C12 二极管D4组成，用于送出高电平去集成电路U2的16脚，以关断PWM脉冲；锯齿波补偿电路，所述锯齿波补偿电路由集成电路UlC和电阻R13、R14电容C9、ClO组成，用于将集成电路U2的8脚输出的锯齿波信号电压射随放大后，通过阻容网络送到U2的4脚；误差比较、放大、积分调整电路，所述误差比较、放大、积分调整电路由集成电路UlA构成，用于对信号进行误差比较、放大和积分调整；射极跟随电路，所述射极跟随电路由集成电路UlD构成，用于将经过误差比较、放大和积分调整后的信号射随放大后送入集成电路U2的5脚。本技术的中频逆变电路由若干个单管IGBT构成，其生产价格十分低廉，并且由于单管IGBT发热量不高，热阻小，使得整个装置不再需要利用大型的散热装置进行散热，进一步的减少了整机的体积；并且，通过本技术中的主控与PWM脉宽调制电路的控制，使得本技术能够在极短的时间内对输出电流进行调整，从而能满足焊接过程中的各种特殊要求，焊接效果十分良好。附图说明为了易于说明，本技术由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。图I为本技术的电路逻辑图；图2为本技术的整体电气原理图；图3为本技术的主控与PWM脉宽调制电路电气原理图；图4为本技术的PWM控制芯片电气原理图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。请参阅图I至图2，本技术一种单管IGBT逆变式电弧焊机，主要包括主线路与控制线路；所述主线路由通过电信号依次顺序连接的交流输入端、工频整流滤波与供电电路I、中频逆变电路2、中频降压变压器3、中频整流电路4、中频滤波电感5和直流输出端构成；所述控制线路包括工频控制变压器8、主控与PWM脉宽调制电路6和显示与调节电路7 ;所述工频整流滤波与供电电路I还通过工频控制变压器8连接有主控与PWM脉宽调制电路6 ；所述中频逆变电路2为单管IGBT组和对称驱动电路构成的桥式逆变电路，其中还设有电流采样电路(未图示)，所述电流采样电路(未图示)将采样得到的电流反馈信号发送至主控与PWM脉宽调制电路6 ；所述直流输出端中设有电压采样电路(未图示)，所述电压采样电路(未图示)将采样得到的电压反馈信号发送至主控与PWM脉宽调制电路6 ；所述主控与PWM脉宽调制电路6与中频逆变电路2相接，用于根据接收到的信号驱动中频逆变电路2 ；所述显示与调节电路I与主控与PWM脉宽调制电路6双向导通，用于向主控与PWM脉宽调制电路6输入控制信号并且对主控与PWM脉宽调制电路6中的信号进行显示。本技术的具体工作过程为电网工频交流电输入焊机后，通过工频整流滤波与供电电路I中的工频整流滤波电路进行整流滤波，得到直流电流或电压，再将直流电流或电压供给中频逆变电路2，同时将电网工频交流电通过EMC处理后送到工频控制变压器8，工频控制变压器8适当降压后将低压控制交流电送到主控与PWM脉宽调制电路上。工频整流滤波与供电电路I中的风机供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单管IGBT逆变式电弧焊机，其特征在于，包括主线路与控制线路； 所述主线路由通过电信号依次顺序连接的交流输入端、工频整流滤波与供电电路、中频逆变电路、中频降压变压器、中频整流电路、中频滤波电感和直流输出端构成； 所述控制线路包括工频控制变压器、主控与PWM脉宽调制电路和显示与调节电路； 所述工频整流滤波与供电电路还通过工频控制变压器连接有主控与PWM脉宽调制电路； 所述中频逆变电路为单管IGBT组和对称驱动电路构成的桥式逆变电路，其中还设有电流采样电路，所述电流采样电路将采样得到的电流反馈信号发送至主控与PWM脉宽调制电路； 所述直流输出端中设有电压采样电路，所述电压采样电路将采样得到的电压反馈信号 发送至主控与PWM脉宽调制电路； 所述主控与PWM脉宽调制电路与中频逆变电路相接，用于根据接收到的信号驱动中频逆变电路； 所述显示与调节电路与主控与PWM脉宽调制电路双向导通，用于向主控与PWM脉宽调制电路输入控制信号并且对主控与PWM脉宽调制电路中的信号进行显示。2.根据权利要求I所述的单管IGBT逆变式电弧焊机，其特征在于，所述主控与PWM脉览调制电路包括电流反馈系统、弓I弧电流给定系统、推力电流给定系统、焊接电流给定系统、过流保护信号系统、PWM脉冲功率放大系统、PWM脉冲控制系统。3.根据权利要求2所述的单管IGBT逆变式电弧焊机，其特征在于，所述中频逆变电路包括四组开关管，其分别为第一组开关管、第二组开关管、第三组开关管、第四组开关管； 所述第一组开关管包括=IGBT单管Qla和Qlb、阻容吸收电阻R13和R14、阻容吸收电容C9和CIO、门极驱动电阻R15和R16 ； 所述第二组开关管包括=IGBT单管Q2a和Q2b、阻容吸收电阻R19和R20、阻容吸收电容Cll和C12、门极驱动电阻R17和R18 ； 所述第三组开关管包括=IGBT单管Q3a和Q3b、阻容吸收电阻Rll和R12、阻容吸收电容C5和C6、门极驱动电阻R9...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴月涛，刘泉，
申请(专利权)人：深圳华意隆电气股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：