不锁相多脉宽调制低中频弧焊逆变器制造技术

不锁相多脉宽调制低中频弧焊逆变器主要由１、输入整流器，２、滤波器，３、对称全桥逆变开关，４、逆变输出变压器，５、低中频矩形波驱动器，６、取样电路，７、给定电路，８、开关脉宽调制器等部分组成；其中低中频矩形波使对称全桥逆变换向，而开关脉宽调制器使低中频得到多脉宽调制，因而输出波形正负间隔不随给定电压高低变化，便于做交流逆变弧焊；使用低中频，也使输出变压器及后续整流器降低了成本。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术为一种逆变型弧焊电源。现有弧焊逆变器一直沿用单脉冲调制的方案制造，用调频或调脉冲宽度的方法使逆变开关管的通断比发生变化来调控平均输出电压的大小，从而实现整机的外特性控制(见焊接手册第一卷，机械工业出版社92年版)。现有弧焊逆变器的主要缺点是1、输出的电压只能是正负脉冲有间隔的交流方波或经输出整流器整流后输出有间隔的直流方波，而且平均输出电压越低、脉冲之间的间隔越大，很显然用这种方波直接做交流弧焊电源将存在正负半周电压不衔接的缺陷，(见弧焊整流电源及控制§3-3，机械工业出版社83年版)；2、为提高效率和反应速度，现有弧焊逆变器的中频频率一般都选在3000HZ以上，这样不仅提高了对输出变压器及输出整流器的技术要求，直接提高了整机生产成本，也固输出电焊把线存在一定的电感，而使整机更不便直接工作在交流焊接状态。本技术的目的是研制一种多脉宽调制的弧焊逆变器，改进现有弧焊逆变器的上述缺点，并降低生产成本。本技术的技术解决方案是设计一种不锁相多脉宽调制低中频弧焊逆变器主要由输入整流器、滤波器、绝缘栅功率晶体管组成的串联对称全桥逆变开关、逆变输出变压器以及电子控制电路组成；其主要技术特征是所述绝缘栅功率晶体管组成的串联对称全桥逆变开关的两个相邻桥臂开关管T1、T3的栅极、分别通过电子控制电路中的低中频矩形波驱动器的输出隔离变压器B2的两组次级线圈、接有该低中频矩形波驱动器所输出的200HZ到1000HZ可选频率范围中某一选定频率的非可调制的驱动电压；而所述绝缘栅功率晶体管组成的串联对称全桥逆变开关的另外两个桥臂开关管T2、T4的栅极确分别通过各自电源悬浮的独立驱动电路IC2、IC3接有从电子控制电路中的开关脉宽调制器输出的2KHZ到20KHZ可选频率范围中某一选定频率的脉宽受控调制驱动电压；并且该开关脉宽调制器的选定频率和上述低中频矩形波驱动器的选定频率之间相互独立、互不锁相；但是上述开关管T2、T4各自栅极所接的电源悬浮的独立驱动电路IC2、IC3是轮换工作的，其轮换工作的驱动，确同样通过电子控制电路中的低中频矩形波驱动器的输出隔离变压器B2的另外两组次级线圈，接有和全桥逆变开关两个相邻桥臂开关管T1、T3的栅极同频的驱动电压，并且该输出隔离变压器B2的4组次级线圈电压按全桥逆变常规，两两对应同相驱动对称逆变全桥的对角桥臂。这样，低中频矩形波驱动器驱动逆变电路换向，开关脉宽调制器调控输出电压大小，共同作用而输出一个多脉宽调制的低中频交变电压。上述技术解决方案中所说的绝缘栅功率晶体管T1、T2、T3、T4可以选用IGBT管或IGBT管组或IGBT管功率模块。上述技术解决方案中所说的对称全桥逆变开关另外两个桥臂的开关管T2、T4的各自栅极所接的电源悬浮的独立驱动电路IC2、IC3可以选用市售成品IGBT集成驱动电路EXB840或EXB841。上述技术解决方案中所说的电子控制电路中的低中频矩形波驱动器可以由时基集成电路IC1与倒相及推挽输出电路以及推挽输出隔离变压器B2共同组成；时基电路和推挽输出电路之间可以用电容C15、C16、二级管D13、D16交联耦合，时基集成电路可以选用555通用时基集成电路。上述技术解决方案中所说的电子控制电路中的开关脉宽调制器可以由开关脉宽调制集成电路GL2842及外围电路组成。上述技术解决方案中所说的逆变输出变压器B3可以由优质冷轧硅钢片按常规方法制作。本技术和现有技术相比的主要优点是1、输出电压正负半用之间的间隔时间不随输出电压或电流的大小而变化，便于直接工作在交流焊接状态。2、反馈响应速度和逆变输出频率无关，便于在兼顾效率及反应速度的情况下制作成低中频输出，降低整机成本。3、输出电压正负半周的对称性可用电子控制电路调整，便于消除逆变输出变压器中的直流成分。附图描述了本技术的一个优选实施例。附图说明图1、为本实施例的电路原理图；图2、为本实施例所选用的脉宽调制集成电路GL2842的内部电路原理框图；图3、为本实施例的产品安装结构示意简图。下面将结合附图详细叙述本技术的实施例参见图1，X1、X2、X3为工频三相电源接线端子。主电路自动空气开关K1闭合后，工频三相交流电进入二极管D2×6组成的三相全波整流电路整流，整流后的脉动直流电压经串联电容C2、C3、均压电阻R2、R3组成的简单滤波电路后直接供给由IGBT绝缘栅功率晶体管T1、T2、T3、T4及附属电路组成的串联对称全桥逆变开关电路；电阻R9、R10、R12、R15分别为上述T1、T2、T3、T4开关管的栅极泄放电阻，主要做用是降低各自开关管栅极的输入阻抗，防止栅极振荡及栅极瞬变过电压；电阻R4、R5、R6、R7电容C4、C5、C6、C7二极管D3、D4、D5、D6分别组成4个典型的放电抑制型RCD缓冲电路，分别缓冲各自开关管的开关浪通电压；D7、R8和D8、R11二级管电阻并联电路分别串接在全桥逆变开关相邻桥臂开关管T1、T3的栅极回路里，主要做用是延长各自开关管的开通时间而不影响其关断时间，以免在换向瞬间造成共态短路。B2为电子控制电路中的低中频矩形波驱动器的输出隔离变压器，正常工作时，隔离变压器B2的4组次级线圈电压分别作用于全桥逆变开关电路的4个桥臂，但对不同桥臂开关管的做用是不同的对相邻桥臂T1、T3开关管，设B2两组次级线圈电压分别于低中频矩形波正半周时开通T1、关断T3，于低中频矩形波负半周时开通T3、关断T1；而对另外两个桥臂开关管T4、T2来说，B2另外两组次级线圈电压在同样低中频矩形波正负半周时只是对应开通T4、T2开关管各自栅极电路上所接的电源悬浮的独立驱动电路IC3、IC2中各自光耦输入回路中串接的晶体开关三极管T5、T6，从而为电子控制电路中的开关脉宽调制器输出的脉宽调制电压选择好方向，而实际对应的T4、T2开关管能否开通，每半个周期开通关断多少次，每次的脉宽是多少，均需决定于开关脉宽调制器输出的脉宽调制驱动电压及频率。在本实施例中，电子控制电路中的低中频矩形波驱动器的选定频率为200HZ±5％，而电子控制电路中的开关脉宽调制器的选定频率为8KHZ±20％，因此在低中频矩形波的每半个周期中大约有20个脉宽调制脉冲；这里说大约，是因为本技术的低中频矩形波驱动器所选频率和开关脉宽调制器所选频率相互独立、互不锁相，所以两种频率各自允许有一定的频率飘移。主回路对称全桥逆变开关，由于同时受到电子控制电路中的低中频矩形波驱动器输出的驱动电压的换向和电子控制电路中的开关脉宽调制器的多脉宽调制，从而逆变输出一个多脉宽调制的交变矩形波。该交变矩形波经逆变输出变压器B3的初次级变压，B3漏感和电容C1高频滤波后，即可输出，供弧焊使用。主回路中，电阻R13、R14分别为晶体开关三极管T5、T6的基极限流电阻，R16、R17分别为晶体开关三极管T5、T6的集电极限流电阻，电容C8、C9分别为电源悬浮的独立驱动电路IC2、IC3中负电压滤波电容，电阻R1串接在主回路直流供电回路中作为电流取样电阻。电子控制电路中电源变压器B1的初级线圈通过钥匙开关K2和控制电路总保险RD1而接在工频相电压上，B1次级分三组，输出均为交流24V其中二组分别通过二极管D9×4、D10×4全波整流，电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不锁相多脉宽调制低中频弧焊逆变器：主要由输入整流器、滤波器、绝缘栅功率晶体管组成的串联对称全桥逆变开关、逆变输出变压器以及电子控制电路组成；其特征是所述绝缘栅功率晶体管组成的串联对称全桥逆变开关的两个相邻桥臂开关管Ｔ１、Ｔ３的栅极、分别通过电子控制电路中的低中频矩形波驱动器的输出隔离变压器Ｂ２的两组次级线圈、接有该低中频矩形波驱动器所输出的２００ＨＺ到１０００ＨＺ可选频率范围中某一选定频率的非可调制的驱动电压；而所述绝缘栅功率晶体管组成的串联对称全桥逆变开关的另外两个桥臂开关管Ｔ２、Ｔ４的栅极确分别通过各自电源悬浮的独立驱动电路ＩＣ２、ＩＣ３接有从电子控制电路中的开关脉宽调制器输出的２ＫＨＺ到２０ＫＨＺ可选频率范围中某一选定频率的脉宽受控调制驱动电压；并且该开关脉宽调制器的选定频率和上述低中频矩形波驱动器的选定频率之间相互独立、互不锁相；但是上述开关管Ｔ２、Ｔ４各自栅极所接的电源悬浮的独立驱动电路ＩＣ２、ＩＣ３是轮换工作的，其轮换工作的驱动，确同样通过电子控制电路中的低中频矩形波驱动器的输出隔离变压器Ｂ２的另外两组次级线圈、接有和全桥逆变开关两个相邻桥臂开关管Ｔ１、Ｔ３的栅极同频的驱动电压，并且该输出隔离变压器Ｂ２的４组次级线圈电压按全桥逆变常规，两两对应同相驱动对称逆变全桥的对角桥臂。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石望东，
申请(专利权)人：石望东，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]