CN102201740A

CN102201740A - 电焊机高频谐振软开关电路

Info

Publication number: CN102201740A
Application number: CN2011101553910A
Authority: CN
Inventors: 李峰华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2011-09-28

Abstract

本发明涉及一种电焊机高频谐振软开关电路，所述高频谐振软开关电路由四只IGBT功率管Q1、Q2、Q3、Q4、两只谐振电感L1、L2、高频变压器T1、两只快恢复二极管D1、D2、输入滤波电容C1、谐振电容C2、输出滤波电容C3和铁氧体电抗器L3组成，四只IGBT功率管Q1、Q2、Q3、Q4组成H全桥高频变换电路。本发明调节IGBT功率管的开关控制高频变压器高频做功，通过快恢复二极管整流，谐振电感和谐振电容实现谐振频率和能量反馈作用，最终由铁氧体电抗器输出，电焊机集中控制，故障率低，节能降耗，抗干扰，温度低，噪声低，生产、使用成本低，寿命长。

Description

电焊机高频谐振软开关电路

技术领域

本发明涉及一种电焊机，具体说是一种电焊机高频谐振软开关电路。

背景技术

目前常用的电焊机使用50HZ低频交流电源，这种电焊机的缺点是体积大，重量大浪费原材料，使用不方便，控制不精确，耗电多，散热效果差，效率低，工作周期小，电功率小，输出电流不稳定，常发生断弧现象，使用上成本高，焊接效果不佳。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种耗损小，发热小，噪声低，功率高的电焊机高频谐振软开关电路。

本发明采用的技术方案是：一种电焊机高频谐振软开关电路，其技术特点是所述高频谐振软开关电路由四只IGBT功率管Q1、Q2、Q3、Q4、两只谐振电感L1、L2、高频变压器T1、两只快恢复二极管D1、D2、输入滤波电容C1、谐振电容C2、输出滤波电容C3和铁氧体电抗器L3组成，四只IGBT功率管Q1、Q2、Q3、Q4组成H全桥高频变换电路，输入滤波电容C1并联H全桥高频变换电路输入侧，H全桥高频变换电路输出侧串联高频变压器T1一侧线圈和第一谐振电感L1，高频变压器T1另一侧线圈的一接头上依次连接第二谐振电感L2和第一快恢复二极管D1，高频变压器T1另一侧线圈的另一接头上连接第二快恢复二极管D2，第二快恢复二极管D2上并联谐振电容C2，第一、二快恢复二极管D1、D2接合后依次经铁氧体电抗器L3和输出滤波电容C3连接至高频变压器T1另一侧线圈上的中间接头；所述外壳内由屏蔽层分隔成上、下两部分，CPU控制线路板安装于外壳内的上部分，散热器呈竖直状态安装于外壳内的下部分，散热器背面安装有对应外壳后面板进风口的风扇，散热器的正面上安装上述高频变压器、输入模块、上述四只IGBT功率管、上述两只快恢复二极管和控制变压器。

所述输入滤波电容C1两端分别连接电源电压正极和负极；所述输出滤波电容C3两端分别连接输出电压正极和负极。

所述高频变压器采用薄铜皮分段绕制。

电焊机工作时，由4个IGBT管组成H全桥高频变换电路在调制频率下轮换工作，在一时间IGBT功率管Q1先导通，IGBT功率管Q3经过一定的移相角后导通，电流方向由电源正极—IGBT功率管Q1—高频变压器T1—IGBT功率管Q3—电源负极，此过程是电焊机向负载输出能量；IGBT功率管Q1、Q3关断后，此时属于续电流阶段，接下来IGBT功率管Q2先导通，IGBT功率管Q4经过一定的移相角后导通，电流方向由电源正极—IGBT功率管Q4—高频变压器T1—IGBT功率管Q2—电源负，此过程是电焊机向负载输出能量；IGBT功率管Q2、Q4关断后，此时属于续电流阶段，调节功率输出，是通过调节桥臂的驱动脉冲相位来实现的，具体实现过程为：IGBT功率管Q1、Q3的导通时刻不变，控制IGBT功率管Q1、Q3的导通时刻，使导通时刻相位差为0°—180°，IGBT功率管Q2、Q4类似，当IGBT功率管Q1、Q3的移相角为0°时，输出最大，当IGBT功率管Q1、Q3移相角为180°时，输出最小，移相角的大小与谐振有密切关系。

本发明为谐振电焊机，其组成主功率部分和普通的逆变电焊机相似，所不同是谐振电焊机功率电路是谐振变换器，控制电路采用是频率调制而不是脉宽调制，另外谐振电焊机比普通电焊机多了一个零检测环节，以实现零电压或零电流软开关。零电流谐振的工作原理为：L1，L2为谐振电感，C2是谐振电容，铁氧体电抗器L3>谐振电感L2，则滤波部分及负载可以看成恒流源，电路的工作过程可以分成四个阶段，分别为电感充电阶段、谐振阶段、电容放电阶段和续流阶段，在谐振阶段中，谐振电感与电容发生谐振，使流过谐振电感L1和谐振电感L2的电流按照正弦波规律变化，这就为IGBT功率管Q1、Q3和IGBT功率管Q2、Q4的零电流开关提供了条件，同时开关电流与开关电压没有重叠部分，从而实现软开关，高频变压器T1的绕组对电焊机性能的影响较大，因为变压器漏感就是谐振电感L1L2，变压器漏感参与谐振过程，因此影响电焊机的谐振频率，谐振电感与电容不但决定谐振频率，还决定电焊机的特征阻抗，由于采用高频谐振软开关技术，因此开关频率比普通电焊机高很多，效率也提高，普通电焊机效率一般为60%左右，高频谐振电焊机的平均效率为91%，开关频率达到500KHZ以上。

采用以上技术方案后，本发明达到的有益效果是：采用高频谐振软开关技术，实现零电流开关和零电压开关的原理进行工作的，它可减少由电焊机IGBT功率管开关带来的损耗，应力，温度，噪声，能提高本电焊机频率，功率密度，降低温度，减少噪声等方面获得优良的性能，采用的方法是用谐振电感，谐振电容，高频谐振电路把IGBT功率管开关电流或电压变为正弦波形，使电压和电流的重叠小，以减少IGBT功率管开关损耗，用这个方法因为不会引起电压和电流的急剧变化，故能做到耗损小，温度低，噪声低，减少散热器面积，提高电焊机整体性能；

本发明电焊机调节IGBT功率管的开关控制高频变压器高频做功，通过快恢复二极管整流，谐振电感和谐振电容实现谐振频率和能量反馈作用，最终由铁氧体电抗器输出，电焊机集中控制，故障率低，节能降耗，抗干扰，温度低，噪声低，生产、使用成本低，寿命长。

附图说明

图1为本发明高频谐振软开关电路示意图。

图中：四只IGBT功率管Q1、Q2、Q3、Q4，两只谐振电感L1、L2，高频变压器T1，两只快恢复二极管Q1、Q2、Q3、Q4，输入滤波电容C1，谐振电容C2，输出滤波电容C3，铁氧体电抗器L3。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

图1所示，电焊机高频谐振软开关电路由全桥高频变换电路7、两只谐振电感L1、L2、高频变压器T1、输入滤波电容C1、谐振电容C2、输出滤波电容C3和铁氧体电抗器L3组成，四只IGBT功率管Q1、Q2、Q3、Q4组成H全桥高频变换电路，输入滤波电容C1并联H全桥高频变换电路输入侧，H全桥高频变换电路输出侧串联高频变压器T1一侧线圈和第一谐振电感L1，高频变压器T1另一侧线圈的一接头上依次连接第二谐振电感L2和第一快恢复二极管D1，高频变压器T1另一侧线圈的另一接头上连接第二快恢复二极管D2，第二快恢复二极管D2上并联谐振电容C2，第一、二快恢复二极管D1、D2接合后依次经铁氧体电抗器L3和输出滤波电容C3连接至高频变压器T1另一侧线圈上的中间接头，输入滤波电容C1两端分别连接电源电压正极和负极；所述输出滤波电容C3两端分别连接输出电压正极和负极。

电焊机驱动电路驱动IGBT功率管做功，高频整流滤波输出焊接电流，高频谐振软开关电路参与做功。

Claims

1.一种电焊机高频谐振软开关电路，其特征在于：所述高频谐振软开关电路由四只IGBT功率管Q1、Q2、Q3、Q4、两只谐振电感L1、L2、高频变压器T1、两只快恢复二极管D1、D2、输入滤波电容C1、谐振电容C2、输出滤波电容C3和铁氧体电抗器L3组成，四只IGBT功率管Q1、Q2、Q3、Q4组成H全桥高频变换电路，输入滤波电容C1并联H全桥高频变换电路输入侧，H全桥高频变换电路输出侧串联高频变压器T1一侧线圈和第一谐振电感L1，高频变压器T1另一侧线圈的一接头上依次连接第二谐振电感L2和第一快恢复二极管D1，高频变压器T1另一侧线圈的另一接头上连接第二快恢复二极管D2，第二快恢复二极管D2上并联谐振电容C2，第一、二快恢复二极管D1、D2接合后依次经铁氧体电抗器L3和输出滤波电容C3连接至高频变压器T1另一侧线圈上的中间接头。

2.根据权利要求1所述的电焊机高频谐振软开关电路，其特征是：所述输入滤波电容C1两端分别连接电源电压正极和负极；所述输出滤波电容C3两端分别连接输出电压正极和负极。

3. 根据权利要求1所述的电焊机高频谐振软开关电路，其特征是：所述高频变压器采用薄铜皮分段绕制。