CN201286068Y - 一种波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源，包括主电路和控制电路；主电路由连接输入电源的整流滤波模块、高频逆变模块、功率变压模块、整流平滑模块和连接负载的二次逆变模块依次连接组成；控制电路由过压欠压保护检测模块、电流电压采样检测与反馈模块、ARM微处理器系统、一次高频驱动模块和二次驱动模块连接组成；其中输入电源与过压欠压保护检测模块和ARM微处理器系统依次相连，整流平滑模块与电流电压采样检测与反馈模块和ARM微处理器系统依次连接，ARM微处理器系统与一次高频驱动模块和高频逆变模块依次连接；ARM微处理器系统与二次驱动模块和二次逆变模块依次连接，可实现方波电源的数字化和柔性化控制。

Description

一种波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源

技术领域

本实用新型涉及一种逆变电源，特别涉及一种波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源。

背景技术

随着经济和社会的快速发展，节能、减排、增效和资源化利用已经成为目前社会发展中的关键问题。在这一背景下，高性能轻合金材料的研发、生产和应用受到各国的高度重视，镁、铝、钛等合金材料凭借其优良的性能，受到了国内外的广泛关注。以镁合金材料在汽车工业中的应用为例，为了降低对环境的污染，减轻汽车质量是最有效的一种方法，镁合金以其低密度和高比强度、高比刚度和可再回收利用等优点成为人们关注的焦点，在汽车工业应用的年增长率达到20％。由于轻合金材料的物理性能以及自身的冶金特点，决定了轻合金材料的焊接性能较差，很难实现可靠连接，焊接时容易产生变形、烧穿、热裂纹和气孔等缺陷。轻合金结构件以及轻合金与其它材料结构件之间的连接，已成为制约轻合金材料应用的技术瓶颈和急待解决的关键技术之一。

国内外对轻合金材料焊接的研究也越来越多，应用的焊接方法包括TIG焊、MIG、搅拌摩擦焊(FSW)、摩擦焊(FW)、激光焊(LBW)、电子束焊(EBW)和电阻点焊(RSW)等，其中TIG和MIG焊工艺因为设备投入少，生产效率也比较高而应用广泛。目前，轻合金材料TIG和MIG焊设备基本上还是采用以钢结构材料为主要应用对象的传统焊机，由于轻合金材料与以钢为主的材料在物理性能和冶金特点等方面有较大的差异，以钢结构为主要对象的传统焊机在电弧的刚性、能量控制、焊缝热影响区控制以及去氧化膜等方面还很难满足轻合金材料的焊接需求，导致轻合金材料的焊接质量和生产效率难以得到进一步提高。由于轻合金材料的密度低，熔点低，热导率和电导率大，热膨胀系数大，化学活泼性很强，易氧化，且氧化物的熔点很高，为实现可靠焊接，焊机需要保证刚直的电弧挺度和良好的阴极破碎作用，以确保在焊接过程中具有足够的阴极清理作用，能够破除氧化膜，保持足够的电弧稳定性和穿透能力，同时要兼顾阴极清理作用和两极发热量的合理分配，控制好热影响区的范围，减少变形、烧穿和裂纹倾向，提高焊缝金属的性能，全面改善焊接接头的质量。这一切都需要通过对方波焊机输出电流波形的控制来实现。因此，焊机输出波形的柔性化控制对轻合金材料的可靠焊接至关重要。

在我国高能耗工业领域(电解铝、电解铜、电镀、电解锰、电泳等)，其电能消耗超过生产总成本的一半以上，是当前主要的耗能特大用户，主要能耗集中在电源装备电能转换过程及工艺实施过程。就其中的电解铝来看，电解铝是高能耗产业之一，其耗电量约占到整个有色金属行业(包括占铝、铜、铅、锌等10类高耗能产品总和)能耗的60％，出口电解铝被称为“出口国家电力”。据统计，电解一吨铝的电能消耗约为14674度/吨，如采用传统的硅整流电源设备，效率一般为65％，电解一吨铝的电源装备内部耗电为5136度/吨，如采用晶闸管电源设备，效率一般为75％，电解一吨铝的电源装备的内部耗电为3668度/吨。可见，电源装备电能转换过程中电能损耗巨大。而且基本上都是采用效率低、对网电冲击大、无功损耗大的传统硅整流式、可控硅式电源。它们自身消耗的铜铁铝材也特别多，而且其控制、调节性能和输出稳定性较差，直接影响电解、电镀生产效率与质量的提高。从电解电镀技术发展情况来看，采用逆变电源已经是大势所趋，尤其是通过脉冲电流多参数的匹配与控制，通过高频下的低频脉冲调制，获得断续的方波电流输出以及通过断比、峰值电流密度、脉冲频率调节等，可以得到结晶细致、均匀、光亮、纯度高的镀层，通过脉冲多参数的优化匹配，不仅可提高质量，还可提高生产效率。它是今后大力发展和普及推广的电镀、电解技术。研究开发具备波形柔性化输出的方波电源成为该项新技术推广应用的前提条件。

因此，无论是在高性能合金材料的焊接领域，还是在高质量高效率的电解电镀技术等先进制造技术领域，目前均迫切需要具备宽工艺适应性、高效和绿色化的方波电源。而高频逆变技术以及数字化控制技术的出现和快速发展为该种方波电源的研制提供了可能。由于波形输出的柔性化，该电源可以应用于镁、铝、钛等高性能合金材料的焊接，也可以应用于高质量的电解和电镀工艺。

目前，无论是在焊接电源领域还是在电解电镀领域，由于其工艺所需要的大电流、大功率，传统的电源主要以硅整流和晶闸管整流式为主，体积庞大、笨重、能耗低、效率低，且由于其结构原因，动、静态特性均不够理想。采用逆变技术是解决这些问题的最好办法。首先，逆变技术大幅度提高电源的频率，使得电源主变压器的体积、质量大幅度的减小；同时，由于电子功率器件工作于开关状态，变压器等可以采用铁损很小的磁芯材料，效率得到极大提高；由于主电路中存在电容，功率因数得到提高，节能效果明显；此外，由于工作频率很高，主电路中滤波电感值小，电磁惯性小，易于获得良好的动特性，因此可控性好。

数字化控制技术使电源更可靠，性能更好，功能更全，一致性更好。数字化控制技术主要有两个目的：一是使用数字化技术迅速解决电源自身问题；二是用数字化技术提升电源的功能，满足先进制造技术的需求。数字化控制易于采用先进的控制方法和智能控制算法，使得电源的智能化程度更高，性能更加完美；控制系统灵活，系统升级方便，易于实现多参数的协同控制，甚至可以在线修改控制算法及控制参数，而不必改动硬件线路，大大缩短了设计周期；控制电路的元器件数量明显减少，因此缩小了控制板体积，提高了系统的抗干扰能力和系统稳定性；控制系统的可靠性提高，易于标准化；系统的一致性较好，生产制造方便。

目前，“电磁污染”已经继“水、气、渣、声”之后被确定为第五大环境污染源。为进一步提高我国电气电子产品的安全性和可靠性，电气电子产品的电磁兼容性要求将纳入国家强制性产品认证范围。随着世界经济一体化进程的加快，电源行业如不加快逆变电源的“绿色化”改造进程，国产电源很可能被挤出国际甚至国内市场。采用软开关高频逆变技术，不仅可以有效改善功率器件工作环境、提高系统可靠性，还可以有效地降低逆变电源电磁干扰，提高电磁兼容性，实现“绿色化”设计。

数字化方波电源是一个对时间要求比较苛刻的实时嵌入式系统。在嵌入式控制领域，ARM微处理器凭借其高性能、低功耗、低成本的优势，应用最为广泛。为追求更快的响应速度，除了在控制电路上采用性能更好、速度更快的微处理器外，运行于微处理器上的操作系统也非常重要。μC/OS-II嵌入式实时操作系统得到了美国联邦航空管理局的稳定性与安全性标准的认证，是一个完整的、可移植、固化、裁剪的占先式实时多任务内核，特别适合于方波电源这种多任务、对时间要求比较苛刻的场合。据检索，目前还未有以32位ARM嵌入式微处理器作为数字化核心的高频软开关逆变方波电源相关技术成果，市场上更没有相关的产品；在将μC/OS-II实时操作系统与ARM相结合，实现对软开关方波电源输出波形的柔性化控制方面，还没有相关的报道，均属于空白。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对目前方波电源存在的问题以及相关技术的发展趋势，提供一种基于ARM的嵌入式数字化高频软开关方波电源。该电源以32位ARM嵌入式微处理器为核心，将μC/OS-II嵌入式实时操作系统移植到方波电源的控制中，结合高频逆变技术，使方波电源具备优异的一致性、可靠性和动态响应能力；采用软开关技术，提高效率和电磁兼容能力；基于输出波形的柔性化控制技术，实现输出电流波形的多参数匹配和调节，提高工艺适应性。

为实现本实用新型的目的采用如下技术方案：一种波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源，分别连接三相交流输入电源和负载，包括主电路和控制电路；所述主电路由整流滤波模块、高频逆变模块、功率变压模块、整流平滑模块和二次逆变模块依次连接组成，所述整流滤波模块与三相交流输入电源相连接，所述二次逆变模块与负载相连接；所述控制电路由过压欠压保护检测模块、电流电压采样检测与反馈模块、ARM微处理器系统、一次高频驱动模块和二次驱动模块相互连接组成；其中，所述三相交流输入电源通过过压欠压保护检测模块和ARM微处理器系统相连接，所述主电路中的整流平滑模块还与电流电压采样检测与反馈模块和ARM微处理器系统依次连接，所述ARM微处理器系统与一次高频驱动模块和主电路中的高频逆变模块依次连接；所述ARM微处理器系统与二次驱动模块和主电路中的二次逆变模块依次连接。

为了更好地实现本实用新型，所述波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源还包括人机交互模块、温度检测模块、管理扩展模块和高频引弧电路；其中，人机交互模块、温度检测模块和管理扩展模块分别与ARM微处理器系统相连接，ARM微处理器系统与高频引弧电路和负载依次连接。

所述主电路由整流桥、滤波电路、逆变桥、变压器、功率开关管及外围电路相互连接组成。

所述过压欠压保护检测模块由桥式检测电路、与非门及外围电路相互连接组成。

所述ARM微处理器系统由固化有μC/OS-II嵌入式实时操作系统的32位高速ARM嵌入式微处理器芯片及外围电路相互连接组成。

所述一次高频驱动模块由移相PWM发生电路和信号隔离与放大电路相互连接组成。

所述移相PWM发生电路由芯片UC3879及外围电路相互连接组成；所述信号隔离与放大电路由高频场效应管、脉冲变压器及外围电路相互连接组成。

所述二次驱动模块由隔离电路、正负偏压和时序控制电路及检波电路相互连接组成。

所述隔离电路由光耦器件及外围电路相互连接组成；所述正负偏压和时序控制电路由稳压二极管、三极管及外围电路相互连接组成；所述检波电路由二极管、稳压二极管和三极管相互连接组成。

所述高频引弧电路由芯片IC1555、脉冲变压器及外围电路相互连接组成。

本实用新型的原理是这样的：本实用新型为基于ARM微处理器的数字化高频软开关方波电源，一次逆变主电路为全桥拓扑结构，工作于移相软开关模式，而二次逆变也采用全桥拓扑结构，工作于硬开关模式。在焊接时采用高频引弧，而在电解电镀工艺时高频引弧电路不工作。脉宽调制是通过在μC/OS-II嵌入式实时操作系统中进行软件编程，来实现给定信号与反馈信号的比较运算，并通过ARM微处理器的D/A端口输出一路信号控制一次高频驱动模块的UC3879芯片，由UC3879芯片输出四路移相的PWM信号，经过驱动放大，控制高频逆变模块的功率开关管移相软开关工作，实现直流输出和恒流特性控制，同时由ARM处理器根据波形柔性化控制的给定参数，输出两路相互推挽的PWM信号，经过二次高频驱动模块来控制二次逆变桥的功率开关管导通与关闭，实现多参数方波波形输出。电流反馈是在负载电流输出端用霍尔元件检测输出电流，得到采样信号，经过放大、比较，再输送到ARM微处理器，来改变功率管IGBT的导通与截止时间，实现占空比的调节以达到二次逆变输入恒流调节的目的；而对于波形输出，则是根据给定的脉冲频率、正负半波脉宽、占空比等参数，由ARM处理器直接控制其产生的两路PWM信号的频率、PWM宽度以及占空比，从而直接控制二次逆变模块功率开关管的开通和关断时间来进行输出电流波形的调制，实现多参数波形的柔性化控制。

本实用新型与现有的技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源实现了对方波电源的全数字化控制，使方波电源具有更好的一致性、动态响应性能和可靠性。

2、本实用新型波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源实现了对输出电流波形的柔性化控制，对方波电源输出能量的控制更精确，能够实现直流、直流脉冲以及正负半波峰值和基值独立调节的方波波形输出，具有很宽的工艺适应性，能够满足多种焊接方法以及电解电镀工艺的需求。

3、本实用新型波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源采用高频软开关逆变技术，在进一步提高效率和逆变频率、节省制造材料的同时，改善器件工作环境，提高了方波电源的电磁兼容能力和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源的结构方框图；

图2是本实用新型波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源的主电路的电路原理图；

图3是本实用新型波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源的控制电路中一次高频驱动模块的电路原理图；

图4是本实用新型波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源的控制电路中二次驱动模块的电路原理图；

图5是本实用新型波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源的控制电路中ARM微处理器系统的连接框图；

图6是本实用新型波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源的高频引弧电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1所示，本实用新型一种波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源由主电路和控制电路相互连接组成。主电路包括整流滤波模块101、高频逆变模块102、功率变压模块103、整流平滑模块104和二次逆变模块105依次连接组成，整流滤波模块101与三相交流输入电源相连接，二次逆变模块105与负载相连接。控制电路由过压欠压保护检测模块109、电流电压采样检测与反馈模块107、ARM微处理器系统108、一次高频驱动模块106和二次驱动模块113相互连接组成。其中，所述三相交流输入电源通过过压欠压保护检测模块109和ARM微处理器系统108相连接，主电路中的整流平滑模块104还与电流电压采样检测与反馈模块107和ARM微处理器系统108依次连接，ARM微处理器系统108与一次高频驱动模块106和主电路中的高频逆变模块102依次连接；ARM微处理器系统108与二次驱动模块113和主电路中的二次逆变模块105依次连接。ARM微处理器系统108与高频引弧电路114和负载依次连接，ARM微处理器系统108还分别与温度检测模块112、人机交互模块111以及管理扩展模块110相连接。温度检测模块112包括过热检测电路与过热故障分析判断电路，其一端与散热器和功率变压器上的温度传感器相连接，另一端与ARM微处理器系统108中的ARM微处理器芯片的中断输入引脚相连；人机交互模块111包括对给定信号、输出信号的处理以及显示电路；管理扩展模块110主要包括通信扩展应用电路。

如图2所示，在主电路中，三相交流输入电源连接整流滤波模块101的整流桥BR1，然后连接滤波环节L1、C5～8，R3～4，再连接高频逆变模块102的逆变桥VT1～4、C11～14，其中，C11～14为外接的谐振电容。高频逆变模块102的输出连接功率变压模块103的高频功率变压器T1初级，变压器T1的次级通过整流平滑模块104中的高频全波整流电路D1～3、滤波环节L2后输出直流电。该直流电接入到二次逆变模块105，经过二次逆变模块105中的功率开关管Q1～4以及相应的吸收保护电路之后输出到负载。以上环节构成功率主电路。高频逆变模块102包括TR1和TR2两个逆变桥臂(分别为超前桥臂TR1和滞后桥臂TR2)，每个桥臂包含了两个单元的功率开关管。

如图3所示为本实用新型的一次高频驱动模块106的电路原理图。一次高频驱动模块106主要起到移相PWM信号产生、隔离以及功率放大作用，包括由芯片UC3879以及外围电路构成的移相信号发生电路和由高频场效应管、脉冲变压器T100～104等构成的高频驱动电路。由ARM微处理器108的D/A端口输出的一路给定信号(TP200)通过UC3879芯片输出四路相位差可调、死区时间可调的PWM信号(图中的TP8～11)，经过高频驱动电路隔离放大之后驱动高频逆变模块102中的功率逆变电路的功率开关器件IGBT。由UC3879芯片产生的四路PWM信号经过高频驱动电路隔离放大之后，转变为四路正半波最高幅值+15V，负半波最低幅值-15V的交流脉冲信号，作为主电路中高频逆变模块102的VT1～4的驱动信号，就可以满足大功率IGBT可靠开启和关断的需要。通过控制超前桥臂TR1和滞后桥臂TR2的相位差异，就可控制PWM信号的移相角。高频逆变模块102和功率变压模块103中的外接谐振电容、寄生电容和功率变压器T1的寄生电感、漏感等构成了一个LC谐振回路，在功率开关器件IGBT开关过程中可实现零电压谐振换流，开关损耗低，功率器件的电磁应力大幅度降低。

如图4所示为本实用新型的二次驱动模块113电路原理图。由于二次逆变模块105的功率开关管工作于大电流低电压状态，需采用电流承载能力较高的功率开关管，因此，二次驱动模块113需要较强的驱动能力。图4中，二次驱动模块113的输入与ARM微处理器芯片的PWM端口连接，采用光耦器件U19实现数字PWM信号与主电路的隔离，然后利用稳压二极管ZD19～20产生+15V，ZD16产生-7.5V的偏压，由快速三极管Q30～32组成时序开关控制电路，使得驱动电路的信号输出跟随数字PWM信号的高低电平而输出正负偏压，驱动二次逆变电路105中的功率开关管Q1～4的开通和关断。另外，二次驱动模块113利用二极管D20～21、稳压管ZD17～18以及三极管Q25～28以及外围电路构造了一个检波电路，检测功率开关的C/E极开通和关断时间的电压降，判断功率开关管是否工作在正常状态，一旦该电压降超过预设的阀值电压，该检波电路通过三极管Q29控制时序开关电路，迅速关断功率开关管，保证主电路安全。

如图5所示，ARM微处理器系统108采用32位高速ARM嵌入式微处理器，以固化于ARM芯片内的μC/OS-II嵌入式实时操作系统为方波电源的操作系统平台，由ARM嵌入式微处理器芯片以及辅助电路相互连接组成。将电流电压采样检测与反馈模块107检测到的电流电压与人机交互模块给定的的参数进行比较，并在μC/OS-II嵌入式实时操作系统上完成数据运算和处理，再经过ARM微处理器芯片的D/A端口输出一路电流控制给定信号到一次高频驱动模块106，通过一次高频驱动模块106产生四路移相PWM信号，并经过隔离和放大后去控制高频逆变模块102中的功率开关器件IGBT开通和关断；同时，通过人机交互模块111或者管理扩展模块110，将设定的方波电源输出脉冲频率、正负半波占空比、正负半波峰值、基值等给定信号输入到ARM微处理器芯片，经过ARM嵌入式系统运算之后，通过PWM端口输出两路数字化PWM信号，分别控制二次逆变模块105的功率开关管开通和关断，通过这种调制方式就可以实现直流、直流脉冲、交流方波、交流方波脉冲等波形的输出，达到输出波形柔性化控制的目的。ARM微处理器芯片主要实现方波电源的输出特性控制、工艺时序控制、外部监控与人机对话的功能。外部监控信号如电源指示、故障指示、欠过压指示等都是通过ARM芯片来控制的，输出波形类别、方波脉冲频率、电流上升下降时间、直流电流给定、峰值电流、基值电流、占空比/高频引弧、电流电压显示信号的控制也都是通过ARM微处理器芯片来完成的。其中，由过压欠压保护检测模块109检测到的欠过压检测信号、温度检测模块112检测到的过热检测信号等故障保护电路输出信号分别接入到ARM微处理器的中断端口。利用ARM芯片控制外部监控与人机对话使得本方波电源的多参数调节与控制更方便，使用更简易，易于推广。

如图6所示，高频引弧模块114采用弱电流高频高压引弧技术，在本实用新型波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源用于焊接工艺时使用。图6中，脉冲变压器T5的一端通过电阻R106与输入供电整流部分相连接，另一端与高频场效应管Q1相连，Q1的型号为IRF850，由IC1 555芯片构成的脉冲发生电路控制高频场效应管Q1的开通和关断，来控制脉冲变压器T5的工作状态，实现脉冲转换功能；火花放电器(P1、P2)、电容C108、脉冲变压器T5构成了高频振荡回路。高频引弧电路114通过芯片IC1 555触发器控制高频开关场效应管Q1快速开通与关闭，实现脉冲变压器T5的原边产生高频信号，变压器T5的次级通过与电弧负载电路耦合，使输出端得到高频信号。引弧时，让钨极末端与焊接表面之间保持一定的小间隙，然后接通高频振荡器脉冲引弧电路，使间隙击穿放电而引燃电弧，实现可靠的非接触引弧，还可防止焊缝产生夹钨缺陷。

本实用新型是这样工作的：三相380V工频交流电经过整流滤波模块101后成为平滑直流电，进入高频逆变模块102，ARM微处理器108将电流电压采样检测与反馈模块107检测到的负载的电流值与设定值进行高速数据运算和处理，经过ARM微处理器108中的PWM模块输出电流控制信号，通过一次高频驱动模块106输出四路移相的PWM信号，经过数模隔离与功率放大后转变为驱动信号，去控制高频逆变模块102，实现IGBT功率开关管的软开通和关断，并得到20～30KHz高频高压电，高频高压电再经过功率变压模块103转换成符合焊接工艺要求的大电流低电压的脉冲电流，再经过整流平滑模块104得到更加平滑的直流电；之后，该直流电接入二次逆变模块105进行低频调制，由ARM微处理器108输出两路PWM信号，经过二次驱动模块113隔离和放大之后，通过脉宽调制的方式实现方波电流输出，这就是整个的闭环控制过程。温度检测模块112检测高频逆变模块102、整流平滑模块104以及二次逆变模块105的散热片温度，送给ARM微处理器108从而控制高频逆变模块102和二次逆变模块105，形成过热保护控制环节，以保证电源的安全工作；过压欠压保护检测模块109检测三相工频交流输入电压，把检测到的电压信号送给ARM微处理器108，用给定电压与采样电压信号进行比较，如出现过压、欠压的现象，ARM微处理器108将关闭高频逆变模块102的给定信号和二次逆变105模块的PWM输出，从而保障电源的安全。ARM微处理器108与人机交互模块111相连接，由人机交互模块111给定信号，通过ARM微处理器108输出方波电流的峰值、基值、占空比、频率等参数；此外，本实用新型还有管理扩展模块110，与微处理器108相连，可以实现远程管理扩展功能。

本实用新型的上述实施例具有以下特点：

1、数字化：本实施例首次以32位高速ARM嵌入式微处理器为核心，以μC/OS-II嵌入式实时操作系统为方波电源的数字化控制平台，采用模块化、可移植的设计方法，通过编程实现电源输出特性控制、时序控制和外围监控与人机对话功能，由ARM芯片的D/A端口输出一次逆变的控制给定信号，通过UC3879产生四路移相PWM信号实现一次逆变控制，而由ARM芯片通过编程方式输出两路数字PWM信号实现对二次逆变的控制，最终实现方波电源的数字化，使电源具有更好的一致性、动态响应性能和可扩展性。

2、柔性化：本实施例充分利用了32位ARM嵌入式微处理器的丰富硬件资源和高速数据处理能力，能够根据工艺要求，实现直流、直流脉冲、交流方波输出，具备正负半波脉冲频率、基值、峰值、占空比均可柔性调节的能力，能够适应先进轻合金材料的高性能焊接，也能够满足优质电解电镀工艺的需求，具有很宽的工艺适应性。

3、高效化：本实施例采用了高频逆变技术，能量转换效率高，体积小巧，节省了大量制造材料，成本低。

4、绿色化：本实施例采用软开关技术，通过移相谐振换流的方式实现功率开关管零电压开关，冲击小，开通和关断的损耗低，可以进一步提高逆变频率和能量转换效率，降低电源电磁干扰，提高电磁兼容性，实现了“绿色化”设计。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源，分别连接三相交流输入电源和负载，其特征是，包括主电路和控制电路；所述主电路由整流滤波模块、高频逆变模块、功率变压模块、整流平滑模块和二次逆变模块依次连接组成，所述整流滤波模块与三相交流输入电源相连接，所述二次逆变模块与负载相连接；

所述控制电路由过压欠压保护检测模块、电流电压采样检测与反馈模块、ARM微处理器系统、一次高频驱动模块和二次驱动模块相互连接组成；其中，所述三相交流输入电源通过过压欠压保护检测模块和ARM微处理器系统相连接，所述主电路中的整流平滑模块还与电流电压采样检测与反馈模块和ARM微处理器系统依次连接，所述ARM微处理器系统与一次高频驱动模块和主电路中的高频逆变模块依次连接；所述ARM微处理器系统与二次驱动模块和主电路中的二次逆变模块依次连接。

2、根据权利要求1所述波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源，其特征是，所述波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源还包括人机交互模块、温度检测模块、管理扩展模块和高频引弧电路；其中，人机交互模块、温度检测模块和管理扩展模块分别与ARM微处理器系统相连接，ARM微处理器系统与高频引弧电路和负载依次连接。

3、根据权利要求1所述波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源，其特征是，所述主电路由整流桥、滤波电路、逆变桥、变压器、功率开关管及外围电路相互连接组成。

4、根据权利要求1所述波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源，其特征是，所述过压欠压保护检测模块由桥式检测电路、与非门及外围电路相互连接组成。

5、根据权利要求1所述波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源，其特征是，所述ARM微处理器系统由固化有μC/OS-II嵌入式实时操作系统的32位高速ARM嵌入式微处理器芯片及外围电路相互连接组成。

6、根据权利要求1所述波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源，其特征是，所述一次高频驱动模块由移相PWM发生电路和信号隔离与放大电路相互连接组成。

7、根据权利要求6所述波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源，其特征是，所述移相PWM发生电路由芯片UC3879及外围电路相互连接组成；所述信号隔离与放大电路由高频场效应管、脉冲变压器及外围电路相互连接组成。

8、根据权利要求1所述波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源，其特征是，所述二次驱动模块由隔离电路、正负偏压和时序控制电路及检波电路相互连接组成。

9、根据权利要求8所述一种波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源，其特征是，所述隔离电路由光耦器件及外围电路相互连接组成；所述正负偏压和时序控制电路由稳压二极管、三极管及外围电路相互连接组成；所述检波电路由二极管、稳压二极管和三极管相互连接组成。

10、根据权利要求2所述波形柔性化控制的高频软开关方波逆变电源，其特征是，所述高频引弧电路由芯片IC1555、脉冲变压器及外围电路相互连接组成。

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