CN101628356A - 一种软开关逆变电焊机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软开关逆变电焊机，包括：一次整流单元、第一逆变单元、第二逆变单元、二次整流及输出检测单元、控制单元；其中所述第一逆变单元和第二逆变单元相同，并且在较高输入电压等级时，所述第一逆变单元和第二逆变单元以串联方式连接，其余两端连接到一次整流单元的输出端；在较低输入电压等级时，所述第一逆变单元和第二逆变单元以并联方式连接，并直接连接到一次整流单元的输出端；所述第一逆变单元和第二逆变单元工作时序相同，并且所述两个逆变单元的电子开关器件以有限双极性方式实现软开关。本发明可方便地适应多种输入电压等级，并保证电子开关器件以软开关方式工作。

Description

一种软开关逆变电焊机

技术领域

本发明涉及逆变电焊机技术领域，特别是指一种全桥逆变结构的软开关逆变电焊机。

背景技术

在逆变电焊机的设计和生产过程中，不同输入电压等级的电焊机所采用的器件需要改动较大，而且需要进行繁杂的测试试验，因此当输入电压等级不同时会带来很多工作量。另外逆变电焊机工作是依靠电子开关器件的反复开通关断来实现，而电子开关器件的开关过程中产生功率损耗，而且逆变频率越高此损耗占的比例越大。电子开关器件的开关损耗导致电子开关器件的利用率和寿命降低。

为消除上述开关损耗大的不良影响，较实用的方法是使电子开关器件进行软开关，即在零电压条件下或在零电流条件下开通、关断，也可能在较低电流条件下或在较低电压条件下开通、关断。为实现软开关现有的逆变焊机设计方案中，主要有全桥移相谐振软开关方式和有限双极性谐振软开关方式。有限双极性方式以其控制简单，可靠性高应用较多，但都只对应一种输入电压等级。

为解决前述不同输入电压等级对应问题，现行的逆变电焊机设计方案中，有采用两路相同逆变器串联方式实现对应较高输入电压等级，或采用两路相同逆变器并联方式对应较低输入电压等级的主回路拓扑结构，但以上结构电焊机都采用硬开关控制。

为同时解决前述两项问题，现有软开关逆变电焊机产品中，有采用追加辅助电子开关器件对应不同输入电压等级的软开关逆变焊机，虽然可方便地对应两个输入电源电压等级，但需依靠追加的辅助电子开关器件进行切换来实现软开关控制。因需要追加辅助电子开关器件控制成本高，控制复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种软开关逆变电焊机，解决现有软开关控制电路成本高、控制复杂以及只能对应一种输入电压等级等问题。

基于上述目的本发明提供的一种软开关逆变电焊机，包括：一次整流单元、第一逆变单元、第二逆变单元、二次整流及输出检测单元、控制单元；

输出设定和二次整流及输出检测单元的输出反馈共同输入到所述控制单元，所述控制单元产生和控制电路隔离的驱动信号并输入到所述第一逆变单元和第二逆变单元中的电子开关器件控制端；

其中所述第一逆变单元包括：滤波电容C5，放电电阻R5，电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4，谐振电容C6，逆变变压器T1初级绕组，其中滤波电容C5与一次整流单元的输出或第二逆变单元相连，放电电阻R5并联在滤波电容C5两端，电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4组成逆变全桥并联在滤波电容C5两端，其中电子开关器件Q1和Q2构成一个逆变桥臂作为滞后臂，电子开关器件Q3和Q4构成一个逆变桥臂作为超前臂，谐振电容C6和逆变变压器T1初级绕组串联连接，谐振电容C6和逆变变压器T1初级绕组的其余两端分别连接到超前臂和滞后臂的公共连接点；

其中所述第二逆变单元包括：滤波电容C5’，放电电阻R5’，电子开关器件Q1’、Q2’、Q3’、Q4’，谐振电容C6’，逆变变压器T1’初级绕组，其中滤波电容C5’与一次整流单元的输出或第一逆变单元相连，放电电阻R5’并联在滤波电容C5’两端，电子开关器件Q1’、Q2’、Q3’、Q4’组成逆变全桥并联在滤波电容C5’两端，其中电子开关器件Q1’和Q2’构成一个逆变桥臂作为滞后臂，电子开关器件Q3’和Q4’构成一个逆变桥臂作为超前臂，谐振电容C6’和逆变变压器T1’初级绕组串联连接，谐振电容C6’和逆变变压器T1’初级绕组的其余两端分别连接到超前臂和滞后臂的公共连接点；

所述第一逆变单元和第二逆变单元相同，并且在较高输入电压等级时，所述第一逆变单元和第二逆变单元以串联方式连接，其余两端连接到一次整流单元的输出端；在较低输入电压等级时，所述第一逆变单元和第二逆变单元以并联方式连接，并直接连接到一次整流单元的输出端；所述第一逆变单元和第二逆变单元工作时序相同，其电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4和Q1’、Q2’、Q3’、Q4’根据所述控制单元产生的驱动时序信号按照有限双极性控制时序开通和关断。

在本发明的另一方面，还提供了一种软开关逆变电焊机，包括：一次整流单元、第一逆变单元、第二逆变单元、二次整流及输出检测单元、控制单元；

输出设定和二次整流及输出检测单元的输出反馈共同输入到所述控制单元，所述控制单元产生和控制电路隔离的驱动信号并输入到所述第一逆变单元和第二逆变单元中的电子开关器件控制端；

其中所述第一逆变单元包括：滤波电容C5，放电电阻R5，电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4，谐振电容C6，逆变变压器T1初级绕组，其中滤波电容C5与一次整流单元的输出或第二逆变单元相连，放电电阻R5并联在滤波电容C5两端，电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4组成逆变全桥并联在滤波电容C5两端，其中电子开关器件Q1和Q2构成一个逆变桥臂作为滞后臂，电子开关器件Q3和Q4构成一个逆变桥臂作为超前臂，谐振电容C6和逆变变压器T1初级绕组串联连接，谐振电容C6和逆变变压器T1初级绕组的其余两端分别连接到超前臂和滞后臂的公共连接点；

其中所述第二逆变单元包括：滤波电容C5’，放电电阻R5’，电子开关器件Q1’、Q2’、Q3’、Q4’，谐振电容C6’，逆变变压器T1’初级绕组，其中滤波电容C5’与一次整流单元的输出或第一逆变单元相连，放电电阻R5’并联在滤波电容C5’两端，电子开关器件Q1’、Q2’、Q3’、Q4’组成逆变全桥并联在滤波电容C5’两端，其中电子开关器件Q1’和Q2’构成一个逆变桥臂作为滞后臂，电子开关器件Q3’和Q4’构成一个逆变桥臂作为超前臂，谐振电容C6’和逆变变压器T1’初级绕组串联连接，谐振电容C6’和逆变变压器T1’初级绕组的其余两端分别连接到超前臂和滞后臂的公共连接点；

所述第一逆变单元和第二逆变单元相同，并且所述第一逆变单元和第二逆变单元以串联方式连接，其余两端连接到一次整流单元的输出端；所述第一逆变单元和第二逆变单元工作时序相同，其电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4和Q1’、Q2’、Q3’、Q4’根据所述控制单元产生的驱动时序信号按照有限双极性控制时序开通和关断。

在本发明的另一方面还提供了一种软开关逆变电焊机，包括：一次整流单元、第一逆变单元、第二逆变单元、二次整流及输出检测单元、控制单元；

输出设定和二次整流及输出检测单元的输出反馈共同输入到所述控制单元，所述控制单元产生和控制电路隔离的驱动信号并输入到所述第一逆变单元和第二逆变单元中的电子开关器件控制端；

其中所述第一逆变单元包括：滤波电容C5，放电电阻R5，电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4，谐振电容C6，逆变变压器T1初级绕组，其中滤波电容C5与一次整流单元的输出或第二逆变单元相连，放电电阻R5并联在滤波电容C5两端，电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4组成逆变全桥并联在滤波电容C5两端，其中电子开关器件Q1和Q2构成一个逆变桥臂作为滞后臂，电子开关器件Q3和Q4构成一个逆变桥臂作为超前臂，谐振电容C6和逆变变压器T1初级绕组串联连接，谐振电容C6和逆变变压器T1初级绕组的其余两端分别连接到超前臂和滞后臂的公共连接点；

其中所述第二逆变单元包括：滤波电容C5’，放电电阻R5’，电子开关器件Q1’、Q2’、Q3’、Q4’，谐振电容C6’，逆变变压器T1’初级绕组，其中滤波电容C5’与一次整流单元的输出或第一逆变单元相连，放电电阻R5’并联在滤波电容C5’两端，电子开关器件Q1’、Q2’、Q3’、Q4’组成逆变全桥并联在滤波电容C5’两端，其中电子开关器件Q1’和Q2’构成一个逆变桥臂作为滞后臂，电子开关器件Q3’和Q4’构成一个逆变桥臂作为超前臂，谐振电容C6’和逆变变压器T1’初级绕组串联连接，谐振电容C6’和逆变变压器T1’初级绕组的其余两端分别连接到超前臂和滞后臂的公共连接点；

所述第一逆变单元和第二逆变单元相同，并且所述第一逆变单元和第二逆变单元以并联方式连接，并直接连接到一次整流单元的输出端；所述第一逆变单元和第二逆变单元工作时序相同，其电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4和Q1’、Q2’、Q3’、Q4’根据所述控制单元产生的驱动时序信号按照有限双极性控制时序开通和关断。

可选的上述三种软开关逆变电焊机所述第一逆变单元和第二逆变单元中采用的器件按所述较低输入电压等级要求选择。

可选的上述三种软开关逆变电焊机所述第一逆变单元的逆变变压器T1初级绕组和第二逆变单元逆变变压器T1’初级绕组卷绕在同一个变压器的铁芯上，使两个绕组形成的磁路重合。

可选的上述三种软开关逆变电焊机所述第一逆变单元和第二逆变单元之间设置有均流磁环R，所述均流磁环R设置在两个逆变单元中的两个逆变变压器T1和T1’初级绕组电流通路上，两个逆变单元的逆变变压器T1和T1’初级绕组的电流同时流过所述均流磁环R，而且同一时刻穿过磁环R的电流方向相反。

可选的上述三种软开关逆变电焊机进一步在逆变变压器T1初级绕组的电流通路中串联谐振电感L1；在变压器T1’初级绕组的电流通路中进一步串联谐振电感L1’。

可选的上述三种软开关逆变电焊机在所述第一逆变单元的超前臂中的电子开关器件Q3上并联电容C7；在电子开关器件Q4上并联电容C8。

在所述第二逆变单元的超前臂中的电子开关器件Q3’上并联电容C7’；在电子开关器件Q4’上并联电容C8’。

可选的上述三种软开关逆变电焊机在电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4和Q1’、Q2’、Q3’、Q4’上分别并联吸收装置。

可选的上述三种软开关逆变电焊机所述电子开关器件上并联的吸收装置由串联在一起的电阻和电容组成。

可选的上述三种软开关逆变电焊机所述一次整流单元与输入的交流电源相连；

当软开关逆变电焊机为直流输出时，所述二次整流及输出检测单元的输出作为软开关软开关逆变电焊机的二次直流输出直接输出到焊机输出端；

当软开关逆变电焊机为交、直流输出时，所述二次整流及输出检测单元的输出连接到二次逆变及输出检测单元，二次逆变及输出检测单元的输出作为软开关软开关逆变电焊机的二次交、直流输出直接输出到焊机输出端。

可选的上述三种软开关逆变电焊机所述二次整流及检测单元反馈到控制单元中的输出反馈是电流反馈；

或者所述二次整流及检测单元反馈到控制单元中的输出反馈是电压反馈；

或者所述二次整流及检测单元反馈到控制单元中的输出反馈是电流反馈和电压反馈。

可选的上述第一种软开关逆变电焊机进一步包括手动或自动切换开关，实现所述第一逆变单元和第二逆变单元之间的串联和并联方式连接切换。

从上面所述可以看出，本发明提供的软开关逆变电焊机，提出一种逆变主电路的拓扑结构和软开关控制方式。其逆变器由两路相同的第一逆变单元和第二逆变单元构成，且采用的器件可按较低输入电压等级要求选择，两路逆变单元可构成串联方式适应较高输入电压等级，也可构成并联方式适应较低输入电压等级。第一逆变单元和第二逆变单元的电子开关器件工作时序相同，并且以有限双极性方式实现软开关。本发明不但适用于直流输出逆变电焊机，也同样适用于交直流输出逆变电焊机。本发明可方便地适应多种输入电压等级，并保证电子开关器件以软开关方式工作，具有成本低、开关损耗小、控制简单、可靠性高的特点。

附图说明

图1为本发明实施例逆变单元的电子开关器件的开关时序及逆变变压器初级线圈电流、电压波形示意图；

图2A为本发明实施例直流输出的软开关逆变电焊机电路在串联情况下的结构示意图；

图2B为本发明实施例直流输出的软开关逆变电焊机电路在并联情况下的结构示意图；

图3A为本发明实施例交直流输出的软开关逆变电焊机电路在串联情况下的结构示意图；

图3B为本发明实施例交直流输出的软开关逆变电焊机电路在并联情况下的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明软开关逆变电焊机电路至少包括：一次整流单元、第一逆变单元、第二逆变单元、二次整流及输出检测单元、控制单元；

输出设定和二次整流及输出检测单元的输出反馈共同输入到所述控制单元，所述控制单元产生和控制电路隔离的驱动信号并输入到所述第一逆变单元和第二逆变单元中的电子开关器件控制端；

所述第一逆变单元和第二逆变单元相同，并且在较高输入电压等级时，比如380V，所述第一逆变单元和第二逆变单元以串联方式连接，其余两端连接到一次整流单元的输出端；在较低输入电压等级时，比如200V，所述第一逆变单元和第二逆变单元以并联方式连接，并直接连接到一次整流单元的输出端；所述第一逆变单元和第二逆变单元工作时序相同，其电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4和Q1’、Q2’、Q3’、Q4’按有限双极性控制的时序开通和关断。

所述有限双极性控制时序的特点是：其中Q4、Q3和Q4’、Q3’的驱动信号为脉宽可调的定频变宽脉冲，而且此脉冲信号宽度小于Q1、Q2和Q1’、Q2’的驱动信号脉冲宽度(表示Q4、Q4’先于Q1、Q1’关断，Q3、Q3’先于Q2、Q2’关断)，因此Q4和Q3或Q4’和Q3’构成的一个桥臂作为超前臂；Q1、Q2和Q1’、Q2’的驱动信号为互补方波，频率、脉宽固定，因此Q1和Q2或Q1’和Q2’构成的一个桥臂作为超前臂。当然考虑到直通的问题，Q1、Q2和Q1’、Q2’的驱动信号不能同时为on信号，一般需要错开一个固定的死区时间。Q1、Q4、Q1’、Q4’的驱动信号的上升沿(表示Q1、Q4、Q1’、Q4’开始导通)一致，Q2、Q3、Q2’、Q3’的驱动信号的上升沿(表示Q2、Q3、Q2’、Q3’开始导通)一致。逆变单元中电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4和Q1’、Q2’、Q3’、Q4’典型的有限双极性控制驱动时序参见图1所示。

所述一次整流单元与输入的交流电源相连；

当软开关逆变电焊机为直流输出时，所述二次整流及输出检测单元的输出作为软开关软开关逆变电焊机的二次直流输出直接输出到焊机输出端；

当软开关逆变电焊机为交直流输出时，所述二次整流及输出检测单元的输出连接到二次逆变及输出检测单元，二次逆变及输出检测单元的输出作为软开关软开关逆变电焊机的二次交直流输出直接输出到焊机输出端。

下面说明本发明的一个具体实施例的工作原理：

参见图2A和2B所示，直流输出的软开关逆变电焊机的结构，包括：

一次整流单元201，将交流电源整流成直流后供给后续第一逆变单元202A和第二逆变单元202B；

第一逆变单元202A和第二逆变单元202B，对一次整流单元201提供的直流电进行滤波，根据控制单元204产生的逆变电子开关器件的控制信号，将直流电逆变成特定频率的交流电供给逆变变压器T1和T1’；

二次整流及输出检测单元203，将逆变变压器T1和T1’传递过来的交流电再次整流成直流，同时检测输出电流或电压反馈给控制单元204；

控制单元204，根据设定的程序和规则，将输出设定和输出反馈进行处理整定后产生和控制电路隔离的电子开关器件的驱动信号，送入电子开关器件的控制端，控制逆变单元202A和202B中由一次整流电流向二次整流电流传递能量的大小，保证输出设定和输出反馈相对应。

所述一次整流单元201与三相交流电源相连。二次整流及输出检测单元203的输出作为软开关逆变电焊机的输出，控制单元204与输出设定和输出反馈相连。

图2A和2B中，所述一次整流单元201主要由二极管D1、D2、D3，以及反向设置的二极管D4、D5、D6组成。

所述第一逆变单元202A包括：滤波电容C5，放电电阻R5，电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4，谐振电容C6，逆变变压器T1初级绕组，其中滤波电容C5与一次整流单元的输出或第二逆变单元相连，放电电阻R5并联在滤波电容C5两端，电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4组成逆变全桥并联在滤波电容C5两端，其中电子开关器件Q1和Q2构成一个逆变桥臂作为滞后臂，电子开关器件Q3和Q4构成一个逆变桥臂作为超前臂，谐振电容C6和逆变变压器T1初级绕组串联连接，谐振电容C6和逆变变压器T1初级绕组的其余两端分别连接到超前臂和滞后臂的公共连接点；

所述第二逆变单元202B包括：滤波电容C5’，放电电阻R5’，电子开关器件Q1’、Q2’、Q3’、Q4’，谐振电容C6’，逆变变压器T1’初级绕组，其中滤波电容C5’与一次整流单元的输出或第一逆变单元相连，放电电阻R5’并联在滤波电容C5’两端，电子开关器件Q1’、Q2’、Q3’、Q4’组成逆变全桥并联在滤波电容C5’两端，其中电子开关器件Q1’和Q2’构成一个逆变桥臂作为滞后臂，电子开关器件Q3’和Q4’构成一个逆变桥臂作为超前臂，谐振电容C6’和逆变变压器T1’初级绕组串联连接，谐振电容C6’和逆变变压器T1’初级绕组的其余两端分别连接到超前臂和滞后臂的公共连接点；

所述两个逆变单元的结构和所采用的电子器件都完全相同，并且在较高输入电压等级时，所述第一逆变单元和第二逆变单元以串联方式连接，其余两端连接到一次整流单元的输出端；在较低输入电压等级时，所述第一逆变单元和第二逆变单元以并联方式连接，并直接连接到一次整流单元的输出端。

并联方式和串联方式只需将第一逆变单元202A的输入电源的连接线和第一逆变单元202A的输入电源的连接线，按照图2A和图2B中表示的方式，简单变化即可实现。

例如，串联方式将第一逆变单元202A输入电源的正端连接到一次整流单元201输出的正端，将第二逆变单元202B输入电源的负端连接到一次整流单元201输出的负端，将第一逆变单元202A输入电源的负端连接到第二逆变单元202B输入电源的正端；而并联方式将第一逆变单元202A输入电源的正端和第二逆变单元202B输入电源的正端同时连接到一次整流单元201输出的正端，将第一逆变单元202A输入电源的负端和第二逆变单元202B输入电源的负端同时连接到一次整流单元201输出的负端。在软开关逆变电焊机中可进一步设置手动或自动切换开关，来实现上述切换；也可以直接生产采用上述其中一种连接方式的软开关逆变电焊机。

由所述控制单元产生的用于控制电子开关器件Q1-Q4和Q1’-Q4’的驱动时序信号时序参见图1所示，为有限双极性控制时序，电子开关器件Q1-Q4和Q1’-Q4’按照该时序开通和关断。图1中，t1：超前臂电子开关器件Q3、Q3’、Q4和Q4’开通时间；t2：滞后臂电子开关器件Q1、Q1’、Q2和Q2’开通时间；t3：电子开关器件Q1、Q2，以及Q1’、Q2’同时关断时间(死区时间)。一般情况下t3时间相对t2小得多，t2和t3时间一般固定不变，t1随输出大小在0-t2之间变化，而且为保证滞后臂电子开关器件Q1、Q1’、Q2和Q2’在零电流条件下关断，t1一般比t2小。

t1和t2的开始时刻，Q1和Q4、Q1’和Q4’四个电子开关器件，或者Q2和Q3、Q2’和Q3’四个电子开关器件同时在零电压零电流条件下开通，开始向逆变变压器T1和T1’输出能量，t1结束时刻超前臂的Q4、Q4’两个电子开关器件，或者Q3、Q3’两个电子开关器件先关断，此时其上并联的电容C8、C8’，或者C7、C7’电压不能突变，保证Q4、Q4’，或者Q3、Q3’在零电压条件下关断，在t1结束时刻到t2结束时刻的时间内谐振电容C6、C6’和逆变变压器T1、T1’初级绕组的电感谐振，使逆变变压器初级绕组中流过的电流逐渐减小到零或较低，直到t2结束时刻滞后臂的Q1、Q1’或Q2、Q2’再关断，保证Q1 Q1’或Q2、Q2’在零电流条件下关断。其中，本文中所述的零电压或零电流，不应仅仅限定为电压值或者电流值完全为零，本领域中允许的较低电压或者电流也是允许的。

在逆变变压器T1和T1’的初级绕组中流过的电流和两端电压波形也如图1中逆变变压器初级绕组电流和逆变变压器初级绕组电压所示。

其他连接关系说明参见图2A和图2B。

较佳的，所述第一逆变单元202A的变压器T1初级绕组和第二逆变单元202B变压器T1’初级绕组卷绕在同一个变压器的铁芯上，使两个绕组形成的磁路重合，以保证两路主变绕组中通过的电流相同。

较佳的，所述第一逆变单元202A和第二逆变单元202B之间可设置有均流磁环R，所述均流磁环R设置在两个逆变单元中的两个逆变变压器T1和T1’初级绕组电流通路上，两个逆变单元的逆变变压器T1和T1’初级绕组的电流同时流过所述均流磁环R，而且同一时刻穿过磁环R的电流方向相反，其目的是保证两个逆变单元工作时电流均衡，同时保证采用串联结构时滤波电容电压均衡。

较佳的，所述当第一逆变单元202A中的谐振电容C6和逆变变压器T1初级绕组的电感谐振不能满足逆变电子开关器件软开关要求时，可在变压器T1初级绕组的电流通路中串联谐振电感L1。同样，当第二逆变单元202B中的谐振电容C6’和逆变变压器T1’初级绕组的电感谐振不能满足逆变电子开关器件软开关要求时，可在变压器T1’初级绕组的电流通路中串联谐振电感L1’。

较佳的，在所述第一逆变单元202A的超前臂中的电子开关器件Q3上并联电容C7；在电子开关器件Q4上并联电容C8；保证电子开关Q3器件和电子开关器件Q4在零电压条件下关断。在所述第二逆变单元202B的超前臂中的电子开关器件Q3’上并联电容C7’；在电子开关器件Q4’上并联电容C8’；保证电子开关Q3’器件和电子开关器件Q4’在零电压条件下关断。

较佳的，在电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4和Q1’、Q2’、Q3’、Q4’上分别并联吸收装置。该吸收装置可以由串联在一起的电阻和电容组成，如图2A和2B中所示的电阻R1和电容C1、电阻R1’和电容C1’，电阻R2和电容C2、电阻R2’和电容C2’，电阻R3和电容C3、电阻R3’和电容C3’，电阻R4和电容C4、电阻R4’和电容C4’。

在二次整流及输出检测单元203中包括：二极管D7和D8，电流传感器CT，以及电感L2。

本发明软开关逆变电焊机也可以是交、直流输出的形式，下边说明本发明的另一个具体实施例的工作原理：

参见图3A和图3B所示，软开关逆变电焊机的电路结构，其一次整流单元201、逆变单元202A和202B、控制单元204的结构、连接关系、作用及控制原理和图2A、2B的实施例相同。不同之处在于本实施例中二次整流及输出检测单元203能产生带中间电位抽头的正负电压，送到二次逆变及输出检测单元207，同时可将输出电流反馈送到控制单元204。二次逆变及输出检测单元207可将输出端的输出电压反馈送到控制单元204，同时按照特定的规则接通和关断二次逆变电子开关器件Q5、Q6，可实现交、直流输出，当只有Q5开通时焊机输出直流，当Q5和Q6交替开通时焊机输出交流。

本发明中反馈到所述控制单元的输出反馈是输出电流反馈；或者是输出电压反馈；或者是输出电流和输出电压同时反馈。

以上所述的具体实施例仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种软开关逆变电焊机，包括：一次整流单元、第一逆变单元、第二逆变单元、二次整流及输出检测单元、控制单元；

输出设定和二次整流及输出检测单元的输出反馈共同输入到所述控制单元，所述控制单元产生和控制电路隔离的驱动信号并输入到所述第一逆变单元和第二逆变单元中的电子开关器件控制端；

其中所述第一逆变单元包括：滤波电容C5，放电电阻R5，电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4，谐振电容C6，逆变变压器T1初级绕组，其中滤波电容C5与一次整流单元的输出或第二逆变单元相连，放电电阻R5并联在滤波电容C5两端，电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4组成逆变全桥并联在滤波电容C5两端，其中电子开关器件Q1和Q2构成一个逆变桥臂作为滞后臂，电子开关器件Q3和Q4构成一个逆变桥臂作为超前臂，谐振电容C6和逆变变压器T1初级绕组串联连接，谐振电容C6和逆变变压器T1初级绕组的其余两端分别连接到超前臂和滞后臂的公共连接点；

其中所述第二逆变单元包括：滤波电容C5’，放电电阻R5’，电子开关器件Q1’、Q2’、Q3’、Q4’，谐振电容C6’，逆变变压器T1’初级绕组，其中滤波电容C5’与一次整流单元的输出或第一逆变单元相连，放电电阻R5’并联在滤波电容C5’两端，电子开关器件Q1’、Q2’、Q3’、Q4’组成逆变全桥并联在滤波电容C5’两端，其中电子开关器件Q1’和Q2’构成一个逆变桥臂作为滞后臂，电子开关器件Q3’和Q4’构成一个逆变桥臂作为超前臂，谐振电容C6’和逆变变压器T1’初级绕组串联连接，谐振电容C6’和逆变变压器T1’初级绕组的其余两端分别连接到超前臂和滞后臂的公共连接点；

其特征在于，所述第一逆变单元和第二逆变单元相同，并且在较高输入电压等级时，所述第一逆变单元和第二逆变单元以串联方式连接，其余两端连接到一次整流单元的输出端；在较低输入电压等级时，所述第一逆变单元和第二逆变单元以并联方式连接，并直接连接到一次整流单元的输出端；所述第一逆变单元和第二逆变单元工作时序相同，其电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4和Q1’、Q2’、Q3’、Q4’根据所述控制单元产生的驱动时序信号按照有限双极性控制时序开通和关断。

2.一种软开关逆变电焊机，包括：一次整流单元、第一逆变单元、第二逆变单元、二次整流及输出检测单元、控制单元；

输出设定和二次整流及输出检测单元的输出反馈共同输入到所述控制单元，所述控制单元产生和控制电路隔离的驱动信号并输入到所述第一逆变单元和第二逆变单元中的电子开关器件控制端；

其中所述第一逆变单元包括：滤波电容C5，放电电阻R5，电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4，谐振电容C6，逆变变压器T1初级绕组，其中滤波电容C5与一次整流单元的输出或第二逆变单元相连，放电电阻R5并联在滤波电容C5两端，电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4组成逆变全桥并联在滤波电容C5两端，其中电子开关器件Q1和Q2构成一个逆变桥臂作为滞后臂，电子开关器件Q3和Q4构成一个逆变桥臂作为超前臂，谐振电容C6和逆变变压器T1初级绕组串联连接，谐振电容C6和逆变变压器T1初级绕组的其余两端分别连接到超前臂和滞后臂的公共连接点；

其中所述第二逆变单元包括：滤波电容C5’，放电电阻R5’，电子开关器件Q1’、Q2’、Q3’、Q4’，谐振电容C6’，逆变变压器T1’初级绕组，其中滤波电容C5’与一次整流单元的输出或第一逆变单元相连，放电电阻R5’并联在滤波电容C5’两端，电子开关器件Q1’、Q2’、Q3’、Q4’组成逆变全桥并联在滤波电容C5’两端，其中电子开关器件Q1’和Q2’构成一个逆变桥臂作为滞后臂，电子开关器件Q3’和Q4’构成一个逆变桥臂作为超前臂，谐振电容C6’和逆变变压器T1’初级绕组串联连接，谐振电容C6’和逆变变压器T1’初级绕组的其余两端分别连接到超前臂和滞后臂的公共连接点；

其特征在于，所述第一逆变单元和第二逆变单元相同，并且所述第一逆变单元和第二逆变单元以串联方式连接，其余两端连接到一次整流单元的输出端；所述第一逆变单元和第二逆变单元工作时序相同，其电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4和Q1’、Q2’、Q3’、Q4’根据所述控制单元产生的驱动时序信号按照有限双极性控制时序开通和关断。

3.一种软开关逆变电焊机，包括：一次整流单元、第一逆变单元、第二逆变单元、二次整流及输出检测单元、控制单元；

输出设定和二次整流及输出检测单元的输出反馈共同输入到所述控制单元，所述控制单元产生和控制电路隔离的驱动信号并输入到所述第一逆变单元和第二逆变单元中的电子开关器件控制端；

其中所述第一逆变单元包括：滤波电容C5，放电电阻R5，电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4，谐振电容C6，逆变变压器T1初级绕组，其中滤波电容C5与一次整流单元的输出或第二逆变单元相连，放电电阻R5并联在滤波电容C5两端，电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4组成逆变全桥并联在滤波电容C5两端，其中电子开关器件Q1和Q2构成一个逆变桥臂作为滞后臂，电子开关器件Q3和Q4构成一个逆变桥臂作为超前臂，谐振电容C6和逆变变压器T1初级绕组串联连接，谐振电容C6和逆变变压器T1初级绕组的其余两端分别连接到超前臂和滞后臂的公共连接点；

其中所述第二逆变单元包括：滤波电容C5’，放电电阻R5’，电子开关器件Q1’、Q2’、Q3’、Q4’，谐振电容C6’，逆变变压器T1’初级绕组，其中滤波电容C5’与一次整流单元的输出或第一逆变单元相连，放电电阻R5’并联在滤波电容C5’两端，电子开关器件Q1’、Q2’、Q3’、Q4’组成逆变全桥并联在滤波电容C5’两端，其中电子开关器件Q1’和Q2’构成一个逆变桥臂作为滞后臂，电子开关器件Q3’和Q4’构成一个逆变桥臂作为超前臂，谐振电容C6’和逆变变压器T1’初级绕组串联连接，谐振电容C6’和逆变变压器T1’初级绕组的其余两端分别连接到超前臂和滞后臂的公共连接点；

其特征在于，所述第一逆变单元和第二逆变单元相同，并且所述第一逆变单元和第二逆变单元以并联方式连接，并直接连接到一次整流单元的输出端；所述第一逆变单元和第二逆变单元工作时序相同，其电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4和Q1’、Q2’、Q3’、Q4’根据所述控制单元产生的驱动时序信号按照有限双极性控制时序开通和关断。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的软开关逆变电焊机，其特征在于，所述第一逆变单元和第二逆变单元中采用的器件按所述较低输入电压等级要求选择。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的软开关逆变电焊机，其特征在于，所述第一逆变单元的逆变变压器T1初级绕组和第二逆变单元逆变变压器T1’初级绕组卷绕在同一个变压器的铁芯上，使两个绕组形成的磁路重合。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的软开关逆变电焊机，其特征在于，所述第一逆变单元和第二逆变单元之间设置有均流磁环R，所述均流磁环R设置在两个逆变单元中的两个逆变变压器T1和T1’初级绕组电流通路上，两个逆变单元的逆变变压器T1和T1’初级绕组的电流同时流过所述均流磁环R，而且同一时刻穿过磁环R的电流方向相反。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的软开关逆变电焊机，其特征在于，进一步在逆变变压器T1初级绕组的电流通路中串联谐振电感L1；在变压器T1’初级绕组的电流通路中进一步串联谐振电感L1’。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的软开关逆变电焊机，其特征在于，在所述第一逆变单元的超前臂中的电子开关器件Q3上并联电容C7；在电子开关器件Q4上并联电容C8。

在所述第二逆变单元的超前臂中的电子开关器件Q3’上并联电容C7’；在电子开关器件Q4’上并联电容C8’。

9.根据权利要求1-3任意一项所述的软开关逆变电焊机，其特征在于，在电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4和Q1’、Q2’、Q3’、Q4’上分别并联吸收装置。

10.根据权利要求9所述的软开关逆变电焊机，其特征在于，所述电子开关器件上并联的吸收装置由串联在一起的电阻和电容组成。

11.根据权利要求1-3任意一项所述的软开关逆变电焊机，其特征在于，所述一次整流单元与输入的交流电源相连；

当软开关逆变电焊机为直流输出时，所述二次整流及输出检测单元的输出作为软开关软开关逆变电焊机的二次直流输出直接输出到焊机输出端；

当软开关逆变电焊机为交、直流输出时，所述二次整流及输出检测单元的输出连接到二次逆变及输出检测单元，二次逆变及输出检测单元的输出作为软开关软开关逆变电焊机的二次交、直流输出直接输出到焊机输出端。

12.根据权利要求1-3任意一项所述的软开关逆变电焊机，其特征在于，所述二次整流及检测单元反馈到控制单元中的输出反馈是电流反馈；

或者所述二次整流及检测单元反馈到控制单元中的输出反馈是电压反馈；

或者所述二次整流及检测单元反馈到控制单元中的输出反馈是电流反馈和电压反馈。

13.根据权利要求1所述的软开关逆变电焊机，其特征在于，进一步包括手动或自动切换开关，实现所述第一逆变单元和第二逆变单元之间的串联和并联方式连接切换。

Images