CN101637848B - 一种采用逆变技术的钢格板压焊机焊接电源 - Google Patents

一种采用逆变技术的钢格板压焊机焊接电源 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种采用逆变技术的钢格板压焊机焊接电源，其包括嵌入式系统及辅助电源和与之连接的逆变箱体；所述逆变箱体包括可控整流电路、桥式逆变电路、预启动电路和驱动电路；桥式逆变电路的输出连接焊接变压器的初级，从焊接变压器的次级输出焊接电压。本发明的优点是：采用IGBT全桥逆变主电路，极大的提高了设备的功率因数；采用交流焊接，降低了能耗；采用并联技术，降低制造成本；采用嵌入式系统，增加了故障指示，使得维修方便。

Description

一种采用逆变技术的钢格板压焊机焊接电源
技术领域
本发明涉及一种焊接电源，尤其是一种采用逆变技术的钢格板压焊机焊接电源。
背景技术
钢格板压焊机提高了生产效率，减少了工人的劳动强度。焊接电源是钢格板压焊机的核心部分，配合PLC控制的上料机构、液压机构、出料机构以实现钢格板的自动焊接。现有的钢格板压焊机焊接电源采用改变可控硅触发相位来调整焊接电流，次级用二极管整流。功率因数难以提高，需要增加电容补偿柜以提高功率因数，因而增加了成本。同时二极管整流浪费了很大的能量，使得效率降低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高功率因数、高效率的大功率逆变式交流钢格板压焊机焊接电源。
按照本发明提供的技术方案，所述采用逆变技术的钢格板压焊机焊接电源包括嵌入式系统及辅助电源和与之连接的逆变箱体；所述逆变箱体包括可控整流电路、桥式逆变电路、预启动电路、驱动电路以及滤波电容；
所述可控整流电路为三相桥式晶闸管整流电路，由三只晶闸管模块组成，每只晶闸管模块包含两只串联的晶闸管；晶闸管的三个公共极是可控整流电路的输入端，通过空气开关连接总开关；三只阴极并联再连接到滤波电容的正极；三只阳极并联再连接到滤波电容的负极；滤波电容的正极又和桥式逆变电路上桥臂IGBT的C极相连接；滤波电容的负极又和桥式逆变电路下桥臂IGBT的E极相连接；可控整流电路输出脉动的直流电，经滤波电容滤波后变为较平滑的直流电，作为桥式逆变电路的电源；
预启动电路输出触发脉冲触发所述晶闸管，控制晶闸管的导通；预启动电路的输入通过空气开关连接总开关；
驱动电路输出触发脉冲触发IGBT，触发脉冲为正电平时IGBT导通，触发脉冲为负电平时IGBT关断；
桥式逆变电路的输出连接焊接变压器的初级，从焊接变压器的次级输出焊接电压；
所述预启动电路的控制方法为：合上电源开关后，先用单相半波整流移相触发方式使可控整流电路的输出电压缓慢上升，该电压给电容充电，等电容上电压上升到一定值后使可控整流电路全导通，这样减小了合闸冲击。
所述可控整流电路采用三相桥式可控整流电路。
所述桥式逆变电路包括4只IGBT模块，4只IGBT模块两两并联，分别组成桥式逆变电路的两个桥臂；每只IGBT模块内包含两只串联的IGBT，称为桥式逆变电路的一个桥臂。
桥式逆变电路有两个输出端，其中一个连接焊接变压器初级的一端，另一个串联电容和电抗后连接焊接变压器初级的另一端。
所述滤波电容包括两只串联的电容，每只电容并联一只均压电阻，使得串联的电容分得相同的电压，防止电容上充得的电压超过电容的耐压。
所述嵌入式系统及辅助电源连接有电源及报警指示单元。
所述桥式逆变电路使用的IGBT模块和可控整流电路使用的晶闸管模块装在一块散热器上，由风扇散热。
所述逆变箱体采用多个，共同提供焊接变压器初级的大电流。
本发明的优点是：
①采用IGBT全桥逆变主电路，极大的提高了设备的功率因数；
②采用交流焊接，降低了能耗；
③采用并联技术，降低制造成本；
④采用嵌入式系统，增加了故障指示，使得维修方便。
附图说明
图1是本发明电路原理图。
具体实施方式
如图1所示：本发明包括总开关7、嵌入式系统和辅助电源1、空气开关12、、预启动电路14、可控整流电路11、滤波电容9、驱动电路13、桥式逆变电路8、焊接变压器6、电源及报警指示单元2等。
嵌入式系统及辅助电源1连接逆变箱体3；所述逆变箱体3包括可控整流电路11、桥式逆变电路8、预启动电路14和驱动电路13；所述可控整流电路11为三相桥式晶闸管整流电路，由三只晶闸管模块组成，每只晶闸管模块包含两只串联的晶闸管；晶闸管的三个公共极是可控整流电路11的输入端，连接通过空气开关12连接总开关7；三只阴极并联再连接到滤波电容9的正极；三只阳极并联再连接到滤波电容9的负极；滤波电容9的正极又和桥式逆变电路8上桥臂IGBT的C极相连接；滤波电容9的负极又和桥式逆变电路8下桥臂IGBT的E极相连接；可控整流电路11输出脉动的直流电，经滤波电容9滤波后变为较平滑的直流电，作为桥式逆变电路8的电源。
滤波电容9包括两只串联的电容，每只电容并联一只均压电阻10，使得串联的电容分得相同的电压，防止电容上充得的电压超过电容的耐压。
所述桥式逆变电路8包括4只IGBT模块，4只IGBT模块两两并联，分别组成桥式逆变电路的两个桥臂；每只IGBT模块内包含两只串联的IGBT，称为桥式逆变电路的一个桥臂。
预启动电路14输出触发脉冲触发所述晶闸管，控制晶闸管的导通；预启动电路14的输入通过空气开关12连接总开关7。
驱动电路13输出触发脉冲触发IGBT，触发脉冲为正电平时IGBT导通，触发脉冲为负电平时IGBT关断。
桥式逆变电路8的输出连接焊接变压器6的初级，从焊接变压器6的次级输出焊接电压。
预启动电路14采用了一种独特的控制策略，合上电源开关后，先用单相半波整流移相触发方式使可控整流电路11的输出电压缓慢上升，等滤波电容9上电压上升到一定值后使可控整流电路11全导通，这样减小了合闸冲击。可控整流电路11采用三相桥式可控整流电路。
嵌入式系统根据设定焊接电流的大小发出触发脉冲信号，如果检测到故障则发出触发脉冲信号并给出故障指示；触发信号经驱动电路13放大后驱动由IGBT组成的桥式逆变电路8，桥式逆变电路8的输出连接焊接变压器6，从焊接变压器6的次级输出合适的用于焊接的电压电流。桥式逆变电路8使用的IGBT模块和可控整流电路11使用的晶闸管模块装在一块散热器上，由风扇散热。
嵌入式系统和辅助电源1提供了驱动脉冲和±15V电源和+5V电源；逆变箱体3内装有可控整流电路11、桥式逆变电路8、预启动电路14、驱动电路13，逆变箱体通以380V交流电，经可控整流电路11后变成560V直流电，再由桥式逆变电路8输出交流电。逆变箱体的输出经过电容4和电抗5连接变压器6，由变压器6的次级输出合适的电压电流。
由于目前的IGBT模块的负载有限，所述逆变箱体3采用多个，图中所示为9个，共同提供焊接变压器6初级的大电流。
与现有专利比较，本发明的优点有：
1.由三相交流电提供电源，功率大大提高。使得电网负载均匀。(相对于专利ZL200620157890.8)
2.开机时由预启动电路对电容充电，降低了对电网的冲击。(相对于专利ZL200620157890.8)
3.采用采用嵌入式系统，由嵌入式系统提供触发脉冲，如有故障，则停止输出脉冲并指示。
4.次级由变压器直接输出，减少了整流功耗，提高了整机效率。(相对于专利ZL200620157890.8)

Claims (7)

1.一种采用逆变技术的钢格板压焊机焊接电源，包括嵌入式系统及辅助电源(1)和与之连接的逆变箱体(3)；其特征是：
所述逆变箱体(3)包括可控整流电路(11)、桥式逆变电路(8)、预启动电路(14)、驱动电路(13)以及滤波电容(9)；
所述可控整流电路(11)为三相桥式晶闸管整流电路，由三只晶闸管模块组成，每只晶闸管模块包含两只串联的晶闸管；晶闸管的三个公共极是可控整流电路(11)的输入端，通过空气开关(12)连接总开关(7)；三只阴极并联再连接到滤波电容(9)的正极；三只阳极并联再连接到滤波电容(9)的负极；滤波电容(9)的正极又和桥式逆变电路(8)上桥臂IGBT的C极相连接；滤波电容(9)的负极又和桥式逆变电路(8)下桥臂IGBT的E极相连接；可控整流电路(11)输出脉动的直流电，经滤波电容(9)滤波后变为较平滑的直流电，作为桥式逆变电路(8)的电源；
预启动电路(14)输出触发脉冲触发所述晶闸管，控制晶闸管的导通；预启动电路(14)的输入通过空气开关(12)连接总开关(7)；
驱动电路(13)输出触发脉冲触发所述IGBT，触发脉冲为正电平时所述IGBT导通，触发脉冲为负电平时所述IGBT关断；
桥式逆变电路(8)的输出连接焊接变压器(6)的初级，从焊接变压器(6)的次级输出焊接电压；
所述预启动电路(14)的控制方法为：合上电源开关后，先用单相半波整流移相触发方式使可控整流电路(11)的输出电压缓慢上升，该电压给滤波电容(9)充电，等滤波电容(9)上电压上升到一定值后使可控整流电路(11)全导通，这样减小了合闸冲击。
2.如权利要求1所述采用逆变技术的钢格板压焊机焊接电源，其特征是：所述桥式逆变电路(8)包括4只IGBT模块，4只IGBT模块两两并联，分别组成桥式逆变电路的两个桥臂；每只IGBT模块内包含两只串联的IGBT，称为桥式逆变电路的一个桥臂。
3.如权利要求1所述采用逆变技术的钢格板压焊机焊接电源，其特征是：桥式逆变电路(8)有两个输出端，其中一个连接焊接变压器(6)初级的一端，另一个串联第二电容(4)和电抗(5)后连接焊接变压器(6)初级的另一端。
4.如权利要求1所述采用逆变技术的钢格板压焊机焊接电源，其特征是：所述滤波电容(9)包括两只串联的电容，每只电容并联一只均压电阻(10)，使得串联的电容分得相同的电压，防止电容上充得的电压超过电容的耐压。
5.如权利要求1所述采用逆变技术的钢格板压焊机焊接电源，其特征是：所述嵌入式系统及辅助电源(1)连接有电源及报警指示单元(2)。
6.如权利要求1所述采用逆变技术的钢格板压焊机焊接电源，其特征是：所述桥式逆变电路(8)使用的IGBT模块和可控整流电路(11)使用的晶闸管模块装在一块散热器上，由风扇散热。
7.如权利要求1所述采用逆变技术的钢格板压焊机焊接电源，其特征是：所述逆变箱体(3)采用多个，共同提供焊接变压器(6)初级的大电流。
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