CN105186853B - 一种三相位交错式有源pfc焊割机电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接/切割设备领域，特别涉及一种三相位交错式有源PFC焊割机电源。本发明的一种三相位交错式有源PFC焊割机电源，包括按顺序连接的用于校正功率因素并输出稳定的高压直流电压的三相位交错式有源PFC电路单元和用于逆变、降压、整流、滤波并输出稳定的直流电压、直流电流的逆变式焊割机电源电路单元。在本发明中，采用一种三相位交错式有源PFC电路单元作为逆变式焊割机电源单元的前级电源，即隔离和屏蔽了逆变式焊割机电源单元对电网的污染又为逆变式焊割机电源单元部分提供稳定的高压直流电。本发明具有输出纹波小，功率器件发热小、温升低的优点。

Description

一种三相位交错式有源PFC焊割机电源

技术领域

本发明涉及焊接/切割设备领域，特别涉及一种三相位交错式有源PFC焊割机电源。

背景技术

目前，逆变式焊割机电源广泛使用于对各种有色金属及其合金的焊接和切割作业。

逆变式焊割机电源以其重量轻，体积小，生产时消耗铜、材钢材少、节能效果显著和焊接/切割工艺性能优秀，而深受使用者青睐。

但传统的逆变式焊割机电源逆变技术均采取：先将电网电压整流、滤波成高压直流电，然后逆变成中频方波交流电、降压后再中频整流、滤波的通用技术。在电网电压整流、滤波环节，由于储能电容的存在，使得逆变式焊割机电源向电网吸取的电流是严重失谐的脉冲电流。造成逆变式焊割机电源功率因素低（小于0.65）谐波分量大大超标，对电网污染非常大的不良后果。

发明内容

为了克服上述所述的不足，本发明的目的是提供一种输出纹波小、功率器件发热小、温升低的三相位交错式有源PFC焊割机电源。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

一种三相位交错式有源PFC焊割机电源，其中，包括按顺序连接的用于校正功率因素并输出稳定的高压直流电压的三相位交错式有源PFC电路单元和用于逆变、降压、整流、滤波并输出稳定的直流电压、直流电流的逆变式焊割机电源电路单元。

作为本发明的一种改进，所述三相位交错式有源PFC焊割机电源还包括用于给所述三相位交错式有源PFC电路单元进行供电的PFC电路辅助电源单元和用于给所述逆变式焊割机电源电路单元进行供电的焊割电源电路辅助电源单元；所述三相位交错式有源PFC电路单元与所述PFC电路辅助电源单元组成前级电路模块，所述逆变式焊割机电源电路单元与所述焊割电源电路辅助电源单元组成后级电路模块。

作为本发明的进一步改进，所述三相位交错式有源PFC电路单元包括集成控制芯片U01、尖峰电流限制电路、信噪滤波电路、电流限制电路、增益控制电路、振荡频率控制电路、用于提供给所述集成控制芯片U01输出准备信号滤波的电容C26、第一路反馈电流放大器的PI调节电路、第二路反馈电流放大器的PI调节电路、第三路反馈电流放大器的PI调节电路、电压负反馈滤波电路、电压负反馈误差放大器的PI调节电路、供电电源滤波电路、软启动电路、输入电压范围设定电路、滤波电路、第一路电流反馈滤波电路、第二路电流反馈滤波电路、第三路电流反馈滤波电路、线性补偿电路。

作为本发明的更进一步改进，所述PFC电路辅助电源单元包括集成电路芯片U6、变压器T1、电压负反馈电路、用于给集成电路芯片U6进行供电的供电电路、反激电压钳位电路、直流供电电路、启动电阻电路、用于给集成电路芯片U6进行供电电源滤波的电容C6、电压负反馈补偿电路、用于供电的整流二极管DD1、软启动和误接高压保护电路、EMC滤波电路、整流电路、第一相位PWM斩波电路、第二相位PWM斩波电路、第三相位PWM斩波电路、直流滤波电路、用于瞬间启动PFC的整流二极管D11和D12、用于输入侧电流采样的电阻R18和R19、用于电压负反馈采样的电阻R43和R50、用于启动或停止门限电压采样的电阻R20和R21。

作为本发明的更进一步改进，所述后级电路模块包括输入插片J1、控制芯片J2、辅助电源芯片J3、PWM脉冲隔离放大电路、门极驱动电路、阻容缓尖峰电压冲吸收电路、桥式中频逆变和中频降压电路、中频全波整流电路、阻容吸收电路、EMC电容电路、用于焊接电流反馈采样电阻的分流器FLQ1、用于一次侧脉冲电流采样的互感器LP1、用于外接监测初级IGBT管和次级快恢复整流二极管温度的温度继电器CON3、CON4。

作为本发明的更进一步改进，所述尖峰电流限制电路包括电容C38和电阻R7，所述信噪滤波电路包括电容C19和电阻R8，所述电流限制电路包括电容C37和电阻R11，所述增益控制电路包括电容C17和电阻R9，所述振荡频率控制电路包括电阻R10，所述第一路反馈电流放大器的PI调节电路包括电容C20、电容C5和电阻R5，所述第二路反馈电流放大器的PI调节电路包括电容C21、电容C25和电阻R4，所述第三路反馈电流放大器的PI调节电路包括电容C22、电容C23和电阻R3，所述电压负反馈滤波电路包括电容C34和电阻R14，所述电压负反馈误差放大器的PI调节电路包括电容C28、电容C35和电阻R15，所述供电电源滤波电路包括电容C31、电容C32和电容C33，所述软启动电路包括电容C36，所述输入电压范围设定电路包括电容C18和电阻R2，所述滤波电路包括电容C29、电容C30、电阻R12、电阻R13和电阻R16，所述第一路电流反馈滤波电路包括电容C7、电容C8和电容C13，所述第二路电流反馈滤波电路包括电容C9、电容C10和电容C14，所述第三路电流反馈滤波电路包括电容C11、电容C12和电容C15，所述线性补偿电路包括电容C16和电阻R1。

作为本发明的更进一步改进，所述电压负反馈电路包括电阻R67、电容C42、稳压二极管Z1和Z2以及集成光电耦合器U2，所述供电电路包括电容C48、电容C49、电容C51及快恢复二极管D6和D7，所述反激电压钳位电路包括电阻R71、电容C39、快恢复二极管D4，所述直流供电电路包括电感L1、电容C41、电容C52、电容C40、快恢复二极管D3，所述启动电阻电路包括电阻R68、电阻R69和R70，所述电压负反馈补偿电路包括电阻R72和电容C44，所述软启动和误接高压保护电路包括整流二极管V1、整流二极管D21，稳压二极管Z201、二极管D19、电阻R166、电阻R42、压敏电阻VRT1、压敏电阻VRT2、热敏电阻RM1、热敏电阻RM2，电容C43、电容C45、电容C188、MOS管Q9、集成光电耦合器U5B，所述EMC滤波电路包括共模电感L3，电阻R25、电阻R30，电容C46、电容C26、电容C47，所述整流电路包括单相整流桥QL1和电容C50，所述第一相位PWM斩波电路包括电阻R27、电阻R24、电阻R29、电阻RX1、电阻R28、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R31、电阻R36、快恢复二极管D15、快恢复二极管D13、电感L2、发光二极管LED1、IGBT管Q6、三极管Q5、三极管Q8，所述第二相位PWM斩波电路包括电阻R39、电阻R37、电阻R40、电阻RX2、电阻R38、电阻R46、电阻R47、电阻R48、电阻R41、电阻R49、快恢复二极管D20、快恢复二极管D17、电感L4、发光二极管LED2、IGBT管Q12、三极管Q11、三极管Q14，所述第三相位PWM斩波电路包括电阻R57、电阻R52、电阻R58、电阻RX3、电阻R56、电阻R63、电阻R64、电阻R65、电阻R59、电阻R66、快恢复二极管D24、快恢复二极管D23、电感L5、发光二极管LED3、IGBT管Q16、三极管Q15、三极管Q18，所述直流滤波电路包括电阻R53、电阻R54、电阻R55、电阻R60、电阻R61、电阻R62、电容EE1、电容EE2、电容EE3、电容E1、电容E2、电容E3。

作为本发明的更进一步改进，所述PWM脉冲隔离放大电路包括电阻R32、电阻R22、电阻R23、电阻R26、电阻R45、电阻R51、电阻R44、电容C53、电容C24、电容C54、电容C56、电容C55、电容C65、电容C66、快恢复二极管D14、快恢复二极管D18、稳压二极管D16、稳压二极管D22、集成电路芯片U3、集成电路芯片U4、三极管Q7、三极管Q10、三极管Q13、三极管Q17和脉冲变压器T2，所述门极驱动电路包括电阻R74、电阻R17、电阻R75、电阻R78、电阻R76、电阻R77、电容C61、电容60、快恢复二极管D9和快恢复二极管D10，所述阻容缓尖峰电压冲吸收电路包括电阻R79、电阻R80、电容C3和电容C62，所述桥式中频逆变和中频降压电路包括电容C4、电容C58、电容C57、电容C59、IGBT管Q1、IGBT管Q2、IGBT管Q3、IGBT管Q4和中频变压器TMAIN1，所述中频全波整流电路包括快恢复二极管D1、快恢复二极管D2、快恢复二极管D5和快恢复二极管D8，所述阻容吸收电路包括电阻R73、电阻R81、电容C1和电容C63，所述EMC电容电路包括电容C2和电容C64。

本发明的一种三相位交错式有源PFC焊割机电源，其中，包括按顺序连接的用于校正功率因素并输出稳定的高压直流电压的三相位交错式有源PFC电路单元和用于逆变、降压、整流、滤波并输出稳定的直流电压、直流电流的逆变式焊割机电源电路单元。在本发明中，采用一种三相位交错式有源PFC电路单元1作为逆变式焊割机电源单元2的前级电源，即隔离和屏蔽了逆变式焊割机电源单元2对电网的污染又为逆变式焊割机电源单元部分提供稳定的高压直流电。三相位交错式有源PFC电路单元1是采用一个周期里有三个相位相差120度的PWM脉冲通过一定的电路拓扑结构结合在一起的主动的功率因数校正方案，将整个功率因素校正的电流分为相位相差120度的三路，功率电路由同样的三部分组成，因此本发明具有输出纹波小，功率器件发热小、温升低的优点。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明的三相位交错式有源PFC电路单元的电气原理示意图；

图3为本发明的PFC电路辅助电源单元的电气原理示意图；

图4为本发明的后级电路模块的电气原理示意图；

附图标记：1-三相位交错式有源PFC电路单元，2-逆变式焊割机电源电路单元，3-PFC电路辅助电源单元，4-焊割电源电路辅助电源单元。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明的一种三相位交错式有源PFC焊割机电源，其中，包括按顺序连接的用于校正功率因素并输出稳定的高压直流电压的三相位交错式有源PFC电路单元1和用于逆变、降压、整流、滤波并输出稳定的直流电压、直流电流的逆变式焊割机电源电路单元2。

进一步，本发明的三相位交错式有源PFC焊割机电源还包括用于给三相位交错式有源PFC电路单元1进行供电的PFC电路辅助电源单元3和用于给逆变式焊割机电源电路单元2进行供电的焊割电源电路辅助电源单元4；三相位交错式有源PFC电路单元1与PFC电路辅助电源单元3组成前级电路模块，逆变式焊割机电源电路单元2与焊割电源电路辅助电源单元4组成后级电路模块。

进一步，三相位交错式有源PFC电路单元1包括集成控制芯片U01、尖峰电流限制电路、信噪滤波电路、电流限制电路、增益控制电路、振荡频率控制电路、用于提供给所述集成控制芯片U01输出准备信号滤波的电容C26、第一路反馈电流放大器的PI调节电路、第二路反馈电流放大器的PI调节电路、第三路反馈电流放大器的PI调节电路、电压负反馈滤波电路、电压负反馈误差放大器的PI调节电路、供电电源滤波电路、软启动电路、输入电压范围设定电路、滤波电路、第一路电流反馈滤波电路、第二路电流反馈滤波电路、第三路电流反馈滤波电路、线性补偿电路。

更进一步，PFC电路辅助电源单元3包括集成电路芯片U6、变压器T1、电压负反馈电路、用于给集成电路芯片U6进行供电的供电电路、反激电压钳位电路、直流供电电路、启动电阻电路、用于给集成电路芯片U6进行供电电源滤波的电容C6、电压负反馈补偿电路、用于供电的整流二极管DD1、软启动和误接高压保护电路、EMC滤波电路、整流电路、第一相位PWM斩波电路、第二相位PWM斩波电路、第三相位PWM斩波电路、直流滤波电路、用于瞬间启动PFC的整流二极管D11和D12、用于输入侧电流采样的电阻R18和R19、用于电压负反馈采样的电阻R43和R50、用于启动或停止门限电压采样的电阻R20和R21。

更进一步，后级电路模块包括输入插片J1、控制芯片J2、辅助电源芯片J3、PWM脉冲隔离放大电路、门极驱动电路、阻容缓尖峰电压冲吸收电路、桥式中频逆变和中频降压电路、中频全波整流电路、阻容吸收电路、EMC电容电路、用于焊接电流反馈采样电阻的分流器FLQ1、用于一次侧脉冲电流采样的互感器LP1、用于外接监测初级IGBT管和次级快恢复整流二极管温度的温度继电器CON3、CON4。

更进一步，尖峰电流限制电路包括电容C38和电阻R7，信噪滤波电路包括电容C19和电阻R8，电流限制电路包括电容C37和电阻R11，增益控制电路包括电容C17和电阻R9，振荡频率控制电路包括电阻R10，第一路反馈电流放大器的PI调节电路包括电容C20、电容C5和电阻R5，第二路反馈电流放大器的PI调节电路包括电容C21、电容C25和电阻R4，第三路反馈电流放大器的PI调节电路包括电容C22、电容C23和电阻R3，电压负反馈滤波电路包括电容C34和电阻R14，电压负反馈误差放大器的PI调节电路包括电容C28、电容C35和电阻R15，供电电源滤波电路包括电容C31、电容C32和电容C33，软启动电路包括电容C36，输入电压范围设定电路包括电容C18和电阻R2，滤波电路包括电容C29、电容C30、电阻R12、电阻R13和电阻R16，第一路电流反馈滤波电路包括电容C7、电容C8和电容C13，第二路电流反馈滤波电路包括电容C9、电容C10和电容C14，第三路电流反馈滤波电路包括电容C11、电容C12和电容C15，线性补偿电路包括电容C16和电阻R1。

再更进一步，电压负反馈电路包括电阻R67、电容C42、稳压二极管Z1和Z2以及集成光电耦合器U2，供电电路包括电容C48、电容C49、电容C51及快恢复二极管D6和D7，反激电压钳位电路包括电阻R71、电容C39、快恢复二极管D4，直流供电电路包括电感L1、电容C41、电容C52、电容C40、快恢复二极管D3，启动电阻电路包括电阻R68、电阻R69和R70，电压负反馈补偿电路包括电阻R72和电容C44，软启动和误接高压保护电路包括整流二极管V1、整流二极管D21，稳压二极管Z201、二极管D19、电阻R166、电阻R42、压敏电阻VRT1、压敏电阻VRT2、热敏电阻RM1、热敏电阻RM2，电容C43、电容C45、电容C188、MOS管Q9、集成光电耦合器U5B，EMC滤波电路包括共模电感L3，电阻R25、电阻R30，电容C46、电容C26、电容C47，整流电路包括单相整流桥QL1和电容C50，第一相位PWM斩波电路包括电阻R27、电阻R24、电阻R29、电阻RX1、电阻R28、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R31、电阻R36、快恢复二极管D15、快恢复二极管D13、电感L2、发光二极管LED1、IGBT管Q6、三极管Q5、三极管Q8，第二相位PWM斩波电路包括电阻R39、电阻R37、电阻R40、电阻RX2、电阻R38、电阻R46、电阻R47、电阻R48、电阻R41、电阻R49、快恢复二极管D20、快恢复二极管D17、电感L4、发光二极管LED2、IGBT管Q12、三极管Q11、三极管Q14，第三相位PWM斩波电路包括电阻R57、电阻R52、电阻R58、电阻RX3、电阻R56、电阻R63、电阻R64、电阻R65、电阻R59、电阻R66、快恢复二极管D24、快恢复二极管D23、电感L5、发光二极管LED3、IGBT管Q16、三极管Q15、三极管Q18，直流滤波电路包括电阻R53、电阻R54、电阻R55、电阻R60、电阻R61、电阻R62、电容EE1、电容EE2、电容EE3、电容E1、电容E2、电容E3。

再更进一步，PWM脉冲隔离放大电路包括电阻R32、电阻R22、电阻R23、电阻R26、电阻R45、电阻R51、电阻R44、电容C53、电容C24、电容C54、电容C56、电容C55、电容C65、电容C66、快恢复二极管D14、快恢复二极管D18、稳压二极管D16、稳压二极管D22、集成电路芯片U3、集成电路芯片U4、三极管Q7、三极管Q10、三极管Q13、三极管Q17和脉冲变压器T2，门极驱动电路包括电阻R74、电阻R17、电阻R75、电阻R78、电阻R76、电阻R77、电容C61、电容60、快恢复二极管D9和快恢复二极管D10，阻容缓尖峰电压冲吸收电路包括电阻R79、电阻R80、电容C3和电容C62，桥式中频逆变和中频降压电路包括电容C4、电容C58、电容C57、电容C59、IGBT管Q1、IGBT管Q2、IGBT管Q3、IGBT管Q4和中频变压器TMAIN1，中频全波整流电路包括快恢复二极管D1、快恢复二极管D2、快恢复二极管D5和快恢复二极管D8，阻容吸收电路包括电阻R73、电阻R81、电容C1和电容C63，EMC电容电路包括电容C2和电容C64。

本发明采用一种三相位交错式有源PFC电路单元1作为逆变式焊割机电源单元2的前级电源，其作用是：即隔离和屏蔽了逆变式焊割机电源单元2对电网的污染又为逆变式焊割机电源单元部分提供稳定的高压直流电。

三相位交错式有源PFC电路单元1是采用一个周期里有三个相位相差120度的PWM（脉宽调制）脉冲通过一定的电路拓扑结构结合在一起的主动（有源）的功率因数校正（PFC）方案。该方案将整个功率因素校正的电流分为相位相差120度的三路，功率电路由同样的三部分组成，因此按该方案研制的PFC电路具有输出纹波小，功率器件发热小、温升低的优点。

本发明提供一种实施方式，如图1所示，一种三相位交错式有源PFC焊割机电源由前级电路模块和后级电路模块两部分电路组成，逆变式焊割机电源电路单元2及其焊割电源电路辅助电源单元4组成其后级电路模块；三相位交错式有源PFC电路单元1及其PFC电路辅助电源单元3组成前级电路模块。电网电压从交流输入端AC INPUT1和AC IPUT2输入，功率部分送往三相位交错式有源PFC电路单元1作功率因素校正，另一路送到PFC电路辅助电源单元3处理成低压直流稳定电源，该电源为三相位交错式有源PFC电路单元1供电。经过三相位交错式有源PFC电路单元1校正处理后输出稳定的高压直流电压：HHV+和HHV- ，校正后的稳定的高压直流电压的功率部分送到逆变式焊割机电源单元2，经过其内部中频逆变、中频降压、中频整流及滤波后输出稳定的直流焊割电压电流：OUT+和OUT- ，另一路送到焊割电源电路辅助电源单元4处理成低压直流稳定电源组，该电源组为逆变式焊割电源电路单元2供电。

如图2所示，U01是专用三相位有源PFC集成控制电路，由U01和周围阻容器件组成了完整的三相位交错式有源PFC电路单元：其中电容C38和电阻R7组成尖峰电流限制电路，电容C19和电阻R8组成信噪滤波电路，电容C37和电阻R11组成电流限制电路，电容C17和电阻R9组成增益控制电路，电阻R10组成振荡频率控制电路，他决定了三相位PFC输出的PWM驱动脉冲频率，电容C26对U01提供给控制用单片机的输出准备信号滤波，这里没有驳接单片机故悬空。电容C20、C5和电阻R5组成第一路反馈电流放大器的PI调节电路，电容C21、C25和电阻R4组成第二路反馈电流放大器的PI调节电路，电容C22、C23和电阻R3组成第三路反馈电流放大器的PI调节电路。电容C34和电阻R14组成电压负反馈滤波电路，电容C28、C35和电阻R15组成电压负反馈误差放大器的PI调节电路。电容C31、C32和C33组成供电电源滤波电路，C36是软启动电路的电容，电容C18和电阻R2组成输入电压范围设定电路。电容C29、C30和电阻R12、R13、R16组成滤波电路，为启动/停止门限低压采样信号滤除干扰杂波。电容C7、C8、C13组成第一路电流反馈滤波电路，电容C9、C10、C14组成第二路电流反馈滤波电路，电容C11、C12、C15组成第三路电流反馈滤波电路，电容C16和电阻R1组成线性补偿电路。输入电压、电流采样信号分别由集成电路U01的1脚和32脚送入，输出电压负反馈信号由集成电路U01的29脚送入，三路电流反馈信号分别由集成电路U01的22、23脚和20、21脚以及18、19脚分别送入。输出的三相位PWM脉冲由集成电路U01的25、26和27脚送出。整个电路构成一个完整的三相位交错式有源PFC电路单元电路，该电路和一个18脚的插头CN1组成一个模块。

如图3所示，以集成电路芯片U1为核心，T1为变压器组成的单端反击式开关电源为前级（PFC）级提供+15伏直流稳定电源，其中：电阻R67、电容C42、稳压二极管Z1和Z2以及集成光电耦合器U2组成电压负反馈电路；电容C48、电容C49、电容C51及快恢复二极管D6和D7组成集成电路芯片U1的供电电路；电阻R71、电容C39、快恢复二极管D4组成反激电压钳位电路，该电路可确保集成电路芯片U1内部MOS管承受的反压不超过其额定值；电感L1、电容C41、电容C52、电容C40、快恢复二极管D3组成+15伏直流供电电路，为三相位交错式有源PFC电路单元1提供稳定的直流工作电源；电阻R68、电阻R69和R70是本辅助电源的启动电阻，电容C12为集成电路U1的供电电源滤波电容，电阻R72和电容C44组成电压负反馈补偿电路，整流二极管DD1是本辅助电源的供电二极管，高压直流电将通过DD1馈送至本辅助电源。

由整流二极管V1、整流二极管D21，稳压二极管Z201、二极管D19、电阻R166、电阻R42、压敏电阻VRT1、压敏电阻VRT2、热敏电阻RM1、热敏电阻RM2，电容C43、电容C45、电容C188、MOS管Q9、集成光电耦合器U5B等组成软启动和误接高压保护电路。

由共模电感L3，电阻R25、电阻R30，电容C46、电容C26、电容C47组成EMC滤波电路，滤除电磁骚扰电压、电流。由单相整流桥QL1和电容C50组成整流电路。由电阻R27、电阻R24、电阻R29、电阻RX1、电阻R28、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R31、电阻R36、快恢复二极管D15、快恢复二极管D13、电感L2、发光二极管LED1、IGBT管Q6、三极管Q5、三极管Q8组成第一相位PWM斩波电路。由电阻R39、电阻R37、电阻R40、电阻RX2、电阻R38、电阻R46、电阻R47、电阻R48、电阻R41、电阻R49、快恢复二极管D20、快恢复二极管D17、电感L4、发光二极管LED2、IGBT管Q12、三极管Q11、三极管Q14组成第二相位PWM斩波电路。由电阻R57、电阻R52、电阻R58、电阻RX3、电阻R56、电阻R63、电阻R64、电阻R65、电阻R59、电阻R66、快恢复二极管D24、快恢复二极管D23、电感L5、发光二极管LED3、IGBT管Q16、三极管Q15、三极管Q18组成第三相位PWM斩波电路。由电阻R53、电阻R54、电阻R55、电阻R60、电阻R61、电阻R62、电容EE1、电容EE2、电容EE3、电容E1、电容E2、电容E3组成直流滤波电路。整流二极管D11和D12为PFC启动瞬间的直通二极管，电阻R18和R19为PFC级输入侧电流采样电阻，电阻R43、R50为PFC级电压负反馈采样电阻。电阻R20、R21为PFC级启动/停止门限电压采样电阻。CN1-1为驳接三相位交错式有源PFC电路单元电路的插座。

如图4所示，J3是后级电气原理图（逆变焊割机电源级）的辅助电源模块，它通过输入插片J1输入直流高压HHV+和HHV- ，然后隔离输出+12V、SGND和+24V、+15V、-1V、GND等两组稳定直流电压提供给本级的焊接电路单元J2。J2是后级电气原理图（逆变焊割机电源级）的电路单元，它负责焊接电流、电压采样反馈、误差放大、PWM产生和输出、过热过流保护等工作。

由电阻R32、电阻R22、电阻R23、电阻R26、电阻R45、电阻R51、电阻R44、电容C53、电容C24、电容C54、电容C56、电容C55、电容C65、电容C66、快恢复二极管D14、快恢复二极管D18、稳压二极管D16、稳压二极管D22、集成电路芯片U3、集成电路芯片U4、三极管Q7、三极管Q10、三极管Q13、三极管Q17和脉冲变压器T2等组成本级PWM脉冲隔离放大电路。由电阻R74、电阻R17、电阻R75、电阻R78、电阻R76、电阻R77、电容C61、电容60、快恢复二极管D9和快恢复二极管D10等组成本级逆变电路IGBT的门极驱动电路。由电阻R79、电阻R80、电容C3和电容C62等组成本级逆变电路IGBT管阻容缓尖峰电压冲吸收电路。由电容C4、电容C58、电容C57、电容C59、IGBT管Q1、IGBT管Q2、IGBT管Q3、IGBT管Q4和中频变压器TMAIN1等组成本级桥式中频逆变和中频降压电路。

由快恢复二极管D1、快恢复二极管D2、快恢复二极管D5和快恢复二极管D8及周围器件组成本级焊接回路中频全波整流电路，电阻R73、电阻R81、电容C1和电容C63为其整流管阻容吸收电路，电阻R3为固定假负载，电容C2和电容C64为EMC电容，分流器FLQ1为焊接电流反馈采样电阻,互感器LP1为本级一次侧脉冲电流采样互感器，CON3、CON4分别外接监测初级IGBT管和次级快恢复整流二极管温度的温度继电器。

三相位有源PFC的实现：

如图3所示，电网电压由AC INPUT1和AC INPUT2输入，经过软启动继电器K1后进入以共模电感L3为主的EMC电路，然后流入单相整流桥QL1。经单相整流桥QL1整流后进入三相位有源PFC的输入端，再由IGBT管Q6、Q12、Q16等组成的相位相差120度的三相位PWM斩波电路斩波，最后通过电感L2、L4、L5储能和快恢复二极管D13、D17、D23续流后得到直流高压HHV+。经单相整流桥QL1整流后的电压一部分经过电阻R20、R21采样后作为PFC级启动/停止门限电压信号通过插座CN1-1的1脚送入三相位交错式有源PFC电路单元，另一部分经过电阻R18和R19采样后作为PFC级输入侧电流采样信号通过插座CN1-1的2脚送入三相位交错式有源PFC电路单元。本级电路输出的直流高压HHV+分经过电阻R43、R50采样后作为PFC电压负反馈信号通过插座CN1-1的17脚送入三相位交错式有源PFC电路单元。三相位的三路斩波电流信号电压分别通过插座CN1-1的9、10脚,12、13脚和15、16脚送入三相位交错式有源PFC电路单元。三相位交错式有源PFC电路单元接收到以上三路反馈信号，通过内部处理将输出相位差为120度的三路交错PWM脉冲，分别通过插座CN1-1的5、6、7脚送到电阻R27、R39和R57上，分别控制着IGBT管Q6、12和Q16的导通和关断，从实现有源PFC的功能，并在输出端输出稳定的高压直流电压HHV+供给后级（逆变焊割机电源级）电路。

、逆变焊割机电源的实现：

如图4所示，前级输出稳定的高压直流电压HHV+，经过IGBT管Q1、Q2、Q3、Q4组成的桥式中频逆变电路逆变成中频交流电，经过中频变压器TMAIN1降压后由快恢复二极管D1、D2、D5、D8组成的全波整流电路整流成低压直流电，通过快速插座OUT+和OUT-输出提供给焊接切割作业用。分流器FLQ1将焊接回路的电流信号电压采集起来送入焊接电路单元J2的4脚和1、2、3、5、12、13连接在一起的地。此信号作为控制焊割电流的负反馈信号将由焊接电路单元J2在内部进行与给定比较和误差放大等处理。互感器LP1将采集中频逆变电路一次侧的电流脉冲信号，送入焊接电路单元J2的16、17脚作为焊接电路单元J2内部逻辑电路判断是否过流的依据。插座CON3和CON4外接温度继电器，分别监测初级IGBT管和次级快恢复整流二极管的温度，其开关信号量送入焊接电路单元J2的14脚作为焊接电路单元J2内部逻辑电路判断是否过热的依据。焊割电源输出电压VOUT送入焊接电路单元J2的18脚作为焊接电压反馈信号。焊接电路单元J2收集到以上四个信号电压后，经过内部的给定反馈比较、误差生成、误差放大和PWM产生、过流、过热故障的处理后将PWM信号分两路分别从焊接电路单元J2的8脚和9脚送出，经过门极隔离驱动电路去驱动四组IGBT管从而达到控制焊割电流电压的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种三相位交错式有源PFC焊割机电源，其特征在于，包括按顺序连接的用于校正功率因素并输出稳定的高压直流电压的三相位交错式有源PFC电路单元、用于逆变、降压、整流、滤波并输出稳定的直流电压、直流电流的逆变式焊割机电源电路单元、用于给所述三相位交错式有源PFC电路单元进行供电的PFC电路辅助电源单元及用于给所述逆变式焊割机电源电路单元进行供电的焊割电源电路辅助电源单元；所述三相位交错式有源PFC电路单元与所述PFC电路辅助电源单元组成前级电路模块，所述逆变式焊割机电源电路单元与所述焊割电源电路辅助电源单元组成后级电路模块；所述三相位交错式有源PFC电路单元包括集成控制芯片U01、尖峰电流限制电路、信噪滤波电路、电流限制电路、增益控制电路、振荡频率控制电路、用于提供给所述集成控制芯片U01输出准备信号滤波的电容C26、第一路反馈电流放大器的PI调节电路、第二路反馈电流放大器的PI调节电路、第三路反馈电流放大器的PI调节电路、电压负反馈滤波电路、电压负反馈误差放大器的PI调节电路、供电电源滤波电路、软启动电路、输入电压范围设定电路、滤波电路、第一路电流反馈滤波电路、第二路电流反馈滤波电路、第三路电流反馈滤波电路及线性补偿电路，其中，所述控制芯片U01上设有32个脚，所述滤波电路与1脚连接，所述电流限制电路与3脚连接，所述增益控制电路与4脚连接，所述振荡频率控制电路与5脚连接，所述信噪滤波电路与6脚连接，所述尖峰电流限制电路与7脚连接，电容C27通过电阻R6与8脚连接，所述电容C26与9脚连接，所述第一路反馈电流放大器的PI调节电路与10脚连接，所述第二路反馈电流放大器的PI调节电路与11脚连接，所述第三路反馈电流放大器的PI调节电路与12脚连接，13脚、14脚及15脚相连接，所述输入电压范围设定电路与16脚连接，所述线性补偿电路与17脚连接，所述第三路电流反馈滤波电路与18脚及19脚连接，所述第二路电流反馈滤波电路与20脚及21脚连接，所述第一路电流反馈滤波电路与22脚及23脚连接，供电电源滤波电路与24脚及28脚连接，25脚、26脚及27脚用于输出三相位PWM脉冲，所述电压负反馈滤波电路与29脚连接，所述电压负反馈误差放大器的PI调节电路与30脚连接，所述软启动电路与31脚连接，32脚用于输入电流采样信号。

2.根据权利要求1所述的一种三相位交错式有源PFC焊割机电源，其特征在于，所述尖峰电流限制电路包括电容C38和电阻R7，所述电容C38与所述电阻R7并联，且二者均与所述7脚连接；所述信噪滤波电路包括电容C19和电阻R8，所述电容C19与所述电阻R8并联，且二者均与所述6脚相连接；所述电流限制电路包括电容C37和电阻R11，所述电容C37与所述电阻R11并联，且二者均与所述3脚连接；所述增益控制电路包括电容C17和电阻R9，所述电容C17与所述电阻R9并联，且二者均与所述4脚连接；所述振荡频率控制电路包括电阻R10，所述电阻R10与所述5脚连接；所述第一路反馈电流放大器的PI调节电路包括电容C20、电容C5和电阻R5，所述电阻R5与所述电容C20串联后与所述电容C5并联，所述电容C20与所述电容C5均与所述10脚连接；所述第二路反馈电流放大器的PI调节电路包括电容C21、电容C25和电阻R4，所述电阻R4与所述电容C21串联后与所述电容C25并联，所述电容C21与所述电容C25均与所述11脚连接；所述第三路反馈电流放大器的PI调节电路包括电容C22、电容C23和电阻R3，所述电容C22与所述电阻R3串联后与所述电容C23并联，所述电容C22与所述电容C23均与所述12脚连接；所述电压负反馈滤波电路包括电容C34和电阻R14，所述电容C34与所述电阻R14并联，且二者均与所述29脚连接；所述电压负反馈误差放大器的PI调节电路包括电容C28、电容C35和电阻R15，所述电容C28与所述电阻R15相串联后与所述电容C35相并联，所述电阻R15与所述电容C35均与所述30脚连接；所述供电电源滤波电路包括电容C31、电容C32和电容C33，所述电容C31与所述电容C32并联，所述C33的一端与所述24脚连接，所述电容C33的另一端与所述电容C31、所述电容C32及所述28脚均相连接；所述软启动电路包括电容C36，所述电容C36与所述31脚连接；所述输入电压范围设定电路包括电容C18和电阻R2，所述电容C18与所述电阻R2并联，且二者均与所述16脚连接；所述滤波电路包括电容C29、电容C30、电阻R12、电阻R13和电阻R16，所述电阻R12及所述电阻R16串联后与所述电容C30并联，所述电容C29及电阻R13串联后与电容C30并联，所述电阻R13、所述电容C30及电阻R16均与所述1脚连接；所述第一路电流反馈滤波电路包括电容C7、电容C8和电容C13，所述电容C7、所述电容C8及所述电容C13依次串联，所述电容C13的两端分别与所述22脚及所述23脚连接；所述第二路电流反馈滤波电路包括电容C9、电容C10和电容C14，所述电容C10及所述电容C14依次串联，所述电容C14的两端分别与所述20脚及所述21脚连接；所述第三路电流反馈滤波电路包括电容C11、电容C12和电容C15，所述电容C11、所述电容C12及所述电容C15依次串联，所述电容C15的两端分别与所述18脚及所述19脚连接；所述线性补偿电路包括电容C16和电阻R1，所述电容C16与所述电阻R1并联，且二者均与所述17脚连接。