CN111181532A - 一种阻挡式高频脉冲电流产生电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种产生高频脉冲电流的电路，该电路提供了一个高频变压器次级电路，用来产生高频脉冲电流。该次级电路包括由四个整流二极管组成的全桥整流电路，以及后续的四个开关器件和一个储能电感，一个储能电容，通过有序地调节开关器件的通断，确保输出预期的脉冲电流。有益效果：本发明通过利用主电路中几个开关器件的适时开通和关断，使得在电流上升期输出电流增加，在电流下降期电流大小下降得更快，从而增大了电流脉冲效果。此外，该电路除了可以用在高频脉冲电焊机以外，还可以用在任意的需要明显的电流脉冲的相关电路上面，比如：高频脉冲电镀，蓄电池的高频脉冲充电，真空镀膜电源等。因此，应用领域极其广泛。

Description

一种阻挡式高频脉冲电流产生电路

技术领域

本发明涉及电力电子领域，具体来说，涉及一种产生高频脉冲电流的电路及方法。

背景技术

随着电子技术的高速发展和电焊机工艺的日益成熟，各个种类的电焊机焊接性能都有了长足的进步。但是，在设计开发高性能电焊机中，在焊接电弧处获得高频脉冲电流是一件极其困难的事情。首先，高频脉冲电弧比起普通直流电弧具有一系列优点：电磁收缩效应大，电磁刚性大，轴向的指向性强，电弧压力和熔透性也增加，同时熔池受到超声波振动，改善了焊缝物理化学冶金过程，有利于提高焊缝质量和焊接速度。其次，在电焊机的高频变压器的次级可以容易获得高频脉冲电压，但是，从电焊机到焊接处有好几米的焊接连接线，这些连接线在电路中等效为一个电感，高频脉冲电压经过电感后，所形成的电流将失去高频脉冲电流的效果。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种产生高频脉冲电流的电路和方法。并且把这一优良的方法推广到其它需要高频脉冲电流的电路中也获得了很好的效果，从而克服了现有相关技术所存在的上述技术难题。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一个高频变压器次级电路，用来产生高频脉冲电流，该次级电路包括由四个整流二极管组成的全桥整流电路，其输出的正极分别连接IGBT模块Q1，Q2(内含续流二极管D1，D2)，储能电感L1。所述IGBT模块Q2的另一端分别连接二极管D5，D7的负极和电容C1。电感L1的另一端连接二极管D5正极，IGBT模块 Q3的C极，二极管D3负极。IGBT模块Q3的E极与二极管D3的正极，二极管D6的负极， D1的正极，IGBT模块Q1的E极分别相连接，并且这个点与电焊机焊枪的正极相连接。电容C1的另一端分别与二极管D4，D6正极，IGBT模块Q4E极相连接。整流桥D0的输出负极，二极管D7正极，二极管D4负极，IGBT模块Q4的C极和焊机输出电感L2的一端，共同连接于一点，作为参考地。电感L2的另一端，则作为电焊机的输出电缆线。

根据本发明的另一个方面，提供了一种高频脉冲电流的产生方法，包括以下步骤：

1、IGBT模块Q1，Q2，Q4同时开通，这时由整流桥D0供电，电容C1放电，这时可以对外输出较大的尖峰电流。

2、经过一定的时间周期后，IGBT模块Q1，Q2，Q4同时关断，并且同时开通IGBT模块Q3。这时，电感L1和电感L2串联，由于初始时刻流过L1的电流为零，在两个电感串联后，电感L1，L2流过的电流相等，由于电感L1的电感量大于电感L2的电感量，导致流过电感L2的电流急剧下降。这样，输出电流的大小出现了急剧的变化，从而取得了很好的电流脉冲效果。

3、在IGBT模块Q1，Q2，Q4开通之前，关断Q3，L1的能量转移给电容C1。以便在下一个周期的初期阶段，在IGBT模块Q1，Q2，Q4开通时，电容C1对负载放电。

本发明的有益效果为：

本发明通过利用主电路中几个开关器件的适时开通和关断，使得在电流上升期输出电流增加，在电流下降期电流大小下降得更快，从而增大了电流脉冲效果。

此外，该电路除了可以用在高频脉冲电焊机以外，还可以用在任意的需要明显的电流脉冲的相关电路上面，比如：高频脉冲电镀，蓄电池的高频脉冲充电，真空镀膜电源等。因此，应用领域极其广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种产生高频脉冲电流的电路图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，该附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其它可能的实施方式以及本发明的优点，类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

根据本发明的实施例，提供了一个高频变压器次级电路，用来产生高频脉冲电流。该次级电路包括由四个整流二极管组成的全桥整流电路，其输出的正极分别连接IGBT模块Q1，Q2(内含续流二极管D1，D2)，储能电感L1。所述IGBT模块Q2的另一端分别连接二极管D5，D7的负极和电容C1。电感L1的另一端连接二极管D5正极，IGBT模块 Q3的C极，二极管D3负极。IGBT模块Q3的E极与二极管D3的正极，二极管D6的负极， D1的正极，IGBT模块Q1的E极分别相连接，并且这个点与电焊机焊枪的正极相连接。电容C1的另一端分别与二极管D4，D6正极，IGBT模块Q4E极相连接。整流桥D0的输出负极，二极管D7正极，二极管D4负极，IGBT模块Q4的C极和焊机输出电感L2的一端，共同连接于一点，作为参考地。电感L2的另一端，则作为电焊机的输出电缆线。

根据本发明的另一个方面，提供了一种高频脉冲电流的产生方法，如图1所示，包括以下步骤：

1、在控制电路的控制下，IGBT模块Q1，Q2，Q4同时开通，这时由整流桥D0供电，电容C1放电。从而可以对外输出较大的尖峰电流。

2、经过一定的时间周期后，在控制电路的控制下，IGBT模块Q1，Q2，Q4同时关断，并且同时开通IGBT模块Q3。这时，电感L1和电感L2串联，由于初始时刻流过L1的电流为零，在两个电感串联后，电感L1，L2流过的电流相等，由于电感L1的电感量大于电感L2的电感量，导致流过电感L2的电流急剧下降。这样，输出电流的大小出现了急剧的变化，从而取得了很好的电流脉冲效果。

3、在IGBT模块Q1，Q2，Q4开通之前，关断Q3。L1的能量转移给电容C1，以便在下一个周期的初期阶段，在IGBT模块Q1，Q2，Q4开通时，电容C1对负载放电。

其中，本发明专利的核心在于，在控制电路的控制下，电路中相关的开关器件有序导通和关断，导致在对负载输出电流时，除了输出变压器次级传送的电流外，还叠加有上一个周期在开关器件关断期间输出电感的大部分储能。在开关器件关断期间，对外输出电流迅速转移到辅助电感，导致电流大小加速下降，由此而产生了优良的电流脉冲效果。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，就可以产生频率和幅度可以调节的脉冲电流。此外，该电路除了可以用于高频脉冲电焊机以外，还可以用在任意的需要脉冲电流的相关电路上面，比如：高频脉冲电镀，蓄电池的高频脉冲充电，真空镀膜电源等。因此，应用领域极其广泛。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种产生高频脉冲电流的电路，其特征在于，提供了一个高频变压器次级电路，用来产生高频脉冲电流，该次级电路包括由四个整流二极管组成的全桥整流电路，以及后续的四个开关器件和储能电感，电容，通过有序地调节开关器件的通断，确保输出预期的脉冲电流。

2.根据权利要求1所述的一种产生高频脉冲电流的电路，其特征在于，整流二极管的正极分别连接IGBT模块Q1，Q2(内含续流二极管D1，D2)，储能电感L1，所述IGBT模块Q2的另一端分别连接二极管D5，D7的负极和电容C1，电感L1的另一端连接二极管D5正极，IGBT模块Q3的C极，二极管D3负极，IGBT模块Q3的E极与二极管D3的正极，二极管D6的负极，D1的正极，IGBT模块Q1的E极分别相连接，并且这个点与电焊机焊枪的正极相连接，电容C1的另一端分别与二极管D4，D6正极，IGBT模块Q4 E极相连接，整流桥D0的输出负极，二极管D7正极，二极管D4负极，IGBT模块Q4的C极和焊机输出电感L2的一端，共同连接于一点，作为参考地，电感L2的另一端，则作为电焊机的输出电缆线。

3.根据权利要求2所述的一种产生高频脉冲电流的电路，其特征在于，包括以下步骤：

A、在控制电路的控制下，IGBT模块Q1，Q2，Q4同时开通，这时由整流桥D0供电，电容C1放电，从而可以对外输出较大的尖峰电流。

B、经过一定的时间周期后，在控制电路的控制下，IGBT模块Q1，Q2，Q4同时关断，并且同时开通IGBT模块Q3，这时，电感L1和电感L2串联，由于初始时刻流过L1的电流为零，在两个电感串联后，电感L1，L2流过的电流相等，由于电感L1的电感量大于电感L2的电感量，导致流过电感L2的电流急剧下降，这样，输出电流的大小出现了急剧的变化，从而取得了很好的电流脉冲效果。

C、在IGBT模块Q1，Q2，Q4开通之前，关断Q3，L1的能量转移给电容C1，以便在下一个周期的初期阶段，在IGBT模块Q1，Q2，Q4开通时，电容C1对负载放电。

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