CN204835948U - 一种带直流逆变弧焊功能的逆变电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带直流逆变弧焊功能的逆变电源，使用电池供电，既具有逆变弧焊的功能，又能作为移动电源使用，为很多种用电器具提供可移动的电力。本实用新型产品携带移动方便，用途广泛。

Description

一种带直流逆变弧焊功能的逆变电源

技术领域

本实用新型涉及电源及机电领域的一种带直流逆变弧焊功能的逆变电源。

背景技术

弧焊电焊机是一种极为常用的机电设备。早先的电焊机使用工频交流电做电源，由于焊机功率高，致使变压器体积大、重量重，此外交流电周期性过零的特性导致焊接过程中电弧不稳定，容易灭弧。将交流电整流滤波变成直流电后，灭弧问题虽然得以解决，但笨重和体积大的问题依然存在。由于焊接过程中，工件状态及操作上固有的不稳定性，焊接电流的稳定性的实现是很大的挑战，前两个方案都不能很好应对。随着逆变技术的发展，将其引入电焊机行业，变形成了目前广泛使用的逆变直流弧焊机，它由于采用高频逆变方案，使得变压器体积和重量大为降低，而且采用PWM控制技术，使得焊接电流稳定性的控制可以很好地实现。

目前的直流逆变弧焊电焊机都是依靠电网交流电供电的。先将交流电整流滤波成直流电，再经高频逆变、变压器降压、直流滤波，再配以反馈控制电路和引弧、焊接辅助电路，最后输出。这种方案绝大多数情况下都是没有问题的。但也有部分应用场合没有市电电源，这种情况下焊机的使用就变得极其不方便。虽然很早就有电池供电的直流焊机，但都是简单的直流直接使用、未采用逆变技术的方案，重要的缺陷就是不能很好保证焊接电流的稳定性，焊接质量很差。

使用电池供电的焊机还有重量大、价格高的问题，这主要是由电池带来的，电池费用构成直流逆变弧焊机成本的主要部分。这种情况制约了使用电池的弧焊机的市场应用。

逆变电源是将直流电通过大功率开关器件和PWM控制技术变换成交流电的装置，与传统的交流电变换成直流电正好相反。采用电池供电的逆变电源目前已经得到广泛使用。使用高能量的锂离子电池可以获得很大功率，并且重量轻，适合移动使用。逆变电源的主要构成也是电池和逆变装置。其中电池费用构成逆变电源成本的主要部分。

使用电池的逆变弧焊机和逆变电源的主要成本和重量都是电池和逆变单元，将这两种功能集于一体，就大大提升设备价值，变相地使成本大大降低，应用范围大大扩张。

本实用新型旨在提出一种新的带直流逆变弧焊功能的逆变电源，将直流逆变弧焊功能和逆变电源功能集于一体，充分利用两者共同的电池及逆变装置，从而大大提升设备使用范围和价值，克服单一功能带来的性价比缺陷。

发明内容

本实用新型的带直流逆变弧焊功能的逆变电源的技术方案是：一种带直流逆变弧焊功能的逆变电源，主要由电池组、逆变单元、变压器、整流滤波单元组成，其特征是：电池组输出的直流电经高频逆变单元变成方波交流电后，一路经电源变压器变压、整流滤波后，再经工频逆变变成工频交流电输出；另一路经弧焊变压器变压、整流滤波后，再经引弧、焊接线路板，到弧焊输出端。

本实用新型技术方案所述的高频逆变的频率范围是10--150kHz，较好的是20-100kHz。

本实用新型技术方案所述的工频交流电的频率是50Hz。在部分国家和地区，根据当地情况要求，也可以是60Hz，或者其它频率。

本实用新型技术方案所述的工频交流电是正弦波交流电。输出的交流电电压可以是220V，也可以是110V，还可以是其它值。

本实用新型技术方案所述的电池是锂离子动力电池。可以是三元系、锰酸锂系或磷酸铁锂系中的任何一种。

为了降低设备的成本和售价，本实用新型技术方案所述的电池还可以采用铅酸电池。使用铅酸电池时，会导致重量和体积的增加，这是由于铅酸电池的质量比能量和体积比能量都比锂离子电池低很多。

本实用新型的带直流逆变弧焊功能的逆变电源的另外一个技术方案是：一种带直流逆变弧焊功能的逆变电源，主要由电池组、高频逆变单元、变压器、整流滤波单元组成，其特征是：电池组输出的直流电经高频逆变单元后经模式选择开关分成两路，一路经低通滤波单元到交流电输出端，另一路经变压器变压、整流滤波后，经引弧、焊接线路板，到弧焊输出端，当模式选择开关选择为交流输出时，高频逆变单元的控制模式为正弦波脉宽调制即SPWM，当模式选择开关选择为焊接时，高频逆变单元的控制模式为脉宽调制即PWM。

本实用新型的带直流逆变弧焊功能的逆变电源的第二个技术方案所述的高频逆变的频率范围是10--150kHz，较好的是20-100kHz。

本实用新型的带直流逆变弧焊功能的逆变电源的第二个技术方案所述的工频交流电的频率是50Hz。在部分国家和地区，根据当地情况要求，也可以是60Hz，或者其它频率。

本实用新型的带直流逆变弧焊功能的逆变电源的第二个技术方案所述的工频交流电是正弦波交流电。输出的交流电电压可以是220V，也可以是110V，还可以是其它值。

附图说明附图为本实用新型的带直流逆变弧焊功能的逆变电源的原理方框图，图1、图2分别对应本实用新型的带直流逆变弧焊功能的逆变电源的两种技术方案。图中：

1————用于提供动力的电池组

2————高频逆变单元

3————模式选择开关

4————电源变压器

5————电源整流滤波单元

6————工频逆变单元

7————低通滤波单元

8————电源反馈电路

9————SPWM调制电路

10————交流电输出端

11————弧焊变压器

12————弧焊整流滤波单元

13————引弧、焊接线路板

14————焊接输出端

15————焊接反馈电路

16————PWM控制电路

下面结合附图进一步阐述本实用新型的技术方案。

图1中，电池组1输出的直流电经高频逆变单元2逆变成50kHz左右的方波交流电，然后经模式选择开关3，一条路径是由电源变压器4变压，经电源整流滤波单元5变成平稳直流电，再经工频逆变单元6在SPWM调制电路9的调制下变成工频正弦波交流电，经交流电输出端10输出。电源反馈电路8用来与SPWM调制电路9一起控制交流输出的大小及波形的品质。经过模式选择开关3后的另外一条路径是到达弧焊变压器11变压，经弧焊整流滤波单元12变成平稳直流电后送达引弧、焊接线路板13，由焊接输出端14输出。焊接反馈电路15和PWM控制电路16一起完成焊接电流的稳定和控制。

图2是本实用新型另外一个技术方案的原理方框图，适合于当电池组直流电压与逆变电源输出的交流电压匹配、逆变电源部分不需要变压的情形。此时装置可以大为简化。图中，电池组1输出的直流电经高频逆变单元2逆变，模式选择开关3决定工作模式。当按逆变电源模式工作时，高频逆变单元2按SPWM调制电路9控制，这样逆变后的就是正弦波交流电，设定SPWM的调制参数，经逆变单元2输出的即是工频正弦波交流电。经低通滤波器7滤波后送达电源输出端10.同样，反馈电路8与图1中的作用一样。当模式选择开关3选择弧焊工作模式时，高频逆变单元2由PWM控制电路16控制，逆变后输出的是几十kHz的高频交流方波。经弧焊变压器11变压，再经弧焊整流滤波电路12变成焊接用直流电。同样，经过引弧、焊接线路板13送达焊接输出端14.焊接反馈电路15和PWM控制电路16一起完成焊接电流的稳定和控制。

具体实施方式

下面举例说明本实用新型的实施方式。

实施例一

选用48V20AH锂离子电池组，输出的直流电经高频逆变单元逆变成80kHz左右的方波交流电，然后经模式选择开关，一条路径是由电源变压器变压至310V，经电源整流滤波单元变成平稳直流电，再经工频逆变单元在SPWM调制电路的调制下变成220V50Hz的正弦波交流电，经交流电输出端输出。电源反馈电路用来与SPWM调制电路一起控制交流输出的大小及波形的品质。经过模式选择开关后的另外一条路径是到达弧焊变压器变压至95V左右，经弧焊整流滤波单元变成85V平稳直流电后送达引弧、焊接线路板，由焊接输出端输出。焊接反馈电路和PWM控制电路一起完成焊接电流的稳定和控制。

实施例二

选用150V6AH锂离子电池组，输出的直流电经高频逆变单元逆变，模式选择开关决定工作模式。当按逆变电源模式工作时，高频逆变单元由SPWM调制电路控制，这样逆变后的就是正弦波交流电，设定SPWM的调制参数，经逆变单元输出的即是110V50Hz正弦波交流电。经低通滤波器滤波后送达电源输出端。当模式选择开关选择弧焊工作模式时，高频逆变单元由PWM控制电路控制，逆变后输出的是80kHz的高频交流方波。经弧焊变压器变压至95V，再经弧焊整流滤波电路变成85V平稳焊接用直流电。经过引弧、焊接线路板送达焊接输出端。焊接反馈电路和PWM控制电路一起完成焊接电流的稳定和控制。

Claims (6)

1.一种带直流逆变弧焊功能的逆变电源，主要由电池组、逆变单元、变压器、整流滤波单元组成，其特征是：电池组输出的直流电经高频逆变单元变成方波交流电后，一路经电源变压器变压、整流滤波后，再经工频逆变变成工频交流电，至逆变电源交流电输出端；另一路经弧焊变压器变压、整流滤波后，再经引弧、焊接线路板，到弧焊输出端。

2.如权利要求1所述的逆变电源，其特征是：所述的高频逆变的频率范围是10--150kHz。

3.如权利要求1所述的逆变电源，其特征是：所述的工频交流电的频率是50Hz。

4.如权利要求1所述的逆变电源，其特征是：所述的工频交流电是正弦波交流电。

5.一种带直流逆变弧焊功能的逆变电源，主要由电池组、高频逆变单元、变压器、整流滤波单元组成，其特征是：电池组输出的直流电经高频逆变单元后经模式选择开关分成两路，一路经低通滤波单元到交流电输出端，另一路经变压器变压、整流滤波后，经引弧、焊接线路板，到弧焊输出端，当模式选择开关选择为交流输出时，高频逆变单元的控制模式为正弦波脉宽调制即SPWM，当模式选择开关选择为焊接时，高频逆变单元的控制模式为脉宽调制即PWM。

6.如权利要求5所述的逆变电源，其特征是：所述的高频逆变的频率范围是10--150kHz。