CN205430062U

CN205430062U - 双管复位单端正激逆变焊机电源系统

Info

Publication number: CN205430062U
Application number: CN201620225830.9U
Authority: CN
Inventors: 王红玲
Original assignee: Xuchang University
Current assignee: Xuchang University
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2026-03-23

Abstract

本实用新型公开了双管复位单端正激逆变焊机电源系统，包括第一晶体管V1、第二晶体管V2、第三晶体管V3及第四晶体管V4；其中，第一晶体管V1与第二晶体管V2并联，第三晶体管V3与第四晶体管V4并联；第二晶体管V2的集电极与发射级之间并联有第一RCD吸收缓冲电路，第四晶体管V4的集电极与发射级之间并联有第二RCD吸收缓冲电路；输出部分采用单相半波整流；有益效果，本系统提出的焊机电源系统，通过新的拓扑结构实现变压器磁通复位，无需外加复位电路，从而简化电路，有效降低成本，提高焊机电源电路的可靠性。

Description

双管复位单端正激逆变焊机电源系统

【技术领域】

本实用新型具体涉及一种双管复位单端正激逆变焊机电源系统。

【背景技术】

逆变焊机电源在节能、环保、控制性能和动态特性方面具有明显的优势。尤其是随着电力电子技术的发展，逆变焊机的动态特性、可控性和智能化程度不断提高。逆变焊机的发展经历了SCR、GTR、MOSFET等时期，目前已进入IGBT主导的时代，其逆变电路拓扑也层出不穷。单端正激逆变电路结构简单、所用元件少、成本低，在中小功率场合应用广泛。然其存在变压器磁芯饱和的问题，必须通过额外设计磁通复位电路解决问题。

【实用新型内容】

本实用新型为解决现有技术问题而提供一种新型的双管复位单端正激逆变焊机电源系统。

本实用新型的技术方案如下：双管复位单端正激逆变焊机电源系统，包括第一晶体管V1、第二晶体管V2、第三晶体管V3及第四晶体管V4；其中，第一晶体管V1与第二晶体管V2并联，第三晶体管V3与第四晶体管V4并联；第一晶体管V1与第二晶体管V2的集电极连接二极管VD1后连接第三晶体管V3与第四晶体管V4的集电极；第三晶体管V3与第四晶体管V4的发射极连接二极管VD2后连接第一晶体管V1与第二晶体管V2的发射极；所述第一晶体管V1、第二晶体管V2、第三晶体管V3及第四晶体管V4的输出部分通过变压器连接单相半波整流电路。

优选方案，第二晶体管V2的集电极与发射级之间并联有第一RCD吸收缓冲电路，第四晶体管V4的集电极与发射级之间并联有第二RCD吸收缓冲电路。

优选方案，所述单相半波整流电路输入端至输出端依次连接有二极管D1、二极管D2、电阻R2、电感线圈Lf、电阻Cf及电阻RL，还包括电阻R1与电容C1，所述电阻R1连接二极管D1两端，电容C1连接电阻R2。

优选方案，所述第一晶体管V1、第二晶体管V2、第三晶体管V3及第四晶体管V4为相同批次、相同型号的IGBT管。

本实用新型的有益效果为：使用上述方案的电源系统，通过新的拓扑结构实现变压器磁通复位，无需外加复位电路，从而简化电路，有效降低成本，提高电路的可靠性。

【附图说明】

图1为本实用新型电源系统的电路图。

【具体实施方式】

以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本实用新型可用以实施的特定实施例。本实用新型所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本实用新型，而非用以限制本实用新型。在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。

如图1所示，本实用新型的双管复位单端正激逆变焊机电源系统，电路中包括第一晶体管V1、第二晶体管V2、第三晶体管V3及第四晶体管V4；上述的晶体管作为主开关元件，构成逆变电路；其中，第一晶体管V1与第二晶体管V2并联，第三晶体管V3与第四晶体管V4并联；由于IGBT管具有自动均流能力，无需额外增加均流电流，并且通过IGBT管并联，一方面可以提高系统的电流密度，降低模块的热集中，另一方面，通过并联冗余连接，可提高系统可靠性；第一晶体管V1与第二晶体管V2的集电极连接二极管VD1后连接第三晶体管V3与第四晶体管V4的集电极；第三晶体管V3与第四晶体管V4的发射极连接二极管VD2后连接第一晶体管V1与第二晶体管V2的发射极；所述第一晶体管V1、第二晶体管V2、第三晶体管V3及第四晶体管V4的输出部分通过变压器连接单相半波整流电路。

优选的，第二晶体管V2的集电极与发射级之间并联有第一RCD吸收缓冲电路，第四晶体管V4的集电极与发射级之间并联有第二RCD吸收缓冲电路；RCD吸收缓冲电路可以吸收开关过程中差生的尖峰电压和电流，减小开关损耗。

优选的，输出部分采用单相半波整流，在二极管两端并联了阻容吸收保护电路，以确保二极管可靠运行，例如，所述单相半波整流电路输入端至输出端依次连接有二极管D1、二极管D2、电阻R2、电感线圈Lf、电阻Cf及电阻RL，还包括电阻R1与电容C1，所述电阻R1连接二极管D1两端，电容C1连接电阻R2。

该电路中核心元件为第一晶体管V1、第二晶体管V2、第三晶体管V3、第四晶体管V4四个开关管，实际应用中最好选择同一批次、同型号的IGBT管。下面给出IGBT管参数选择的具体方法，以输入电网电压220V为例，经整流滤波，直流输出电压峰值计算为：

U_{d} = \sqrt{2} U \times k_{u} \times a

按照k_u＝1.1电压波动系数和裕量系数a＝1.1考虑，其电压峰值可达376V。由于IGBT关断时承受更大的电压，则IGBT所承受的电压可按下式计算：

U_ceps＝(U_d×k_u＋U_l)×a

其中取过压系数为k_u＝1.15，尖峰电压取U_l＝150V，考虑裕量系数a＝1.1，得到最大关断峰值电压为650V，实际使用中可选1000V的IGBT。按照额定输出电流200A计算，流过IGBT的平均电流约为40A，考虑1.5倍的过载容量系数和浪涌电流，可以选择额定电流为100A的IGBT。

变压器的参数选择如下。采用EE160磁芯，有效截面为A＝16cm²，磁通变化为ΔB＝0.32T。

加在变压器一次侧绕组上的电压按下式计算：

U_{1} = \sqrt{2} U_{i} \times k_{b}

220V交流输入时，取电网电压波动系数为k_b＝1.1，其电压为343V，变压器一次侧匝数可以按下式计算：

N_{1} = \frac{U_{1} \cdot t_{o n}}{Δ B \cdot A}

以IGBT管开关频率为25KHz计算，周期为40us，此处选择通态时间为16us，则可得出匝数为，实际中可选取12匝。变压器二次侧空载电压设计为100V，根据电压变比关系，考虑一定余量，可选择4匝。

电路整流输出二极管参数选择如下。其额定电流按照下式计算：

I_N＝(1.5～2)×0.45I₂

此处采用1.5倍安全裕量，计算得出电流为135A，二极管承受最大反压可按下式计算：

U_{N} = (1.5 ~ 2) \times \sqrt{2} U_{2}

考虑1.5倍安全裕量，可选择212V电压。

输出直流电抗器选择如下。电抗器铁芯材料选用硅钢片，为保证输出电流连续，采用下式计算：

L &GreaterEqual; \frac{U_{2} - U_{o}}{2 I_{o m i n} \cdot t_{o n}} = \frac{U_{2} - U_{o}}{0.1 {ΔI}_{c} \cdot t_{o n}}

本系统电抗器可选电感量为50uH。

Claims

1.双管复位单端正激逆变焊机电源系统，其特征在于，包括第一晶体管V1、第二晶体管V2、第三晶体管V3及第四晶体管V4；其中，第一晶体管V1与第二晶体管V2并联，第三晶体管V3与第四晶体管V4并联；第一晶体管V1与第二晶体管V2的集电极连接二极管VD1后连接第三晶体管V3与第四晶体管V4的集电极；第三晶体管V3与第四晶体管V4的发射极连接二极管VD2后连接第一晶体管V1与第二晶体管V2的发射极；所述第一晶体管V1、第二晶体管V2、第三晶体管V3及第四晶体管V4的输出部分通过变压器连接单相半波整流电路。

2.根据权利要求1所述的双管复位单端正激逆变焊机电源系统，其特征在于，第二晶体管V2的集电极与发射级之间并联有第一RCD吸收缓冲电路，第四晶体管V4的集电极与发射级之间并联有第二RCD吸收缓冲电路。

3.根据权利要求1所述的双管复位单端正激逆变焊机电源系统，其特征在于，所述单相半波整流电路输入端至输出端依次连接有二极管D1、二极管D2、电阻R2、电感线圈Lf、电阻Cf及电阻RL，还包括电阻R1与电容C1，所述电阻R1连接二极管D1两端，电容C1连接电阻R2。

4.根据权利要求1所述的双管复位单端正激逆变焊机电源系统，所述第一晶体管V1、第二晶体管V2、第三晶体管V3及第四晶体管V4为相同批次、相同型号的IGBT管。