CN2896644Y

CN2896644Y - 逆变电源并联装置

Info

Publication number: CN2896644Y
Application number: CN 200620007501
Authority: CN
Inventors: 刘长利; 杨海波
Original assignee: 李玉林; 刘晓云
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2007-05-02
Anticipated expiration: 2016-03-03

Abstract

本实用新型公开了一种逆变电源并联装置，该装置包括电源及防止电源污染的滤波器，整流、滤波及缓冲延时电路，激励脉冲形成及保护控制电路，逆变电路，整流、滤波电路，并联输出汇总线，其中所述逆变电路大于2个，为单边逆变电路或全桥逆变电路，逆变电路使用漏感变压器作为输出变压器。本实用新型实现简单，工作效率高，同时具有抗短路和连续工作能力强等优点。

Description

逆变电源并联装置

技术领域

本实用新型涉及一种逆变电源，尤其涉及一种逆变电源并联装置。

背景技术

在采用具有较高转换频率(50KHz以上)的逆变电源中，主要使用大功率场效应晶体管(MOSFET)及IGBT模块。为了实现更大的功率输出，往往需要用并机的工作方式(逆变单元并联)。逆变单元并联理论上要求各并联的单元在输出电压、相位实时完全一致，但由于实际并联的单元不可能完全一致，在并联路数较多时(一般在6台之内)，极易造成设备损坏导致并联失败。

专利号为200420071487.4，名称为《交流逆变电源并联装置》提出了一种逆变电源并联装置，实现多机并联。但该装置使用了一个输出SPWM信号的集中控制器，逆变模块中还需要包含直流均流电路，结构较复杂。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提出一种简单易实现的逆变电源并联装置，实现了逆变电源的积木化。

本实用新型的技术方案是这样实现的：逆变电源并联装置包括电源及防止电源污染的滤波器，整流、滤波及缓冲延时电路，激励脉冲形成及保护控制电路，逆变电路，整流、滤波电路，并联输出汇总线，其中所述逆变电路大于2个，为单边逆变电路或全桥逆变电路，逆变电路使用漏感变压器作为输出变压器。

所述漏感变压器包括磁芯、固定支架、初级绕组、次极绕组，其中所述磁芯放置在固定支架上，初级绕组绕置在磁芯上，次级绕组绕置在初级绕组上。

本实用新型具有以下优越效果：

1.工作效率高，工作总效率可达80％以上。

2.具有抗短路和连续工作能力强的特点。

3.在结构上与通用逆变电路基本相同，不需另建生产线，能够有效降低制造本实用新型的成本。

4.结构简单，不需其它辅助电路。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。

图2是本实用新型的单边逆变电路原理图。

图3是本实用新型的全桥逆变电路原理图。

图4是本实用新型的漏感变压器剖面图。

图5是本实用新型的漏感变压器左视图。

图6是本实用新型的逆变电路输出VA特性曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细描述：

如图1所示，逆变电源并联装置包括电源及防止电源污染的滤波器1，整流、滤波及缓冲延时电路2，激励脉冲形成及保护控制电路3，逆变电路4，整流、滤波电路5，并联输出汇总线6。

其中电源及防止电源污染的滤波器1，整流、滤波及缓冲延时电路2，激励脉冲形成及保护控制电路3，整流、滤波电路5，并联输出汇总线6为通用电路。

逆变电路4大于2个，根据设备输出功率的不同要求，由数个到数十个并联输出。

逆变电路4可以是单边逆变电路或全桥逆变电路，如图2、图3所示，使用漏感变压器B1作为输出变压器。

如图2所示，当使用单边逆变电路时，BG1、BG2受同相位脉冲控制，完成同步开关动作；在BG1、BG2开通时，漏感变压器次极输出作功，当BG1、BG2关断时漏感变压器初级储存的能量通过D1、D2向电源Ec中的并联电容充电，回收这部分能量，此时漏感变压器的次极不用作能量输出。这种电路所使用的逆变电路，在输出端不进行滤波，而是直接输出大功率直流脉冲，可用在高频大功率脉冲电镀电源及快速脉冲充电设备中。

如图3所示，当使用全桥电路工作时，BG1、BG4与BG2、BG3进行交替的开关工作。使用相同的漏感变压器，全桥逆变电路的输出功率可比单边逆变电路的输出功率大四倍。因此，全桥逆变电路的并联组合更适合用于逆变直流弧焊机等设备中。

以上任何一种电路形式的逆变电路在并联工作时，漏感变压器均为电路成功与否的关键器件，使用漏感变压器后，次极电压随输出功率的增大而有较大的电压跌落(在设计范围之内)，当多个逆变电路并联后，若其中某一逆变电路输出功率较大，则此电路自身的电压跌落，使之自动达到与其它逆变电路的输出平衡，实验40路逆变电路并联工作时具有很好的一致性。逆变电路输出特性见图4。

如图5、图6所示，漏感变压器包括磁芯11、固定支架12、初级绕组13、次极绕组14，其中所述磁芯11放置在固定支架12上，初级绕组13绕置在磁芯11上，次级绕组14绕置在初级绕组14上。

磁芯11为两个，圆柱形，相互不接触，平行放置在固定支架12上，这样变压器通电后，会产生漏感。

漏感变压器功率P的确定：

P＝S1·S2·f·B/0.72×10⁶ -------- (1)

式中：S1：磁芯截面积

S2：磁芯长度与两支磁芯间距的乘积

f：变压器工作频率

B：磁芯的磁感应强度

根据式(1)当选用MXO-800、直径10mm长度180mm的磁芯时，变压器的输出功率P可以达到1000W。

初级绕组匝数参考式(2)：

T/V＝10⁸/4.44×f·B·S2----------(2)或：T＝10⁸/4.44×f·B·S2·V

式中：V：电源电压

T：初级线圈匝数

当电源电压为直流500V时，初级绕组匝数应为≥180匝，由于漏感的存在导致初级电感量较小，在实际使用中绕组匝数增大一倍即2×180匝。

次级绕组匝数：根据输出电压的要求，按初、次极的变比确定，在初级绕组外层用φ0.83的漆包线，8股并绕2×19匝。

在500A直流逆变电焊机中，由30组逆变单元并联运行，工作频率为100KHz，工作电源使用市电380V三相交流电，经全桥整流后以直流500V供电。输出电压应为直流40V额定输出电流为500A。总输出功率20KW，此时每个逆变单元输出功率为666.7瓦。

采用逆变电路并联的方法成功的应用于MOSFET逆变式直流电焊机中。三十个逆变单元中的MOSFET工作于100千赫兹的同步开关状态，输出功率20千瓦(直流500安培、40伏)，工作总效率可达80％以上(实测约85％)。同时具有抗短路和连续工作能力强等优点。

用此方法设计的直流脉冲电镀电源，经验证在100千赫兹的工作状态下，与常规电镀电源相比镀层有明显的改变；电镜显示晶格明显细化。

本实用新型的特定实施例已对本实用新型的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本实用新型精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都构成对本实用新型专利的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims

1.一种逆变电源并联装置，包括电源及防止电源污染的滤波器，整流、滤波及缓冲延时电路，激励脉冲形成及保护控制电路，逆变电路，整流、滤波电路，并联输出汇总线，其中所述逆变电路大于2个，其特征在于：所述逆变电路使用漏感变压器作为输出变压器。

2.根据权利要求1所述的逆变电源并联装置，其特征在于：所述漏感变压器包括磁芯、固定支架、初级绕组、次极绕组，其中所述磁芯放置在固定支架上，初级绕组绕制在磁芯上，次级绕组绕制在初级绕组上。

3.根据权利要求2所述的逆变电源并联装置，其特征在于：所述漏感变压器的磁芯为两个，相互不接触，平行放置在固定支架上。

4.根据权利要求2或3所述的逆变电源并联装置，其特征在于：所述漏感变压器的磁芯为圆柱形。

5.根据权利要求2或3所述的逆变电源并联装置，其特征在于：

初级绕组匝数T为：

T＝10⁸/4.44×f·B·S2·V，f为变压器工作频率，B为磁芯的磁感应强度，S2为磁芯长度与两支磁芯间距的乘积，V为电源电压。