专利名称：一种交直流氩弧焊机二次逆变主回路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种工业上用于焊接的交直流氩弧焊机，特别是涉及一种交直流氩弧焊机二次逆变主回路。
背景技术：
目前，国内很多厂家在设计交直流氩弧焊机功率电源时候很多采用的是双逆变式的电路拓扑结构以提高电源的动态特性。其中，二次逆变主回路为了节能等因素采用半桥式逆变电路结构，其设计性能直接影响了焊机的工作性能。为了提高二次逆变主回路的动态性能，避免断弧，目前的生产厂家采用了各种方式来解决。例如在二次逆变主回路中添加辅助电路来提高动态特性，然而，对于这种在二次逆变主回路中添加辅助电路来提高动态特性的做法，同样也无法有效地解决断弧的问题，因为在二次逆变主回路中串联着普通饱和电抗器，而普通饱和电抗器由于没设置有气隙，并受其自身结构及性能参数的影响而 造成焊机电流过零速度较慢，所以焊机容易出现断弧，而且这种添加辅助电路的做法，使电路设计复杂化，既增加了生产成本，又降低了电路使用的安全性。同时，由于引入了电抗器这么一个感性的负载，二次逆变主回路中的高频功率开关管在每次开关过程中都需要承受感性负载引起的高于500伏的尖峰电压，如果不将这些尖峰电压有效地吸收，就必须加重成本采用高电压承受能力的高频功率开关管，这样便影响了生产成本，而且也无法确保焊机使用的可靠性。
发明内容本实用新型的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种电路设计简单合理、工作稳定、性能可靠、生产成本低，使用过程中不会出现断弧的交直流氩弧焊机二次逆变主回路。本实用新型的技术方案是这样实现的本实用新型所述的交直流氩弧焊机二次逆变主回路，其特点是包括逆变变压器二次绕组、尖峰吸收电路、快速恢复整流电桥、过电压吸收保护电路、续流电路、半桥逆变电路和非线性饱和电抗器，其中所述非线性饱和电抗器为带气隙的、且在小电流工作状态具有大电感量并在大电流工作状态能够快速退饱和的电抗器，且所述非线性饱和电抗器与逆变变压器二次绕组的中间抽头串联后接至焊机输出端“焊枪(一)”。为了使非线性饱和电抗器的设计简单合理，能够更好地实现在小电流工作状态具有大电感量、在大电流工作状态能够快速退饱和，以防止焊机在使用过程中出现断弧的问题，上述非线性饱和电抗器由山字型钢片及设置在山字型钢片开口侧的一字型钢片组成，且所述一字型钢片与山字型钢片之间留有贯通气隙，其中所述山字型钢片的中间舌片柱上设置有线圈绕组。为了能够有效地达到钳位母线电压的目的，上述过电压吸收保护电路由快速恢复二极管D1、吸收电容CU、过压检测驱动电路、放电开关SI和能耗电阻R5组成，其中所述快速恢复二极管Dl和吸收电容Cll串联后接至主回路的两根母线上，所述放电开关SI和能耗电阻R5串联后与吸收电容Cll并联连接，所述过压检测驱动电路用于检测吸收电容Cll两端的电压以控制并联在吸收电容Cll上的能耗电阻R5进行放电。为了能够有效地吸收逆变变压器在变流工作时产生的尖峰电压，以达到保护快速恢复二极管Dl的目的，上述尖峰吸收电路由吸收电容Cl、吸收电容C5、限流电阻R2和限流电阻R3组成，所述吸收电容Cl和限流电阻R3串联后与串联在一起的吸收电容C5和限流电阻R2进行反向并联，且并联后的两端分别接至上述快速恢复整流电桥的两个输入端。为了有效地实现在交流氩弧焊机变流工作过程中的电流稳定持续，上述续流电路由电容C2、电容C6、电抗器DG2、放电电阻Rl和放电电阻R4组成，其中所述电容C2和电容C6串联后的两端分别接至上述快速恢复整流电桥输出端的两根母线上，所述放电电阻Rl并联在电容C2上，所述放电电阻R4并联在电容C6上，所述电抗器DG2的一端接至上述逆变变压器二次绕组的中间抽头上、另一端联接至所述电容C2和电容C6的公共端。本实用新型由于采用了在焊机的二次逆变主回路中串联带气隙的非线性饱和电抗器的结构，通过该带气隙的非线性饱和电抗器提升了焊机的动特性，同时结合其具有的在小电流工作状态具有大电感量、在大电流工作状态能够快速退饱和的性能，便有效地提高了焊机的稳弧特性，从而有效地解决了现有的焊机二次逆变主回路由于是串联普通饱和电抗器而导致其在使用过程中容易出现断弧的问题，同时通过二次逆变主回路中的过电压吸收保护电路、尖峰吸收电路以及续流电路，确保了电路中电压及电流的稳定和持续，这样既保护了电路中的元件不易损坏，又确保了焊机的工作稳定、性能可靠，从而进一步地提高了焊机的稳弧特性，这样既有利于提高焊机的工作效率，又极大地提高了焊机在使用过程中的安全性能。而且，本实用新型的电路设计简单合理、成本低。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图I为本实用新型的电路原理图。图2为本实用新型非线性饱和电抗器的剖面结构示意图。图3为本实用新型非线性饱和电抗器与现有的普通饱和电抗器的使用效果比较图。
具体实施方式
如图I-图3所示，本实用新型所述的交直流氩弧焊机二次逆变主回路，包括逆变变压器二次绕组I、尖峰吸收电路2、快速恢复整流电桥3、过电压吸收保护电路4、续流电路5、半桥逆变电路6和非线性饱和电抗器7，其中所述非线性饱和电抗器7为带气隙的、且在小电流工作状态具有大电感量并在大电流工作状态能够快速退饱和的电抗器，且所述非线性饱和电抗器7与逆变变压器二次绕组I的中间抽头串联后接至焊机输出端“焊枪(一)”。如图2所示，上述非线性饱和电抗器7由山字型钢片71及设置在山字型钢片71开口侧的一字型钢片72组成，且所述一字型钢片72与山字型钢片71之间留有贯通气隙73，其中所述山字型钢片71的中间舌片柱711上设置有线圈绕组74，并且所述一字型钢片72与山字型钢片71通过连接板相互连接在一起。如图3所示，为本实用新型所述的带气隙的非线性饱和电抗器与现有的没有气隙的普通饱和电抗器的使用效果对比示意图，从该对比图可以看出，本实用新型所述的带气隙的非线性饱和电抗器具有在小电流工作的时候具有足够的电感量、而在大电流工作的时候电感量下降但不饱和的非线性的特性，经过反复的研究及试验可知，当在超过70A 90A的拐点电流后非线性饱和电抗器的电感量会快速下降，但是电感量不会下降至零，而现有的没有气隙的普通饱和电抗器在小电流工作的时候无法提供足够的电感量，导致其无法满足使用性能，因此从该对比图可知，本实用新型所述的带气隙的非线性饱和电抗器比现有的没有气隙的普通饱和电抗器的使用效果好，能有效地解决焊机断弧的问题。如图I所示，上述过电压吸收保护电路4由快速恢复二极管D1、吸收电容C11、过压检测驱动电路、放电开关SI和能耗电阻R5组成，其中所述快速恢复二极管Dl和吸收电容Cll串联后接至主回路的两根母线上，所述放电开关SI和能耗电阻R5串联后与吸收电容Cll并联连接，所述过压检测驱动电路用于检测吸收电容Cll两端的电压以控制并联在吸收电容Cll上的能耗电阻R5进行放电，也就是说，当过压检测驱动电路检测到吸收电容Cl I两端的电压超过设定电压阀值时，过压检测驱动电路就会输出控制电压控制放电开关SI导通，从而通过能耗电阻R5进行放电，而且所述过压检测驱动电路开始放电过程后将继续检测吸收电容Cll两端的电压，如果吸收电容Cll两端的电压不超过设定电压阀 值的时候，立即控制停止放电过程，而电压阀值可以根据焊机型号的不同而在150V 300V之间调节设定，由于能耗电阻R5仅仅是在吸收电容Cll两端的电压超过设定电压的短时间内才消耗能量，所以不会额外造成大的能量消耗，因此采用IOOW 200W的能耗电阻就可以胜任；上述尖峰吸收电路2由吸收电容Cl、吸收电容C5、限流电阻R2和限流电阻R3组成，所述吸收电容Cl和限流电阻R3串联后与串联在一起的吸收电容C5和限流电阻R2进行反向并联，且并联后的两端分别接至上述快速恢复整流电桥3的两个输入端；上述续流电路5由电容C2、电容C6、电抗器DG2、放电电阻Rl和放电电阻R4组成，其中所述电容C2和电容C6串联后的两端分别接至上述快速恢复整流电桥3输出端的两根母线上，所述放电电阻Rl并联在电容C2上，所述放电电阻R4并联在电容C6上，所述电抗器DG2的一端接至上述逆变变压器二次绕组I的中间抽头上、另一端联接至所述电容C2和电容C6的公共端；上述半桥逆变电路6由大功率IGBT模块Q1A、大功率IGBT模块Q1B、吸收电容C3、吸收电容C7和二次逆变驱动电路组成，所述大功率IGBT模块QlA和大功率IGBT模块QlB分别与二次逆变驱动电路连接，所述吸收电容C3并联在大功率IGBT模块QlA的集电极和发射极之间，所述吸收电容C7并联在大功率IGBT模块QlB的集电极和发射极之间，且所述大功率IGBT模块QlA的发射极和大功率IGBT模块QlB的集电极连接至焊机输出端“交流( )”，所述大功率IGBT模块QlA的集电极连接至焊机输出端“地线( + )”，且上述快速恢复整流电桥3输出端的两根母线中的正极母线连接至大功率IGBT模块QlA的集电极、负极母线连接至大功率IGBT模块QlB的发射极，且上述快速恢复整流电桥3输出端的两根母线上并联有滤波电容C4，而交流氩弧焊机的输出是由焊机输出端“焊枪(一)”与焊机输出端“交流( )”组成，并且在焊机输出端“焊枪(一)”与焊机输出端“交流( )”之间并联有由电容CS和电容ClO串联形成的电路，而且电容C8和电容ClO串联形成的电路中还并联有电容C9，并且电容C9的一端连接电容C8和电容ClO的公共端、另一端接地，而直流氩弧焊机则由焊机输出端“焊枪(一)”与焊机输出端“地线( + )”组成；上述快速恢复整流电桥3由两路二极管电路并联组成，且各路二极管电路分别由两个二极管同向串联组成。[0016]本实用新型是通过实施例来描述的，但并不对本实用新型构成限制，参照本实用新型的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本实用新型权利要求限定的范围之内。·
权利要求1.一种交直流氩弧焊机二次逆变主回路，其特征在于包括逆变变压器二次绕组(I)、尖峰吸收电路(2)、快速恢复整流电桥(3)、过电压吸收保护电路(4)、续流电路(5)、半桥逆变电路(6)和非线性饱和电抗器(7)，其中所述非线性饱和电抗器(7)为带气隙的、且在小电流工作状态具有大电感量并在大电流工作状态能够快速退饱和的电抗器，且所述非线性饱和电抗器(7)与逆变变压器二次绕组(I)的中间抽头串联后接至焊机输出端“焊枪(―)，，。
2.根据权利要求I所述交直流氩弧焊机二次逆变主回路，其特征在于上述非线性饱和电抗器(7)由山字型钢片(71)及设置在山字型钢片(71)开口侧的一字型钢片(72)组成，且所述一字型钢片(72)与山字型钢片(71)之间留有贯通气隙(73)，其中所述山字型钢片(71)的中间舌片柱(711)上设置有线圈绕组(74)。
3.根据权利要求I所述交直流氩弧焊机二次逆变主回路，其特征在于上述过电压吸收保护电路(4)由快速恢复二极管D1、吸收电容CU、过压检测驱动电路、放电开关SI和能耗电阻R5组成，其中所述快速恢复二极管Dl和吸收电容Cll串联后接至主回路的两根母线上，所述放电开关SI和能耗电阻R5串联后与吸收电容Cll并联连接，所述过压检测驱动电路用于检测吸收电容Cll两端的电压以控制并联在吸收电容Cll上的能耗电阻R5进行放电。
4.根据权利要求I所述交直流氩弧焊机二次逆变主回路，其特征在于上述尖峰吸收电路(2)由吸收电容Cl、吸收电容C5、限流电阻R2和限流电阻R3组成，所述吸收电容Cl和限流电阻R3串联后与串联在一起的吸收电容C5和限流电阻R2进行反向并联，且并联后的两端分别接至上述快速恢复整流电桥(3)的两个输入端。
5.根据权利要求I所述交直流氩弧焊机二次逆变主回路，其特征在于上述续流电路(5)由电容C2、电容C6、电抗器DG2、放电电阻Rl和放电电阻R4组成，其中所述电容C2和电容C6串联后的两端分别接至上述快速恢复整流电桥(3)输出端的两根母线上，所述放电电阻Rl并联在电容C2上，所述放电电阻R4并联在电容C6上，所述电抗器DG2的一端接至上述逆变变压器二次绕组(I)的中间抽头上、另一端联接至所述电容C2和电容C6的公共端。
6.根据权利要求I所述交直流氩弧焊机二次逆变主回路，其特征在于上述半桥逆变电路(6)由大功率IGBT模块Q1A、大功率IGBT模块Q1B、吸收电容C3、吸收电容C7和二次逆变驱动电路组成，所述大功率IGBT模块QlA和大功率IGBT模块QlB分别与二次逆变驱动电路连接，所述吸收电容C3并联在大功率IGBT模块QlA的集电极和发射极之间，所述吸收电容C7并联在大功率IGBT模块QlB的集电极和发射极之间，且所述大功率IGBT模块QlA的发射极和大功率IGBT模块QlB的集电极连接至焊机输出端“交流( )”，所述大功率IGBT模块QlA的集电极连接至焊机输出端“地线( + )”，且上述快速恢复整流电桥(3)输出端的两根母线中的正极母线连接至大功率IGBT模块QlA的集电极、负极母线连接至大功率IGBT模块QlB的发射极，且上述快速恢复整流电桥(3)输出端的两根母线上并联有滤波电容C4。
7.根据权利要求I所述交直流氩弧焊机二次逆变主回路，其特征在于上述快速恢复整流电桥(3 )由两路二极管电路并联组成，且各路二极管电路分别由两个二极管同向串联组成。
专利摘要一种交直流氩弧焊机二次逆变主回路，包括逆变变压器二次绕组、尖峰吸收电路、快速恢复整流电桥、过电压吸收保护电路、半桥逆变电路、续流电路和非线性饱和电抗器，其中非线性饱和电抗器为带气隙的电抗器，且非线性饱和电抗器与逆变变压器二次绕组的中间抽头串联后接至焊机的焊枪输出端。本实用新型由于采用了在焊机的二次逆变主回路中串联带气隙的非线性饱和电抗器的结构，通过该带气隙的非线性饱和电抗器有效地提高了焊机的稳弧特性，同时通过电路中的过电压吸收保护电路、尖峰吸收电路以及续流电路，确保了电路中电压及电流的稳定和持续，这样既保护了电路中的元件不易损坏，又确保了焊机的性能稳定可靠，从而进一步地提高了焊机的稳弧特性。
文档编号H01F27/24GK202571552SQ20122015282
公开日2012年12月5日 申请日期2012年4月12日 优先权日2012年4月12日
发明者杜长福 申请人:广州亦高电气设备有限公司