工频单相逆变电源装置的制作方法

专利名称：工频单相逆变电源装置的制作方法
技术领域：
或信号输出端102、 104的发生故障时，控制系统均能自检并实时切换到另一条 并行冗余线路的信号输入端或信号输出端运行；冗余容错控制芯片11具有报错 指示功能，当冗余容错驱动控制芯片ll本身或由其控制的其他芯片发生错误时， 冗余容错驱动控制芯片11通过线路12将错误信号数据包上传到控制系统，控制 系统会根据芯片ll传回的信息进行的错误位置判断，冗余容错控制芯片11也可 以通过外接一个LED指示灯显示错误；冗余容错驱动控制芯片ll通过信号控制 线路与PCB板上相邻的冗余容错驱动控制芯片串行级联。见图4,冗余容错控制芯片11为90度四向冗余容错驱动驱动控制芯片，该 芯片具有四对并行的信号输入端和信号输出端101和106、 103和108、 105和102、 107和104，每对信号输入端或信号输出端的信号输入端通过一根线路与信号输 出端连接，该芯片由互相垂直传输方向的四根线路提供四条并行且具有冗余容错 功能的信号控制线路81、 82、 83和84，由于四根线路传输方向垂直，当相邻的 冗余容错驱动控制芯片11之间的两条信号控制线路的一个信号输入端和一个信 号输出端101和102,或103和104,或105和106，或107和108其中任一能正 常工作时，冗余容错驱动控制芯片芯片ll可正常工作；当信号控制线路81、 82、 83和84其中任何一条线路发生故障时，控制系统均能自检并实时切换到其他三 条并行信号控制线路运行。见图5, PCB板6与设置在PCB板6上的LED发光单元10和冗余容错驱动控 制芯片11封装成一个密封的显示单元13,显示单元13及其连接导线通过防水胶 封装后套置在地^L块1相应的通孔2内。以上所述实施方式仅用来说明本实用新型，但不限于此。在不偏离本实用新型构思的条件下，所属技术领域人员可做出适当变更调整，而这些变更调整也应 纳入本实用新型的权利要求保护范围之内。本实用新型通过下列技术方案完成 一种工频单相逆变电源装置，其特征在于-它由逆变主回路(3)、驱动电路(2)、波形发生器(l)、保护电路(4)及电源(5)组成，其 中逆变主回路(3)的输入端与中频发电机220V、 500/^绕组的三相输出端相连，输出 端与负载电动机相连接，同时波形发生器(1)的信号输出端与驱动电路(2)的信号输入端 相连，保护电路(4)的输入端与过流保护传感器、过热保护传感器以及欠压保护的传感 器的信号输出端相连，保护电路(4)的输出端与波形发生器(1)的脉冲输出封锁端相连。所述逆变主回路(3)由整流滤波电路、快速熔断器、电容、电阻、电感、负载及逆 变桥组成，其中，中频发电机220V、 500/^绕组的三相输出端A、 B、 C与整流桥电路Z 相连，使绕组的输出电压经整流滤波后形成250V的直流电压加至逆变桥电路；直流电 源正极通过快速熔断器FS与绝缘栅双极型晶体管(即IGBT管)VI、 V3的集电极相连， 负极通过限流电阻RO与IGBT管V2、 V4的发射极相连，负载电动机D与阻容RC并联后 经电感线圈L2，分别与IGBT管VI、 V3发射极、IGBT管V2、 V4的集电极相连，IGBT 管V1、 V2、 V3、 V4的栅极Vgl、 Vg2、 Vg3、 Vg4分别与驱动电路(2)的输出端VI、 V2、 V3、 V4相连。通过逆变桥中四个IGBT管V1、 V2、 V3、 V4两两对角轮流导通工作，从而 将250V直流电压逆变为工频交流电压220V 50HZ的对称方波后供给负载工作。所述驱动电路(2)由变压器、桥式整流电路、三端稳压器电源电路、高速光电耦 合器组成，其中变压器T的初级接电焊机24V附加绕组的输出端，次级分别与桥式整流 器F0、 F込、r込输入端相连，桥式整流器F0、 K込、na输出端分别通过电容C^、 C404 、 C407 、 C402 、 C405 、 C柳、稳压集成电路IC202、 IC203、 IC204与高速光电耦合 器IC301、 IC302、 IC303、 IC304相连，高速光电耦合器IC301、 IC304的2脚与波形发 生器(l)的IClOl输出端ll脚相连，IC302、 IC303的2脚与波形发生器(1)的IC101输 出端14脚相连，IC301、 IC302、 IC303、 IC304的3脚均互连，7脚、8脚分别与逆变主 回路(3)中的IGBT管V1、 V3、 V2、 V4的栅极Vgl、 Vg3、 Vg2、 Vg4相连。所述波形发生器(l)由集成电路IC101及外围RC辅助电路组成，其中IC101的16 脚与2脚直接相连，4脚接C^、 i 皿组成抗干扰电路，6脚与振荡电阻i 『皿相接，5 脚与振荡电容C皿相连，7脚通过i 皿与电电容C皿相连，10脚通过电阻^。7接地。所述保护电路(4)由二极管、三极管、电容、电阻、运算放大器组成，其中，三极 管V301的集电极与波形发生器中IC101的10脚相连，发射极接地，基极与电阻R303、 R302的公共节点相连，电阻R304 —端与电源正极相连，另一端分别经发光二极管VL301、 电阻R303、R302接地，该端经二极管VD301与三极管V302的集电极、指示灯接插件CZ302 的2脚相连，同时还通过电阻R305与三极管V303集电极相连，三极管V302的基极经 电阻R307、 R308与三极管V304的集电极相连，同时该基极还经电阻R306、复位开关接 插件CZ303接地，发射极接地，三极管V303的发射极与三极管V304的基极、三极管V305 的发射极相连，三极管V305集电极一路经发光二极管VL304、电阻R314与运算放大器 IC104B的输出端7脚相连，另一路经发光二极管VL302、电阻R311与运算放大器IC104A 的输出端1脚相连，再一路经发光二极管VL303、电阻R312、温度继电器触点接插件CZ304 与地相连，运算放大器IC104A的同相输入端3脚经电阻R310接电源正极，该3脚再经 电阻R502、电位器RW102、电容C303接地，IC104A的反相输入端2脚与取样电阻R04 相连，同时经电容C304接地；运算放大器IC104B的反相输入端6脚经电阻R315接电 源正极，同时经电阻R503、电位器RW103、电容C305接地，IC104B的同相输入端5脚 经电阻R05与逆变主回路直流电源接插件CZ2相连，同时经电阻R06、电容C02接地。本实用新型与现有技术相比具有下列优点和效果采用上述方案，可在不改变中频 无源电焊机结构的前提下，直接输出220V 50/^工频单相电源。此电源具有抗强电磁 干扰、带负载能力较强、逆变桥过流速断、过热速断和系统的欠压保护功能，能够满足 野外作业设备的直接启动和关断。同时还具有体积小、重量轻、使用方便等优点。


图l为系统结构框图；图2为逆变主回路电路图；图3为波形发生器电路图；图4为驱动电路原理图；图5为保护电路原理图。
具体实施方式

以下结合附图给出的实例对本实用新型做进一步描述，但本实用新型之内容并不 局限于此。本实用新型所提供的中频无源电焊机输出220V、 50/^工频单相逆变电源，它是由 逆变主回路(3)、驱动电路(2)、波形发生器(l)、保护电路(4)及电源(5)共五个单元电 路组成，如图l。所述逆变主回路中，A、 B、 C为中频发电机220V、 500/^绕组的三相输出端，该 绕组的输出电压经整流滤波后形成250V的直流电压加至逆变桥电路，其中，直流电源 正极通过快速熔断器FS与IGBT管VI、 V3的集电极相连，负极通过限流电阻R0与IGBT 管V2、 V4的发射极相连，负载电动机D与阻容RC并联后经电感线圈L2，分别与IGBT 管V1、 V3发射极、V2、 V4的集电极相连，VI、 V2、 V3、 V4的栅极Vgl、 Vg2、 Vg3、 Vg4 分别与驱动电路(图5)的V1、 V2、 V3、 V4的输出端相连。逆变桥中四个IGBT管V1、 V2、 V3、 V4两两对角轮流导通工作，从而将250V直流电压逆变为工频交流220V 50HZ 的对称方波后供给负载工作，如图2。所述驱动电路由变压器T、三路独立直流稳压电源及四片高速光电耦合器IC301、 IC302、 IC303、 IC304组成。所述变压器T的初级接电焊机24V附加绕组的输出端，次 级分别输出三路24V的交流电源，经K0 、 F込、Kft整流为28V直流并经电容C^ 、 C4。4 、 C407 、 C啦、C4。5、 C棚滤波后，通过三个稳压集成电路IC202、 IC203、 IC204输出三 路稳定的18V直流为四片高速光电耦合器IC301、 IC302、 IC303、 IC304供电。IC301、 IC304的2脚与波形发生器(l) IC101输出端11脚相连，IC302、 IC303的2脚与波形发 生器(l) IC101输出端14脚相连，IC301、 IC302、 IC303、 IC304的3脚均互连,7脚、 8脚分别与逆变主回路(图2)中的IGBT管V1、 V3、 V2、 V4的栅极Vgl、 Vg3、 Vg2、 Vg4 相连，给逆变桥提供逆变驱动信号，如图4。所述波形发生器由集成电路IC101及外围辅助电路组成，CIM、 Cie5、 7 1()3为去耦 电路，IC101的16脚与2脚直接相连，4脚接(^。3 、组成抗干扰电路，振荡电阻i 『，。,一端接IC101的第6脚， 一端接地，iV则的取值范围为0欧到50K欧，第5脚的振荡 电容C^的放电时间电阻及^决定；同时逆变桥臂之间的死区电压通过调整及M的阻值 来完成；C他的取值范围为0.001u F到O. 1 u F，本设计中取C皿=0.47/y ，第10脚通 过10K电阻/ 1()7接地，如图3。所述保护电路由过流保护电路、欠压保护电路、热保护电路组成，其中过流保 护电路由IC104A及外围元件组成，其中过流取样电阻上的电压由2脚输入，电阻及31。、 i ^。2组成过流值设定电路，当过流取样电阻上的电压超过设定值时，IC104A的1脚输 出低电平，从而触发由V304、 V303、 V302组成的双稳态电路使其进入导通状态，V302 导通V301截至，波形发生器(图4)中的集成电路IC101的SD端为高电平，输入逆变桥 IGBT管的控制脉冲被封锁，逆变输出电压为零，电动机停止工作，同时发出报警。过流 保护电路动作后，通过复位按钮可使系统恢复工作；欠压保护电路由IC104B及外围元 件组成，其中及。5、 i^组成分压电路对输入的240V电压进行分压，取及。6所分得的电压 作为作为IC104B的同相输入电压，同理7 315、及『朋也组成分压电路，取及『朋分得的电 压作为IC104B的反相输入电压，当IC104B第5脚的电压低于设定值时，IC104B的1 脚输出低电平并触发由V304、 V303、 V302组成的双稳态电路使其进入导通状态，V302 导通V301截至，波形发生器(l)中的集成电路IC101的SD端为高电平，输入逆变桥IGBT 管的控制脉冲被封锁，逆变输出电压为零，电动机停止工作，同时发出报警。欠压保护 电路动作后，通过复位按钮可使系统恢复工作；过热保护电路是在逆变桥IGBT管的散 热器上安装温度继电器，其动作温度设定为85°C，当场效应管的温度超过85。C时温 度继电器闭合，此时，温度继电器的触点将CZ304的两个端口短路，导致V304、 V303、 V302组成的双稳态电路进入导通状态，从而使波形发生器(图4)中的集成电路IC101的 SD端为高电平，输入逆变桥IGBT管的控制脉冲被封锁，逆变输出为零，电动机停止工 作。待IGBT管温度降到给定值之下时，温度继电器断开，按下复位按钮可使系统恢复 工作，如图5。该逆变电源的工作过程是 .1. 中频无源电焊机启动后，其A、B、C三相绕组的输出电压经整流滤波后形成250V的直流电压加至逆变桥电路。2. 该焊机的附加绕组24V电压经变压器T、整流、滤波及三端稳压后提供直流分 量，供相关的直流电路工作。3. 首先由波形发生电路中的集成电路IC101产生脉冲信号，通过其11脚、14脚 分别送到驱动电路高速光电耦合器IC301、 IC304和IC302、 IC303的2脚输入 端，其四个输出驱动信号分别由7脚、8脚输出，送至逆变主回路逆变桥中的 四个IGBT管的栅极，使其交替工作，从而将250V直流电压逆变为220V 50//z 工频交流电压，供工频设备使用。
权利要求1、一种工频单相逆变电源装置，其特征在于它由逆变主回路(3)、驱动电路(2)、波形发生器(1)、保护电路(4)及电源(5)组成，其中逆变主回路(3)的输入端与中频发电机220V、500HZ绕组的三相输出端相连，输出端与负载电动机相连接，同时波形发生器(1)的信号输出端与驱动电路(2)的信号输入端相连，保护电路(4)的输入端与过流保护传感器、过热保护传感器以及欠压保护的传感器的信号输出端相连，保护电路(4)的输出端与波形发生器(1)的脉冲输出封锁端相连。
2、 根据权利要求1所述的工频单相逆变电源装置，其特征在于所述逆变主回路(3) 由整流滤波电路、快速熔断器、电容、电阻、电感、负载及逆变桥组成，其中，中频发 电机220V、 500/^绕组的三相输出端A、 B、 C与逆变桥电路Z相连，使绕组的输出电 压经整流滤波后形成250V的直流电压加至逆变桥电路；直流电源正极通过快速熔断器 FS与IGBT管V1、 V3的集电极相连，负极通过限流电阻R0与IGBT管V2、 V4的发射极 相连，负载电动机D与阻容RC并联后经电感线圈L2，分别与IGBT管V1、 V3发射极、 V2、 V4的集电极相连，VI、 V2、 V3、 V4的栅极Vgl、 Vg2、 Vg3、 Vg4分别与驱动电路(2) 的输出端V1、 V2、 V3、 V4相连。
3、 根据权利要求1所述的工频单相逆变电源装置，其特征在于所述驱动电路(2) 由变压器、桥式整流电路、三端稳压器电源电路、高速光电耦合器组成，其中变压器T 的初级接电焊机24V附加绕组的输出端，次级分别与桥式整流器Fa、 F込、r込输入端相连，桥式整流器^a、 ％2、 r込输出端分别通过电容c柳、C4。4、 C4。7、 C4Q2、 C405 、C4。8、稳压集成电路IC202、 IC203、 IC204与高速光电耦合器IC301、 IC302、 IC303、 IC304相连，高速光电耦合器IC301、 IC304的2脚与波形发生器(1)的IC101输出端11 脚相连，IC302、IC303的2脚与波形发生器(1)的IC101输出端14脚相连，IC301、IC302、 IC303、 IC304的3脚均互连，7脚、8脚分别与逆变主回路(3)中的场效应管VI、 V3、 V2、 V4的栅极Vgl、 Vg3、 Vg2、 Vg4相连。
4、 根据权利要求1所述的工频单相逆变电源装置，其特征在于所述波形发生器(l) 由集成电路IC101及外围RC辅助电路组成，其中IC101的16脚与2脚直接相连，4脚接C^、 组成抗干扰电路，6脚与振荡电阻i^则相接，5脚与振荡电容C朋相连， 7脚通过i 1Q2与电电容C1Q1相连，10脚通过电阻及1()7接地。
5、根据权利要求1所述的工频单相逆变电源装置，其特征在于所述保护电路(4) 由二极管、三极管、电容、电阻、运算放大器组成，其中，三极管V301的集电极与波 形发生器中IC101的IO脚相连，发射极接地，基极与电阻R303、 R302的公共节点相连， 电阻R304 —端与电源正极相连，另一端分别经发光二极管VL301、电阻R303、 R302接 地，该端经二极管VD301与三极管V302的集电极、指示灯接插件CZ302的2脚相连， 同时还通过电阻R305与三极管V303集电极相连，三极管V302的基极经电阻R307、R308 与三极管V304的集电极相连，同时该基极还经电阻R306、复位开关接插件CZ303接地， 发射极接地，三极管V303的发射极与三极管V304的基极、三极管V305的发射极相连， 三极管V305集电极一路经发光二极管VL304、电阻R314与运算放大器IC104B的输出端 7脚相连，另一路经发光二极管VL302、电阻R311与运算放大器IC104A的输出端1脚 相连，再一路经发光二极管VL303、电阻R312、温度继电器触点接插件CZ304与地相连， 运算放大器IC104A的同相输入端3脚经电阻R310接电源正极，该3脚再经电阻R502、 电位器RW102、电容C303接地，IC104A的反相输入端2脚与取样电阻R04相连，同时 经电容C304接地；运算放大器IC104B的反相输入端6脚经电阻R315接电源正极，同 时经电阻R503、电位器RW103、电容C305接地，IC104B的同相输入端5脚经电阻R05 与逆变主回路直流电源接插件CZ2相连，同时经电阻R06、电容C02接地。
专利摘要本实用新型提供一种工频单相逆变电源装置，其特征在于它由逆变主回路(3)、驱动电路(2)、波形发生器(1)、保护电路(4)及电源(5)组成，其中逆变主回路(3)由整流滤波电路、快速熔断器、电容、电阻、电感、负载及逆变桥组成；驱动电路(2)由变压器、桥式整流电路、三端稳压器电源电路、高速光电耦合器组成；波形发生器(1)由脉冲发生集成电路及外围RC辅助电路组成；保护电路(4)由二极管、三极管、电容、电阻、运算放大器组成。可在不改变中频无源电焊机结构的前提下，直接输出220V50H_Z工频单相电源。此电源具有抗强电磁干扰、带负载能力较强、逆变桥过流速断、过热速断和系统的欠压保护功能，能够满足野外作业设备的直接启动和关断。同时还具有体积小、重量轻、使用方便等优点。
文档编号H02H7/10GK201219244SQ20082008117
公开日2009年4月8日 申请日期2008年5月9日 优先权日2008年5月9日
发明者刘海鹏, 诚 卢, 佳 李, 恒 李 申请人:昆明理工大学