专利名称：一种单管igbt逆变焊机的逆变装置及其焊机电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及焊机产品领域，具体涉及一种单管IGBT逆变焊机的逆变装置及其焊机电源。
背景技术：
目前的逆变式电焊机都是按照逆变焊机电源的功率流路径依次通过工频整流电路、工频滤波电路、中频逆变电路、中频降压电路、中频整流电路、输出滤波电路，进行整体化顺序设计。其整机结构繁杂，焊机电源中的强电部分和弱电部分、控制信号电路和电力逆
变线路难以清晰分割开；导致很强的电磁骚扰信号在各部件之间串扰，严重干扰本机的控制电路和同一电网上的其他电气设备；且强电部分和弱电部分很容易纠结在一起，存在很大的安全隐患；也不利于整机的散热，使得整机的负载持续率大为降低，严重影响设备的工作状态。无法满足用户长时间、高负荷的使用要求。
发明内容为克服上述缺陷，本实用新型的目的即在于一种单管IGBT逆变焊机的逆变装置及其焊机电源。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的本实用新型一种单管IGBT逆变焊机的逆变装置，主要包括中频逆变电路和中频整流电路，还包括主架体，所述主架体上设有第一散热组和第二散热组，所述第一、第二散热组均由两个散热齿面相对散热器组成，且其两个散热齿面之间形成一风道；所述第一、第二散热组之间设有电磁隔离层；所述第一散热组的上端面接有第一电路板，所述第一电路板上设有中频逆变电路，所述中频逆变电路中的IGBT管通过第一固定件设置在第一散热组的外侧壁上；所述第二散热组的下端面接有第二电路板，所述第二电路板上设有中频整流电路，所述中频整流电路中的快恢复二极管通过第二固定件设置在第二散热组的外侧壁上。进一步，所述中频逆变电路包括对称驱动电路，第一、第二、第三、第四电力开关器件组和母线滤波电容；所述第一、第二、第三、第四电力开关器件组对称且均匀的分布在对称驱动电路的周围；所述第一、第二、第三、第四组电力开关器件中的IGBT管到对称驱动电路的路径和长
度完全一致。进一步，所述IGBT管与散热器的外侧壁之间采用绝缘薄膜隔离。进一步，所述快恢复二极管与散热器的外侧壁之间通过导电导热材料连接。进一步，所述电磁隔离层中填充有绝缘材料。进一步，所述散热器接有滤除干扰的接地装置。进一步，所述第一电路板上设有工频整流电路输入端和中频变压器一侧输出端；所述第二电路板上设有中频变压器二侧输入端。进一步，所述第一电力开关器件组由单管IGBT、晶体管Qla和晶体管Qlb、门极电阻R15和R16、阻容吸收电阻R13和R14、阻容吸收电容C9和ClO器件组成；所述第二电力开关器件组由单管IGBT、晶体管Q2a和晶体管Q2b、门极电阻R17和R18、阻容吸收电阻R19和R20、阻容吸收 电容Cll和C12器件组成；所述第三电力开关器件组由单管IGBT、晶体管Q3a和晶体管Q3b、门极电阻R9和R10、阻容吸收电阻Rll和R12、阻容吸收电容C5和C6器件组成；所述第四电力开关器件组由单管IGBT、晶体管Q4a和晶体管Q4b、门极电阻R23和R24、阻容吸收电阻R21和R22、阻容吸收电容C15和C16器件组成。进一步，所述对称驱动电路包括第一、第二、第三和第四驱动网络；所述第一驱动网络由电阻R1、电阻R2、电容Cl、二极管D3组成，用于将控制信号输送至第一电力开关器件组的IGBT管的门极；所述第二驱动网络由电阻R3、电阻R4、电容C2、二极管D4组成，用于将控制信号输送至第二电力开关器件组的IGBT管的门极；所述第三驱动网络由电阻R5、电阻R6、电容C3、二极管Dl组成，用于将控制信号输送至第三电力开关器件组的IGBT管的门极；所述第四驱动网络由电阻R7、电阻R8、电容C4、二极管D2组成，用于将控制信号输送至第四电力开关器件组的IGBT管的门极。本实用新型一种单管IGBT逆变焊机电源，主要包括金属机壳，以及设置在该机壳内的控制电路、中频变压器、输出电抗器和如上所述的逆变装置，所述中频变压器和输出电抗器设置在所述逆变装置的风道出风口处，所述控制电路外部设有电磁屏蔽装置。本实用新型中将强电部分与弱电部分进行分离布置，极大的减少了各部件之间的相互串扰；并且采用分离设计利于整机的散热与维修。
为了易于说明，本实用新型由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。图I为本实用新型的逆变装置的硬件结构示意图；图2为本实用新型的逆变装置的电路结构示意图；图3为本实用新型的逆变装置中的对称驱动电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。请参阅图I至图3，本实用新型一种单管IGBT逆变焊机的逆变装置，主要包括中频逆变电路和中频整流电路，还包括主架体I,所述主架体I上设有第一散热组2和第二散热组3，所述第一、第二散热组均由两个散热齿面相对散热器组成，且其两个散热齿面之间形成一风道；所述第一、第二散热组之间设有电磁隔离层4 ；所述第一散热组2的上端面接有第一电路板5，所述第一电路板5上设有中频逆变电路，所述中频逆变电路中的IGBT管通过第一固定件6设置在第一散热组2的外侧壁上；[0039]所述第二散热组3的下端面接有第二电路板7，所述第二电路板7上设有中频整流电路，所述中频整流电路中的快恢复二极管通过第二固定件8设置在第二散热组3的外侧壁上。其中，由快恢复二极管组D5、D6、D7、D8和D9、DIO、Dll、D12组成全波中频整流电路，其中电阻R25、电容C17和电阻R16、电容C18是其阻容吸收电路。中频整流电路将中频变压器隔离降压后的电压/电流整流成直流电压/电流，然后送到输出电抗器滤波。四组电力开关IGBT管两两固定于一块铝型材散热器上，两块铝型材散热器的散
热齿相对着安装，这样就形成了一个左右闭合的散热通风风道。两组快恢复二极管组分别固定于两块铝型材散热器上，两块铝型材散热器的散热齿相对着安装，这样就又形成了一个左右闭合的散热通风风道。电力开关IGBT管和快恢复二极管组各自形成的散热通风风道。通过PVC绝缘支架组合成一个整体，电力开关IGBT管形成的散热通风风道位于上方，快恢复二极管组形成的散热通风风道位于下方。第一、第二散热组之间有距离足够远的电磁隔离层，最后形成一个完整的、上下左右都完全密闭的通风风道，使得强迫风冷的冷却效果达到最佳。进一步，所述中频逆变电路包括对称驱动电路11，第一、第二、第三、第四电力开关器件组和母线滤波电容12 ；所述第一、第二、第三、第四电力开关器件组对称且均匀的分布在对称驱动电路的周围；所述第一、第二、第三、第四组电力开关器件中的IGBT管到对称驱动电路的路径和长
度完全一致。母线滤波电容C8、C13和C14和四组电力开关IGBT管及对称驱动电路设置在同一个电路板上，空间距离和导线路径达到最短，其引线阻抗达到最低。所以母线滤波电容CS、C13和C14能最大限度的吸收逆变产生的高频尖峰电压，确保电力开关IGBT管受到尖峰电压击穿损坏的危险降到最低，同样，以最短路径和IGBT并联的阻容吸收电路也最大限度的吸收和衰减了逆变高频尖峰电压。进一步，所述IGBT管与散热器的外侧壁之间采用绝缘薄膜隔离；使得电力开关IGBT管产生的热量既能最大限度的传给铝型材散热器又有足够的介电强度保证高压回路与散热器的绝缘隔尚。进一步，所述快恢复二极管与散热器的外侧壁之间通过导电导热材料连接。进一步，所述电磁隔离层4中填充有绝缘材料。进一步，所述散热器接有滤除干扰的接地装置。进一步，所述第一电路板5上设有工频整流电路输入端12和中频变压器一侧输出端9 ;所述第二电路板7上设有中频变压器二侧输入端10。进一步，所述第一电力开关器件组由单管IGBT、晶体管Qla和晶体管Qlb、门极电阻R15和R16、阻容吸收电阻R13和R14、阻容吸收电容C9和ClO器件组成；所述第二电力开关器件组由单管IGBT、晶体管Q2a和晶体管Q2b、门极电阻R17和R18、阻容吸收电阻R19和R20、阻容吸收电容Cll和C12器件组成；所述第三电力开关器件组由单管IGBT、晶体管Q3a和晶体管Q3b、门极电阻R9和R10、阻容吸收电阻Rll和R12、阻容吸收电容C5和C6器件组成；所述第四电力开关器件组由单管IGBT、晶体管Q4a和晶体管Q4b、门极电阻R23和R24、阻容吸收电阻R21和R22、阻容吸收电容C15和C16器件组成。进一步，所述对称驱动电路包括第一、第二、第三和第四驱动网络；所述第一驱动网络由电阻R1、电阻R2、电容Cl、二极管D3组成，用于将控制信号输送至第一电力开关器件组的IGBT管的门极；所述第二驱动网络由电阻R3、电阻R4、电容C2、二极管D4组成，用于将控制信号输送至第二电力开关器件组的IGBT管的门极；所述第三驱动网络由电阻R5、电阻R6、电容C3、二极管Dl组成，用于将控制信号输
送至第三电力开关器件组的IGBT管的门极；所述第四驱动网络由电阻R7、电阻R8、电容C4、二极管D2组成，用于将控制信号输送至第四电力开关器件组的IGBT管的门极。位于四组电力开关IGBT管中央的对称驱动电路，将控制电路总成送来的PWM信号分为相位相差180度的两相信号，再分配给四组电力开关IGBT管，作为驱动信号。对称驱动电路PCB板电路布局是对称的，控制电路板总成输出的PWM信号送至中频脉冲变压器TI，Tl绝缘隔离后输出四路PWM信号，通过由电阻R1、电阻R2、电容Cl、二极管D3组成的驱动网络送到第一组电力开关IGBT组件门极；通过由电阻R3、电阻R4、电容C2、二极管D4组成的驱动网络送到第二组电力开关IGBT组件门极；通过由电阻R5、电阻R6、电容C3、二极管Dl组成的驱动网络送到第三组电力开关IGBT组件门极；通过由电阻R7、电阻R8、电容C4、二极管D2组成的驱动网络送到第四组电力开关IGBT组件门极。其中R1=R3=R6=R8，R2=R4=R5=R7, D3=D4=D1=D2, C1=C2=C3=C4，由此可以看出四路电路参数完全一致。而且对称驱动电路PCB板的布局完全是同等路径完全对称的。因此，四路电力开关IGBT组件门极的PWM驱动信号的幅度和时延是一致的，这使得整个逆变器的对称度和稳定度都非常高。控制电路输出的PWM脉冲输出插座送出的PWM信号通过四组驱动线送到对称驱动电路上，通过对称驱动电路电隔离并分配相位后，去驱动四组电力开关中的IGBT管。四组电力开关IGBT管到对称驱动电路PCB板的路径和长度完全一致，所以其驱动阻抗也完全一样。这样就极大地保证了四组电力开关IGBT管的门极PWM驱动信号的幅度和时延的一致性。本实用新型一种单管IGBT逆变焊机电源，主要包括金属机壳，以及设置在该机壳内的控制电路、中频变压器、输出电抗器和如上所述的逆变装置，所述中频变压器和输出电抗器设置在所述逆变装置的风道出风口处，所述控制电路外部设有电磁屏蔽装置。本实用新型中的第一、第二散热组分别都有滤除干扰的接地装置，再加上第一散热组的金属基材起到屏蔽IGBT管电极电场的作用，第二散热组的金属基材起到了屏蔽快恢复二极管电极电场的作用，再配上金属机壳及其他铁基金属结构件的磁场屏蔽作用，使机内电磁场都得以良好的屏蔽。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种单管IGBT逆变焊机的逆变装置，包括中频逆变电路和中频整流电路，其特征在于，还包括主架体，所述主架体上设有第一散热组和第二散热组，所述第一、第二散热组均由两个散热齿面相对散热器组成，且其两个散热齿面之间形成ー风道； 所述第一、第二散热组之间设有电磁隔离层； 所述第一散热组的上端面接有第一电路板，所述第一电路板上设有中频逆变电路，所述中频逆变电路中的IGBT管通过第一固定件设置在第一散热组的外侧壁上； 所述第二散热组的下端面接有第二电路板，所述第二电路板上设有中频整流电路，所述中频整流电路中的快恢复ニ极管通过第二固定件设置在第二散热组的外侧壁上。
2.根据权利要求I所述的单管IGBT逆变焊机的逆变装置，其特征在于，所述中频逆变电路包括对称驱动电路，第一、第二、第三、第四电カ开关器件组和母线滤波电容； 所述第一、第二、第三、第四电カ开关器件组对称且均匀的分布在对称驱动电路的周围；所述第一、第二、第三、第四组电カ开关器件中的IGBT管到对称驱动电路的路径和长度完全一致。
3.根据权利要求2所述的单管IGBT逆变焊机的逆变装置，其特征在于，所述IGBT管与散热器的外侧壁之间采用绝缘薄膜隔离。
4.根据权利要求3所述的单管IGBT逆变焊机的逆变装置，其特征在于，所述快恢复ニ极管与散热器的外侧壁之间通过导电导热材料连接。
5.根据权利要求4所述的单管IGBT逆变焊机的逆变装置，其特征在于，所述电磁隔离层中填充有绝缘材料。
6.根据权利要求5所述的单管IGBT逆变焊机的逆变装置，其特征在于，所述散热器接有滤除干扰的接地装置。
7.根据权利要求6所述的单管IGBT逆变焊机的逆变装置，其特征在于，所述第一电路板上设有エ频整流电路输入端和中频变压器ー侧输出端；所述第二电路板上设有中频变压器ニ侧输入端。
8.根据权利要求7所述的单管IGBT逆变焊机的逆变装置，其特征在于，所述第一电カ开关器件组由单管IGBT、晶体管Qla和晶体管Qlb、门极电阻R15和R16、阻容吸收电阻R13和R14、阻容吸收电容C9和ClO器件组成； 所述第二电カ开关器件组由单管IGBT、晶体管Q2a和晶体管Q2b、门极电阻R17和R18、阻容吸收电阻R19和R20、阻容吸收电容Cll和C12器件组成； 所述第三电カ开关器件组由单管IGBT、晶体管Q3a和晶体管Q3b、门极电阻R9和R10、阻容吸收电阻Rll和R12、阻容吸收电容C5和C6器件组成； 所述第四电カ开关器件组由单管IGBT、晶体管Q4a和晶体管Q4b、门极电阻R23和R24、阻容吸收电阻R21和R22、阻容吸收电容C15和C16器件组成。
9.根据权利要求8所述的单管IGBT逆变焊机的逆变装置，其特征在于，所述对称驱动电路包括第一、第二、第三和第四驱动网络； 所述第一驱动网络由电阻R1、电阻R2、电容Cl、ニ极管D3组成，用于将控制信号输送至第一电カ开关器件组的IGBT管的门极； 所述第二驱动网络由电阻R3、电阻R4、电容C2、ニ极管D4组成，用于将控制信号输送至第二电カ开关器件组的IGBT管的门极；所述第三驱动网络由电阻R5、电阻R6、电容C3、ニ极管Dl组成，用于将控制信号输送至第三电カ开关器件组的IGBT管的门极； 所述第四驱动网络由电阻R7、电阻R8、电容C4、ニ极管D2组成，用于将控制信号输送至第四电カ开关器件组的IGBT管的门极。
10.一种单管IGBT逆变焊机电源，其特征在于，包括金属机売，以及设置在该机壳内的控制电路、中频变压器、输出电抗器和如权利要求I至8任一项所述的逆变装置，所述中频变压器和输出电抗器设置在所述逆变装置的风道出风ロ处，所述控制电路外部设有电磁屏蔽装置。
专利摘要本实用新型涉及焊机产品领域，具体涉及一种单管IGBT逆变焊机的逆变装置及其焊机电源；本实用新型主要包括设置在主架体上设有第一、第二散热组，所述第一、第二散热组均由两个散热齿面相对散热器组成，且其两个散热齿面之间形成一风道；所述第一、第二散热组之间设有电磁隔离层；所述第一、第二散热组的上、下端面分别接有第一、第二电路板，所述第一电路板上设有中频逆变电路，所述第二电路板上设有中频整流电路，其中的IGBT管、快恢复二极管分别设置在第一、第二散热组的外侧壁上。本实用新型中将强电部分与弱电部分进行分离布置，极大的减少了各部件之间的相互串扰；并且采用分离设计利于整机的散热与维修。
文档编号H02M7/00GK202586768SQ20122018109
公开日2012年12月5日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者吴月涛, 刘泉, 肖福寿 申请人:深圳华意隆电气股份有限公司