一种同步双单管高频逆变装置的制作方法

本发明涉及一种高频逆变装置，特别涉及一种同步双单管高频逆变装置。

背景技术：

逆变技术在划分类别中按照逆变开关管的组成形式以及所推动负载组成形式不同，一般划分为单管激励模式、双管推挽模式、双管半桥模式和四管全桥模式。单管激励模式相对于其余模式相对控制简单，适用于小功率简单形式。

现有逆变开关管的应用均是基于管子的构成机理。大功率晶体管受到其驱动电流能力的限制；晶闸管受到其单开通控制机能的限制；mosfet受到其电压性能的限制；等等，最适合的大功率开关管就是mos控制形式晶体管输出形式的igbt器件。多年来，igbt器件技术的发展推动了电力行业和绿色能源行业的高速发展。

现有igbt大功率器件主要以半桥模块构造和多半桥模块构造形式为主，主要技术在欧美地区和我中华地区均各自取得重大进步。但是，基于适用场合和构造基本框架的限制，模块构造受到频率响应指标的限制。一般中功率模块频率局限于16khz，大功率和超大功率模块频率更低。某些特殊场合使用的适应高频开关频率的大功率模块却价格奇高。

现有新的半导体材料技术发展已经研发出sic（碳化硅）半导体材料，其高压高频性能远远超过硅半导体材料。但是，一是其领先技术是美国；二是新型材料的推广受到研发投入费用的限制，近期均是十分高昂的几个区间；三是未能批量化民用化，供货难度是十分巨大的。

现有igbt逆变开关的电源在焊接领域的应用，已经属于大功率范畴。但基于国家相关法规政策倡导绿色能源革命来讲，最核心的一点就是转换效率和降耗。针对逆变类开关电路来讲，最核心的还是突破功率应用和提高开关频率来减少电工材料的使用。

现有igbt制造基于高频化发展，规模化制造的高频器件有igbt单管器件。以英飞凌品牌为代表的各公司已经研发生产适用于100khz的单管器件，价格合理。为新的高压高频化逆变技术发展带来了基础支撑。

单管激励逆变技术是指单激励脉冲开通信号开启开关管，对隔离变压器实现单方向的激励，反方向实现续流。主要弊端是磁芯利用率偏低，需要较大截面积的磁芯。现有超微晶铁芯技术发展已经十分成熟稳定，这个方面的问题予以克服。现有技术中也有采用复合型技术予以克服，一是采用双管嵌位的形式克服管压过高的弊端；一是采用输入输出分别并联形式克服功率限制弊端；一种是采用多单管激励变换电路匹配多初级绕组形式，克服功率限制。这些都是可行的技术方案，但真行之有效的具体过程中产生的相关次生问题，对于可靠性与便利性来讲还是有其各自的局限性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种同步双单管高频逆变装置。

本发明采用的技术方案是：

一种同步双单管高频逆变装置，其特征在于：包括依次串联的输入直流端、逆变开关、变压器、整流器、输出端，所述逆变开关包括逆变开关ⅰ、逆变开关ⅲ、逆变开关ⅱ、逆变开关ⅳ，逆变开关ⅰ、逆变开关ⅲ并联同步工作，成为一个单端激励开关，且连接变压器ⅰ，逆变开关ⅱ、逆变开关ⅳ并联同步工作，成为另一个单端激励开关，且连接变压器ⅱ，所述变压器ⅰ依次连接整流器ⅰ、输出端，所述变压器ⅱ依次连接整流器ⅱ、输出端，所述逆变开关ⅰ、逆变开关ⅲ形成的单端激励开关与逆变开关ⅱ、逆变开关ⅳ形成的单端激励开关与输入直流端并联。

本发明的优点：采用双单端正激逆变模式实现同步交替激励形式的并联，达到输出频率为逆变开关频率的成倍增加，提升了产品的工艺保障性能，在节约耗能上具有明显的效能，为提升由此而形成的焊接电源动特性奠定基础，可以据此电源实现高速焊。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细叙述。

图1为本发明的电路拓扑图。

其中：1、输入直流端；2、逆变开关ⅰ；3、逆变开关ⅲ；4、逆变开关ⅱ；5、逆变开关ⅳ；6、整流器ⅰ；7、整流器ⅱ；8、变压器ⅰ；9、变压器ⅱ；10、输出端。

具体实施方式

如图1所示，一种同步双单管高频逆变装置，包括依次串联的输入直流端1、逆变开关、变压器、整流器、输出端10，逆变开关包括逆变开关ⅰ2、逆变开关ⅲ3、逆变开关ⅱ4、逆变开关ⅳ5，逆变开关ⅰ2、逆变开关ⅲ3并联同步工作，成为一个单端激励开关，且连接变压器ⅰ8，逆变开关ⅱ4、逆变开关ⅳ5并联同步工作，成为另一个单端激励开关，且连接变压器ⅱ9，变压器ⅰ8依次连接整流器ⅰ6、输出端10，变压器ⅱ9依次连接整流器ⅱ7、输出端10，逆变开关ⅰ2、逆变开关ⅲ3形成的单端激励开关与逆变开关ⅱ4、逆变开关ⅳ5形成的单端激励开关与输入直流端1并联。

本方案实现逆变开关ⅰ、逆变开关ⅲ与逆变开关ⅱ、逆变开关ⅳ交替同频率工作，各自推动独立的变压器，比同一变压器好，其好处在于同磁芯不同初级绕组各自工作励磁电流上升瞬间，不用消耗电流去消除另一绕组的剩磁而产生损耗。变压器ⅰ、变压器ⅱ初级相当于是达到交错激励，其次级整流器ⅰ、整流器ⅱ产生的半波整流正半波实现错位叠加，相当于电抗前段电流为逆变频率的加倍，所需电感量可减小很多。

作为恒压外特性输出的气保焊焊接电源时，需要高度平稳的电平控制能力的同时，出现短路过渡的某一个瞬间需要十分大的电流上升率控制度，以适应熔滴过渡需要来达到好的焊缝成形。其根本就是要具备好的动特性来满足焊接工艺需要的静外特性。其电气实现就是需要尽可能的提升控制精度，而提升控制精度的根本就是缩短响应时间，就是提升逆变开关的频率。

本发明采用双单端正激逆变模式实现同步交替激励形式的并联，达到输出频率为逆变开关频率的成倍增加，提升了产品的工艺保障性能，在节约耗能上具有明显的效能，为提升由此而形成的焊接电源动特性奠定基础，可以据此电源实现高速焊。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种同步双单管高频逆变装置，包括依次串联的输入直流端、逆变开关、变压器、整流器、输出端，逆变开关包括逆变开关Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，逆变开关Ⅰ、Ⅲ并联同步工作，成为一个单端激励开关，且连接变压器Ⅰ，逆变开关Ⅱ、Ⅳ并联同步工作，成为另一个单端激励开关，且连接变压器Ⅱ，变压器Ⅰ依次连接整流器Ⅰ、输出端，变压器Ⅱ依次连接整流器Ⅱ、输出端，逆变开关Ⅰ、Ⅲ形成的单端激励开关与逆变开关Ⅱ、Ⅳ形成的单端激励开关与输入直流端并联，本发明采用双单端正激逆变模式实现同步交替激励形式的并联，达到输出频率为逆变开关频率的成倍增加，为提升由此而形成的焊接电源动特性奠定基础，可以据此电源实现高速焊。

技术研发人员：朱建华;卢勇;陈秀玉;刘晓磊
受保护的技术使用者：江苏赫芝电气有限公司
技术研发日：2018.10.22
技术公布日：2019.03.12