应用于igbt逆变焊机的过流保护电路及igbt逆变焊机的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路及IGBT逆变焊机，设置在IGBT逆变焊机的主电路的输入直流电源上。本实用新型的应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路及IGBT逆变焊机能够有效地保护IGBT逆变焊机上的所有IGBT，降低了IGBT逆变焊机的故障率；即使一个IGBT发生损坏，也不会导致整个PCB线路板的损坏；大大降低了IGBT逆变焊机的维修成本，提高了整机的安全性、可靠性。
【专利说明】
应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路及IGBT逆变焊机
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种过流保护电路及IGBT逆变焊机，特别是涉及一种应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路及IGBT逆变焊机。
【背景技术】
[0002]逆变是与整流相反的概念。整流是把交流电变换为直流电的过程，而逆变则使把直流电改变为交流电的过程。采用逆变技术的弧焊电源称为逆变焊机。逆变过程需要大功率电子开关器件，采用绝缘栅双极晶体管IGBT作为开关器件的逆变焊机称为IGBT逆变焊机。
[0003]IGBT逆变焊机的工作过程如下:将三相或单相工频交流电整流，经滤波后得到一个较平滑的直流电，由IGBT组成的逆变电路将该直流电变为几十KHz的交流电，经主变压器降压后，再经整流滤波获得平稳的直流输出焊接电流。
[0004]如图1所示，现有的IGBT逆变焊机的过电流保护电路是通过互感器取样主变压器初级线圈上的电流来检测焊机主电路的输入电流，以实现过流保护。
[0005]然而，现有的过流保护电路具有以下不足:
[0006](I)只有当主变压器线圈Tl和副变压器上的整流二极管Dl和D2 二次整流部分出现短路时才能实现过流保护；
[0007](2)当主变压器上的IGBT G1、G2、G3和G4中有一个发生击穿损坏时，由于IGBT逆变焊机当时带电故可以实现过流保护；然而当把电源关掉，二次重新开机时，会因其中一个IGBT击穿而导致电流互感器T2无法检测到过流信号。如当IGBT Gl被击穿后，当再次重新开机时，IGBT G3导通时会使输入直流电源的正极UI+直接连接到IGBT G3，从而使得IGBT G3发生损坏炸毁。而此时电流互感器T2根本就检测不到过流信号，以至于无法实现过流保护。这是因为击穿短路出现在电流互感器T2的前面，这也是在IGBT逆变焊机上发生IGBT功率器件炸坏的主要原因；
[0008](3)—旦发生IGBT炸坏，就会导致连接IGBT的PCB板报废，必须全部更换整个PCB线路板，导致维修成本过高，并具有一定的安全隐患。
【实用新型内容】
[0009]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路及IGBT逆变焊机，将过流保护电路设置在IGBT逆变焊机的主电路的输入直流电源的正极或者负极处，即设置在IGBT 61、62、63和64逆变之前，从而保证互感器能够检测到主电路上所有IGBT等功率器件的工作电流，并通过设置过流保护电压来有效地保护了 IGBT逆变焊机的可靠性。
[0010]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路，设置在IGBT逆变焊机的主电路的输入直流电源上。
[0011]根据上述的应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路，其中:所述应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路设置在IGBT逆变焊机的主电路的输入直流电源的负极上。
[0012]根据上述的应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路，其中:包括依次相连的互感器整流模块、可控硅触发模块和PWM封波模块。
[0013]根据上述的应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路，其中:所述互感器整流模块包括电流互感器、由四个二极管组成的全桥整流电路、第一电阻和第二电阻和第三电阻;所述电流互感器设置在IGBT逆变焊机的主电路的输入直流电源的负极与IGBT逆变焊机的负极输入端之间；所述全桥整流电路的第二和第四输出端并联在所述电流互感器的两端，第一输出端接地，第三输出端与所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻的一端相连;所述第一电阻和所述第二电阻的另一端接地;所述第三电阻的另一端与所述可控硅触发模块相连。
[0014]根据上述的应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路，其中:所述应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路设置在IGBT逆变焊机的主电路的输入直流电源的正极上。
[0015]根据上述的应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路，其中:包括依次相连的互感器整流模块、可控硅触发模块和PWM封波模块。
[0016]根据上述的应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路，其中:所述互感器整流模块包括电流互感器、由四个二极管组成的全桥整流电路、第一电阻和第二电阻和第三电阻;所述电流互感器设置在IGBT逆变焊机的主电路的输入直流电源的正极与IGBT逆变焊机的正极输入端之间；所述全桥整流电路的第二和第四输出端并联在所述电流互感器的两端，第一输出端接地，第三输出端与所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻的一端相连;所述第一电阻和所述第二电阻的另一端接地;所述第三电阻的另一端与所述可控硅触发模块相连。
[0017]根据上述的应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路，其中:所述可控硅触发模块包括第一稳压管、第四电阻和可控硅;所述第一稳压管的负极与所述互感器整流模块相连，正极与所述第四电阻的一端和所述可控硅的控制级相连;所述第四电阻的另一端和所述可控硅的阴极接地;所述可控硅的阳极与所述PWM封波模块相连。
[0018]根据上述的应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路，其中:所述PWM封波模块包括第五二极管、第二稳压管和第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻、电容和第一三极管和第二三极管;所述第五二极管的负极与所述可控硅触发模块相连，正极与所述第二稳压管的正极、所述第五电阻的一端和所述电容的正极分别相连;所述第二稳压管的负极经过所述第七电阻连接至所述PWM封波模块的输入电压;所述第五电阻的另一端连接至所述第一三极管的基极;所述电容的负极分别与所述第一三极管的基极和所述第六电阻的一端相连;所述第六电阻的另一端接地;所述第八电阻一端连接至所述PWM封波模块的输入电压，另一端连接至所述第一三极管的集电极;所述第一三极管的集电极连接至所述第二三极管的基极;所述第一三极管和所述第二三极管的发射极均接地;所述第二三极管的集电极输出PWM封波信号。
[0019]同时，本发明还提供一种IGBT逆变焊机，包括IGBT逆变焊机本体和上述任一所述的应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路。
[0020]如上所述，本实用新型的应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路及IGBT逆变焊机，具有以下有益效果:[0021 ] (I)能够有效地保护IGBT逆变焊机上的所有IGBT，降低了 IGBT逆变焊机的故障率；
[0022](2)即使一个IGBT发生损坏，也不会导致整个PCB线路板的损坏；
[0023](3)大大降低了 IGBT逆变焊机的维修成本，提高了整机的安全性、可靠性。
【附图说明】
[0024]图1显示为现有技术中应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路的结构示意图；
[0025]图2显示为本实用新型的应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路的一个优选实施例的结构示意图；
[0026]图3显示为本实用新型的应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路的另一个优选实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0029]本实用新型的应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路设置在IGBT逆变焊机的主电路的输入直流电源上，在IGBT Gl、G2、G3和G4逆变之前，能够检测到主电路上所有IGBT等功率器件的工作电流，并通过设置过流保护电压来有效地保护IGBT逆变焊机的可靠性。
[0030]在本实用新型的一个优选实施例中，如图2所示，应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路设置在IGBT逆变焊机的主电路的输入直流电源的负极上。
[0031]参照图2，本实用新型的应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路包括依次相连的互感器整流模块、可控硅触发模块和PWM封波模块。
[0032]其中，互感器整流模块包括电流互感器T2、由四个二极管(D3、D4、D5和D6)组成的全桥整流电路、第一电阻Rl和第二电阻R2和第三电阻R3。其中，电流互感器T2设置在IGBT逆变焊机的主电路的输入直流电源的负极与IGBT逆变焊机的负极输入端之间;全桥整流电路的第二和第四输出端并联在电流互感器T2的两端，第一输出端接地，第三输出端与第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的一端相连;第一电阻Rl和第二电阻R2的另一端接地;第三电阻R3的另一端与可控娃触发模块(即第一稳压管I的负极)相连。
[0033]可控硅触发模块包括第一稳压管Wl、第四电阻R4和可控硅Ql。第一稳压管Wl的负极与互感器整流模块(即第三电阻R3)相连，正极与第四电阻R4的一端和可控硅Ql的控制级相连;第四电阻R4的另一端和可控硅Ql的阴极接地;可控硅Ql的阳极与PWM封波模块(即第五二极管D7的负极)相连。
[0034]PffM封波模块包括第五二极管D7、第二稳压管W2和第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8、电容Cl和第一三极管Q2和第二三极管Q3。第五二极管D7的负极与可控娃触发模块相连，正极与第二稳压管W2的正极、第五电阻R5的一端和电容Cl的正极分别相连;第二稳压管W2的负极经过第七电阻R7连接至PffM封波模块的输入电压;第五电阻R5的另一端连接至第一三极管Q2的基极；电容Cl的负极分别与第一三极管Q2的基极和第六电阻R 6的一端相连;第六电阻R 6的另一端接地;第八电阻一端连接至P WM封波模块的输入电压，另一端连接至第一三极管Q2的集电极；第一三极管Q2的集电极连接至第二三极管Q3的基极;第一三极管Q2和第二三极管Q3的发射极均接地;第二三极管Q3的集电极输出PffM封波信号。
[0035]下面介绍一下本实用新型的应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路的工作原理。首先，电流互感器T2取样IGBT逆变焊机的主电路的输入直流电源负极的输入电流信号，经全桥整流电路(D3-D6)整流后，通过第一电阻Rl和第二电阻R2对地得到取样电压。其中，主电路的输入直流电源负极的输入电流越大，取样电压也越高。一旦主电路有异常，电流互感器得到取样电流会增大，导致取样电压也随着增高。当取样电压达到第一稳压管Wl的击穿电压时触发可控硅Ql对地导通，拉低第一三极管Q2的基极电压，使得第一三极管Q2截止，第二三极管Q3导通从而关断PffM信号，使主电路迅速停止工作。由于可控硅Ql—旦触发便不可恢复，只有关断电源，重新打开电源才能继续工作。故如果主电路的功率器件损坏，则一开机又会导致主电路的输入直流电源负极的输入电流增大，再次触发保护电路工作，从而避免了二次开机损坏主电路的功率器件，保证了主电路上所有IGBT的安全性和整机的可靠性。
[0036]其中，在主电路的输入直流电源负极的输入电流不变的情况下，Rl和R2的不同取值，对应不同的取样电压。故本实用新型的过流保护电压可以通过选取合适的Rl和R2的阻值来实现
[0037]在本实用新型的另一个优选实施例中，如图3所示，应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路设置在IGBT逆变焊机的主电路的输入直流电源的正极上，即电流互感器设置在IGBT逆变焊机的主电路的输入直流电源的正极与IGBT逆变焊机的正极输入端之间。其中，应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路的具体电路结构与上述实施例中的电路结构和电路原理相同，故在此不再赘述。
[0038]需要说明的是，无论应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路设置在IGBT逆变焊机的主电路的输入直流电源的正极上还是负极上，其均可检测到主电路上所有IGBT等功率器件的工作电流，从而有效地降低了 IGBT逆变焊机的故障率，保证了其安全性和可靠性。
[0039]另外，本实用新型还提供一种IGBT逆变焊机，包括IGBT逆变焊机本体和前文所述的应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路。其中，该应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路设置在IGBT逆变焊机的主电路的输入直流电源的正极或负极上。
[0040]综上所述，本实用新型的应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路及IGBT逆变焊机能够有效地保护IGBT逆变焊机上的所有IGBT，降低了IGBT逆变焊机的故障率；即使一个IGBT发生损坏，也不会导致整个PCB线路板的损坏;大大降低了 IGBT逆变焊机的维修成本，提高了整机的安全性、可靠性。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0041]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路，其特征在于:设置在IGBT逆变焊机的主电路的输入直流电源上； 包括依次相连的互感器整流模块、可控硅触发模块和PWM封波模块； 所述互感器整流模块包括电流互感器、由四个二极管组成的全桥整流电路、第一电阻和第二电阻和第三电阻;所述电流互感器设置在IGBT逆变焊机的主电路的输入直流电源的负极与IGBT逆变焊机的负极输入端之间;所述全桥整流电路的第二和第四输出端并联在所述电流互感器的两端，第一输出端接地，第三输出端与所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻的一端相连;所述第一电阻和所述第二电阻的另一端接地;所述第三电阻的另一端与所述可控硅触发模块相连； 所述可控硅触发模块包括第一稳压管、第四电阻和可控硅;所述第一稳压管的负极与所述互感器整流模块相连，正极与所述第四电阻的一端和所述可控硅的控制级相连;所述第四电阻的另一端和所述可控硅的阴极接地;所述可控硅的阳极与所述PWM封波模块相连；所述PWM封波模块包括第五二极管、第二稳压管和第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻、电容和第一三极管和第二三极管;所述第五二极管的负极与所述可控硅触发模块相连，正极与所述第二稳压管的正极、所述第五电阻的一端和所述电容的正极分别相连;所述第二稳压管的负极经过所述第七电阻连接至所述PWM封波模块的输入电压;所述第五电阻的另一端连接至所述第一三极管的基极;所述电容的负极分别与所述第一三极管的基极和所述第六电阻的一端相连;所述第六电阻的另一端接地;所述第八电阻一端连接至所述PWM封波模块的输入电压，另一端连接至所述第一三极管的集电极;所述第一三极管的集电极连接至所述第二三极管的基极;所述第一三极管和所述第二三极管的发射极均接地;所述第二三极管的集电极输出PWM封波信号。2.—种IGBT逆变焊机，其特征在于:包括IGBT逆变焊机本体和权利要求1所述的应用于IGBT逆变焊机的过流保护电路。
【文档编号】B23K9/10GK205629628SQ201620101563
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年2月1日
【发明人】陈良火
【申请人】上海美佳尼克焊接技术有限公司