[发明专利]一种新型Z源焊接电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及焊接电源技术领域，具体的说，涉及一种新型Z源焊接电源系统。

背景技术

目前，在我国逆变焊接电源的主电路多采用简单的全桥逆变的拓扑主电路结构，它属于电压源逆变器，此逆变器是一种降压式逆变器，输入直流电压输出交流电压，根据应用场合的不同，输出电压的幅值或频率可以恒定。逆变焊接电源中采用电压源逆变器的应用相当广泛，但存在概念上和理论上的不足和局限性；其交流负载只能是电感性或必须串联电抗器，以保证电压源逆变器能够正常工作。此外，这种电压型逆变器的每个桥臂的上、下两个功率开关器件不能直通短路。无论是因为系统本身的抗EMI噪声差，还是人为有意为之而导致上、下两个功率开关器件直通时，都会损坏器件，引起系统的崩溃，因此系统本身存在的这种局限性而影响了焊机的可靠性。

发明内容

本发明的目的是针对现有逆变焊机采用的电压型逆变器存在的不足和局限性，提供了一种新型Z源焊接电源系统。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种新型Z源焊接电源系统，包括：依次相连的主电路、电源主控及人机接口板，以及IGBT驱动电路，所述IGBT驱动电路分别与主电路和电源主控及接口电路板相连，所述主电路包括Z源网络。

其中，所述电源主控及人机接口板对应上述Z源网络设有Z源网络电压控制电路。

其中，所述主电路由输入整流模块、输入滤波模块、直通阻断模块、所述Z源网络、IGBT逆变模块、高频变压器、输出整流模块和输出滤波模块依次连接组成，所述输入整流模块与三相交流电源连接，所述输出滤波模块接负载。

其中，所述电源主控及接口电路板包括：基本供电电路、阻断控制电路、原边电流采样电路、输出电流/电压采样电路、信号调理电路、PWM输出模块、人机接口电路。

其中，所述IGBT驱动电路包括：4路隔离的+24V直流电源、4路由光耦组成的驱动电路，所述IGBT驱动电路的一端与所述PWM输出模块相连，另一端与所述IGBT全桥逆变模块相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该焊接电源系统通过引入Z源网络，将逆变器和直流电源耦合在一起，与传统的基于电压源的逆变器不同，其逆变桥的工作状态除了具有有效导通和零状态外，还存在上、下管直通状态，消除死区效应对逆变器的影响，增强焊机的抗EMI噪声的能力，保证焊机功率开关器件不会因逆变桥臂的误触发而遭到损毁。

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的说明。

图1是本发明的新型Z源焊接电源系统方框图；

图2是本发明的新型Z源焊接系统主电路的具体实施方式结构示意图；

图3是本发明系统逆变桥直通时，从直流侧看进去的Z源等效电路；

图4是本发明新型Z源焊接系统闭环控制策略。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，新型Z源焊接电源系统包括主电路、电源主控及接口电路板、IGBT驱动板三部分组成。主电路由输入整流模块、输入滤波模块、Z源网络、IGBT逆变模块、高频变压器、输出整流模块和输出滤波模块依次连接组成，输入整流模块与三相交流电源连接，输出滤波模块与负载连接；电源主控板主要电路板的基本供电电路、Z源网络电压控制电路、原边电流采样电路、输出电流/电压采样电路、信号调理电路、人机接口电路等；IGBT驱动电路主要包括4路隔离的+24V直流电源、4路由光耦TLP250组成的驱动电路等。

工作原理：

为保证该焊接电源系统稳定性，为焊接负载提供高质量的稳定的电能输出，系统采用电流内环和电压外环相结合的双闭环控制系统。原边电流采样电路通过互感器(或电流霍尔传感器)将高频变压器原边电流检测信号送到电源主控及人机接口板，输出电流/电压采样电路通过电流/电压霍尔传感器采集焊机输出电流/电压信号送电源主控及人机接口板，信号调理电路根据采集到的电流、电压信号及焊机的设置，完成相应的闭环控制算法，产生PWM波形，经IGBT驱动电路控制软开关逆变主电路中的IGBT功率模块的占空比，并最终实现所要求的电源外特性输出。