[发明专利]一种单开关节能逆变焊机及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种小功率逆变焊机及控制方法，尤其涉及其主电路拓扑和控制方式，属于焊接设备技术领域。

背景技术

目前小功率逆变焊机主电路大多采用全桥电路拓扑结构，功率开关器件较多，驱动电路比较复杂，存在着上下桥臂可能会发生“直通”，主变压器可能出现单向偏磁等问题；采用普通MOSFET为功率开关器件，导通损耗较大，电能变换效率较低；采用硬开关工作模式，开关损耗较大；采用PWM控制方式，开关频率较低且实现软开关困难。采用双管单端正激电路拓扑结构，磁芯利用率较低；电路结构较复杂等问题。

申请号为200910126057.5、名称为“便携式IGBT逆变电弧焊机”的专利申请公开了一种便携式逆变电弧焊机。该焊机主要由主电路和控制电路组成，主电路为全桥硬开关结构，包括输入整流滤波电路、逆变电路、主变压器、二次输出整流电路；控制方式采用PWM控制方式，控制电路包括PWM调节电路、驱动电路、电流反馈电路、电流给定电路。该焊机的缺点是：采用的全桥电路结构复杂；开关管工作状态为硬开关模式，开关损耗较大；上下桥臂可能会发生“直通”现象，主变压器可能出现单向偏磁，可靠性较低。

发明内容

本发明的目的是针对现有小功率逆变焊机的不足，提出一种新型的电路结构简单、开关损耗小、可靠性高的单开关节能逆变焊机。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种单开关节能逆变焊机，包括单开关节能逆变焊机的主电路和控制电路，主电路包括输入整流滤波电路、高频逆变电路、主变压器和半波整流电路；控制电路包括PFM控制电路，电流给定电路、电流反馈电路、隔离驱动电路、PI运算电路；外部输入经过输入整流滤波电路后接高频逆变电路的输入端，高频逆变电路的输出串接主变压器后接半波整流电路的输入端，半波整流后作为输出；电流反馈电路的输入端接半波整流电路的输出端，电流反馈电路和电流给定电路的输出端分别接PI运算电路的输入端，PI运算电路的输入端，PI运算电路的输出端依次PFM控制电路、隔离驱动电路后接高频逆变电路的输入端。

主电路具体连接结构是：交流220V经过空气开关S连接到高频电容C₁、压敏电阻R₁，再输入到输入整流滤波电路的整流模块BR，整流模块BR输出的直流电310V正极连至主变压器原边上端，整流模块BR输出正端接滤波电容C₂的一端、C₃的正端和死负载电阻R₂的一端，整流模块BR输出负端接滤波电容C₂的另一端、C₃的负端和死负载电阻R₂的另一端，主变压器原边下端连至Q₁集电极，Q₁发射极连至直流电310V负极；主变压器原边下端连至Q_c发射极，Q_c的集电极连至箝位电容C_c的下端；箝位电容C_c的上端接到主变压器的上端，谐振电容C_r的一端连接到Q₁的集电极，谐振电容C_r的另一端连接到Q₁的发射极；主变压器副边上端连至整流二极管D₁阳极，二极管D₁阴极连至续流二极管D₂的阴极和输出滤波电感的左端，主变压器副边下端连至续流二极管D₂的阳极和分流器的负端，分流器的正端接输出负端，输出滤波电感左端接整流二极管D₁的阴极和续流二极管D₂的阴极，输出滤波电感的右端接到输出正端。

单开关节能逆变焊机的控制方法：外部输入经过整流滤波后进行高频逆变，高频逆变后经过主变压器变压最后经过半波整流后作为输出；输出端电流反馈电路采得的焊接电流反馈值与焊接电流给定值进行PI运算，得到的误差值作为PFM控制电路的输入信号，PFM控制电路输出信号经驱动隔离电路实现对单开关节能逆变焊机输出功率和输出特性控制。