[发明专利]一种基于SiC模块的快频变极性TIG焊接电源及系统

权利要求书

1.一种基于SiC模块的快频变极性TIG焊接电源，其特征在于：包括双路并联功率主电路、控制电路和人机交互系统；

所述双路并联功率主电路包括三相整流滤波电路、快频脉冲电流主电路和变极性电流主电路；所述快频脉冲电流主电路和变极性电流主电路均包括依次连接的初级逆变电路、高频变压器和超快恢复整流平滑电路；快频脉冲电流主电路还包括依次连接在超快恢复整流平滑电路之后的滤波电感和高频切换电路；变极性电流主电路还包括依次连接在超快恢复整流平滑电路之后的耦合电感和次级逆变换流电路；其中，快频脉冲电流主电路和变极性电流主电路的初级逆变电路分别与三相整流滤波电路；快频脉冲电流主电路的高频切换电路和变极性电流主电路的次级逆变换流电路分别与焊接负载连接；

快频脉冲电流主电路的初级逆变电路和高频切换电路，以及变极性电流主电路的初级逆变电路和次级逆变换流电路分别与全数字控制电路连接；全数字控制电路还与人机交互系统连接；

所述快频脉冲电流主电路中，高频切换电路包括IGBT开关管Q1和IGBT开关管Q2；IGBT开关管Q1的一端与滤波电感L1连接，另一端与高频变压器的次级中间抽头连接；IGBT开关管Q1的一端还通过串联的IGBT开关管Q2和防反灌二极管VD7与焊接负载连接；

所述变极性电流主电路中，次级逆变换流电路包括IGBT开关管Q3～IGBT开关管Q6；IGBT开关管Q3和IGBT开关管Q5串联组成的IGBT模块一，IGBT开关管Q4和IGBT开关管Q6串联组成的IGBT模块二；IGBT模块一和IGBT模块二分别与耦合电感连接；IGBT开关管Q3和IGBT开关管Q4并联，IGBT开关管Q5和IGBT开关管Q6并联，构成半桥逆变换流拓扑结构；IGBT开关管Q4和IGBT开关管Q6连接处经由高频起弧电路与焊接负载连接；

所述IGBT开关管Q1和IGBT开关管Q2分别并联有切换吸收电路；所述IGBT开关管Q4和IGBT开关管Q6分别并联有换流吸收电路；其中，切换吸收电路包括电容C18、电容C19、电阻R19和电阻R20；电容C18和电阻R19串联后并联到IGBT开关管Q1上，电容C19和电阻R20并联后并联到IGBT开关管Q2上；

所述IGBT开关管Q1～IGBT开关管Q6分别与控制电路的IGBT驱动电路连接，以实现分别向IGBT开关管Q1～IGBT开关管Q6输出IGBT驱动信号；

当IGBT开关管Q3和IGBT开关管Q4导通、IGBT开关管Q5和Q6关断时，IGBT开关管Q1与IGBT开关管Q2以超高频率切换；当IGBT开关管Q3和IGBT开关管Q4关断、IGBT开关管Q5和IGBT开关管Q6导通时，IGBT开关管Q1保持导通，IGBT开关管Q2保持关断。

2.根据权利要求1所述的基于SiC模块的快频变极性TIG焊接电源，其特征在于：所述快频脉冲电流主电路和变极性电流主电路的初级逆变电路均采用由四个SiC开关管组成的全桥逆变拓扑结构；各个SiC开关管分别带有SiC吸收电路；各个SiC开关管分别与控制电路的SiC驱动电路连接。

3.根据权利要求1所述的基于SiC模块的快频变极性TIG焊接电源，其特征在于：所述快频脉冲电流主电路中，超快恢复整流平滑电路包括二极管VD1和二极管VD2；

二极管VD1和二极管VD2分别连接在高频变压器的次级，组成全波整流电路；二极管VD1和二极管VD2连接处通过串联的滤波电感L1和高频切换电路与高频变压器的次级中间抽头连接；所述二极管VD1和二极管VD2分别并联有整流吸收电路一。

4.根据权利要求1所述的基于SiC模块的快频变极性TIG焊接电源，其特征在于：所述变极性电流主电路中，超快恢复整流平滑电路包括二极管VD3～二极管VD6；二极管VD3～二极管VD6组成全桥整流拓扑结构；二极管VD3～二极管VD6分别并联有整流吸收电路二。

5.根据权利要求4所述的基于SiC模块的快频变极性TIG焊接电源，其特征在于：所述整流吸收电路二由RC串联单元和压敏电阻并联组成。

6.根据权利要求1所述的基于SiC模块的快频变极性TIG焊接电源，其特征在于：所述变极性电流主电路中，耦合电感由电感L2和电感L3组成。

7.一种焊接系统，其特征在于：包括权利要求1至6中任一项所述的基于SiC模块的快频变极性TIG焊接电源。