[发明专利]一种焊割一体电源

说明书

本发明公开了一种焊割一体电源，包括：整流电路、逆变电路、焊割切换电路、焊接电路、切割电路和控制电路；整流电路将三相输入电压转换为高压直流，逆变电路将高压直流逆变为脉宽可调的高频方波，焊割切换电路在焊接与切割模式时分别将逆变电路输出连接至对应的焊接电路或切割电路，通过焊接电路和切割电路实现降压、隔离和整流滤波功能，最终输出稳定直流电流，控制电路负责系统所有电气量的采集与控制量的输出，实现焊割一体电源的稳定可靠运行。本发明均使用MOSFET作为主开关器件，通过在一次侧切换变压器组和整流滤波网络的方式实现焊接与切割电源的转换，具有体积小、变换效率高、网侧电流谐波特性好等优点，大大提高了焊割一体电源的功率密度。

技术领域

本发明属于焊接切割技术领域，更具体地，涉及一种焊割一体电源。

背景技术

焊割一体电源，是一种同时能够为电弧焊和等离子切割提供电源的装置，主要用于对各种有色金属及其合金的焊接和切割作业，在汽车、船舶工业得到了广泛应用。

目前逆变式焊割电源输入整流变换环节普遍采用不控整流或相控整流的方式，输入电流谐波含量高、功率因数低、难以满足电网对设备电磁兼容性的要求。输入采用IGBT全控型电力电子开关和高频PWM技术的整流器虽然在输入谐波、功率因数和电磁特性方面改善较大，但是由于IGBT器件本身的特性限制，开关频率一般在20kHz以下，导致整流环节磁性元件体积和重量难以进一步降低。

此外由于电弧焊电压与等离子切割的电压相差数倍，对于兼具电弧焊和等离子切割功能的焊割一体电源，能够满足两种相差数倍电压的工况要求。目前普遍采增大变压器磁芯，在一个变压器磁芯上增加额外副边绕组，通过在不同工况下切换副边绕组的方式实现不同输出电压的切换；逆变环节使用IGBT作为主开关器件，开关频率不高，磁性元件体积庞大；并且焊接模式时输出电流较大，采用副边切换变压器绕组或是副边切换电路拓扑方式时，一般选用大型继电器或接触器作为动作元件，触点接触电阻损耗不可忽略，降低了系统的效率，增加不必要的体积和重量。

尽管体积小、重量轻、效率高一直是逆变式焊割电源产品的发展方向，但是以上提问题严重限制了当下焊割电源的输入、输出特性和功率密度的提高。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种焊割一体电源，旨在解决现有技术中焊割一体电源输入电流谐波含量高、功率因数低、效率低、功率密度不高的问题。

本发明提供了一种焊割一体电源，包括：整流电路、逆变电路、焊割切换电路、焊接电路、切割电路和控制电路；整流电路、逆变电路和焊割切换电路依次连接，焊接电路的输入端连接至焊割切换电路的第一输出端，切割电路的输入端连接至焊割切换电路的第二输出端，控制电路的第一输入端连接至焊接电路的输出端，控制电路的第二输入端连接至切割电路的输出端；控制电路的第一输出端连接至逆变电路的控制端，控制电路的第二输出端连接至所述焊割切换电路的控制端，控制电路的输入输出控制端连接至所述整流电路的输入输出控制端；整流电路将三相输入电压转换为高压直流，并实现单位功率因数输入，逆变电路将高压直流逆变为脉宽可调的高频方波，焊割切换电路在焊接与切割模式时分别将所述逆变电路输出连接至对应的所述焊接电路或所述切割电路，通过所述焊接电路和切割电路实现降压、隔离和整流滤波功能，最终输出稳定直流电流，所述控制电路负责系统所有电气量的采集与控制量的输出，实现焊割一体电源的稳定可靠运行。

本发明提供的焊割一体电源中所有主开关器件均采用低导通电阻的SiC MOSFET器件，开关频率高，无源元件体积小；输入采用三相PWM整流技术，功率密度高、谐波特性好；通过在原边切换高频变压器组及其输出整流滤波电路的方式，很好的满足焊接/切割工况下输出电压和电流的要求，实现了输出电路的模块化集成，进一步减小了系统体积。