一種弧焊電源系統(tǒng)、控制方法及電源模塊的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種弧焊電源系統(tǒng)、控制方法及電源模塊；弧焊電源系統(tǒng)包括輸入電源、功率變換電路、諧振電路、整流電路、濾波電路和控制電路；功率變換電路的輸入端與輸入電源連接，功率變換電路的反饋控制端與控制電路的輸出端連接，諧振電路的輸入端連接至功率變換電路的輸出端，整流電路的輸入端連接至諧振電路的輸出端，整流電路用于將高頻諧振電流轉(zhuǎn)換成直流電流；濾波電路的輸入端連接至整流電路的輸出端，控制電路的第一輸入端連接至濾波電路的反饋端，控制電路的第二輸入端連接至功率變換電路和諧振電路的連接端。本發(fā)明利用電感的電流泵升特性，降低了電源功率冗余，與傳統(tǒng)弧焊電源相比，效率大為提高，最高效率可達(dá)94％。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種弧焊電源系統(tǒng)、控制方法及電源模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于弧焊電源【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種弧焊電源系統(tǒng)、控制方法及電源模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]弧焊電源是焊接設(shè)備中的主要組成部分，對(duì)弧焊設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要意義，對(duì)國(guó)家工業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)?；『鸽娫词且环N低壓大電流輸出的，在動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性、可靠性方面較一般電源要求更高的特殊電源。其關(guān)鍵問(wèn)題在于弧焊電源的電路拓?fù)浼翱刂萍夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)高性能、高效率和高功率密度的要求。由于逆變弧焊電源相對(duì)于傳統(tǒng)的弧焊電源在體積、重量、效率及控制特性等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)而成為弧焊電源的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，其市場(chǎng)份額已經(jīng)超過(guò)50%。
[0003]現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外逆變弧焊電源拓?fù)湟话悴捎肐GBT作為開(kāi)關(guān)管，控制策略一般采用移相控制。如北京時(shí)代公司生產(chǎn)的ZX7系列手工弧焊電源，逆變電路采用IGBT的全橋拓?fù)洌?jīng)高頻變壓器隔離和全波整流后，為用戶(hù)提供26A?400A范圍內(nèi)的焊接電流。該系列焊機(jī)具有引弧成功率高、電弧穩(wěn)定、焊接電流可調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)。然而其效率僅有85%，17kW的焊機(jī)重量達(dá)36.5kg。
[0004]西班牙的Alej an dr ο Navarro-Crespin 于 2Ol2 年在“Performance improvementsin an arc-welding poer supply based on resonant inverters”一文中提出一種串并聯(lián)諧振電路拓?fù)?，采?2個(gè)模塊并聯(lián)可實(shí)現(xiàn)最大300A的弧焊電流，開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)125kHz，取得了良好的控制特性。然而采用并聯(lián)諧振和高開(kāi)關(guān)頻率降低了系統(tǒng)效率，其最佳效率僅為86.6%。
[0005]國(guó)內(nèi)外弧焊電源存在較大的功率冗余，導(dǎo)致電源效率低、體積大、重量大和成本聞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種弧焊電源系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有的弧焊電源的轉(zhuǎn)換效率低的技術(shù)問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明提供了一種弧焊電源系統(tǒng)，包括輸入電源、功率變換電路、諧振電路、整流電路、濾波電路和控制電路；所述功率變換電路的輸入端與輸入電源連接，所述功率變換電路的反饋控制端與所述控制電路的輸出端連接，所述功率變換電路用于根據(jù)控制電路輸出的控制信號(hào)將直流電壓變換成周期性變化的正負(fù)半周期對(duì)稱(chēng)的方波電壓；所述諧振電路的輸入端連接至所述功率變換電路的輸出端，所述諧振電路用于在方波電壓的激勵(lì)下產(chǎn)生近似正弦的高頻諧振電流；所述整流電路的輸入端連接至所述諧振電路的輸出端，所述整流電路用于將高頻諧振電流轉(zhuǎn)換成直流電流；所述濾波電路的輸入端連接至所述整流電路的輸出端，所述濾波電路的輸出端用于連接負(fù)載，所述濾波電路用于對(duì)整流電路輸出的直流電流進(jìn)行濾波處理，為所述負(fù)載提供平穩(wěn)的直流電源；所述控制電路的第一輸入端連接至濾波電路的反饋端，所述控制電路的第二輸入端連接至所述功率變換電路和所述諧振電路的連接端；所述控制電路用于對(duì)控制電路的輸入信號(hào)進(jìn)行采樣和調(diào)理，并獲取所述功率變換電路的功率管開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。
[0008] 其中，所述控制電路包括采樣調(diào)理模塊、閉環(huán)控制模塊、鎖相模塊和驅(qū)動(dòng)模塊；所述采樣調(diào)理模塊的第一輸入端作為所述控制電路的第一輸入端，所述采樣調(diào)理模塊的第二輸入端作為所述控制電路的第二輸入端，所述采樣調(diào)理模塊用于采集輸出電流初始值is。和諧振電流初始值U，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)理獲取輸出電流值i。和諧振電流值^ ;所述鎖相模塊的輸入端連接至所述采樣調(diào)理模塊的第二輸出端，所述鎖相模塊的控制端連接至所述驅(qū)動(dòng)模塊的第一輸出端，所述鎖相模塊用于檢測(cè)諧振電流的極性信息，并獲取鎖相信號(hào)；所述閉環(huán)控制模塊的第一輸入端連接至所述采樣調(diào)理模塊的第一輸出端，所述閉環(huán)控制模塊的第二輸入端連接至所述鎖相模塊的輸出端，所述閉環(huán)控制模塊用于將設(shè)定值電流與第一輸入端接受的輸出電流值i。之差通過(guò)比例積分環(huán)節(jié)處理，并根據(jù)第二輸入端接受的鎖相信號(hào)，獲得開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制電壓，然后獲取所述功率變換電路的功率管開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)頻率；所述驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端連接至所述閉環(huán)控制模塊的輸出端，所述驅(qū)動(dòng)模塊的第二輸出端作為所述控制電路的輸出端；所述驅(qū)動(dòng)模塊用于生成所述功率變換電路的功率管開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)模塊所生成的功率變換電路的功率管開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)的開(kāi)關(guān)頻率為所述閉環(huán)控制模塊輸出的開(kāi)關(guān)頻率。
[0009]其中，所述功率變換電路包括第一開(kāi)關(guān)管T1、第二開(kāi)關(guān)管T2、第三開(kāi)關(guān)管T3、第四開(kāi)關(guān)管T4,與所述第一開(kāi)關(guān)管T1并聯(lián)連接的第一緩沖電容C1、與所述第二開(kāi)關(guān)管T2并聯(lián)連接的第二緩沖電容C2、與所述第三開(kāi)關(guān)管T3并聯(lián)連接的第三緩沖電容c3、與所述第四開(kāi)關(guān)管T4并聯(lián)連接的第四緩沖電容C4 ;所述第一開(kāi)關(guān)管T1的輸入端和第二開(kāi)關(guān)管T2的輸入端相連后與所述輸入電源的正極連接，所述第四開(kāi)關(guān)管T4的輸出端和所述第三開(kāi)關(guān)管T3的輸出端相連后與所述輸入電源的負(fù)極連接；所述第一開(kāi)關(guān)管T1的輸出端與所述第三開(kāi)關(guān)管T3的輸入端相連；所述第四開(kāi)關(guān)管T4的輸入端與所述第二開(kāi)關(guān)管T2的輸出端相連。
[0010]其中，所述諧振電路包括諧振電感Lp諧振電容(；和高頻隔離變壓器I；;所述諧振電感L的一端與所述第一開(kāi)關(guān)管T1和所述第三開(kāi)關(guān)管T3的連接端相連，所述諧振電容(；的一端與所述諧振電感L的另一端相連；所述高頻隔離變壓器I；的原邊線(xiàn)圈的一端與所述諧振電容(；的另一端相連，原邊線(xiàn)圈的另一端連接至所述第二開(kāi)關(guān)管T2和所述第四開(kāi)關(guān)管T4的連接端；所述高頻隔離變壓器I；的副邊線(xiàn)圈包括第一端、第二端和中心抽頭，第一端和第二端用于與整流電路連接，中心抽頭用于與濾波電路連接。
[0011]本發(fā)明還提供了一種基于上述的弧焊電源系統(tǒng)的控制方法，包括下述步驟:
[0012](I)采集輸出電流初始值is。和諧振電流初始值對(duì)其進(jìn)行調(diào)理獲取輸出電流值10和諧振電流值^ ;
[0013](2)當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)管T1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由低變?yōu)楦邥r(shí)，檢測(cè)所述諧振電流仁的極性，若ir ( 0，則輸出鎖相信號(hào)Θ = -1 ;若仁>0，則輸出鎖相信號(hào)θ=1；
[0014](3)當(dāng)所述鎖相信號(hào)Θ等于-丨時(shí)，根據(jù)公式Uf= 1+Kpei+KiX( / eidt+C)獲得開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制電壓Uf ;并通過(guò)以下方式限制所述開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制電壓uf輸出值:若uf < 0，則uf=O ;若Uf≥I,則Uf = I,積分常數(shù)C = O ;若O < Uf < I,則Uf不變；
[0015]其中，ei為電流誤差，ei = i；-10 ；Kp和Ki分別為輸出電流比例系數(shù)和輸出電流積分系數(shù)，-0.005 < Kp < -0.0005, -5 < Ki < -0.5，t為時(shí)間，C為積分常數(shù)，當(dāng)前拍計(jì)算下的C值為上一拍計(jì)算的積分(/ e.dt+C)值，第一次計(jì)算時(shí)C = O d。*為輸出電流設(shè)定值，
i。為輸出電流值；
[0016]轉(zhuǎn)步驟(5)；
[0017](4)當(dāng)所述鎖相信號(hào)Θ等于I時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制電壓Uf = I ;
[0018](5)根據(jù)開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制電壓Uf獲得開(kāi)關(guān)頻率f ;并根據(jù)所述開(kāi)關(guān)頻率獲得鋸齒波信號(hào)；其中f = 100000+200000XUf ;鋸齒波信號(hào)的頻率為f且幅值為I ;
[0019](6)將直流電平信號(hào)uri。與鋸齒波信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)直流電平信號(hào)uri。大于鋸齒波信號(hào)瞬時(shí)值時(shí)，輸出第一開(kāi)關(guān)管T1和第四開(kāi)關(guān)管T4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；當(dāng)直流電平信號(hào)uri。低于鋸齒波信號(hào)瞬時(shí)值時(shí)，輸出第二開(kāi)關(guān)管T2和第三開(kāi)關(guān)管T3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；直流電平信號(hào)uri。對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)占空比大小，由開(kāi)關(guān)管的死區(qū)時(shí)間確定，其范圍為O?0.5。
[0020]其中，所述輸出電流設(shè)定值1:為50A?200A，對(duì)應(yīng)焊接電流，由弧焊電源標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或者由用戶(hù)根據(jù)實(shí)際使用工況設(shè)定得到；。
[0021]本發(fā)明還提供了一種電源模塊，包括輸入電源、功率變換電路、諧振電路、整流電路和濾波電路；所述功率變換電路的輸入端與輸入電源連接，所述功率變換電路的反饋控制端用于接收外部的控制信號(hào)，所述功率變換電路用于根據(jù)外部的控制信號(hào)將直流電壓變換成周期性變化的正負(fù)半周期對(duì)稱(chēng)的方波電壓；所述諧振電路的輸入端連接至所述功率變換電路的輸出端，所述諧振電路用于在方波電壓的激勵(lì)下產(chǎn)生近似正弦的高頻諧振電流；所述整流電路的輸入端連接至所述諧振電路的輸出端，所述整流電路用于將高頻諧振電流轉(zhuǎn)換成直流電流；所述濾波電路的輸入端連接至所述整流電路的輸出端，所述濾波電路的輸出端用于連接負(fù)載，所述濾波電路用于對(duì)整流電路輸出的直流電流進(jìn)行濾波處理，為負(fù)載提供平穩(wěn)的直流電源。
[0022]其中，所述功率變換電路包括第一開(kāi)關(guān)管T1、第二開(kāi)關(guān)管T2、第三開(kāi)關(guān)管T3、第四開(kāi)關(guān)管T4,與所述第一開(kāi)關(guān)管T1并聯(lián)連接的第一緩沖電容C1、與所述第二開(kāi)關(guān)管T2并聯(lián)連接的第二緩沖電容C2、與所述第三開(kāi)關(guān)管T3并聯(lián)連接的第三緩沖電容c3、與所述第四開(kāi)關(guān)管T4并聯(lián)連接的第四緩沖電容C4 ;所述第一開(kāi)關(guān)管T1的輸入端和第二開(kāi)關(guān)管T2的輸入端相連后與所述輸入電源的正極連接，所述第四開(kāi)關(guān)管T4的輸出端和所述第三開(kāi)關(guān)管T3的輸出端相連后與所述輸入電源的負(fù)極連接；所述第一開(kāi)關(guān)管T1的輸出端與所述第三開(kāi)關(guān)管T3的輸入端相連；所述第四開(kāi)關(guān)管T4的輸入端與所述第二開(kāi)關(guān)管T2的輸出端相連。
[0023]其中，所述諧振電路包括諧振電感Lp諧振電容(；和高頻隔離變壓器I；;所述諧振電感L的一端與所述第一開(kāi)關(guān)管T1和所述第三開(kāi)關(guān)管T3的連接端相連，所述諧振電容(；的一端與所述諧振電感L的另一端相連；所述高頻隔離變壓器I；的原邊線(xiàn)圈的一端與所述諧振電容(；的另一端相連，原邊線(xiàn)圈的另一端連接至所述第二開(kāi)關(guān)管T2和所述第四開(kāi)關(guān)管T4的連接端；所述高頻隔離變壓器I；的副邊線(xiàn)圈包括第一端、第二端和中心抽頭，第一端和第二端用于與整流電路連接，中心抽頭用于與濾波電路連接。。
[0024]其中，所述整流電路包括二極管D5和二極管D6 ;所述二極管D5的陽(yáng)極與所述高頻隔離變壓器I；副邊線(xiàn)圈的第一端相連，所述二極管D6的陽(yáng)極與所述高頻隔離變壓器I；副邊線(xiàn)圈的第二端相連，所述二極管D5的陰極與所述二極管D6的陰極連接后作為所述整流電路的輸出端；所述濾波電路包括濾波電感L。和濾波電容Cp ;所述濾波電感L。的一端作為所述濾波電路的輸入端，所述濾波電感L。的另一端通過(guò)所述濾波電容Cp接地；所述濾波電感L。的另一端還作為所述濾波電路的輸出端。
[0025]通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于利用電感的電流泵升特性，降低了電源功率冗余，與傳統(tǒng)弧焊電源相比，效率大為提高，最高效率可達(dá)94%。能夠取得緩解體積、重量和成本壓力的有益效果。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的弧焊電源系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的弧焊電源系統(tǒng)中電源模塊的具體電路圖；
[0028]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的弧焊電源系統(tǒng)中控制電路的原理框圖；
[0029]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的功率變換電路中開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0031]本發(fā)明可以解決現(xiàn)有弧焊電源效率低、體積大、重量大和成本高的問(wèn)題，最高效率達(dá)到94%，具有較高的開(kāi)路電壓和穩(wěn)定可調(diào)的輸出電流，適用于小功率弧焊電源的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0032]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的弧焊電源系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)，為了便于說(shuō)明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下:
[0033]弧焊電源系統(tǒng)包括:輸入電源1、功率變換電路2、諧振電路3、整流電路4、濾波電路5和控制電路6 ;其中，功率變換電路2的輸入端與輸入電源I連接，功率變換電路2的反饋控制端與控制電路6的輸出端連接；功率變換電路2用于根據(jù)控制電路6輸出的控制信號(hào)將直流電壓變換成周期性變化的正負(fù)半周期對(duì)稱(chēng)的方波電壓；諧振電路3的輸入端連接至功率變換電路2的輸出端，諧振電路3用于在方波電壓的激勵(lì)下產(chǎn)生近似正弦的高頻諧振電流；整流電路4的輸入端連接至諧振電路3的輸出端，整流電路4用于將高頻諧振電流轉(zhuǎn)換成直流電流；濾波電路5的輸入端連接至整流電路4的輸出端，濾波電路5的輸出端用于連接負(fù)載7，濾波電路5用于對(duì)整流電路4輸出的直流電流進(jìn)行濾波處理，即抑制整流電路輸出直流電流的波動(dòng)，為負(fù)載7提供平穩(wěn)的直流電源；控制電路6的第一輸入端連接至濾波電路5的反饋端，控制電路6的第二輸入端連接至功率變換電路2和諧振電路3的連接端；控制電路6用于對(duì)控制電路6的輸入信號(hào)進(jìn)行采樣和調(diào)理，并計(jì)算獲取所述功率變換電路2的功率管開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。
[0034]本發(fā)明提供的新型逆變式弧焊電源電路，屬于電力電子和電力自動(dòng)化設(shè)備，解決現(xiàn)有弧焊電源效率低、體積大、重量大和成本高的問(wèn)題。本發(fā)明提供的弧焊電源系統(tǒng)利用電感的電流泵升壓特性，降低了電源功率冗余，與傳統(tǒng)弧焊電源相比，效率大為提高，最高效率可達(dá)94%，并緩解了體積、重量和成本的壓力。
[0035]在本發(fā)明實(shí)施例中，如圖2所示，功率變換電路2包括第一開(kāi)關(guān)管T1、第二開(kāi)關(guān)管T2、第三開(kāi)關(guān)管T3、第四開(kāi)關(guān)管T4，以及分別與其并聯(lián)連接的第一緩沖電容C1、第二緩沖電容C2、第三緩沖電容(:3、第四緩沖電容C4。電源的正極與第一開(kāi)關(guān)管T1輸入端及第二開(kāi)關(guān)管T2的輸入端相連，電源的負(fù)極與第四開(kāi)關(guān)管T4的輸出端及第三開(kāi)關(guān)管T3的輸出端相連；第一開(kāi)關(guān)管T1的輸出端與第三開(kāi)關(guān)管T3的輸入端相連；第四開(kāi)關(guān)管T4的輸入端與第二開(kāi)關(guān)管T2的輸出端相連。功率變換電路2通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)狀態(tài)將電源直流電壓變換成周期性變化的正負(fù)半周期對(duì)稱(chēng)的方波電壓。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一開(kāi)關(guān)管T1、第二開(kāi)關(guān)管T2、第三開(kāi)關(guān)管T3和第四開(kāi)關(guān)管T4相同，可采用Mosfet、SiC、GaAs等具有較高開(kāi)關(guān)頻率的半導(dǎo)體功率器件。
[0036]在本發(fā)明實(shí)施例中，諧振電路3由諧振電感Lp諧振電容(；及高頻隔離變壓器I；組成。諧振電感L,的一端301與第一開(kāi)關(guān)管T1和第三開(kāi)關(guān)管T3的連接端相連，諧振電容Cr的一端與諧振電感L,的另一端302相連，諧振電容Cr的另一端303與高頻隔離變壓器I；的原邊線(xiàn)圈的一端304相連，原邊線(xiàn)圈的另一端305連接至第二開(kāi)關(guān)管T2和第四開(kāi)關(guān)管T4的連接端。在功率變換電路輸出方波電壓的激勵(lì)下，諧振電路的諧振電感Lp諧振電容(；與高頻隔離變壓器原邊的等效勵(lì)磁電感產(chǎn)生近似正弦的高頻諧振電流，通過(guò)高頻隔離變壓器原邊傳輸?shù)狡涓边叀?br> [0037]在本發(fā)明實(shí)施例中，整流電路4包括二極管D5和D6, 二極管D5和D6的陰極并聯(lián)后與濾波電路501端相連，二極管D5的陽(yáng)極與高頻隔離變壓器I；副邊線(xiàn)圈的第一端306相連，二極管D6的陽(yáng)極與高頻隔離變壓器I；副邊線(xiàn)圈的第三端307端相連。整流電路將高頻隔離變壓器副邊的高頻諧振電流轉(zhuǎn)換成直流電流。
[0038]在本發(fā)明實(shí)施例中，濾波電路5由直流濾波電感L。和直流濾波電容Cp組成。濾波電感LjOl端與輸出整流二極管D5、D6的陰極相連，其另一端與整流濾波電容Cp的502端相連。濾波電容Cp的另一端503與高頻隔離變壓器I；副邊的中心抽頭308端相連。濾波電路通過(guò)抑制整流電路輸出直流電流的波動(dòng)，為負(fù)載提供平穩(wěn)的直流電源。
[0039]在本發(fā)明實(shí)施例中，如圖1所示，控制電路6包括采樣調(diào)理模塊61，鎖相模塊63，閉環(huán)控制模塊62和驅(qū)動(dòng)模塊64。米樣調(diào)理模塊61的第一輸入端作為所述控制電路6的第一輸入端，米樣調(diào)理模塊61的第二輸入端作為控制電路6的第二輸入端,米樣調(diào)理模塊61用于采集輸出電流值i。和諧振電流值h ;鎖相模塊63的輸入端作為采樣調(diào)理模塊61的第二輸出端，鎖相模塊63的控制端連接至驅(qū)動(dòng)模塊64的第一輸出端；閉環(huán)控制模塊62的第一輸入端連接至采樣調(diào)理模塊61的第一輸出端，閉環(huán)控制模塊62的第二輸入端連接至所述鎖相模塊63的輸出端，驅(qū)動(dòng)模塊64的輸入端連接至所述閉環(huán)控制模塊62的輸出端，驅(qū)動(dòng)模塊64的第二輸出端作為所述控制電路6的輸出端。米樣調(diào)理模塊61對(duì)從輸出電感和諧振電感所在回路檢測(cè)獲取的電流信號(hào)進(jìn)行濾波和調(diào)理后，將輸出電感電流信號(hào)送至閉環(huán)控制模塊62，將諧振電感電流信號(hào)送至鎖相模塊63。鎖相模塊63在開(kāi)關(guān)管T1驅(qū)動(dòng)信號(hào)由低變高時(shí)，檢測(cè)諧振電流h的極性獲得鎖相信號(hào)，并送至閉環(huán)控制模塊62。閉環(huán)控制模塊62將設(shè)定值電流與輸入電感電流之差通過(guò)比例積分環(huán)節(jié)處理獲得開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制電壓，然后得到開(kāi)關(guān)頻率，送至驅(qū)動(dòng)模塊。驅(qū)動(dòng)模塊64通過(guò)鋸齒波信號(hào)與直流電平信號(hào)的比較得到驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并送至開(kāi)關(guān)管和鎖相模塊。
[0040]本發(fā)明中的控制電路包括采樣調(diào)理模塊，鎖相模塊，閉環(huán)控制模塊和驅(qū)動(dòng)模塊。通過(guò)測(cè)量輸出濾波電感電流與參考設(shè)定值的差值調(diào)節(jié)輸出開(kāi)關(guān)頻率，改善控制效果。本發(fā)明采用高頻變換具有高功率密度，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)速度快，輸出性能優(yōu)良和效率高的特點(diǎn)，具有較高的開(kāi)路電壓和穩(wěn)定的輸出電流，適用于弧焊電源的應(yīng)用工況。
[0041]在本發(fā)明實(shí)施例中，(I)采樣調(diào)理61進(jìn)行下述操作:
[0042](1.1)對(duì)輸出濾波電感L。的初始電流值is。進(jìn)行濾波，得到輸出濾波電流值i。;
[0043](1.2)對(duì)諧振電感Lr的初始電流值isr進(jìn)行濾波，得到諧振電流值ir ；
[0044](1.3)將i。送至閉環(huán)控制模塊，將送至鎖相模塊；
[0045](2)鎖相模塊63進(jìn)行下述操作:
[0046](2.1)當(dāng)開(kāi)關(guān)管T1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由低變?yōu)楦邥r(shí)，檢測(cè)諧振電流仁的極性，得到鎖相信號(hào)Θ。檢測(cè)諧振電流i,的極性:若i,≤0，則輸出鎖相信號(hào)Θ =-!;若仁>0，則輸出鎖相信號(hào)Θ = I ;
[0047](2.2)將鎖相信號(hào)Θ送入閉環(huán)控制模塊；
[0048](3)閉環(huán)控制模塊62進(jìn)行下述操作:
[0049](3.1)判斷鎖相信號(hào):若Θ = -1，則進(jìn)入步驟(3.2);若Θ = I進(jìn)入步驟(3.5)；
[0050](3.2)計(jì)算輸出電流誤差ei % =丨。*-丨。；其中，輸出電流設(shè)定值丨(；=5(^~20(^，對(duì)應(yīng)焊接電流，由弧焊電源標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或者由用戶(hù)根據(jù)實(shí)際使用工況設(shè)定得到；
[0051](3.3)計(jì)算開(kāi)關(guān) 頻率調(diào)制電壓 uf:uf = I+KpeJKi X ( / ejdt+C)；
[0052]其中，Θ為鎖相模塊送入的鎖相信號(hào)，Kp和Ki分別為輸出電流比例系數(shù)和輸出電流積分系數(shù)，-0.005 < Kp < -0.0005, -5 < Ki < -0.5，t為時(shí)間，C為積分常數(shù)，當(dāng)前拍計(jì)算下的C值為上一拍計(jì)算的積分(/ eidt+C)值,第一次計(jì)算時(shí)C = O;
[0053](3.4)限制開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制電壓Uf輸出值:若Uf≤O,則Uf = O ;若Uf≤I,則Uf =1，且令步驟(3.3)中積分常數(shù)C = O ;若O < Uf < 1，則Uf不變；轉(zhuǎn)步驟(3.6)；
[0054](3.5)令開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制電壓Uf輸出值為I ;
[0055](3.6)計(jì)算開(kāi)關(guān)頻率 f:f = 100000+200000 X Uf ；
[0056]將f送至驅(qū)動(dòng)發(fā)生模塊；
[0057](4)驅(qū)動(dòng)模塊64進(jìn)行下述操作:
[0058](4.1)產(chǎn)生幅值為0.48的直流電平信號(hào)Urdc ；
[0059](4.2)生成驅(qū)動(dòng)信號(hào):
[0060]將u,d。與頻率為f、幅值為I的鋸齒波信號(hào)相比較，當(dāng)uri。大于鋸齒波信號(hào)瞬時(shí)值時(shí)，輸出開(kāi)關(guān)管T1和開(kāi)關(guān)管T4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，當(dāng)urt。低于鋸齒波信號(hào)瞬時(shí)值時(shí),輸出開(kāi)關(guān)管T2和開(kāi)關(guān)管T3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0061](4.3)將生成的開(kāi)關(guān)管T1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)送至鎖相模塊，生產(chǎn)的開(kāi)關(guān)管T1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，開(kāi)關(guān)管T2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，開(kāi)關(guān)管T3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，開(kāi)關(guān)管T4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)送至全橋功率變換電路；
[0062]在本發(fā)明實(shí)施例中，輸出電流比例系數(shù)Kp和輸出電流積分系數(shù)Ki的確定過(guò)程為:
[0063](I)將Kp初始值取為-0.0005, Ki初始值取為O ;
[0064](2)先調(diào)試Kp，查看此時(shí)高頻整流器輸入電流波形是否振蕩，是則減小Kp直至波形振蕩消除，轉(zhuǎn)過(guò)程(3);否則直接轉(zhuǎn)過(guò)程(3)；
[0065](3)固定Kp值，將Ki取為-0.5，調(diào)試Ki,查看此時(shí)高頻整流器輸出電壓波形是否波動(dòng)，是則減小Ki直至波動(dòng)消除，否則固定Ki。
[0066]本發(fā)明采用LLC諧振網(wǎng)絡(luò)在空載時(shí)實(shí)現(xiàn)了較高的輸出電壓，增加了弧焊電源的引弧成功率，輸出濾波電路采用LC濾波結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可調(diào)的焊接電流，提高了焊接質(zhì)量，并減少了電路的功率冗余，降低了電源的體積重量和成本?？刂齐娐凡捎米冾l控制，利用鎖相模塊控制開(kāi)關(guān)頻率范圍，使得電路開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通，提高了系統(tǒng)效率。本發(fā)明具有開(kāi)關(guān)頻率聞、效率聞、功率密度聞、成本低的優(yōu)點(diǎn)，即具有較聞的開(kāi)路電壓，又具有穩(wěn)定可調(diào)的輸出焊接電流，適用于弧焊電源系統(tǒng)的應(yīng)用。
[0067]為了更進(jìn)一步的說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例提供的弧焊電源系統(tǒng)，現(xiàn)參考附圖并結(jié)合具體實(shí)例詳述如下:
[0068]為了便于說(shuō)明，高頻隔離變壓器工作在IOOkHz到300kHz，第一開(kāi)關(guān)管T1、第二開(kāi)關(guān)管T2、第三開(kāi)關(guān)管T3和第四開(kāi)關(guān)管T4均以Mosfet管為例。
[0069]功率變換電路2包括第一 MOS管Tl、第二 MOS管T2、第三MOS管T3、第四MOS管T4，以及分別與其并聯(lián)連接的第一緩沖電容Cl、第二緩沖電容C2、第三緩沖電容C3、第四緩沖電容C4。電源的正極與第一 MOS管Tl漏極及第二 MOS管T2的漏極相連，電源的負(fù)極與第四MOS管T4的源極及第三MOS管T3的源極相連?’第一 MOS管Tl的源極與第三MOS管T3的漏極相連；第四MOS管T4的漏極與第二 MOS管T2的源極相連。
[0070]諧振電路3由諧振電感Lp諧振電容(；和高頻隔離變壓器I；組成。諧振電感值L,為16 μ H，諧振電容Cr為39nF，高頻變壓器變比為21: 3: 3，其等效勵(lì)磁電感值為110 μ H，。諧振 電感L,301端與開(kāi)關(guān)管T1和T3的連接端相連，諧振電容(；與諧振電感L,在302端相連，Cr輸出端303與高頻隔離變壓器I；原邊第一端口 304相連，Tr原邊第二端口305連接至開(kāi)關(guān)管T2和T4的連接端。
[0071]整流電路4包括二極管D5和二極管D6, 二極管D5和二極管D6的陰極并聯(lián)后與濾波電路501端相連，二極管D5的陽(yáng)極與高頻隔離變壓器I；副邊306端相連，二極管D6的陽(yáng)極與頻隔離變壓器I；副邊另一端307相連。
[0072]濾波電路5由直流濾波電感L0和直流濾波電容Cp組成組成。濾波電感L。為10 μ H，濾波電容Cp為3uF。濾波電感L。的一端501與輸出整流二極管D5、D6的陰極相連，另一端與整流濾波電容Cp的502端相連。濾波電容Cp的另一端503與高頻隔離變壓器I；副邊的中心抽頭308 2而相連。
[0073]如圖1所示，控制電路6包括采樣調(diào)理模塊，鎖相模塊，閉環(huán)控制模塊和驅(qū)動(dòng)模塊。采樣調(diào)理模塊對(duì)從輸出電感和諧振電感所在回路檢測(cè)獲取的電流信號(hào)進(jìn)行濾波和調(diào)理后，將輸出電感電流信號(hào)送至閉環(huán)控制模塊，將諧振電感電流信號(hào)送至鎖相模塊。所述鎖相模塊在開(kāi)關(guān)管T1驅(qū)動(dòng)信號(hào)由低變高時(shí)，檢測(cè)諧振電流h的極性獲得鎖相信號(hào)，并送至閉環(huán)控制模塊。所述閉環(huán)控制模塊將設(shè)定值電流與輸入電感電流之差通過(guò)比例積分環(huán)節(jié)處理獲得開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制電壓，然后得到開(kāi)關(guān)頻率，送至驅(qū)動(dòng)模塊。所述驅(qū)動(dòng)模塊通過(guò)鋸齒波信號(hào)與直流電平信號(hào)的比較得到驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并送至開(kāi)關(guān)管和鎖相模塊。
[0074]如圖3所示控制電路包括采樣調(diào)理模塊，鎖相模塊，閉環(huán)控制模塊和驅(qū)動(dòng)模塊。
[0075](I)采樣調(diào)理模塊進(jìn)行下述操作:
[0076](1.1)對(duì)輸出濾波電感L。的初始電流值is。進(jìn)行濾波，得到輸出濾波電流值i。;
[0077](1.2)對(duì)諧振電感L的初始電流值U進(jìn)行濾波，得到諧振電流值仁;
[0078](1.3)將i。送至閉環(huán)控制模塊，將送至鎖相模塊；
[0079](2)鎖相模塊進(jìn)行下述操作:[0080](2.1)當(dāng)開(kāi)關(guān)管T1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由低變?yōu)楦邥r(shí)，檢測(cè)諧振電流仁的極性:若ir ≤ O,則輸出鎖相信號(hào)θ=_ι ;若?,ο,貝U輸出鎖相信號(hào)θ = I;
[0081](2.2)將鎖相信號(hào)Θ送入閉環(huán)控制模塊；
[0082](3)閉環(huán)控制模塊進(jìn)行下述操作:
[0083](3.1)判斷鎖相信號(hào):若Θ = -1，則進(jìn)入步驟(3.2);若Θ = I進(jìn)入步驟(3.5)；
[0084](3.2)計(jì)算輸出電流誤差ei:ei = i；-10 ;其中，輸出電流設(shè)定值1: = 100A，為焊接電流；
[0085](3.3)計(jì)算開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制電壓 uf:uf = I+KpeJKi X ( / ejdt+C)；
[0086]其中，Θ為鎖相模塊送入的鎖相信號(hào)，Kp和Ki分別為輸出電流比例系數(shù)和輸出電流積分系數(shù)，Kp = -0.0OLKi = -l,t為時(shí)間，C為積分常數(shù)，當(dāng)前拍計(jì)算下的C值為上一拍計(jì)算的積分(/ eidt+C)值,第一次計(jì)算時(shí)C = O;
[0087](3.4)限制開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制電壓Uf輸出值:若Uf≤O,則Uf = O ;若Uf≥I,則Uf =1，且令步驟(3.3)中積分常數(shù)C = O ;若O < Uf < 1，則Uf不變；轉(zhuǎn)步驟(3.6)；
[0088](3.5)令開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制電壓Uf輸出值為I ;
[0089](3.6)計(jì)算開(kāi)關(guān)頻率 f:f=100000+200000Xuf ；
[0090]將f送至驅(qū)動(dòng)模塊；
[0091](4)驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行下述操作:
[0092](4.1)產(chǎn)生幅值為0.48的直流電平信號(hào)Urdc ；
[0093](4.2)生成驅(qū)動(dòng)信號(hào):
[0094]將Uttk與頻率為f、幅值為I的鋸齒波信號(hào)相比較，當(dāng)uri。大于鋸齒波信號(hào)瞬時(shí)值時(shí)，輸出第一 MOS管T1和第四MOS管T4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，當(dāng)Urd。低于鋸齒波信號(hào)瞬時(shí)值時(shí)，輸出第二 MOS管T2和第三MOS管T3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0095](4.3)將生成的第一 MOS管T1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)送至鎖相模塊，生產(chǎn)的第一 MOS管T1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第二 MOS管T2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第三MOS管T3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第四MOS管T4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)送至全橋功率變換電路。
[0096]圖4為高頻直流變壓器I；的驅(qū)動(dòng)波形，橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中g(shù)l為開(kāi)關(guān)管T1驅(qū)動(dòng)信號(hào)，g2為開(kāi)關(guān)管T2驅(qū)動(dòng)信號(hào)，g3為開(kāi)關(guān)管T3驅(qū)動(dòng)信號(hào)，g4為開(kāi)關(guān)管T4驅(qū)動(dòng)信號(hào)。為開(kāi)關(guān)管直通造成器件損壞并為了實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通，設(shè)置全橋逆變器的有效占空比D略小于I (驅(qū)動(dòng)占空比為0.48)，即在同橋臂的上下兩管驅(qū)動(dòng)信號(hào)gl和g3之間，g2和g4之間加入2%寬度的死區(qū)。
[0097]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種弧焊電源系統(tǒng)，其特征在于，包括輸入電源(1)、功率變換電路(2)、諧振電路(3)、整流電路(4)、濾波電路(5)和控制電路(6)； 所述功率變換電路(2)的輸入端與輸入電源(1)連接，所述功率變換電路(2)的反饋控制端與所述控制電路出)的輸出端連接，所述功率變換電路(2)用于根據(jù)控制電路(6)輸出的控制信號(hào)將直流電壓變換成周期性變化的正負(fù)半周期對(duì)稱(chēng)的方波電壓； 所述諧振電路(3)的輸入端連接至所述功率變換電路(2)的輸出端，所述諧振電路(3)用于在方波電壓的激勵(lì)下產(chǎn)生近似正弦的高頻諧振電流； 所述整流電路(4)的輸入端連接至所述諧振電路(3)的輸出端，所述整流電路(4)用于將高頻諧振電流轉(zhuǎn)換成直流電流； 所述濾波電路(5)的輸入端連接至所述整流電路(4)的輸出端，所述濾波電路(5)的輸出端用于連接負(fù)載(7)，所述濾波電路(5)用于對(duì)整流電路(4)輸出的直流電流進(jìn)行濾波處理，為所述負(fù)載(7)提供平穩(wěn)的直流電源； 所述控制電路(6)的第一輸入端連接至濾波電路(5)的反饋端，所述控制電路(6)的第二輸入端連接至所述功率變換電路(2)和所述諧振電路(3)的連接端；所述控制電路(6)用于對(duì)控制電路(6)的輸入信號(hào)進(jìn)行采樣和調(diào)理，并獲取所述功率變換電路(2)的功率管開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的弧焊電源系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路(6)包括采樣調(diào)理模塊(61)、閉環(huán)控制模塊(62)、鎖相模塊(63)和驅(qū)動(dòng)模塊(64)； 所述米樣調(diào)理模塊(61)的第一輸入端作為所述控制電路(6)的第一輸入端,所述米樣調(diào)理模塊(61)的第二輸入端作為所述控制電路(6)的第二輸入端，所述采樣調(diào)理模塊(61)用于采集輸出電流初始值is。和諧振電流初始值U，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)理獲取輸出電流值i。和諧振電流值; 所述鎖相模塊(63)的輸入端連接至所述采樣調(diào)理模塊(61)的第二輸出端，所述鎖相模塊(63)的控制端連接至所述驅(qū)動(dòng)模塊(64)的第一輸出端，所述鎖相模塊(63)用于檢測(cè)諧振電流的極性信息，并獲取鎖相信號(hào)； 所述閉環(huán)控制模塊(62)的第一輸入端連接至所述采樣調(diào)理模塊(61)的第一輸出端，所述閉環(huán)控制模塊(62)的第二輸入端連接至所述鎖相模塊(63)的輸出端，所述閉環(huán)控制模塊(62)用于將設(shè)定值電流與第一輸入端接受的輸出電流值i。之差通過(guò)比例積分環(huán)節(jié)處理，并根據(jù)第二輸入端接受的鎖相信號(hào)，獲得開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制電壓，然后獲取所述功率變換電路(2)的功率管開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)頻率； 所述驅(qū)動(dòng)模塊(64)的輸入端連接至所述閉環(huán)控制模塊(62)的輸出端，所述驅(qū)動(dòng)模塊(64)的第二輸出端作為所述控制電路(6)的輸出端；所述驅(qū)動(dòng)模塊(64)用于生成所述功率變換電路(2)的功率管開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)模塊(64)所生成的功率變換電路(2)的功率管開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)的開(kāi)關(guān)頻率為所述閉環(huán)控制模塊(62)輸出的開(kāi)關(guān)頻率。
3.如權(quán)利要求1或2所述的弧焊電源系統(tǒng)，其特征在于，所述功率變換電路(2)包括第一開(kāi)關(guān)管T1、第二開(kāi)關(guān)管T2、第三開(kāi)關(guān)管T3、第四開(kāi)關(guān)管T4,與所述第一開(kāi)關(guān)管T1并聯(lián)連接的第一緩沖電容C1、與所述第二開(kāi)關(guān)管T2并聯(lián)連接的第二緩沖電容C2、與所述第三開(kāi)關(guān)管T3并聯(lián)連接的第三緩沖電容C3、與所述第四開(kāi)關(guān)管T4并聯(lián)連接的第四緩沖電容C4 ； 所述第一開(kāi)關(guān)管T1的輸入端和第二開(kāi)關(guān)管T2的輸入端相連后與所述輸入電源的正極連接，所述第四開(kāi)關(guān)管T4的輸出端和所述第三開(kāi)關(guān)管T3的輸出端相連后與所述輸入電源的負(fù)極連接； 所述第一開(kāi)關(guān)管T1的輸出端與所述第三開(kāi)關(guān)管T3的輸入端相連；所述第四開(kāi)關(guān)管T4的輸入端與所述第二開(kāi)關(guān)管T2的輸出端相連。
4.如權(quán)利要求3所述的弧焊電源系統(tǒng)，其特征在于，所述諧振電路(3)包括諧振電感K、諧振電容(；和高頻隔離變壓器I；； 所述諧振電感L的一端與所述第一開(kāi)關(guān)管T1和所述第三開(kāi)關(guān)管T3的連接端相連，所述諧振電容(；的一端與所述諧振電感L的另一端相連； 所述高頻隔離變壓器I；的原邊線(xiàn)圈的一端與所述諧振電容(；的另一端相連，原邊線(xiàn)圈的另一端連接至所述第二開(kāi)關(guān)管T2和所述第四開(kāi)關(guān)管T4的連接端；所述高頻隔離變壓器I；的副邊線(xiàn)圈包括第一端、第二端和中心抽頭，第一端和第二端用于與整流電路(4)連接，中心抽頭用于與濾波電路(5)連接。
5.一種基于權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的弧焊電源系統(tǒng)的控制方法,其特征在于,包括下述步驟: (1)采集輸出電流初始值is。和諧振電流初始值對(duì)其進(jìn)行調(diào)理獲取輸出電流值i。和諧振電流值^； (2)當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)管T1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由低變?yōu)楦邥r(shí)，檢測(cè)所述諧振電流h的極性，若ir ( O，則輸出鎖相 信號(hào)Θ = -1 ;若仁>0，則輸出鎖相信號(hào)θ=1； (3)當(dāng)所述鎖相信號(hào)Θ等于-丨時(shí)，根據(jù)公式Uf=1+Kpei+KiX( / e.dt+C)獲得開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制電壓Uf ;并通過(guò)以下方式限制所述開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制電壓Uf輸出值:若Uf ( 0，則Uf =O ;若Uf≤I,則Uf = I,積分常數(shù)C = O ;若O < Uf < I,則Uf不變； 其中，ei為電流誤差，ei = i；-10 ；KP和Ki分別為輸出電流比例系數(shù)和輸出電流積分系數(shù)，-0.005 < Kp < -0.0005, -5 < Ki < -0.5，t為時(shí)間，C為積分常數(shù)，當(dāng)前拍計(jì)算下的C值為上一拍計(jì)算的積分(/ e.dt+C)值，第一次計(jì)算時(shí)C = O d。*為輸出電流設(shè)定值，i。為輸出電流值； 轉(zhuǎn)步驟(5)； (4)當(dāng)所述鎖相信號(hào)Θ等于I時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制電壓Uf= I ； (5)根據(jù)開(kāi)關(guān)頻率調(diào)制電壓Uf獲得開(kāi)關(guān)頻率f;并根據(jù)所述開(kāi)關(guān)頻率獲得鋸齒波信號(hào)；其中f = 100000+200000XUf ;鋸齒波信號(hào)的頻率為f且幅值為I ; (6)將直流電平信號(hào)Uttk與鋸齒波信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)直流電平信號(hào)uri。大于鋸齒波信號(hào)瞬時(shí)值時(shí)，輸出第一開(kāi)關(guān)管T1和第四開(kāi)關(guān)管T4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；當(dāng)直流電平信號(hào)urt。低于鋸齒波信號(hào)瞬時(shí)值時(shí)，輸出第二開(kāi)關(guān)管T2和第三開(kāi)關(guān)管T3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；直流電平信號(hào)uri。對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)占空比大小，由開(kāi)關(guān)管的死區(qū)時(shí)間確定，其范圍為O~0.5。
6.如權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述輸出電流設(shè)定值i。*為50A~200A，對(duì)應(yīng)焊接電流，由弧焊電源標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或者由用戶(hù)根據(jù)實(shí)際使用工況設(shè)定得到。
7.一種電源模塊，其特征在于，包括輸入電源(I)、功率變換電路(2)、諧振電路(3)、整流電路⑷和濾波電路(5)； 所述功率變換電路(2)的輸入端與輸入電源(I)連接，所述功率變換電路(2)的反饋控制端用于接收外部的控制信號(hào)，所述功率變換電路(2)用于根據(jù)外部的控制信號(hào)將直流電壓變換成周期性變化的正負(fù)半周期對(duì)稱(chēng)的方波電壓； 所述諧振電路(3)的輸入端連接至所述功率變換電路(2)的輸出端，所述諧振電路(3)用于在方波電壓的激勵(lì)下產(chǎn)生近似正弦的高頻諧振電流； 所述整流電路(4)的輸入端連接至所述諧振電路(3)的輸出端，所述整流電路(4)用于將高頻諧振電流轉(zhuǎn)換成直流電流； 所述濾波電路(5)的輸入端連接至所述整流電路(4)的輸出端，所述濾波電路(5)的輸出端用于連接負(fù)載(7)，所述濾波電路(5)用于對(duì)整流電路(4)輸出的直流電流進(jìn)行濾波處理，為負(fù)載(7)提供平穩(wěn)的直流電源。
8.如權(quán)利要求7所述的電源模塊，其特征在于，所述功率變換電路(2)包括第一開(kāi)關(guān)管T1、第二開(kāi)關(guān)管T2、第三開(kāi)關(guān)管T3、第四開(kāi)關(guān)管T4,與所述第一開(kāi)關(guān)管T1并聯(lián)連接的第一緩沖電容C1、與所述第二開(kāi)關(guān)管T2并聯(lián)連接的第二緩沖電容C2、與所述第三開(kāi)關(guān)管T3并聯(lián)連接的第三緩沖電容C3、與所述第四開(kāi)關(guān)管T4并聯(lián)連接的第四緩沖電容C4 ； 所述第一開(kāi)關(guān)管T1的輸入端和第二開(kāi)關(guān)管T2的輸入端相連后與所述輸入電源的正極連接，所述第四開(kāi)關(guān)管T4的輸出端和所述第三開(kāi)關(guān)管T3的輸出端相連后與所述輸入電源的負(fù)極連接； 所述第一開(kāi)關(guān)管T1的輸出端與所述第三開(kāi)關(guān)管T3的輸入端相連；所述第四開(kāi)關(guān)管T4的輸入端與所述第二開(kāi)關(guān)管T2的輸出端相連。
9.如權(quán)利要求7或8所述的電源模塊，其特征在于，所述諧振電路(3)包括諧振電感K、諧振電容(；和高頻隔 離變壓器I；； 所述諧振電感L的一端與所述第一開(kāi)關(guān)管T1和所述第三開(kāi)關(guān)管T3的連接端相連，所述諧振電容(；的一端與所述諧振電感L的另一端相連； 所述高頻隔離變壓器I；的原邊線(xiàn)圈的一端與所述諧振電容(；的另一端相連，原邊線(xiàn)圈的另一端連接至所述第二開(kāi)關(guān)管T2和所述第四開(kāi)關(guān)管T4的連接端；所述高頻隔離變壓器I；的副邊線(xiàn)圈包括第一端、第二端和中心抽頭，第一端和第二端用于與整流電路(4)連接，中心抽頭用于與濾波電路(5)連接。
10.如權(quán)利要求9所述的電源模塊，其特征在于，所述整流電路(4)包括二極管D5和二極管D6 ;所述二極管D5的陽(yáng)極與所述高頻隔離變壓器I；副邊線(xiàn)圈的第一端相連，所述二極管D6的陽(yáng)極與所述高頻隔離變壓器I；副邊線(xiàn)圈的第二端相連，所述二極管D5的陰極與所述二極管D6的陰極連接后作為所述整流電路(4)的輸出端； 所述濾波電路(5)包括濾波電感L。和濾波電容Cp ;所述濾波電感L。的一端作為所述濾波電路(5)的輸入端，所述濾波電感L。的另一端通過(guò)所述濾波電容Cp接地；所述濾波電感L。的另一端還作為所述濾波電路(5)的輸出端。
【文檔編號(hào)】H02M3/335GK103973123SQ201410180902
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】段善旭, 方支劍, 蔡濤, 豐昊 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)