具有功率因數(shù)校正功能的逆變焊機(jī)電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了具有功率因數(shù)校正功能的逆變焊機(jī)電源系統(tǒng)，包括基于BOOST斬波器的功率因數(shù)校正電路；所述功率因數(shù)校正電路包括依次串聯(lián)的EMI濾波電路、二極管、逆變電路及整流濾波電路；所述功率因數(shù)校正電路上并聯(lián)有MOS開關(guān)管；二極管輸出端連接開關(guān)變換器電路；所述開關(guān)變換器電路包括基準(zhǔn)電壓、電壓誤差放大器、電流誤差放大器、乘法器、PWM調(diào)制器和電壓采樣器及電流采樣器；有益效果為：使用上述方案的具有功率因數(shù)校正功能的逆變焊機(jī)電源，能夠減小輸入諧波電流，提高逆變焊機(jī)的功率因數(shù)，減小對電網(wǎng)的污染。
【專利說明】具有功率因數(shù)校正功能的逆變焊機(jī)電源系統(tǒng) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及具體設(shè)及一種具有功率因數(shù)校正功能的逆變焊機(jī)電源系統(tǒng)。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 焊接電源是實(shí)現(xiàn)焊接的重要設(shè)備。隨著電力電子技術(shù)發(fā)展，逆變焊機(jī)的技術(shù)發(fā)展 更為成熟，應(yīng)用也更加廣泛。由于逆變焊機(jī)是基于功率開關(guān)元件制造，運(yùn)些元件都是典型的 非線性元件，致使系統(tǒng)的功率因數(shù)很低。功率因數(shù)對電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境影響很大，特別是高次諧 波電流對電網(wǎng)的危害很大，甚至?xí)蓴_周邊用電設(shè)備的正常運(yùn)行。采用PWM整理電路代替?zhèn)?統(tǒng)的二極管整流，雖然可W降低焊機(jī)設(shè)備對電網(wǎng)產(chǎn)生的電污染問題，但成本很高，更不宜在 小功率場合推廣應(yīng)用。
[0003] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)的焊接電源，存在W下缺陷:運(yùn)行時其功率因數(shù)會對電網(wǎng)產(chǎn)生 電網(wǎng)污染，從而影響周邊設(shè)備的正常運(yùn)行。 【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0004] 本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有技術(shù)問題而提供一種新型的具有功率因數(shù)校正功能的逆 變焊機(jī)電源系統(tǒng)。
[0005] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：具有功率因數(shù)校正功能的逆變焊機(jī)電源系統(tǒng)，包括 基于BOOST斬波器的功率因數(shù)校正電路;所述功率因數(shù)校正電路包括依次串聯(lián)的EMI濾波電 路、二極管、逆變電路及整流濾波電路，所述整流濾波電路輸出端連接負(fù)載;所述功率因數(shù) 校正電路上并聯(lián)有M0S開關(guān)管;二極管輸出端連接開關(guān)變換器電路;所述開關(guān)變換器電路包 括基準(zhǔn)電壓、電壓誤差放大器、電流誤差放大器、乘法器、PWM調(diào)制器和電壓采樣器及電流采 樣器;所述負(fù)載輸出端依次串聯(lián)輸出電壓檢測器、電壓誤差放大器、乘法器及電壓采樣器至 二極管輸出端，所述二極管輸出端依次連接電流采樣器、電流誤差放大器、PWM調(diào)制器及驅(qū) 動，所述驅(qū)動輸出端連接M0S開關(guān)管的口極;所述乘法器輸出端連接電流誤差放大器輸入 玉山 乂而。
[0006] 優(yōu)選方案，所述逆變電路為雙管復(fù)位單端正激逆變電路，其中包括主開關(guān)元件 IGBT管，IGBT管包括二極管VI、二極管V2、二極管V3及二極管V4,其中二極管VI與二極管V2 并聯(lián)，二極管V3與二極管V4并聯(lián)。
[0007] 優(yōu)選方案，所述IGBT管的集電極與發(fā)射極之間并聯(lián)了 RCD吸收緩沖電路。
[000引優(yōu)選方案，所述功率因數(shù)校正電路包括ICE2PCS05控制忍片，ICE2PCS05控制忍片 有8個引腳，引腳1為忍片接地端，引腳2為電流控制環(huán)補(bǔ)償端，通過電容接地，引腳3為電流 檢測輸入端，通過電阻接入整流輸出的電流，引腳4為開關(guān)頻率信號端，通過電阻接地，引腳 5為電壓控制環(huán)補(bǔ)償端，通過電壓補(bǔ)償回路接地，引腳6為輸出電壓檢測反饋輸入端，引腳7 為忍片供電輸入，引腳8為忍片口極輸出端，接至開關(guān)管口極。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果為:使用上述方案的具有功率因數(shù)校正功能的逆變焊機(jī)電 源，能夠減小輸入諧波電流，提高逆變焊機(jī)的功率因數(shù)，減小對電網(wǎng)的污染。 【【附圖說明】】
[0010] 圖1為本實(shí)用新型逆變焊接電源的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0011] 圖2為本實(shí)用新型基于BOOST斬波器的功率因數(shù)校正電路圖；
[0012] 圖3為本實(shí)用新型雙管復(fù)位單端正激逆變電路圖；
[0013] 圖4為本實(shí)用新型的由ICE2PCS05構(gòu)成的功率因數(shù)校正電路圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0014] W下各實(shí)施例的說明是參考附加的圖式，用W例示本實(shí)用新型可用W實(shí)施的特定 實(shí)施例。本實(shí)用新型所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「內(nèi)」、「 夕H、「側(cè)面」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用W說明及理解本實(shí)用 新型，而非用W限制本實(shí)用新型。在圖中，結(jié)構(gòu)相似的單元是W相同標(biāo)號表示。
[0015] 本實(shí)用新型提供了具有功率因數(shù)校正功能的逆變焊機(jī)電源系統(tǒng)，系統(tǒng)包括基于 BOOST斬波器的功率因數(shù)校正電路；
[0016] 參見圖1，所述功率因數(shù)校正電路包括依次串聯(lián)的EMI濾波電路、二極管、逆變電路 及整流濾波電路，所述整流濾波電路輸出端連接負(fù)載;所述功率因數(shù)校正電路上并聯(lián)有M0S 開關(guān)管;二極管輸出端連接開關(guān)變換器電路;該電路給出了焊機(jī)電源的整體構(gòu)成，交流電網(wǎng) 電壓通過二極管整流和功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)，得到直流信號，再通過逆變和二次整流，提供給 焊機(jī)負(fù)載。
[0017]參見圖2,給出了基于BOOST斬波器的功率因數(shù)校正電路圖，該圖主要用于說明PFC 的工作原理;所述開關(guān)變換器電路包括基準(zhǔn)電壓、電壓誤差放大器、電流誤差放大器、乘法 器、PWM調(diào)制器和電壓采樣器及電流采樣器;所述負(fù)載輸出端依次串聯(lián)輸出電壓檢測器、電 壓誤差放大器、乘法器及電壓采樣器至二極管輸出端，所述二極管輸出端依次連接電流采 樣器、電流誤差放大器、PWM調(diào)制器及驅(qū)動，所述驅(qū)動輸出端連接M0S開關(guān)管的口極;所述乘 法器輸出端連接電流誤差放大器輸入端;主電路的輸出直流電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，將 偏差送入電壓誤差放大器，電壓誤差放大器的輸出和整流電壓共同加入乘法器，得到電流 參考信號，與輸入整流電路相比較，送入電流誤差放大器，得到開關(guān)管的PWM驅(qū)動信號，W控 制開關(guān)管的通斷。
[0018] 參見圖3,給出了雙管復(fù)位單端正激逆變電路圖；該電路是電源系統(tǒng)的后級部分， 主要作用是將直流電逆變?yōu)榻涣麟?，再?jīng)過二次整流提供給焊機(jī)負(fù)載;二極管VI、二極管 V2、二極管V3、二極管V4為IGBT管，在實(shí)際應(yīng)用中最好選擇同一批次、同型號的IGBT管。下面 給出IGBT管參數(shù)選擇的具體方法。W輸入電網(wǎng)電壓220V為例，經(jīng)整流濾波，直流輸出電壓峰 值計(jì)算為：
[0019]
[0020] 按照ku = l.l電壓波動系數(shù)和裕量系數(shù)a = l.l考慮，其電壓峰值可達(dá)376V。由于 IGBT關(guān)斷時承受更大的電壓，則IGBT所承受的電壓可按下式計(jì)算：
[00別]Uceps=(UdXku+Ui)Xa
[0022]其中取過壓系數(shù)為ku = 1.15,尖峰電壓取化= 150V，考慮裕量系數(shù)a=l.l，得到最 大關(guān)斷峰值電壓為650V，實(shí)際使用中可選1000V的IGBT。按照額定輸出電流200A計(jì)算，流過 IGBT的平均電流約為40A，考慮1.5倍的過載容量系數(shù)和浪涌電流，可W選擇額定電流為 100A的IGBT。
[0023]參見圖4,給出了由ICE2PCS05構(gòu)成的功率因數(shù)校正電路圖；ICE2PCS05控制忍片有 8個引腳，引腳1為忍片接地端，引腳2為電流控制環(huán)補(bǔ)償端，通過電容接地，引腳3為電流檢 測輸入端，通過電阻接入整流輸出的電流，引腳4為開關(guān)頻率信號端，通過電阻接地，引腳5 為電壓控制環(huán)補(bǔ)償端，通過電壓補(bǔ)償回路接地，引腳6為輸出電壓檢測反饋輸入端，引腳7為 忍片供電輸入，引腳8為忍片口極輸出端，接至開關(guān)管口極;該電路給出了輸入整流濾波和 PFC校正部分，電路輸入側(cè)通過烙絲進(jìn)行過流保護(hù)、利用壓敏電阻進(jìn)行過壓保護(hù)、利用電阻 降低啟動時的浪涌電流;前端的濾波器主要用來濾除射頻干擾信號;整流橋采用二極管全 橋整流;開關(guān)管驅(qū)動控制通過主控忍片簡單搭建外圍電路實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 具有功率因數(shù)校正功能的逆變焊機(jī)電源系統(tǒng)，其特征在于，包括基于BOOST斬波器的 功率因數(shù)校正電路;所述功率因數(shù)校正電路包括依次串聯(lián)的EMI濾波電路、二極管、逆變電 路及整流濾波電路，所述整流濾波電路輸出端連接負(fù)載;所述功率因數(shù)校正電路上并聯(lián)有 M0S開關(guān)管;二極管輸出端連接開關(guān)變換器電路;所述開關(guān)變換器電路包括基準(zhǔn)電壓、電壓 誤差放大器、電流誤差放大器、乘法器、PWM調(diào)制器和電壓采樣器及電流采樣器;所述負(fù)載輸 出端依次串聯(lián)輸出電壓檢測器、電壓誤差放大器、乘法器及電壓采樣器至二極管輸出端，所 述二極管輸出端依次連接電流采樣器、電流誤差放大器、PWM調(diào)制器及驅(qū)動，所述驅(qū)動輸出 端連接M0S開關(guān)管的門極;所述乘法器輸出端連接電流誤差放大器輸入端。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有功率因數(shù)校正功能的逆變焊機(jī)電源系統(tǒng)，其特征在于，所 述逆變電路為雙管復(fù)位單端正激逆變電路，其中包括主開關(guān)元件IGBT管，IGBT管包括二極 管VI、二極管V2、二極管V3及二極管V4，其中二極管VI與二極管V2并聯(lián)，二極管V3與二極管 V4并聯(lián)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有功率因數(shù)校正功能的逆變焊機(jī)電源系統(tǒng)，其特征在于，所 述IGBT管的集電極與發(fā)射極之間并聯(lián)了 RCD吸收緩沖電路。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有功率因數(shù)校正功能的逆變焊機(jī)電源系統(tǒng)，其特征在于，所 述功率因數(shù)校正電路包括ICE2PCS05控制芯片，ICE2PCS05控制芯片有8個引腳，引腳1為芯 片接地端，引腳2為電流控制環(huán)補(bǔ)償端，通過電容接地，引腳3為電流檢測輸入端，通過電阻 接入整流輸出的電流，引腳4為開關(guān)頻率信號端，通過電阻接地，引腳5為電壓控制環(huán)補(bǔ)償 端，通過電壓補(bǔ)償回路接地，引腳6為輸出電壓檢測反饋輸入端，引腳7為芯片供電輸入，弓丨 腳8為芯片門極輸出端，接至開關(guān)管門極。
【文檔編號】H02M1/12GK205430082SQ201620226433
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】王武
【申請人】許昌學(xué)院