新型高頻感應(yīng)焊接電源結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種新型高頻感應(yīng)焊接電源結(jié)構(gòu)，其包括整流電路模塊，其特征在于，所述整流電路模塊選用三相電壓型PWM整流電路，且該整流電路模塊依序連接有斬波電路單元、逆變電路模塊，該逆變電路模塊直接接入負(fù)載。本實(shí)用新型的有益效果是：具有節(jié)能、環(huán)保、安全并被譽(yù)為“綠色焊接”方式的感應(yīng)焊接，將逐步替代傳統(tǒng)的焊接方式。實(shí)踐證明本實(shí)用新型新型高頻焊接電源具有高性能、高效率的特點(diǎn)。
【專利說明】新型高頻感應(yīng)焊接電源結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及ー種新型高頻感應(yīng)焊接電源結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]高頻焊接是ー種新型的加熱方式，不但可以對各種金屬材料進(jìn)行焊接，還可以對各種金屬材料進(jìn)行熱加工、熱處理、透熱、熔煉等エ藝。相對于傳統(tǒng)電阻的電流熱效應(yīng)加熱及火焰加熱的焊接電源而言，它具有低成本高效率、節(jié)能環(huán)保環(huán)保、安全系數(shù)高、攜帯方便等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]高頻焊接電源的工作原理是:首先在高頻機(jī)內(nèi)由一整套獨(dú)特的電子線路，將從電網(wǎng)輸入進(jìn)來的低頻交流電(50Hz)轉(zhuǎn)變成高頻交流電(一般在20000Hz以上)。高頻電流加到電感線圈(即感應(yīng)圈)后，利用電磁感應(yīng)原理轉(zhuǎn)換成高頻磁場，并作用在處于磁場中的金屬物體上；利用渦流效應(yīng)，在金屬物體中生成與磁場強(qiáng)度成正比的感生電流，此渦流受集膚效應(yīng)影響，頻率越高，越集中于金屬物體的表層。渦流在金屬物體內(nèi)流動(dòng)時(shí)，會借助于內(nèi)部所固有的電阻值，利用電流熱效應(yīng)原理生成熱量，加熱速度快，效率高，可瞬間熔化任何金屬物，而且加熱速度和溫度可控。
[0004]目前的感應(yīng)焊接電源常見的AC-DC-AC電路結(jié)構(gòu)，輸入整流側(cè)一般采用晶閘管變壓或者ニ極管整流，電解電容直接濾波的方法完成將輸入三相輸入交流電變成直流電的整流過程，如圖1所示，常見高頻感應(yīng)焊接電源結(jié)構(gòu)框圖。
[0005]但是這種結(jié)構(gòu)造成了網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低，諧波含量較大，對電網(wǎng)的沖擊電流大，這就會污染電網(wǎng)、造成電能損耗。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問題，提供ー種新型高頻感應(yīng)焊接電源結(jié)構(gòu)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0008]新型高頻感應(yīng)焊接電源結(jié)構(gòu)，其包括整流電路模塊，其特征在于，所述整流電路模塊選用三相電壓型PWM整流電路，且該整流電路模塊依序連接有斬波電路單元、逆變電路模塊，該逆變電路模塊直接接入負(fù)載。
[0009]作為本實(shí)用新型，較為理想的是，所述斬波電路單元選用非隔離式、多開關(guān)管的DC-DC斬波電路。
[0010]作為本實(shí)用新型，較為理想的是，所述斬波電路單元為三電平Buck直流變換器。
[0011]作為本實(shí)用新型，較為理想的是，整個(gè)新型高頻感應(yīng)焊接電源結(jié)構(gòu)中，串聯(lián)諧振負(fù)載逆變器的電壓源由ー個(gè)整流電路和ー個(gè)大電容串聯(lián)方式連接。
[0012]如本文所述的整流電路模塊，該第一級變換電路采用三相有源功率因數(shù)校正電路(PWM整流電路)代替?zhèn)鹘y(tǒng)電路的整流部分，不僅實(shí)現(xiàn)了交直流的變換，而且實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)電壓和電流的同相位，提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低了諧波污染。[0013]本實(shí)用新型具有如下有益效果:該電源在大功率下系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔高效，能量可以雙向傳輸，控制精度高、調(diào)節(jié)范圍大。三相電壓型PWM整流電路不僅實(shí)現(xiàn)了交直流的轉(zhuǎn)化，有源功率因數(shù)校正大大地技術(shù)提高系統(tǒng)功率因數(shù)、降低諧波含量，該整流器交流側(cè)電感的存在使得整流電路具有Boost電路的特性；串聯(lián)負(fù)載諧振逆變器對于工作環(huán)境的低要求，使整機(jī)效率達(dá)到最高，也提高了本高頻感應(yīng)焊接電源的適用范圍；直流變換電路部分采用了ー種適用于大功率場合的非隔離直流變換器三電平Buck電路，實(shí)現(xiàn)了逆變器輸入側(cè)直流電壓和功率的可調(diào)。
[0014]具有節(jié)能、環(huán)保、安全并被譽(yù)為“綠色焊接”方式的感應(yīng)焊接，將逐步替代傳統(tǒng)的焊接方式。實(shí)踐證明本發(fā)明新型高頻焊接電源具有高性能、高效率的特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為常見高頻感應(yīng)焊接電源結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖2為新型高頻感應(yīng)焊接電源結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖3為串聯(lián)諧振負(fù)載逆變器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為三電平Buck直流變換器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5為新型高頻感應(yīng)焊接電源主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0020]附圖標(biāo)記說明:VT1-VT12.功率開關(guān)管；Q-C5.電容；D1-D6.ニ極管；R、R'.電阻；L、L'.電感。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)ー步闡述本實(shí)用新型。
[0022]參見圖2、5，新型高頻感應(yīng)焊接電源結(jié)構(gòu)，其包括整流電路模塊，所述整流電路模塊選用三相電壓型PWM整流電路1，且該整流電路模塊依序連接有斬波電路單元2、逆變電路模塊3，該逆變電路模塊直接接入負(fù)載4。
[0023]該電源結(jié)構(gòu)在大功率下系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔高效，能量可以雙向傳輸，控制精度高、調(diào)節(jié)范國大。三相電壓型PWM整流電路不僅實(shí)現(xiàn)了交直流的轉(zhuǎn)化，有源功率因數(shù)校正大大地提高系統(tǒng)功率因數(shù)、降低諧波含量，該整流器交流側(cè)電感的存在使得整流電路具有Boost電路的特性，串聯(lián)負(fù)載諧振逆變器對于工作環(huán)境的地要求，使得整機(jī)效率達(dá)到最高，也提高了本產(chǎn)品的適用范圍，直流變換電路部分采用了ー種適應(yīng)于大功率場合的非隔離直流變換器三電平Buck電路，實(shí)現(xiàn)了逆變器輸入側(cè)直流電壓和功率的可調(diào)。
[0024]所述斬波電路單元選用非隔離式、多開關(guān)管的DC-DC斬波電路，換言之，斬波電路単元為三電平Buck直流變換器，其電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參見圖4，該圖示出了功率開關(guān)管VT7、VT8、續(xù)流ニ極管D1、D2以及濾波電容C4、電感L'、電阻R'，三電平Buck直流變換器電感電流的最大波紋僅僅為兩電平Buck變換電路的1/4，如果要求兩者的電感電流最大波紋系數(shù)相同，那么三電平Buck直流變換器的濾波電感也會減小為傳統(tǒng)兩電平Buck變換器濾波電感的1/4，如果濾波電感波紋洗漱相同，三電平Buck直流變換器輸出的濾波電容充放電的頻率相較兩電平Buck直流變換器提高了一倍，這樣濾波電容的大小就能減小為兩電平下的濾波電容的一半，因此在相同條件下，選擇三電平電路可以減小濾波器件的參數(shù)，從而大大減小了整機(jī)電源的體積。與此同時(shí)，三電平Buck直流變換器中的功率開關(guān)管和續(xù)流ニ極管在關(guān)斷時(shí)所承受的電壓應(yīng)カ僅僅是輸入電壓的一半，在這一方面就比傳統(tǒng)兩電平Buck直流變換器開關(guān)管所承受電壓應(yīng)カ下降一倍，大大改善了功率開關(guān)管的工作條件。
[0025]參見圖3，整個(gè)新型高頻感應(yīng)焊接電源結(jié)構(gòu)中，串聯(lián)諧振負(fù)載逆變器的電壓源由ー個(gè)整流電路和一個(gè)大電容串聯(lián)方式連接，在圖3所示電路中，包括有功率開關(guān)管VT9?VT12、電容C5、電感L和電阻R以及ニ極管D3?D6，感應(yīng)焊接電源的負(fù)載呈現(xiàn)出ー種阻感特性，這就造成了感應(yīng)焊接電源在對負(fù)載作用時(shí)會產(chǎn)生大量的無功，為了對這些無功進(jìn)行補(bǔ)償，在負(fù)載中連接的電容使得負(fù)載的感抗和容抗相互抵消，輸出電壓和電流同相，電路發(fā)生諧振。當(dāng)電容值足夠大時(shí)，可以認(rèn)定逆變器輸入端的電壓為固定不變的，當(dāng)逆變器的工作頻率正好與諧振頻率相同吋，此時(shí)電源的工作效率將達(dá)到最大值。
[0026]不斷交替導(dǎo)通和關(guān)斷的四個(gè)功率開關(guān)管VT9?VT12，便可在逆變器的輸出端得到交變的方波電壓，其電壓頻率取決于功率開關(guān)管的頻率，幅值為輸入端電壓的幅值。通過控制逆變器功率開關(guān)管的開關(guān)頻率，使得輸出電壓的頻率盡量等于RLC串聯(lián)負(fù)載的諧振頻率，這樣可使負(fù)載工作在諧振或者準(zhǔn)諧振狀態(tài)下，提高了電源輸出的功率因數(shù)。
[0027]當(dāng)外加電源的交變頻率等于固有頻率時(shí)，諧振電路的功率因數(shù)為1，有功功率等于視在功率，此時(shí)逆變器的輸出功率達(dá)到最大值，所以逆變器工作在諧振頻率時(shí)，可以使得整機(jī)效率達(dá)到最大。本串聯(lián)諧振負(fù)載逆變器對工作環(huán)境的要求不是很苛刻，感應(yīng)器與逆變輸出部分可以長距離連接，同時(shí)引線的長短不會對工作效率產(chǎn)生太大影響，可以頻繁、功率調(diào)節(jié)方式靈活。
[0028]文中未述部分為公知的現(xiàn)有技術(shù)，諸如各部分電路的電子元器件的連接方式均可參考現(xiàn)有公知電路。
[0029]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅限于上述實(shí)施方式，凡是屬于本實(shí)用新型原理的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本實(shí)用新型的原理的前提下進(jìn)行的若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.新型高頻感應(yīng)焊接電源結(jié)構(gòu)，其包括整流電路模塊，其特征在于，所述整流電路模塊選用三相電壓型PWM整流電路，且該整流電路模塊依序連接有斬波電路單元、逆變電路模塊，該逆變電路模塊直接接入負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高頻感應(yīng)焊接電源結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述斬波電路單元選用非隔離式、多開關(guān)管的DC-DC斬波電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高頻感應(yīng)焊接電源結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述斬波電路單元為三電平Buck直流變換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高頻感應(yīng)焊接電源結(jié)構(gòu)，其特征在于，整個(gè)新型高頻感應(yīng)焊接電源結(jié)構(gòu)中，串聯(lián)諧振負(fù)載逆變器的電壓源由ー個(gè)整流電路和一個(gè)大電容串聯(lián)方式連接。
【文檔編號】H02M3/335GK203434871SQ201320528913
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】林勤弟, 魏金劍, 葉玲平 申請人:上海熔易焊接機(jī)制造有限公司