[发明专利]超快变换方波复合脉冲电流变极性弧焊电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于电弧焊接的电源装置，更特别地说，是指一种超快变换方波复合脉冲电流变极性弧焊电源装置，属于现代电力电子逆变技术领域。

背景技术

变极性焊接电源是一种替代正弦波交流和方波交流电源的新型焊接电源，其主要应用于钨极氩弧焊和等离子弧焊等。变极性电源实际上就是一种电流频率与正、负半波电流幅值、时间比之间可以分别独立调节的方波交流电源。近年来的研究表明，变极性电流的变换频率是其重要的特征参数之一。常规的变极性焊接电源受电源硬件电路设计原理等诸多因素的制约，其输出变极性电流上升率和下降率分别为＜5A/μs左右，因而无法实现输出变极性电流较高频率段的焊接。然而采用输出变极性电流较高变换频率的电弧焊接，将可产生特殊的电磁效应和电弧超声作用，可显著提高焊接质量。实现变极性方波电流较高频率焊接的可行途径之一是，进一步提高输出变极性电流的变换频率以及在正、负半波时间内恒定电流的波形上迭加中、高频脉冲电流，则可以实现变极性电弧焊接的中、高频超快变换方波复合脉冲电流变极性焊接。

一种常规变极性电源电路(如图3所示)中，直流电源的正极和负极之间并联有电容C，直流电源的正极分别与第一功率开关管T₁的集电极和第三功率开关管T₃的集电极连接，直流电源的负极分别与第二功率开关管T₂的发射极和第四功率开关管T₄的发射极连接；第一功率开关管T₁的发射极与第二功率开关管T₂的集电极相连，第三功率开关管T₃的发射极与第四功率开关管T₄的集电极相连；电极连接在第三功率开关管T₃的发射极与第四功率开关管T₄的集电极之间，工件连接在第一功率开关管T₁的发射极与第二功率开关管T₂的集电极之间；控制系统用于产生第一驱动脉冲序列U₁、第二驱动脉冲序列U₂，第一驱动脉冲序列U₁经第一驱动电路后作用在第一功率开关管T₁的栅极与第四功率开关管T₄的栅极上，第二驱动脉冲序列U₂经第一驱动电路后作用在第二功率开关管T₂的栅极与第三功率开关管T₃的栅极上。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于电弧焊接的超快变换方波复合脉冲电流变极性弧焊电源装置，通过在三种不同直流电源输出端连接有并联吸收保护电路、全桥变换电路、脉冲电流输出电路，实现多种形式的高频复合型变极性方波电流输出。

本发明是一种超快变换方波复合脉冲电流变极性弧焊电源装置，包括有直流电源、全桥变换电路、控制系统、驱动电路、并联吸收保护电路、脉冲电流输出电路，所述并联吸收保护电路由电解电容C_E、高频电容C和功率电阻R组成；所述脉冲电流输出电路由第二续流电感L_P、第五功率开关管T_P和第二功率二极管D_P组成；所述直流电源包括有辅助直流电源、第一直流电源和第二直流电源，第一直流电源用于提供基值电流I_b，第二直流电源用于提供峰值电流I_pp；控制系统采用DSP处理器芯片。

本发明的超快变换方波复合脉冲电流变极性弧焊电源的优点在于：(1)采用三种不同直流电源输出端连接有并联吸收保护电路、全桥变换电路、脉冲电流输出电路，实现多种形式的高频复合型变极性方波电流输出；(2)运用DSP控制系统生成具有一定的可调重叠时间的驱动脉冲序列，实现了高频复合型变极性方波电流无死区过零时间的电流极性变换；(3)本发明电源装置具有超快速的电流上升率和电流下降率，其输出变极性方波电流上升率为≥50A/μs，下降率为≥50A/μs；复合脉冲电流上升率为≥50A/μs，下降率为10～15A/μs，复合脉冲频率1kHz～30kHz，占空比10％～90％。

附图说明

图1是本发明超快变换方波复合脉冲电流变极性弧焊电源的结构框图。

图2是本发明复合方波脉冲变极性输出电流波形示意图。

图3是常规变极性电源电路结构框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。