[发明专利]一种非对称半桥零电压软开关逆变式焊割机

说明书

技术领域

本发明涉及的是逆变电焊机领域，尤其是一种具有非对称半桥软开关结构的逆变式焊割机。

背景技术

目前高频化已成为逆变式焊割电源的重要特点，高频化可以使逆变式焊割电源具有更高的功率密度，更加节约铜材、钢材、铝材等有色金属的用量，使电源结构更加牢固可靠；而且响应能力更加快速，电流、电压控制精度更高。

但由于电力电子开关器件的开关损耗与逆变频率成正比，频率越高，器件和电路的损耗就越大，逆变器的效率就越低。所以，一般采用硬开关逆变方式的普通逆变式焊割电源的焊割性能和能效比就显得非常不足了，存在以下缺点：

1.逆变器的电力开关器件电压、电流应力很大，很容易失效和被损坏。

开通和关断时在逆变器的电力开关器件上有很大的电压、电流重叠期间，此期间，电力开关器件工作在线性区，使得开通和关断期间产生很大的功率损耗，开关器件发热严重，极易因过热而损坏。为降低电力开关器件的工作温度以提高其可靠性，必须设计庞大而复杂的散热降温系统。

逆变器的开关器件在开通和关断时有很高的电压变化率和电流变化率，这样会产生很强的电磁干扰，使得电磁干扰的防护变得很困难，EMC器件庞大而复杂，成本高。

普通逆变式焊割电源的逆变频率不能过高，一般只能在不高于20KHz的范围内，故其功率密度不大，铜材、钢材、铝材等有色金属的用量也大，同时，由于逆变频率不够高，动态响应速度不够快，控制精度高不够高，大大限制了其自动化、精细化方面的运用。

因此，高频化的软开关逆变电源技术的运用就成为必然。

要摒除硬开关逆变焊割机的这些缺点，必须采用软开关逆变器，业内也有采用移相全桥的软开关逆变电源技术的逆变式焊割机；如中国发明专利公开号“CN101618472”名称为“一种软开关逆变电焊机”的专利公开了一种包含软开关的逆变电焊机、包括：一次整流单元、逆变单元、二次整流及输出检测单元、控制单元和驱动信号隔离放大单元；在所述控制单元中包含驱动时序信号发生电路；输出设定和二次整流及输出检测单元的输出反馈共同输入到所述控制单元，所述控制单元中的驱动时序信号发生电路产生驱动时序信号输入到驱动信号隔离放大单元，驱动信号隔离放大单元的输出信号输入到所述逆变单元的电子开关器件控制端；其中逆变单元包括：滤波电容C5，放电电阻R5，电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4，谐振电容C6，逆变变压器T1初级绕组，其中滤波电容C5与一次整流单元的输出相连，放电电阻R5并联在滤波电容C5两端，电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4组成逆变全桥并联在滤波电容C5两端，其中电子开关器件Q1和Q2构成一个逆变桥臂作为滞后臂，电子开关器件Q3和Q4构成一个逆变桥臂作为超前臂，谐振电容C6和逆变变压器T1的初级绕组串联连接，谐振电容C6和逆变变压器T1的初级绕组的其余两端分别连接到所述超前臂和滞后臂的公共连接点；其特征在于，所述驱动时序信号发生电路包括有误差信号运算电路和复杂可编程逻辑器件CPLD；误差信号运算电路的输入与输出反馈信号和输出设定信号相连，误差信号运算电路的输出与CPLD的输入相连；误差信号运算电路将所述输出反馈信号和输出设定信号进行比较，计算出差异后，将和差异相对应的信号送入CPLD，在CPLD内部根据前述输入信号运算，直接输出有限双极性控制时序的驱动时序信号作为所述逆变单元中电子开关器件Q1、Q2、Q3、Q4开通和关断的控制信号。

该种移相全桥的软开关结构能基本摒除上述3个缺点，但是却会产生以下的不足：

1.移相全桥的软开关逆变电路很难在空载﹑轻载和短路情况下满足软开关的条件。

有固有的环流需要抑制，为此PWM电路会损失占空比，为满足输出电压的要求，往往提高逆变变压器的变比，这样就加重了逆变开关器件的电流应力。

需要四组载流能力和耐压都相同的电力开关半导体器件，器件成本相对较高。

发明内容

针对以上问题，本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、实施成本较低、开关电压应力和电流应力都大为减小的非对称半桥零电压软开关逆变式焊割机，

为达到以上目的本发明的技术方案：