[发明专利]一种新型交流脉冲电源装置

说明书

技术领域

本发明属于一种新型交流脉冲电源装置，是一种高频交流脉冲电路与低频交流脉冲电路的新型叠加电路属于现代电力电子技术领域。

技术背景

电源是提供电能的装置，在工业领域中得到了广泛的应用。而焊接电源是实现焊接过程的主要设备，焊接电源从上世纪50年代弧焊发电机开始，经历了二极管整流电源、可控硅整流电源向逆变焊接电源发展的过程。随着电子功率器件的发展，功率开关管的开关频率可以达到几十千赫兹以上。在焊接过程中，我们希望在0.2HZ—20HZ低频状态下实现一个脉冲一个熔滴的控制，而又希望每个低频周期有高频的脉动电流。对于常规的脉冲电源装置，其频率能够达到10KHZ以上，但是即满足焊接工艺中低频一脉一滴的要求又要达到很高的频率，其实很难达到要求的。

发明内容

为了解决常规电源装置难以满足焊接工艺性能高频脉冲电流的难题，本发明设计了一种可以输出5KHZ-40KHz高频脉冲电流与0.2HZ-20HZ低频脉冲电流相互叠加的电路拓扑结构。该交流脉冲电源装置由整流滤波电路，高频脉冲电流电路，低频脉冲电流电路，高压稳弧电路组成。三相交流电输入经过整流桥整流与电容滤波后得到540V直流电，得到的直流电为所述的高频电流电路和低频电流电路供电。高频电流电路的输出为5KHZ-40KHz的正负值对称方波电流，低频电流电路输出为0.2HZ-20HZ正负幅值对称的方波电流。两种电路在负载处进行叠加，当高频电流电路输出正的方波电流时，此方波电流与低频电路输出的方波电流叠加，形成了都为正值脉冲电流。当高频电流电路输出负的方波电流时，此方波电流与低频电流电路输出的方波电流叠加，形成都为负值的脉冲电流。因此，叠加后的电流波形为正值脉冲电流和负值脉冲电流。

在本发明中，整流滤波电路由整流桥BR1，BR2，BR3，滤波电容C1，C2，C2组成。高频脉冲电流电路由功率开关管Q1-Q4组成的全桥电路、变压器T1、二极管D1-D4、双胞电感L1，L2、功率开关管Q9，Q10的推挽电路组成。其各端子之间的连接为：三相交流电的U端，V端，W端分别与整流桥BR1的1端，2端，3端相连，整流桥BR1的4端，5端之间并联有滤波电容C1。整流桥的4端与功率开关管Q1的集电极C端、功率开关管Q2的集电极C端相连，整流桥电路的5端与功率开关管Q3的发射极E端、功率开关管Q4的发射极E端相连；功率开关管Q1的发射极E端、功率开关管Q4的集电极C端与变压器T1原边的1端相连，功率开关管Q2的发射极E端、功率开关管Q3的集电极C端与变压器T1原边的2端相连；变压器T1副边的3端与二极管D1的A端、二极管D2的K端相连，变压器副边的4端与负载的2端相连，变压器副边的5端与二极管D3的A端、二极管D4的K端相连；二极管D1的K端、二极管D3的K端经双胞电感中的L1与功率开关管Q9的集电极C端相连；二极管D2的A端、二极管D4的A端经双胞电感中的L2与功率开关管Q10的发射极E端相连；功率开关管Q9的发射极E端、功率开关管Q10的集电极C端与负载的1端相连。

在本发明中，低频电流电路由开关管Q5-Q7构成的全桥电路、变压器T2、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、电感L3、L4、功率开关管Q11、Q12组成。其各端子之间的连接为整流桥电路的4端与功率开关管Q5的集电极C端、功率开关管Q6的集电极C端相连，整流桥电路的5端与功率开关管Q7的发射极E端、功率开关管Q8的发射极E端相连；功率开关管Q5的发射极E端、功率开关管Q8的集电极C端与变压器T2原边的1端相连，功率开关管Q6的发射极E端、功率开关管Q7的集电极C端与变压器T2原边的2端相连；变压器T2副边的3端与二极管D5的A端、二极管D6的K端相连，变压器副边的4端与负载的2端相连，变压器副边的5端与二极管D7的A端、二极管D8的K端相连；二极管D5的K端、二极管D7的K端经双胞电感中的L3与功率开关管Q11的集电极C端相连；二极管D6的A端、二极管D8的A端经双胞电感中的L4与功率开关管Q12的发射极E端相连；功率开关管Q11的发射极E端、功率开关管Q12的集电极C端与负载的1端相连。

低频电流电路施加到负载上的电流为正负幅值对称的脉冲电流，电流方向切换由功率开关管Q11，功率开关管Q12的导通与关断控制。