[发明专利]一种基于移相全桥的逆变式电弧喷涂电源

说明书

技术领域

本发明涉及表面工程热喷涂领域，特别涉及一种基于移相全桥的逆变式电弧喷涂电源。

背景技术

电弧喷涂技术是一种经济、适用范围广、施工灵活、高效率的热喷涂方法，是一种在工业领域广泛应用的表面改性技术。随着电弧喷涂设备的不断改进，喷涂工艺得到了提升，电弧喷涂技术迎来了新的发展。

电弧喷涂的基本原理是将电弧喷涂电源加在两根连续送进的金属丝之间从而形成电弧，电弧的热量将金属熔化，利用压缩空气将熔化的金属雾化成微熔滴，高速喷向工件表面形成涂层。该涂层在不改变工件基体材料性能的基础上，可以大幅提升工件综合性能如耐磨、防腐、抗氧化、隔热等。

传统电弧喷涂电源采用工频变压器降压，整流输出恒压直流电的拓扑，优点是结构简单，但其存在的问题较多，主要有以下几点：1.由于变压器工作在工频状态，电源体积大，质量重，不利于现场尤其是复杂工况下的施工，制约了电弧喷涂技术的应用。2.整机采用无反馈的开环控制，无法对输出电流进行跟踪控制，实际使用时电流波动非常大，严重降低了电弧喷涂涂层的质量。3.输出电压的调节通过变压器抽头实现，通常分几个档位，并非无极调节，对于不同的喷涂材料无法准确的输出最优喷涂电压，影响了喷涂质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于移相全桥的逆变式电弧喷涂电源，从结构及控制方式上解决了传统喷涂机体积大、质量重、无反馈控制、无法准确控制输出电压等缺点，在缩小整机大小的基础上，提高了性能，优化了喷涂质量。

为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于移相全桥的逆变式电弧喷涂电源，包括依次连接的第一整流电路、第一滤波电路、全桥电路、高频变压器T、第二整流电路和第二滤波电路，其中：

所述第一整流电路连接到三相交流输入；

所述第二滤波电路连接到电弧喷枪；

所述第一滤波电路包括串联连接在所述第一整流电路两端的电感L和电容C；

所述全桥电路包括第一开关管Q₁、第二开关管Q₂、第三开关管Q₃、第四开关管Q₄，所述第一开关管Q₁和所述第三开关管Q₃串联后并联连接在所述电容C两端，所述第二开关管Q₂和所述第四开关管Q₄串联后也并联连接在所述电容C两端；

所述逆变式电弧喷涂电源还包括辅助控制模块，用于控制所述全桥电路工作；

所述辅助控制模块包括依次连接的输出采样电路、PI调节电路、PWM控制器，

所述输出采样电路连接到所述电弧喷枪，用于采集所述电弧喷枪的输出电压和输出电流；

所述PI调节电路用于将电压反馈值与预设电压参考值比较后进行PI运算，输出信号，其中，所述电压反馈值为所述输出采样电路采集到的所述电弧喷枪的输出电压；

所述PWM控制器用于将所述PI调节电路输出的信号与所述PWM控制器产生的调制波信号进行比较，改变所述PWM控制器输出脉冲信号的宽度，输出脉冲信号，所述脉冲信号用于控制所述全桥电路工作。

所述全桥电路还包括二极管D₁、二极管D₂、电容C₁和电容C₃，所述二极管D₁并联在所述第一开关管Q₁的两端；所述电容C₁也并联在所述第一开关管Q₁的两端；所述二极管D₂并联在所述第三开关管Q₃的两端；所述电容C₃也并联在所述第三开关管Q₃的两端。

所述第一开关管Q₁和所述第三开关管Q₃均为绝缘栅双极型晶体管。

所述第二开关管Q₂和所述第四开关管Q₄均为逆阻型绝缘栅双极型晶体管。

本发明的全桥电路，基于移相控制，实现零电压零电流开关（ZVZCS）。

本发明的所述逆变式电弧喷涂电源还包括辅助保护模块，用于保护所述逆变式电弧喷涂电源的安全；

所述辅助保护模块包括依次连接的检测电路和单片机控制及保护模块，其中：

所述检测电路连接到所述电弧喷枪，用于检测所述逆变式电弧喷涂电源的工作状态，输出信号；