[发明专利]基于DSC的全数字SiC逆变式多功能氩弧焊电源

说明书

本发明提供了一种基于DSC的全数字SiC逆变式多功能氩弧焊电源，其特征在于：包括主电路和DSC控制电路；主电路包括依次连接的共模噪声抑制模块、工频整流滤波模块、SiC逆变换流模块、功率变压器、SiC整流与平滑模块和非接触引弧模块组成；SiC整流与平滑模块和非接触引弧模块分别与外部电弧负载连接；DSC控制电路包括DSC最小系统、人机交互模块、故障诊断保护模块、SiC高频驱动模块和负载电信号检测模块；SiC高频驱动模块还与SiC逆变换流模块连接；负载电信号检测模块还与电弧负载连接。该氩弧焊电源结构简单，控制精度高，响应速度快，体积小巧，高效节能，具有优异工艺适应性，可提升焊接工艺质量。

技术领域

本发明涉及高频弧焊逆变技术领域，更具体地说，涉及一种基于DSC的全数字SiC逆变式多功能氩弧焊电源。

背景技术

氩弧焊在不锈钢、钛合金、铝镁合金等材料的焊接生产中得到了广泛的应用。目前，氩弧焊电源普遍采用IGBT或者MOSFET高频逆变技术，该技术已经发展为成熟的技术手段，能满足大部分金属材料的焊接要求。但是随着科技发展，在海洋工程、核电、航空航天、汽车、风电、火电、船舶、轨道交通、石油化工等装备制造业，其设备日趋大型化、结构日益复杂化以及材料趋于多元化，多种更高性能的不锈钢、铝等黑色、有色金属及其合金不断出现，迫切需要更高性能的多功能氩弧焊电源设备。然而，限于功率器件的开关速度和开关损耗，现有的氩弧焊电源的逆变频率还不够高，导致动态响应速度难以进一步提高；同时，目前普遍采用模拟控制或者基于普通微处理器的简单数字控制，难以实现基于焊接电弧设计的氩弧焊接过程精细化控制，影响了焊接质量的进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种基于DSC、结构简单、控制精度高、响应速度快、体积小巧、高效节能、具有优异工艺适应性、可提升焊接工艺质量的全数字SiC逆变式多功能氩弧焊电源。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种基于DSC的全数字SiC逆变式多功能氩弧焊电源，其特征在于：包括主电路和DSC控制电路；

所述主电路包括依次连接的共模噪声抑制模块、工频整流滤波模块、SiC逆变换流模块、功率变压器、SiC整流与平滑模块和非接触引弧模块组成；其中，共模噪声抑制模块与外部交流输入电源连接；SiC整流与平滑模块和非接触引弧模块分别与外部电弧负载连接；

所述DSC控制电路包括DSC最小系统，以及分别与DSC最小系统连接的人机交互模块、故障诊断保护模块、SiC高频驱动模块和负载电信号检测模块；其中，故障诊断保护模块还分别与交流输入电源和SiC逆变换流模块连接；SiC高频驱动模块还与SiC逆变换流模块连接；负载电信号检测模块还与电弧负载连接；非接触引弧模块与DSC最小系统连接。

本发明为逆变式直流、脉冲氩弧焊电源；交流输入电源既可以是三相交流输入电源，也可以为单相交流输入电源，视实际输出功率而定。由DSC最小系统直接产生所需的数字PWM信号，经过SiC高频驱动模块隔离、放大、整形之后直接驱动SiC逆变换流模块，使其SiC功率管按照预设的时序快速导通与关闭，实现高频直流交流转变；在氩弧焊电源输出端检测负载电流电压，经信号调理后输入到DSC最小系统，与人机交互模块预设值进行比较之后，改变SiC功率管的导通与关断时间，实现占空比调节，获得所需的波形输出，完成闭环控制。