[实用新型]基于SiC IGBT的数字化变极性焊接电源

说明书

本实用新型提供了一种基于SiC IGBT的数字化变极性焊接电源，其特征在于：包括主电路与控制电路；主电路包括依次连接的三相整流滤波电路、SiC IGBT一次逆变电路、高频变压器、SiC超高频整流滤波输出电路、SiC IGBT二次逆变电路和高压稳弧电路；控制电路包括控制器和控制供电模块，以及分别与控制器信号连接的数字面板、SiC一次逆变驱动模块和SiC二次逆变驱动模块；数字面板、SiC一次逆变驱动模块和SiC二次逆变驱动模块分别与控制供电模块电连接；SiC一次逆变驱动模块还与SiC IGBT一次逆变电路连接；SiC二次逆变驱动模块还与SiC IGBT二次逆变电路连接。该变极性焊接电源可使电弧熄灭后易于复燃，体型小，转换效率高，工作可靠稳定。

技术领域

本实用新型涉及焊接电源技术领域，更具体地说，涉及一种基于SiC IGBT的数字化变极性焊接电源。

背景技术

变极性焊接电源最初是美国航天局为研制航天飞机而实用新型研制的一种新型焊接电源，现被广泛应用于航空航天、汽车、列车、船舶等工业制造领域。铝、镁及其合金具有密度小，比刚度高，电磁屏蔽能力强，节能环保等优点，在以上工业制造领域中被广泛应用，变极性焊接电源在铝镁及其合金的焊接中具有去氧化膜，搅拌熔池，气孔极少，减少钨极烧损以及焊接电弧稳定等众多优点，在多种焊接方法中优势明显，是镁铝及其合金焊接的理想电源。

现阶段，国内外的变极性焊接电源仍存在诸多问题，关键问题在于焊接过程中，变极性瞬间电弧熄灭重燃的问题。因此，焊接电源二次逆变的稳弧电路成了人们研究的重点。目前，最常用的二次逆变稳弧方法有两种。一种是全桥结构电路拓扑稳弧策略，采用“共同导通”或“共同截止”的方法，使输出滤波电感与电容充放电，在电流换向瞬间给电弧提供一个高压脉冲，使电弧熄灭后能够立即再次引燃。但该方法只适用于小电流焊接的情况，大电流焊接时，过高的稳弧脉冲电压会造成二次逆变的IGBT击穿损坏，该方法适用范围有限，且需要4个IGBT中同时导通2个，总的开关损耗大，系统庞杂、成本高。另一种是半桥结构电路拓扑稳弧策略，该二次逆变电路的输出滤波电感中的电流在变极性过程总是减小的，这样减慢了电源变极性时电流方向切换的速度，不利于电弧的稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种基于SiCIGBT、可解决变极性瞬间电弧熄灭重燃问题、体型小、转换效率高、工作可靠稳定的数字化变极性焊接电源。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种基于SiCIGBT的数字化变极性焊接电源，其特征在于：包括主电路与控制电路；所述主电路包括依次连接的三相整流滤波电路、SiC IGBT一次逆变电路、高频变压器、SiC超高频整流滤波输出电路、SiC IGBT二次逆变电路和高压稳弧电路；其中，三相整流滤波电路与三相交流电源连接，高压稳弧电路与负载连接；

所述控制电路包括控制器和控制供电模块，以及分别与控制器信号连接的数字面板、SiC一次逆变驱动模块和SiC二次逆变驱动模块；所述数字面板、SiC一次逆变驱动模块和SiC二次逆变驱动模块分别与控制供电模块电连接；所述SiC一次逆变驱动模块还与SiCIGBT一次逆变电路连接；所述SiC二次逆变驱动模块还与SiC IGBT二次逆变电路连接。

三相整流滤波电路用于将三相交流电整流滤波为平滑直流电；SiC IGBT一次逆变电路用于将直流电调制成高电压、低电流的高频交流方波；高频变压器用于隔离变压器前后电路且调制出低电压、高电流的高频交流方波；SiC超高频整流滤波输出电路用于将高频交流方波整流滤波成直流电；SiC IGBT二次逆变电路用于转换SiC超高频整流滤波输出电路输出的直流电的极性以形成焊接所需的变极性电流；高压稳弧电路用于焊接电流变极性时为电弧空间提供一个反向高压，保证电流过零点瞬间电弧熄灭后可靠再引燃；SiC一次逆变驱动模块用于驱动主电路中一次逆变电路中SiC IGBT的开通与关断，实现恒流或恒压控制；SiC二次逆变驱动模块用于驱动主电路中二次逆变电路中SiC IGBT的开通与关断，实现电流极性转变。