[发明专利]快频脉冲TIG焊接电源高低频能量变换与复合电路

说明书

本发明提供了一种快频脉冲TIG焊接电源高低频能量变换与复合电路，其特征在于：包括工频整流滤波电路、脉冲电流主电路、基值电流主电路、高频电流调制电路和控制电路；脉冲电流主电路包括依次连接的SiC全桥逆变换流模块一、高频变压模块一和SiC整流平滑模块一；基值电流主电路包括依次连接的SiC全桥逆变换流模块二、高频变压模块二和SiC整流平滑模块二；工频整流滤波电路分别与SiC全桥逆变换流模块一和SiC全桥逆变换流模块二连接。该电路逆变频率高，损耗低，可稳定输出20kHz及以上规整快频脉冲电流波形，有利于提高电弧控制效果，使波形规整稳定不失真。

技术领域

本发明涉及焊接设备技术领域，更具体地说，涉及一种快频脉冲TIG焊接电源高低频能量变换与复合电路。

背景技术

脉冲TIG焊接以电弧稳定、零飞溅、焊接质量高、可焊金属范围广的优势受到广泛应用，但是传统脉冲TIG焊接由于脉冲频率较低，电弧能量不集中，热输入量较大，导致了较大的热影响区和粗大的焊缝晶粒，降低焊缝力学性能。针对传统脉冲TIG焊接存在的这些问题，目前提出了一种更为先进的快频脉冲TIG焊接方法。由于快频脉冲TIG焊加入了高频脉冲电流(20kHz及以上)的调制，快频电流产生的电磁场会对电弧进行收缩，形成与等离子弧类似的收缩弧柱状电弧。因此快频脉冲TIG焊能够提高脉冲TIG焊的电弧收缩程度，改善电弧能量密度和提高电弧挺度。

近年来，快频脉冲TIG焊接技术成为国内脉冲TIG焊接领域的研究重点。在快频脉冲TIG焊接系统中，快频脉冲TIG焊接电源为电弧提供能量，焊接电源的性能至关重要。然而，国内的TIG焊接电源设备的工业化水平同发达国家之间还存在较大的差距，电源的功率器件大多采用IGBT，但由于IGBT自身结构的因素导致在关断后产生拖尾电流，其开关损耗较大，制约了电路的逆变频率，一般为20kHz，这使得整机尺寸过大且控制精度较低。另一方面，快频脉冲TIG焊技术由于加入了高频电流的调制，会对焊接电源产生的强烈电磁干扰，特别是对功率半导体器件的影响更甚，从而极易出现焊接电流不稳定不规整、高频段电弧控制效果差的问题。因此，诸多因素限制了快频脉冲TIG焊接技术在国内的推广应用。

发明内容

为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种逆变频率高、损耗低、可稳定输出20kHz及以上规整快频脉冲电流波形、有利于提高电弧控制效果、使波形规整稳定不失真的快频脉冲TIG焊接电源高低频能量变换与复合电路。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种快频脉冲TIG焊接电源高低频能量变换与复合电路，其特征在于：包括工频整流滤波电路、脉冲电流主电路、基值电流主电路、高频电流调制电路和控制电路；工频整流滤波电路与三相交流输入电源连接；

所述脉冲电流主电路包括依次连接的SiC全桥逆变换流模块一、高频变压模块一和SiC整流平滑模块一；所述基值电流主电路包括依次连接的SiC全桥逆变换流模块二、高频变压模块二和SiC整流平滑模块二；工频整流滤波电路分别与SiC全桥逆变换流模块一和SiC全桥逆变换流模块二连接；

所述高频电流调制电路包括依次连接的高频调制模块和防反灌模块；其中，高频调制模块与所述SiC整流平滑模块一连接，防反灌模块与外部电弧负载连接；所述SiC整流平滑模块二与外部电弧负载连接。

优选地，所述SiC全桥逆变换流模块一包括SiC功率开关管M101、SiC功率开关管M102、SiC功率开关管M103和SiC功率开关管M104；所述高频变压模块一包括高频变压器一T101；所述SiC功率开关管M101、SiC功率开关管M102、SiC功率开关管M103和SiC功率开关管M104组成全桥逆变电路，之后通过隔直电容C109与高频变压器一T101的初级连接；所述SiC功率开关管M101、SiC功率开关管M102、SiC功率开关管M103和SiC功率开关管M104分别并联有RC吸收电路一；