[实用新型]用于焊机的双单管电压嵌位二极管逆变电路

说明书

本实用新型公开了一种用于焊机的双单管电压嵌位二极管逆变电路，其包括直流输入单元、双单管正激逆变电路单元、直流输出单元、PWM电路和隔离推动电路，所述双单管正激逆变电路单元包括第一电压嵌位二极管、第二电压嵌位二极管、第一反并联二极管、第二反并联二极管、第一功率开关管、第二功率开关管和高频变压器。本实用新型实现了功率开关管同步导通与关断，与单管工作效保持一致；功率开关管电压等级不超过直流供电电压，处于绝对安全工作环境；第一电压嵌位二极管和第二电压嵌位二极管还将一次线包感应于二次线包的电势导向供电端，能量利用率提高，整体转换效率相对于单管模式具有较大提升。

技术领域

本实用新型涉及一种逆变电路，尤其涉及一种双单管电压嵌位二极管逆变电路。

背景技术

现有功率器件品种较多，但适用于大功率高电压和高频率应用的功率器件均受到不同的材料、制造成本和技术的限制。现有适用于高频逆变功率器件主要有VMOS、IGBT和碳化硅技术(碳化硅是在硅半导体基础上更新发展出来的更先进的新型半导体。其特点是由其构成的功率器件在大电流，耐高压和响应速度上均超过硅半导体材料。)产生的新器件。

VMOS是最利于适用于高频功率变换的，其频率高，导通损耗低，但其耐压等级限制在一个等级范围内，相对于380V的三相供电电压等级应用是不适用的。虽有电气技术可以实现高压大功率成熟应用，但作为本报告限于民用、工业用大规模化产品其成本构成是不适用的。VMOS的电气构造原理限制了其耐压等级。

IGBT是在结合晶体管与MOS管二者优势派生的一种十分适用于超大功率逆变应用的一种器件，推动了逆变功率产品的飞跃进步。现有成熟应用产品分单管封装和模块两大类。其中单管封装IGBT高频性能型英飞凌产第三代高速系列单管封装IGBT可达到70KHz开关频率而保有额定电气参数；普及化规模化生产应用晶圆也至少达到40KHz开关频率而保有额定电气参数。模块封装IGBT一般300A以下是半桥封装形式。在超音频(20KHz) 范畴应用十分稳定可靠，各项损耗总值相对偏低。但超过这个频率范畴损耗明显增大，即不再适用。模块封装IGBT的电气构成原理限制了其开关频率等级。

单管激励的开关电源电路，其特点是电路简单，电压工作范围宽。其缺点是对一次线圈励磁电流予以推动的功率开关管电压等级高，电路转换效率偏低，仅适用于较小功率，开关电源大量采用。

半桥逆变技术中，两组具有一定死区时间的驱动波形分别作用于两只 IGBT管，呈交替驱动导通形式。连接逆变隔离变压器一次线包下端的是两只电容，其电压为电源直流电压的1/2。第一个开关管开通时，第二个开关管是关闭的，将电源直流电压正加载到变压器一次线包的下端。这样形成逆变隔离变压器一次线包上下端的电压差，形成励磁电流。待第一个开关管关闭后，再经过死区时间延迟，第二个开关管开通，将电源直流电压负加载到变压器一次线包的下端。形成逆变隔离变压器一次线包上下端的电压负差，形成与第一个开关管开通时极性相反的励磁电流。如此循环，在逆变隔离变压器一次线包上形成交替的反极性励磁电流，二次感应电动势也形成交变形式，逆变形成。该技术相对于单管激励模式是利用了逆变隔离变压器双极性励磁，电磁转换效率高。但是半桥逆变的缺点是其相对于全桥模式一半桥臂用电容予以实现，其电压变化范围减半相对同等输出额定功率条件一次电流需要大一倍。也正是电容成为了承担桥臂的电气功能，半桥电路固有的缺陷体现在输出电气参数调节的响应速度上有明显的不足。半桥桥式逆变电路一般应用于焊接类产品时局限于手弧焊类降特性电源，不能胜任动特性高的电源。

推挽型逆变式相对于半桥电路十分接近，首先其驱动信号一致，两功率管交替导通。还没有半桥逆变中电容带来的动特性弊端。但其性能的优劣主要受逆变隔离变压器的工艺限制，也不适合较大功率模式。