一種帶直流逆變弧焊功能的逆變電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電源及機(jī)電領(lǐng)域的一種帶直流逆變弧焊功能的逆變電源。
【背景技術(shù)】
[0002]弧焊電焊機(jī)是一種極為常用的機(jī)電設(shè)備。早先的電焊機(jī)使用工頻交流電做電源，由于焊機(jī)功率高，致使變壓器體積大、重量重，此外交流電周期性過零的特性導(dǎo)致焊接過程中電弧不穩(wěn)定，容易滅弧。將交流電整流濾波變成直流電后，滅弧問題雖然得以解決，但笨重和體積大的問題依然存在。由于焊接過程中，工件狀態(tài)及操作上固有的不穩(wěn)定性，焊接電流的穩(wěn)定性的實(shí)現(xiàn)是很大的挑戰(zhàn)，前兩個(gè)方案都不能很好應(yīng)對。隨著逆變技術(shù)的發(fā)展，將其引入電焊機(jī)行業(yè)，變形成了目前廣泛使用的逆變直流弧焊機(jī)，它由于采用高頻逆變方案，使得變壓器體積和重量大為降低，而且采用PWM控制技術(shù)，使得焊接電流穩(wěn)定性的控制可以很好地實(shí)現(xiàn)。
[0003]目前的直流逆變弧焊電焊機(jī)都是依靠電網(wǎng)交流電供電的。先將交流電整流濾波成直流電，再經(jīng)高頻逆變、變壓器降壓、直流濾波，再配以反饋控制電路和引弧、焊接輔助電路，最后輸出。這種方案絕大多數(shù)情況下都是沒有問題的。但也有部分應(yīng)用場合沒有市電電源，這種情況下焊機(jī)的使用就變得極其不方便。雖然很早就有電池供電的直流焊機(jī)，但都是簡單的直流直接使用、未采用逆變技術(shù)的方案，重要的缺陷就是不能很好保證焊接電流的穩(wěn)定性，焊接質(zhì)量很差。
[0004]使用電池供電的焊機(jī)還有重量大、價(jià)格高的問題，這主要是由電池帶來的，電池費(fèi)用構(gòu)成直流逆變弧焊機(jī)成本的主要部分。這種情況制約了使用電池的弧焊機(jī)的市場應(yīng)用。
[0005]逆變電源是將直流電通過大功率開關(guān)器件和PffM控制技術(shù)變換成交流電的裝置，與傳統(tǒng)的交流電變換成直流電正好相反。采用電池供電的逆變電源目前已經(jīng)得到廣泛使用。使用高能量的鋰離子電池可以獲得很大功率，并且重量輕，適合移動(dòng)使用。逆變電源的主要構(gòu)成也是電池和逆變裝置。其中電池費(fèi)用構(gòu)成逆變電源成本的主要部分。
[0006]使用電池的逆變弧焊機(jī)和逆變電源的主要成本和重量都是電池和逆變單元，將這兩種功能集于一體，就大大提升設(shè)備價(jià)值，變相地使成本大大降低，應(yīng)用范圍大大擴(kuò)張。
[0007]本實(shí)用新型旨在提出一種新的帶直流逆變弧焊功能的逆變電源，將直流逆變弧焊功能和逆變電源功能集于一體，充分利用兩者共同的電池及逆變裝置，從而大大提升設(shè)備使用范圍和價(jià)值，克服單一功能帶來的性價(jià)比缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實(shí)用新型的帶直流逆變弧焊功能的逆變電源的技術(shù)方案是:一種帶直流逆變弧焊功能的逆變電源，主要由電池組、逆變單元、變壓器、整流濾波單元組成，其特征是:電池組輸出的直流電經(jīng)高頻逆變單元變成方波交流電后，一路經(jīng)電源變壓器變壓、整流濾波后，再經(jīng)工頻逆變變成工頻交流電輸出；另一路經(jīng)弧焊變壓器變壓、整流濾波后，再經(jīng)引弧、焊接線路板，到弧焊輸出端。
[0009]本實(shí)用新型技術(shù)方案所述的高頻逆變的頻率范圍是10—150kHz，較好的是
20-100kHzo
[0010]本實(shí)用新型技術(shù)方案所述的工頻交流電的頻率是50Hz。在部分國家和地區(qū)，根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r要求，也可以是60Hz，或者其它頻率。
[0011]本實(shí)用新型技術(shù)方案所述的工頻交流電是正弦波交流電。輸出的交流電電壓可以是220V，也可以是110V，還可以是其它值。
[0012]本實(shí)用新型技術(shù)方案所述的電池是鋰離子動(dòng)力電池。可以是三元系、錳酸鋰系或磷酸鐵鋰系中的任何一種。
[0013]為了降低設(shè)備的成本和售價(jià)，本實(shí)用新型技術(shù)方案所述的電池還可以采用鉛酸電池。使用鉛酸電池時(shí)，會導(dǎo)致重量和體積的增加，這是由于鉛酸電池的質(zhì)量比能量和體積比能量都比鋰離子電池低很多。
[0014]本實(shí)用新型的帶直流逆變弧焊功能的逆變電源的另外一個(gè)技術(shù)方案是:一種帶直流逆變弧焊功能的逆變電源，主要由電池組、高頻逆變單元、變壓器、整流濾波單元組成，其特征是:電池組輸出的直流電經(jīng)高頻逆變單元后經(jīng)模式選擇開關(guān)分成兩路，一路經(jīng)低通濾波單元到交流電輸出端，另一路經(jīng)變壓器變壓、整流濾波后，經(jīng)引弧、焊接線路板，到弧焊輸出端，當(dāng)模式選擇開關(guān)選擇為交流輸出時(shí)，高頻逆變單元的控制模式為正弦波脈寬調(diào)制即SPffM,當(dāng)模式選擇開關(guān)選擇為焊接時(shí)，高頻逆變單元的控制模式為脈寬調(diào)制即PWM。
[0015]本實(shí)用新型的帶直流逆變弧焊功能的逆變電源的第二個(gè)技術(shù)方案所述的高頻逆變的頻率范圍是10—150kHz，較好的是20-100kHz。
[0016]本實(shí)用新型的帶直流逆變弧焊功能的逆變電源的第二個(gè)技術(shù)方案所述的工頻交流電的頻率是50Hz。在部分國家和地區(qū)，根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r要求，也可以是60Hz，或者其它頻率。
[0017]本實(shí)用新型的帶直流逆變弧焊功能的逆變電源的第二個(gè)技術(shù)方案所述的工頻交流電是正弦波交流電。輸出的交流電電壓可以是220V，也可以是110V，還可以是其它值。
[0018]【附圖說明】附圖為本實(shí)用新型的帶直流逆變弧焊功能的逆變電源的原理方框圖，圖1、圖2分別對應(yīng)本實(shí)用新型的帶直流逆變弧焊功能的逆變電源的兩種技術(shù)方案。圖中:
[0019]1----用于提供動(dòng)力的電池組
[0020]2----高頻逆變單元
[0021]3----模式選擇開關(guān)
[0022]4----電源變壓器
[0023]5----電源整流濾波單元
[0024]6----工頻逆變單元
[0025]7----低通濾波單元
[0026]8----電源反饋電路
[0027]9----SPffM調(diào)制電路
[0028]10----交流電輸出端
[0029]11----弧焊變壓器
[0030]12----弧焊整流濾波單元
[0031]13----引弧、焊接線路板
[0032]14----焊接輸出端
[0033]15----焊接反饋電路
[0034]16----PffM控制電路
[0035]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0036]圖1中，電池組I輸出的直流電經(jīng)高頻逆變單元2逆變成50kHz左右的方波交流電，然后經(jīng)模式選擇開關(guān)3，一條路徑是由電源變壓器4變壓，經(jīng)電源整流濾波單元5變成平穩(wěn)直流電，再經(jīng)工頻逆變單元6在SPffM調(diào)制電路9的調(diào)制下變成工頻正弦波交流電，經(jīng)交流電輸出端10輸出。電源反饋電路8用來與SPffM調(diào)制電路9 一起控制交流輸出的大小及波形的品質(zhì)。經(jīng)過模式選擇開關(guān)3后的另外一條路徑是到達(dá)弧焊變壓器11變壓，經(jīng)弧焊整流濾波單元12變成平穩(wěn)直流電后送達(dá)引弧、焊接線路板13，由焊接輸出端14輸出。焊接反饋電路15和PffM控制電路16 —起完成焊接電流的穩(wěn)定和控制。
[0037]圖2是本實(shí)用新型另外一個(gè)技術(shù)方案的原理方框圖，適合于當(dāng)電池組直流電壓與逆變電源輸出的交流電壓匹配、逆變電源部分不需要變壓的情形。此時(shí)裝置可以大為簡化。圖中，電池組I輸出的直流電經(jīng)高頻逆變單元2逆變，模式選擇開關(guān)3決定工作模式。當(dāng)按逆變電源模式工作時(shí)，高頻逆變單元2按SPffM調(diào)制電路9控制，這樣逆變后的就是正弦波交流電，設(shè)定SPffM的調(diào)制參數(shù)，經(jīng)逆變單元2輸出的即是工頻正弦波交流電。經(jīng)低通濾波器7濾波后送達(dá)電源輸出端10.同樣，反饋電路8與圖1中的作用一樣。當(dāng)模式選擇開關(guān)3選擇弧焊工作模式時(shí)，高頻逆變單元2由PffM控制電路16控制，逆變后輸出的是幾十kHz的高頻交流方波。經(jīng)弧焊變壓器11變壓，再經(jīng)弧焊整流濾波電路12變成焊接用直流電。同樣，經(jīng)過引弧、焊接線路板13送達(dá)焊接輸出端14.焊接反饋電路15和PffM控制電路16 —起完成焊接電流的穩(wěn)定和控制。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面舉例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式。
[0039]實(shí)施例一
[0040]選用48V20AH鋰離子電池組，輸出的直流電經(jīng)高頻逆變單元逆變成80kHz左右的方波交流電，然后經(jīng)模式選擇開關(guān)，一條路徑是由電源變壓器變壓至310V，經(jīng)電源整流濾波單元變成平穩(wěn)直流電，再經(jīng)工頻逆變單元在SPffM調(diào)制電路的調(diào)制下變成220V50HZ的正弦波交流電，經(jīng)交流電輸出端輸出。電源反饋電路用來與SPffM調(diào)制電路一起控制交流輸出的大小及波形的品質(zhì)。經(jīng)過模式選擇開關(guān)后的另外一條路徑是到達(dá)弧焊變壓器變壓至95V左右，經(jīng)弧焊整流濾波單元變成85V平穩(wěn)直流電后送達(dá)引弧、焊接線路板，由焊接輸出端輸出。焊接反饋電路和PWM控制電路一起完成焊接電流的穩(wěn)定和控制。
[0041]實(shí)施例二
[0042]選用150V6AH鋰離子電池組，輸出的直流電經(jīng)高頻逆變單元逆變，模式選擇開關(guān)決定工作模式。當(dāng)按逆變電源模式工作時(shí)，高頻逆變單元由SPffM調(diào)制電路控制，這樣逆變后的就是正弦波交流電，設(shè)定SPffM的調(diào)制參數(shù)，經(jīng)逆變單元輸出的即是110V50HZ正弦波交流電。經(jīng)低通濾波器濾波后送達(dá)電源輸出端。當(dāng)模式選擇開關(guān)選擇弧焊工作模式時(shí)，高頻逆變單元由PWM控制電路控制，逆變后輸出的是80kHz的高頻交流方波。經(jīng)弧焊變壓器變壓至95V，再經(jīng)弧焊整流濾波電路變成85V平穩(wěn)焊接用直流電。經(jīng)過引弧、焊接線路板送達(dá)焊接輸出端。焊接反饋電路和PWM控制電路一起完成焊接電流的穩(wěn)定和控制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶直流逆變弧焊功能的逆變電源，主要由電池組、逆變單元、變壓器、整流濾波單元組成，其特征是:電池組輸出的直流電經(jīng)高頻逆變單元變成方波交流電后，一路經(jīng)電源變壓器變壓、整流濾波后，再經(jīng)工頻逆變變成工頻交流電，至逆變電源交流電輸出端；另一路經(jīng)弧焊變壓器變壓、整流濾波后，再經(jīng)引弧、焊接線路板，到弧焊輸出端。2.如權(quán)利要求1所述的逆變電源，其特征是:所述的高頻逆變的頻率范圍是10—150kHz O3.如權(quán)利要求1所述的逆變電源，其特征是:所述的工頻交流電的頻率是50Hz。4.如權(quán)利要求1所述的逆變電源，其特征是:所述的工頻交流電是正弦波交流電。5.一種帶直流逆變弧焊功能的逆變電源，主要由電池組、高頻逆變單元、變壓器、整流濾波單元組成，其特征是:電池組輸出的直流電經(jīng)高頻逆變單元后經(jīng)模式選擇開關(guān)分成兩路，一路經(jīng)低通濾波單元到交流電輸出端，另一路經(jīng)變壓器變壓、整流濾波后，經(jīng)引弧、焊接線路板，到弧焊輸出端，當(dāng)模式選擇開關(guān)選擇為交流輸出時(shí)，高頻逆變單元的控制模式為正弦波脈寬調(diào)制即SPWM，當(dāng)模式選擇開關(guān)選擇為焊接時(shí)，高頻逆變單元的控制模式為脈寬調(diào)制即PffM。6.如權(quán)利要求5所述的逆變電源，其特征是:所述的高頻逆變的頻率范圍是10—150kHz ο
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種帶直流逆變弧焊功能的逆變電源，使用電池供電，既具有逆變弧焊的功能，又能作為移動(dòng)電源使用，為很多種用電器具提供可移動(dòng)的電力。本實(shí)用新型產(chǎn)品攜帶移動(dòng)方便，用途廣泛。
【IPC分類】B23K9/10, H02M7/00
【公開號】CN204835948
【申請?zhí)枴緾N201520506169
【發(fā)明人】柯國平
【申請人】柯國平
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月14日