一種帶直流逆變弧焊功能的逆變電源的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電源及機電領域的一種帶直流逆變弧焊功能的逆變電源。
【背景技術】
[0002]弧焊電焊機是一種極為常用的機電設備。早先的電焊機使用工頻交流電做電源，由于焊機功率高，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致焊接過程中電弧不穩定，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，工件狀態及操作上固有的不穩定性，焊接電流的穩定性的實現是很大的挑戰，前兩個方案都不能很好應對。隨著逆變技術的發展，將其引入電焊機行業，變形成了目前廣泛使用的逆變直流弧焊機，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，使得焊接電流穩定性的控制可以很好地實現。
[0003]目前的直流逆變弧焊電焊機都是依靠電網交流電供電的。先將交流電整流濾波成直流電，再經高頻逆變、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。這種方案絕大多數情況下都是沒有問題的。但也有部分應用場合沒有市電電源，這種情況下焊機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，但都是簡單的直流直接使用、未采用逆變技術的方案，重要的缺陷就是不能很好保證焊接電流的穩定性，焊接質量很差。
[0004]使用電池供電的焊機還有重量大、價格高的問題，這主要是由電池帶來的，電池費用構成直流逆變弧焊機成本的主要部分。這種情況制約了使用電池的弧焊機的市場應用。
[0005]逆變電源是將直流電通過大功率開關器件和PffM控制技術變換成交流電的裝置，與傳統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，適合移動使用。逆變電源的主要構成也是電池和逆變裝置。其中電池費用構成逆變電源成本的主要部分。
[0006]使用電池的逆變弧焊機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，就大大提升設備價值，變相地使成本大大降低，應用范圍大大擴張。
[0007]本實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，從而大大提升設備使用范圍和價值，克服單一功能帶來的性價比缺陷。
【發明內容】
[0008]本實用新型的帶直流逆變弧焊功能的逆變電源的技術方案是: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高頻逆變單元變成方波交流電后，一路經電源變壓器變壓、整流濾波后，再經工頻逆變變成工頻交流電輸出；另一路經弧焊變壓器變壓、整流濾波后，再經引弧、焊接線路板，到弧焊輸出端。
[0009]本實用新型技術方案所述的高頻逆變的頻率范圍是10—150kHz，較好的是
20-100kHzo
[0010]本實用新型技術方案所述的工頻交流電的頻率是50Hz。在部分國家和地區，根據當地情況要求，也可以是60Hz，或者其它頻率。
[0011]本實用新型技術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]本實用新型技術方案所述的電池是鋰離子動力電池。可以是三元系、錳酸鋰系或磷酸鐵鋰系中的任何一種。
[0013]為了降低設備的成本和售價，本實用新型技術方案所述的電池還可以采用鉛酸電池。使用鉛酸電池時，會導致重量和體積的增加，這是由于鉛酸電池的質量比能量和體積比能量都比鋰離子電池低很多。
[0014]本實用新型的帶直流逆變弧焊功能的逆變電源的另外一個技術方案是: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高頻逆變單元后經模式選擇開關分成兩路，一路經低通濾波單元到交流電輸出端，另一路經變壓器變壓、整流濾波后，經引弧、焊接線路板，到弧焊輸出端，當模式選擇開關選擇為交流輸出時，高頻逆變單元的控制模式為正弦波脈寬調制即SPffM,當模式選擇開關選擇為焊接時，高頻逆變單元的控制模式為脈寬調制即PWM。
[0015]本實用新型的帶直流逆變弧焊功能的逆變電源的第二個技術方案所述的高頻逆變的頻率范圍是10—150kHz，較好的是20-100kHz。
[0016]本實用新型的帶直流逆變弧焊功能的逆變電源的第二個技術方案所述的工頻交流電的頻率是50Hz。在部分國家和地區，根據當地情況要求，也可以是60Hz，或者其它頻率。
[0017]本實用新型的帶直流逆變弧焊功能的逆變電源的第二個技術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分別對應本實用新型的帶直流逆變弧焊功能的逆變電源的兩種技術方案。圖中:
[0019]1----用于提供動力的電池組
[0020]2----高頻逆變單元
[0021]3----模式選擇開關
[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]下面結合附圖進一步闡述本實用新型的技術方案。
[0036]圖1中，電池組I輸出的直流電經高頻逆變單元2逆變成50kHz左右的方波交流電，然后經模式選擇開關3，一條路徑是由電源變壓器4變壓，經電源整流濾波單元5變成平穩直流電，再經工頻逆變單元6在SPffM調制電路9的調制下變成工頻正弦波交流電，經交流電輸出端10輸出。電源反饋電路8用來與SPffM調制電路9 一起控制交流輸出的大小及波形的品質。經過模式選擇開關3后的另外一條路徑是到達弧焊變壓器11變壓，經弧焊整流濾波單元12變成平穩直流電后送達引弧、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定和控制。
[0037]圖2是本實用新型另外一個技術方案的原理方框圖，適合于當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。此時裝置可以大為簡化。圖中，電池組I輸出的直流電經高頻逆變單元2逆變，模式選擇開關3決定工作模式。當按逆變電源模式工作時，高頻逆變單元2按SPffM調制電路9控制，這樣逆變后的就是正弦波交流電，設定SPffM的調制參數，經逆變單元2輸出的即是工頻正弦波交流電。經低通濾波器7濾波后送達電源輸出端10.同樣，反饋電路8與圖1中的作用一樣。當模式選擇開關3選擇弧焊工作模式時，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。經弧焊變壓器11變壓，再經弧焊整流濾波電路12變成焊接用直流電。同樣，經過引弧、焊接線路板13送達焊接輸出端14.焊接反饋電路15和PffM控制電路16 —起完成焊接電流的穩定和控制。
【具體實施方式】
[0038]下面舉例說明本實用新型的實施方式。
[0039]實施例一
[0040]選用48V20AH鋰離子電池組，輸出的直流電經高頻逆變單元逆變成80kHz左右的方波交流電，然后經模式選擇開關，一條路徑是由電源變壓器變壓至310V，經電源整流濾波單元變成平穩直流電，再經工頻逆變單元在SPffM調制電路的調制下變成220V50HZ的正弦波交流電，經交流電輸出端輸出。電源反饋電路用來與SPffM調制電路一起控制交流輸出的大小及波形的品質。經過模式選擇開關后的另外一條路徑是到達弧焊變壓器變壓至95V左右，經弧焊整流濾波單元變成85V平穩直流電后送達引弧、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定和控制。
[0041]實施例二
[0042]選用150V6AH鋰離子電池組，輸出的直流電經高頻逆變單元逆變，模式選擇開關決定工作模式。當按逆變電源模式工作時，高頻逆變單元由SPffM調制電路控制，這樣逆變后的就是正弦波交流電，設定SPffM的調制參數，經逆變單元輸出的即是110V50HZ正弦波交流電。經低通濾波器濾波后送達電源輸出端。當模式選擇開關選擇弧焊工作模式時，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。經弧焊變壓器變壓至95V，再經弧焊整流濾波電路變成85V平穩焊接用直流電。經過引弧、焊接線路板送達焊接輸出端。焊接反饋電路和PWM控制電路一起完成焊接電流的穩定和控制。
【主權項】
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高頻逆變單元變成方波交流電后，一路經電源變壓器變壓、整流濾波后，再經工頻逆變變成工頻交流電，至逆變電源交流電輸出端；另一路經弧焊變壓器變壓、整流濾波后，再經引弧、焊接線路板，到弧焊輸出端。2.如權利要求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高頻逆變單元后經模式選擇開關分成兩路，一路經低通濾波單元到交流電輸出端，另一路經變壓器變壓、整流濾波后，經引弧、焊接線路板，到弧焊輸出端，當模式選擇開關選擇為交流輸出時，高頻逆變單元的控制模式為正弦波脈寬調制即SPWM，當模式選擇開關選擇為焊接時，高頻逆變單元的控制模式為脈寬調制即PffM。6.如權利要求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，又能作為移動電源使用，為很多種用電器具提供可移動的電力。本實用新型產品攜帶移動方便，用途廣泛。
【IPC分類】B23K9/10, H02M7/00
【公開號】CN204835948
【申請號】CN201520506169
【發明人】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