阅读说明：本技术 一种中频永磁发电焊机前级预稳压系统 (Pre-stage voltage stabilizing system of intermediate-frequency permanent magnet power generation welding machine ) 是由 冯文联 谢传波 胡洲 于 2019-10-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种中频永磁发电焊机前级预稳压系统,包括三相交流发电机、预稳压整流电路、三相电压采样电路、控制器、电焊变频单元以及发电变频单元；三相交流发电机的电压输出端与预稳压整流电路的电压输入端连接,预稳压整流电路的电压输出端分别与电焊变频单元和发电变频单元的电压输入端连接,三相交流发电机的三相电压输出端连接三相电压采样电路的三相电压输入端,三相电压采样电路的电压输出端连接控制器的电压输入端,控制器的控制输出端与预稳压整流电路的控制输入端连接。本发明通过控制器调整预稳压整流电路中可控硅的导通角,以输出稳定的电压,避免了电焊和发电单元之间的电磁干扰,提高了工作效率。(the invention discloses a pre-stage pre-voltage-stabilizing system of an intermediate-frequency permanent magnet power generation welding machine, which comprises a three-phase alternating-current generator, a pre-voltage-stabilizing rectification circuit, a three-phase voltage sampling circuit, a controller, an electric welding frequency conversion unit and a power generation frequency conversion unit, wherein the pre-voltage-stabilizing rectification circuit is connected with the three-phase voltage sampling circuit; the voltage output end of the three-phase alternating-current generator is connected with the voltage input end of the pre-voltage-stabilizing rectification circuit, the voltage output end of the pre-voltage-stabilizing rectification circuit is connected with the voltage input ends of the electric welding frequency conversion unit and the power generation frequency conversion unit respectively, the three-phase voltage output end of the three-phase alternating-current generator is connected with the three-phase voltage input end of the three-phase voltage sampling circuit, the voltage output end of the three-phase voltage sampling circuit is connected with the voltage input end of the controller, and the control output end of the controller is. The invention adjusts the conduction angle of the controlled silicon in the pre-voltage-stabilizing rectification circuit through the controller to output stable voltage, thereby avoiding the electromagnetic interference between the electric welding and the power generation unit and improving the working efficiency.)

一种中频永磁发电焊机前级预稳压系统

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种中频永磁发电焊机前级预稳压系统。

背景技术

随着社会和工业的飞速发展，只具备单一功能的设备的市场前景越来越小，因此多功能设备的需求越来越大，例如将发电功能和电焊功能集成到一体设备上，不仅便于携带，还能适应不同的工作环境需求。

当不同功能单元之间的电路集成在一个设备上时，因发动机的转速波动，造成提供给焊接单元主回路中电压出现波动，波动幅度从DC300-600伏，且电路之间信号的传导会有相互电磁干扰，影响输出电压的稳定性，为工作带来了极大不便。

发明内容

针对现有技术中变频发电和电焊相互电磁干扰的问题，本发明提出一种中频(600Hz)永磁发电焊机前级预稳压系统。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种中频永磁发电焊机前级预稳压系统，包括电焊变频单元和发电变频单元，还包括三相交流发电机、预稳压整流电路、三相电压采样电路、控制器；

所述三相交流发电机的三相电压输出端分别与所述预稳压整流电路的三相电压输入端和所述三相电压采样电路的三相电压输入端连接，所述三相电压采样电路的三相电压输出端与所述控制器连接，所述控制器的信号调节输出端与所述预稳压整流电路的信号调节输入端连接，所述预稳压整流电路的输出端分别与电焊变频单元的输入端和发电变频单元输入端连接。

优选的，所述三相电压采样电路，包括运算放大器U1、U2、U3和三相电压输入端A、B、C：

A端与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与运算放大器U1的同相输入端连接，第二电阻的另一端还分别与第三电阻的一端和第一电容的一端连接，第三电阻的另一端和第一电容的另一端并联后接地；运算放大器U1的反向输入端分别与第四电阻的一端、第六电阻的一端和第三电容的一端连接，第四电阻的另一端与第五电阻的一端连接，第五电阻的另一端接地；第六电阻的另一端和第三电容的另一端并联后与运算放大器U1的输出端连接，运算放大器U1的输出端还与第七电阻的一端连接，第七电阻的另一端分别与控制器的ADC_DC端口和第四电容的一端连接，第四电容的另一端接地；运算放大器U1的正电源端分别与第一电源和第二电容的一端连接，第二电容的另一端接地；运算放大器U1的负电源端接地；

B端与第八电阻的一端连接，第八电阻的另一端与第九电阻的一端连接，第九电阻的另一端与运算放大器U2的同相输入端连接，第九电阻的另一端还分别与第十电阻的一端和第五电容的一端连接，第十电阻的另一端和第五电容的另一端并联后连接第二电源；运算放大器U2的反相输入端分别与U2的输出端和第十一电阻的一端连接，第十一电阻的另一端与运算放大器U3的同相输入端连接；运算放大器U2的输出端还与第十五电阻的一端连接，第十五电阻的另一端分别与控制器的ADC_AC_U端口和第七电容的一端连接，第七电容的另一端接地；运算放大器U2的正电源端分别与第三电源和第六电容的一端连接，第六电容的另一端接地；运算放大器U2的负电源端接地；

C端与第十二电阻的一端连接，第十二电阻的另一端与运算放大器U3的反相输入端连接，运算放大器U3的反相输入端还分别与第十三电阻的一端和第八电容的一端连接，第十三电阻的另一端和第八电容的另一端并联后与运算放大器U3的输出端连接，运算放大器U3的输出端还与第十四电阻的一端连接，第十四电阻的另一端分别与控制器的ZERO_PLUS_M端口和第九电容的一端连接，第九电容的另一端接地；运算放大器U3的正电源端连接第四电源，运算放大器U3的负电源端接地。

优选的，所述预稳压整流电路，包括光耦耦合器、可控硅：

控制器的控制输出端与第十六电阻的一端连接，第十六电阻的另一端与光耦耦合器输入端的阳极连接，光耦耦合器输入端的阴极接地；光耦耦合器输出端的集电极分别与第一三极管的发射极、第十八电阻的一端和第十九电阻的一端连接，光耦耦合器输出端的发射极分别与第一三极管的基级和第十七电阻的一端连接，第十七电阻的另一端和第十八电阻的另一端分别与第二三级管的集电极连接；

第十九电阻的另一端分别与第二十电阻的一端、第一二极管的负极和第十电容的一端连接，第二十电阻的另一端与第二十一电阻的一端连接，第二十一电阻的另一端分别与第二十二电阻的一端、第二十四电阻的一端、第十一电容的一端和第二三极管的基级连接，第二十二电阻的另一端与第二十三电阻的一端连接，第二十三电阻的另一端接地；第十电容的另一端、第一二极管的正极、第二十四电阻的另一端和第十一电容的另一端并联后与第二三级管的发射极连接；

第二三级管的发射极还分别与第二十五电阻的一端、第二十六电阻的一端、第十二电容的一端、第十三电容的一端和第十四电容的一端连接，第二十五电阻的另一端和第二十六电阻的另一端并联后分别与第一三极管的集电极、第二十七电阻的一端、第二十八电阻的一端和第二十九电阻的一端连接，第二十七电阻的另一端分别与第十二电容的另一端和第三可控硅的阴极连接，第二十八电阻的另一端分别与第十三电容的另一端和第二可控硅的阴极连接，第二十九电阻的另一端分别与第十四电容的另一端和第一可控硅的阴极连接，第一可控硅的阳极、第二可控硅的阳极、第三可控硅的阳极分别与三相交流发电机的三相电压输出端连接；第一可控硅的控制极、第二可控硅的控制极、第三可控硅的控制极并联后与第五电源连接；第二二极管的正极、第三二极管的正极、第四二极管的正极分别与三相交流发电机的三相电压输出端连接，第二二极管的阴极、第三二极管的阴极和第四二极管的阴极并联后作为输出端与外接模块连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明通过设置三相半控整流桥，并由控制器是通过采集发电机的电压信号来判断输出PWM波形信号，控制预稳压整流电路对发电机的输出电压进行调整以提高输出电压的稳定性，解决了变频发电和电焊相互电磁干扰问题，提高变频发电和电焊的可靠性，降低了元件的损耗，提高了工作效率。

附图说明：

图1为根据本发明示例性实施例的一种中频永磁发电焊机前级预稳压系统结构示意图。

图2为根据本发明示例性实施例的三相电压采样电路结构图。

图3为根据本发明示例性实施例的控制器结构图。

图4为根据本发明示例性实施例的预稳压整流电路结构图。

具体实施方式

下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

图1为示例性的一种中频永磁发电焊机前级预稳压系统，包括三相交流发电机1、预稳压整流电路2、三相电压采样电路3、控制器4、电焊变频单元5以及发电变频单元6。

三相交流发电机1的电压输出端连接预稳压整流电路2的电压输入端，预稳压整流电路2的电压输出端分别连接电焊变频单元5和发电变频单元6的电压输入端，电焊变频单元5的输出端连接电焊元件，发电变频单元6的输出端连接用电负载；且三相交流发电机1的三相电压输出端连接三相电压采样电路3的三相电压输入端，三相电压采样电路3的电压输出端连接控制器4的电压输入端，控制器4的控制输出端连接预稳压整流电路2的控制输入端。

本实施例中，三相交流发电机1发出频率为600HZ的中频三相电(AC300-400V)到预稳压整流电路2，同时三相电压采样电路3对三相交流发电机1的输出电压进行采样，并将采样数据反馈到控制器4，控制器4输出PWM信号对预稳压整流电路2进行导通角控制，从而稳定输出电压，例如DC380V，可避免因电压的波动引起电焊变频单元5和发电变频单元6之间的电磁干扰。

图2为示例性的三相电压采样电路，包括运算放大器U1、U2、U3和三相交流发电机输出端A、B、C，图3为控制器结构图：

A端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与U1的同相输入端连接，第二电阻R2的另一端还分别与第三电阻R3的一端和第一电容C1的一端连接，第三电阻R3的另一端和第一电容C1的另一端并联后接地；U1的反向输入端分别与第四电阻R4的一端、第六电阻R6的一端和第三电容C3的一端连接，第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端接地；第六电阻R6的另一端和第三电容C3的另一端并联后与U1的输出端连接，U1的输出端还与第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端分别与控制器的ADC_DC端口和第四电容C4的一端连接，第四电容C4的另一端接地；U1的电压端正极分别与第一电源Vcc和第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端接地；U1的电压端负极接地；

B端与第八电阻R8的一端连接，第八电阻R8的另一端与第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端与U2的同相输入端连接，第九电阻R9的另一端还分别与第十电阻R10的一端和第五电容C5的一端连接，第十电阻R10的另一端和第五电容C5的另一端并联后连接第二电源VCC/2；U2的反相输入端分别与U2的输出端和第十一电阻R11的一端连接，第十一电阻R11的另一端与U3的同相输入端连接；U2的输出端还与第十五电阻R15的一端连接，第十五电阻R15的另一端分别与控制器的ADC_AC_U端口和第七电容C7的一端连接，第七电容C7的另一端接地；U2的正电源端分别与第三电源Vcc和第六电容C6的一端连接，第六电容C6的另一端接地；U2的负电源端接地；

C端与第十二电阻R12的一端连接，第十二电阻R12的另一端与U3的反相输入端连接，U3的反相输入端还分别与第十三电阻R13的一端和第八电容C8的一端连接，第十三电阻R13的另一端和第八电容C8的另一端并联后与U3的输出端连接，U3的输出端还与第十四电阻R14的一端连接，第十四电阻R14的另一端分别与控制器的ZERO_PLUS_M端口和第九电容C9的一端连接，第九电容C9的另一端接地；U3的正电源端连接第四电源Vcc/2，U3的负电源端接地。

三相电压采样电路的作用是采集三相交流发电机的三相输出电压信号，并将电压信号与控制器的预设电压进行比较，若超过预设电压，则控制器将发出PWM信号到预稳压整流电路对电压的波形进行调整。

图4为示例性的预稳压整流电路，包括光耦耦合器、可控硅：

控制器的控制输出端(MX_Con)与第十六电阻R16的一端连接，第十六电阻R16的另一端与光耦耦合器输入端(即发光二极管)的阳极连接，光耦耦合器输入端的阴极接地；光耦耦合器输出端的集电极分别与第一三极管Q1的发射极、第十八电阻R18的一端和第十九电阻R19的一端连接，光耦耦合器输出端的发射极分别与第一三极管Q1的基级和第十七电阻R17的一端连接，第十七电阻R17的另一端和第十八电阻R18的另一端分别与第二三级管Q2的集电极连接；第十九电阻R19的另一端分别与第二十电阻R20的一端、第一二极管D1的负极和第十电容C10的一端连接，第二十电阻R20的另一端与第二十一电阻R21的一端连接，第二十一电阻R21的另一端分别与第二十二电阻R22的一端、第二十四电阻R24的一端、第十一电容C11的一端和第二三极管Q2的基级连接，第二十二电阻R22的另一端与第二十三电阻R23的一端连接，第二十三电阻R23的另一端接地；第十电容C10的另一端、第一二极管D1的正极、第二十四电阻R24的另一端和第十一电容C11的另一端并联后与第二三级管Q2的发射极连接；

第二三级管Q2的发射极还分别与第二十五电阻R25的一端、第二十六电阻R26的一端、第十二电容C12的一端、第十三电容C13的一端和第十四电容C14的一端连接，第二十五电阻R25的另一端和第二十六电阻R26的另一端并联后分别与第一三极管Q1的集电极、第二十七电阻R27的一端、第二十八电阻R28的一端和第二十九电阻R29的一端连接，第二十七电阻R27的另一端分别与第十二电容C12的另一端和可控硅S3的阴极连接，第二十八电阻R28的另一端分别与第十三电容C13的另一端和可控硅S2的阴极连接，第二十九电阻R29的另一端分别与第十四电容C14的另一端和可控硅S1的阴极连接，可控硅S1、S2、S3的控制极并联后连接第五电源DC400V，可控硅S1、S2、S3的阳极分别与三相交流发电机的输出端A、B、C端口连接；第二二极管D2的正极、第三二极管D3的正极、第四二极管D4的正极分别与三相交流发电机的输出端A、B、C端口连接，第二二极管D2的负极、第三二极管D3的负极、第四二极管D4的负极并联后分别与电焊变频单元5和发电变频单元6的输入端连接。

本实施例中，可控硅S1、S2、S3和第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4构成三相半控整流电路。

本实施例中，控制器3通过三相采样电路3采集三相交流发电机1的输出电压信号，当检测的电压超过控制器中预设电压时，控制器3将输出PWM波形调整预稳压整流电路2中可控硅的导通角以对三相交流发电机1的输出电压进行调整，从而保证输出电压的稳定性，避免因电压的波动引起电焊变频单元5和发电变频单元6之间的电磁干扰，降低了元件的损坏率，进而提高工作效率。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。