宽输入电压范围电弧电源

宽输入电压范围电弧电源

世界各国的商用交流电源的电压各有其值，范围从110V到575V，具体数据为：110V、115V、200V、208V、220V、230V、240V、380V、400V、410V、440V、460V、575V。作为通过驳接商用交流电源获得电能的电弧电源设备需要适应如此宽的电压范围，需要有合适的电路拓扑结构来完成。目前公知的方法和电路拓扑结构有两种：

第一种公知的方法和电路拓扑结构（见图一）是：将世界各国的商用交流电源的电压分为三组，低压组：200V、208V、220V、230V和240V；高压组：380V、400V、410V、440V、460V和单独电压575V，有两组商用交流电源的电压：110V和115V未能纳入其中。

对于低压组电压，该电路采用两组逆变器并联的拓扑结构；对于高压组电压，该电路采用两组逆变器串联的拓扑结构；对于单独电压575V，该电路除采用两组逆变器串联外还在逆变器前加装BUCK 串联斩波降压器的拓扑结构。该方法适用的世界各国商用交流电源的电压范围为200V到575V。这种公知的方法和电路拓扑结构适用的电压范围不包括110V和115V，而且只能用于三相供电方式。

图一

第二种公知的方法和电路拓扑结构（见图二）是：将世界各国的商用交流电源的电压分为三组，100V量级组：110V和115V；200V量级组：200V、208V、220V、230V和240V；400V量级组：380V、400V、410V、440V、460V和575V电源。

对于100V量级组电压，该电路采用全波倍压整流和单组逆变器拓扑结构；对于200V量级组电压，该电路采用全波整流和单组逆变器拓扑结构；对于400V量级组和575V电源电压，该电路除采用全波整流和单组逆变器拓扑结构外还在逆变器前加装BUCK串联斩波降压器的拓扑结构。

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图二

这种公知的方法和电路拓扑结构适用全世界各国的商业电源电压范围，但适能用于单相供电。 本发明是：将世界各国的商用交流电源的电压分为三组，低压组组：110V 、115V 、200V 、208V 、220V 、230V 和240V ；中压组：380V 、400V 、410V 、440V 、460V 和高压组：575V 。

见图三，对于低压组电压，该电路采用三相桥式整流级联BOST 斩波并联升压电路和单组逆变器拓扑结构；对于中压组电压，该电路采用三相桥式整流和单组逆变器拓扑结构；对于高压组电源电压，该电路采三相桥式整流级联BUCK 串联斩波降压电路和单组变器拓扑结构。本发明的方法和电路拓扑结构适用全世界各国的商业电源电压范围，不仅能用于三相供电方式也能用于单相供电方式。

图三

本发明具体实现方法如下：

1，商业电能通过电源进线a 、b 、c 引入本设备，通过空气开关S1送到整流桥整流，整流后的电压存储在电容器C1上，C1滤除了整流后的大量纹波，使得电容器C1上的电压基本平稳。

2，整流后的直流电压经过分压电阻R1、R2采样，通过比较器U1、U2、U3和基准电压V1、V2、V3进行比较，得出比较结果，由逻辑判断单元U5判断输入本设备的商用电源电压属于我们规定的低压组组：110V、115V、200V、208V、220V、230V和240V；中压组：380V、400V、410V、440V、460V 和高压组：575V的哪一个电压区间，从而告知转换控制器U6。

3，转换控制器U6得知电压区间后确定主电路是采用升压稳压模式，不稳压直通模式还是降压稳压模式。除直通模式外，升压和降压模式都会采用PWM开关稳压模式，都会引入本电路输出电压反馈信号进行稳压反馈调节控制。

4，升压和降压模式的PWM开关稳压模式，都会引入本电路输出电压反馈信号进行稳压反馈调节控制，电压反馈信号由U5负责采集处理，处理后的电压信号送转换器控制的误差比较、放大、调节和PWM调制单元，转化控制器U6会根据输入本设备的商用电压区别的输出控制信号，见表一。

本发明可以使得逆变式电焊机能适应全球商业电网的电压，通过实际采样测试商业电网电压，并判断其所处电压等级范围，作出主电路是采用升压稳压模式，不稳压直通模式还是降压稳压模式等三种电路拓扑形式，使得逆变器部分的输入电压始终是一个比较稳定直流电压。从而使得整个逆变式电焊机能适用于从110V到575V（50Hz到60Hz）电压范围的全球商用电网。

作为本发明的拓展，逆变器部分可以是本发明所述的由电力半导体开关Q3、Q4、Q5、Q6组成的全桥逆变模式，也可以是图四所示由电力半导体开关Q9、Q10和电容器C5、C6组成的半桥逆变模式。

图四

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还可以是图五所示由电力半导体开关Q13、Q14和二极管D29、D30组成的单端正激逆变模式。

图五

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