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1、便携式逆变弧焊电源的研究第34卷第12期2004年12月鼋珲谯E~cmcwMachineV01.34No.12Dec.20O4便携式逆变弧焊电源的研究段善旭,余新颜.康勇(华中科技大学.湖北武汉430074)摘要:提出了一种新型便携式逆变孤焊电源的主电路设计方靠.并试制出25OA,10kW"样机l台.试验结果证明:该方案能有效提高艘率和可靠性.减小体积,减轻质量,节约成本.关键词:逆变;孤坪电源;便携式;软开关;饱和电抗中图分类号:TN86文献标识码:A文章编号:1001-2303(2004)12-0028.-04Researchofportablejnverterar
2、cweldingmachineDUANShan—XLI.YLXin—yan;KANG~otlgIHuazhongUniversityofScienceandT,~chnology,Wuhan430074,China)Abstract:lnthisrⅡlr.nmairliY'tilld~ignplanmrwinverter~*eldingrI'0.andasampletlqil~'hine0f250M10kWismarttffaMitl~tt¨1exI~rimeratshowsthatitnnimpr~~,PthePmienr~yandrelia]'fility日川llo
3、werthevun1.welghlandrost.Keywords:inv…Itr:lr…lLtillII1~1~-I)irte;r~*rlable;…fi^witch:aturahleiJIdLltor序言随着电力电子技术的发展和软开关逆变技术的成熟,逆变直流弧焊电源得到了快速的发展:但是目前市场上的大部分产品都只适用于生产现场.体积大,笨重.不能用于一些需要频繁移动和应急焊接的场台.在此通过主电路拓扑的忧选以及参数的合理设计,研制出了一种结构紧凑,体积/J,,质量轻的便携式逆变弧焊电源,能满足以上要求一1主电路拓扑的选择移相全桥pWM软开关电路由于将PWM控制技术和
4、软开关技术的优点结合在一起,在中大功率变换方面成为最有吸引力的电踏形式.也是逆变弧焊电源中较为成功的一种主电路拓扑.其软开关的实现分为2火类:ZVS和ZVZCSI'I=1.1ZVS软开关方式主电路如1所示.由谆电路T作过程可知,由于并联电容的存在,超前桥臂和滞后桥瞥都可实现ZVS.但超前桥臂和滞后桥臂实现ZVS的过程是不一样的.超前桥臂开关过程中,用来实现ZVS的能量是收稿日期:2()o4—07—22基金项目:闻家自然科学基金资助项目(5I)'237020)作者简介:簸磬^!=l(1啪—{,男.湖北洪湘^.副教授.博士主要电力电子技术电源系统自动化以及电于装韫和系统的仝
5、散化拄}lij研究T作罔1移相FB—ZVS-PWM变换电路变压器漏抗L,和输出滤波电抗2者能量之和.一般来说很大,其储存的能量很容易用来实现ZVS但是滞后桥臂开关过程中,变压器二次侧是短路的,此时用来实现ZVS的能量只是变压器漏抗中所储存的能量因为￡.一般很小.所以ZVS的实现就要困难得多.而且在轻载情况下更是无法实现ZVS,还会存在较大的占空比丢失,限制了频率的进一步提高.而电焊机的负载往往是大范围变化的,这就使得滞后轿臂实现ZVS的效果不足太理想:而且在各种中大功率变换器场台,IGBT都有取代MOSFET的趋势但是IGBT关断时存在拖尾电流.在ZVS条件下会造成较大
6、的开关损耗.另外,该电路还存在较大的环流,降低了电路的效率.针对滞后臂不易实现ZVS的缺陷,人们提出了很多解决办法.如变匿器一次侧串人饱和电抗和增加辅助网络等…但是饱和电抗的串入会增大占空比的丢失.降低电路效率;辅助阿络的加人又会使电路豢jBBj一一接精萃●●逆变式焊机技术的发展逆变式焊帆技)Ic的发展段善旭等:便携式逆变弧焊电源的研究第l2期变得复杂,增加成本,降低可靠性.1.2ZVZCS软开关方式一种有代表性的主电路如图2所示l2I.VDLr图2新型移相FB—ZVZCS—PWM变换电路该电路的特点是滞后臂不再并联电容,桥臂中点与变压器之间串入阻断电容和饱和电抗,因而
7、该电路超前臂实现ZVS,滞后臂在饱和电抗和阻断电容的作用下实现ZCS.具体过程为:在超前臂的一只IGBT关断厉,主电路进入自然换相过程f图3所示的△时段),此时饱和电抗L仍处于饱和状态,变压器一次电流i在隔直电容C和主变压器一次侧漏抗的谐振作用下迅速下降.当下降到零时,由于饱和电抗L已退出了饱和,阻止了,引起的电流反向流动,从而使滞后臂的关断在零电压零电流状态下完成.随后,滞后臂上的另一只IGBT管开通,电源电压f/与之和加在饱和电抗上,由于饱和电抗进入饱和需要一个短暂的过程,电流不能立即上升,这样滞后臂的开通也是在零电流下完成的.为次电
