逆变焊机电路基础

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1、本文由scjd50贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。第一章逆变焊机的电路设计基础2．1逆变焊机的基本电路形式2．1．1单端正激2．1．2半桥式2．1．3全桥式2．1．3基本电路的变形2．1．3．1双单端正激2．1．3．2单端正激加推挽式2．1．3．3全桥相移谐振式2．1．3．4功率单元的并联2．2控制方式2．2．1控制能量的方式2．2．1．1电压型方式2．2．1．2电流型方式2．2．1．3调频控制方式2．2．2集成的控制电路2．3驱动电路2．3．1驱动电路形

2、式2．3．2驱动电路的电平隔离2．3．3集成的驱动电路2．4功率器件2.4.1IGBTMOSFET的应用原则2.4.2电压定额，电流定额2.4.3IGBT的平均结温与动态结温2.4.4过流保护2.4.5过压保护2.4.6硬开关和软开关电路中IGBTMOSFET应用的区别2.4.7逆变焊机中常用的IGBT2.4.8快速整流管2.4.9快速整流管的开通2.4.10快速整流管的通态特性2.4.11快速整流管的关断2.4.12快速整流管的过压保护2.4.13快速整流管的并联2.4.14逆变焊机中常用的快速整流管2．5功

3、率变压器的计算2．5．1铁氧体变压器2．5．2微晶铁心变压器2．6信号的取样2．6．1信号的直接取样2．6．1．1电压信号直接取样2．6．1．2电流信号分流器的直接取样2．6．2信号的间接取样2．6．2．1电压信号的霍尔传感取样12．6．2．2电流信号的霍尔传感取样第二章逆变焊机电路基础焊机是一种特殊电源，其输出端一般要接触到操作人的本身，故其基本的电路形式除满足焊接的基本功能外，对人身的安全至关重要，逆变焊机基本结构框图如图2.1所示。交流电380V三相或单相220V经整流后，整成520V左右的高压直流，经逆

4、变器逆变成高频交流，经变压器降压，整流滤波后变为平滑直流电供焊接使用。有时为了某些特殊用途还需要再加一级二次逆变环节，将直流电变为交流，供电弧燃烧，产生交流电弧。早期的逆变焊机逆变器件采用可控硅，逆变频率为2~3KHZ，变压器采用硅钢片，现在逆变器件主要采用IGBT（绝缘栅晶体管）和MOSFET（功率场效应管），逆变频率为20KHZ以上，主变压器铁芯采用微晶铁芯和铁氧体。由于焊接电源的安全性要求较高，所以主变压器制作要求安全系数高，同一般电源不同，输出短路是焊接电源的正常工作状态，故逆变焊机要有完善的保护。2.

5、1逆变焊机基本电路结构形式2．1．1单端正激在小功率逆变焊机大多采用单端电路，电路结构如图2.2所示图2.2双单端电路结构此电路特点，功率元件不会发生直通现象，易于保护，但变压器等工作于一个象限中利用率较低，，不易做成大功率。2.1.2半桥式在小功率逆变焊机还采用半桥式电路如图2.3所示图2.3半桥式逆变电路半桥式逆变电路由两个电容和两个功率开关器件组成，具有抗变压器偏磁能力。功率器件比全桥少2一倍，但功率器件的电流定额比全桥大一倍，由于大电流定额功率器件价格相对较高，因而人们倾向于将半桥逆变器用于中小功率的逆

6、变焊机中。2.1.3全桥式全桥式电路如图2.4所示图2.4全桥式逆变电路由四个功率管组成，每个功率管的电流相比半桥或单端正激都少一倍，可以做成较大功率的逆变焊接电源，输出400A以上的焊接电源都采用了这种桥式电路。桥式电路不具备抗变压器的偏磁能力，解决方法是在变压器原边回路中串联隔直电容，或采用峰值电流的控制方法来校正变压器偏磁。2.2基本电路的变形2．1．3．1双单端正激2．1．3．2单端正激加推挽式2．1．3．3全桥相移谐振式全桥相移谐振式，电路结构如图2.5所示图2.5全桥相移谐振电路相对全桥形式，不同点

7、是在IGBT两端都并联有电容，其控制方式如图2.6所示图2.6全桥相移谐振的驱动脉冲通过控制超前臂和滞后臂的相位差来调节输出功率，由于超前臂和滞后臂的上下一对管子导通与关断互差180°且死区是不变的，可实现超前臂负载换流，滞后臂漏抗换流的软开关过程。由于存在小电流滞后臂漏抗换流不安全，大电流占空比等问题，许多学者提出了变压器原边串联饱和电感和隔离电容的方法来解决此问题，电路如图2.7所示3图2.7改进型的相移谐振主电路2．1．3．4功率单元的并联2.3控制方式控制方式主要有三种，第一种是电压型PWM，第二种是电

8、流型PWM，第三种是PFM型控制方式。2.3.1电压型PWM控制器电压型控制器原理如图2.8所示图2.8电压型控制器输入信号与固定三角波信号相比较得到占空比q，q取值0~1，可比较的三角波有正三角波和负三角波两种，得到占空比调节有后沿调整和前沿调整两种。2.3.2电流型控制方式电流型控制方式原理框图如2.12所示图2.12电流型控制原理图输入给定信号与峰值电流反馈信号进行比较，输出占空