逆变焊机的特点

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1、一、概述：电弧焊机是化工、机械、造船、轻工、机电、建筑等制造行业中进行基础加工的焊接设备。逆变式电弧焊机具有较高的技术特性，能任意地对焊接参数实行精密控制，满足各类焊接要求，有利于实现焊接自动化；优异的焊接性能，提高了焊接质量和生产效率；显著的节能节材，重量轻、体积小等一系列优点，决定了这种新一代的焊接电源必将取代笨重、耗能低效的传统焊接设备，发展前景极其广阔，引起了国内外焊接行业和焊机制造业专家们的高度重视，在工业发达国家中逆变技术已广泛地应用于手工电弧焊、TIG焊、MIG焊、MAG焊等弧焊电源中。目前世界上

2、主要焊机制造厂商都基本完成了全系列逆变式弧焊机的商品化，并成为先进与高技术的标志之一。据统计日本日立公司逆变焊机占焊机产量的85％；日本松下公司，大坂变压器公司逆变式焊机占焊机产量的65％；美国米勒公司成立了一个专业生产逆变焊机的工厂，1998年开始大批量生产IGBT逆变式焊机，其他工业发达国家发展速度也相当迅速。二、特点：逆变焊机的优异性能和特点，决定了它必然取代传统焊机的事实。1、焊接性能好，电弧挺直，适应范围广。2、频率响应快，动特性好，有利于实现焊接自动化。3、能任意地对焊接能量进行精密控制，满足各类焊

3、接的参数要求。4、输出电压、电流稳定平滑，抗干扰能力强。5、引弧可靠，防断弧，飞溅少。6、焊接速度快，功能齐全，安全可靠。7、功率因数高，可达0．9以上。8、效率高，可达80％以上，降低了电能的损耗。9、节约了大量的钢、铝、铁等金属材料，使体积和重量大大减少，仅为传统焊机的40％-50％。三、技术新点及先进性：1、新颖的高频脉宽调(PWM)逆变线路：逆变式弧焊机的工作原理可概括为工频交流(AC)一高压直流(DC)一高中频交流(高压AC)一高、中频变压器降压(10KHZ以上)一直流(DC)或交流(AC)的电能传递

4、。传统的弧焊机均采用工频来传递能量和变换能量，而逆变弧焊机则采用几千到几万赫来进行电能传递。根据变压器在正弦波情况下的基本公式：U=4．44fNSBm式中：U一工作电压有效值，f一工作频率，N一绕组圈数，S一铁心截面积，Bm一磁感应强度最大值。可明显看出，当Bm值固定后，频率从工频50Hz提高到20KHz，则绕组匝数与铁心截面积之乘积则为原来的1／400，而主变压器在弧焊机中通常所占重量达整机的1／3—2／3，提高频率后，整机重量大大减少，体积显著缩小，铜、铁等材料和能量损耗大幅度降低。同时电源的动态响应时间提

5、高了两个数量级以上，带来了焊接性能的提高。实现PWM高频控制，关键是控制方式，目前市场销售的逆变弧焊机大都采用硬开关PWM控制方式，由此导致功率器件在开关瞬间电压电流同时交叠，产生极大的开关损耗和开关应力，致使经常发生电子器件损坏的恶性故障。在产品设计中，针对弊端，我们在全桥逆变电路基础上，添加谐振电感和谐振电容，将传统的逆变电路PWM控制转为移相控制，采用MOTOROIA公司的开关电路，和三菱公司的驱动电路，使功率器件在零电流及零电压状态下开关，实现了谐振技术和软开关功率变换技术的排版拓朴，大大改善了功率器件

6、的工作环境，进一步提高了逆变弧焊机的可靠性，降低故障率。2、新一代的电子电力器件(IGBT)：研制和应用新一代IGBT逆变器集成化控制电路的弧焊机是我国机械行业“九五”科技发展规划中提出发展方向。随着微电子技术和电力电子技术在各自发展的基础上，相互结合产生了新一代高频化全控型的功率集成器件一IGBT。它具有功率(MOSFEI)管的高输入阻据，高速响应，热稳定性好，躯动功率小的特点，又具有功率晶体管（GTR）的通泰电压低，导通损耗小而耐压高的优点。所以使用新型的功率器件IGBT于弧焊电源中，是为生产无工频变压器，

7、系列化大功率输出的高频逆变控制的弧电源开拓了新路，解决了以往无法生产大功率输出电源的难题，推动了焊接电源更趋于高频集成化全控制技术，节能省材，小型轻便的发展进程，此项电子电力器件(IGBT)的应用价值，早己被国外普遍看好，广泛应用于实际产品中，但是在国内靠自身能力，敢于使用的企业为数不多，限制了众多企业开发高电压、大电流功率输出电源系列化规格的形成。其关键点是目前该器件价格昂贵，合理的驱动电路和可靠的保护电路设计是难点，稍有不测，前功尽弃。课题攻关组反复实践实验，找到突破点，确立方案，群策群力，一整套实用性强，

8、可靠性高的控制电路运用在逆变弧焊机上，精确地控制IGBT的开关状态，使逆变弧焊电源大功率输出的开发应用技术又上了一个新的台阶。3、超时代热管冷却技术：任何一个功率器件在工作状态下都将产生热量，随着功率输出的增大而热量的产生呈几何级数升高，为确保器件工作在温升允许的范围内，必须采用散热措施，强制降温。传统散热方式是利用浇铸及挤压成形的有色金属型材或块型，与功率器件接触，强制排风来达到散热