《型弧焊电源》课件

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1、第八章新型弧焊电源主要内容：讲述弧焊逆变器的基本原理、特点和用途。着重介绍开关器件的控制模式，弧焊逆变器主电路的基本形式，并对矩形波交流弧焊电源作简要介绍。补充内容：常用开关器件介绍根据器件能够被控制电路信号所控制的程度分类：1）不可控器件：二极管2）半控型器件：晶闸管3）全控型器件：绝缘栅双极晶体管（IGBT）、电力晶体管（GTR）、场效应晶体管（MOSFET）等1、电力晶体管GTR（GiantTransistor）a)内部结构图b)图形符号GTR由三层半导体、两个PN结组成。与小功率三极管一样，有PNP和NPN两种类型，GTR通常多用NPN结构。主要特点

2、：一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管；在电力电子技术中，GTR主要工作在开关状态。其特性有：耐压高，电流大，开关特性好，但驱动电路复杂，驱动功率大；GTR和普通双极结型晶体管的工作原理是一样的。开关特性：①截止区：iB≤0，uBE≤0，uBC＜0，集电极只有漏电流流过。②饱和区：iB＞Ics/β，uBE＞0，uBC＞0，ICS是集电极饱和电流，其值由外电路决定。td—延时时间,tr—上升时间，ton—开通时间；ts—储存时间,tf—下降时间，toff为关断时间。2、功率场效应晶体管（PowerMOSFET）(MetalOxideSemicoductorFi

3、eldEffectTransistor)a)内部结构图b)图形符号S为源极，G为栅极，D为漏极单极性晶体管输出特性即是漏极的伏安特性。转移特性表示漏极电流ID与栅源之间电压UGS的转移特性关系曲线，转移特性可表示出器件的放大能力。UDS开关特性：，截止，导通UT为开启电压，又叫阈值电压，典型值为2～4V开关过程(1)输入阻抗高，属于纯容性元件，不需要直流电流驱动，属电压控制器件，可直接与数字逻辑集成电路连接，驱动电路简单。(2)开关速度快，工作频率可达1MHz，比GTR器件快10倍，可实现高频斩波，使开关损耗小。(3)为负电流温度系数，即器件内的电流随温

4、度的上升而下降的负反馈效应，因此热稳定性好，不存在二次击穿问题，安全工作区SOA较大。主要特性：3、绝缘栅双极型晶体管（Insulated-gatebipolartransistor）集电极C、发射极E和栅极Ga)内部结构图b)图形符号a)伏安特性；(b)转移特性IGBT的伏安特性反映了在一定的栅—射极电压UGE下器件的输出端电压UCE与电流IC的关系。UGE越高，IC越大。与普通晶体管的伏安特性一样，IGBT的伏安特性分为截止区、有源放大区、饱和区和击穿区。UCE(TH)为阈值电压，通常为2-6V开关过程：ton=td(on)+trtoff=td(off)

5、+tf特点：看做MOSFET和GTR的复合形式，具备两者的优点，驱动功率小，饱和压降低，耐高压和大电流。开关过程第一节弧焊逆变器概述一、弧焊逆变器的基本组成及原理组成：输入整流、输入软启动、输入滤波、功率开关组、降压变压器（高变）、输出整流器波电感、电流电压监测、系统调节器(PI)、PWM变换器、驱动器。元件吸收电路、过流、过压、欠压、过热保护电路。该图中的逆变机制属于：AC-DC-AC-DC。功率开关组的工作频率大大高于工频：晶闸管半控器件：f0=2~5kHz场效应管、IGBT类全控器件：f0=10~20~50~100kHzN1-绕组匝数；f-电源的工作频

6、率；S-磁芯面积。U1=CfN1SV变压器W整机T焊接电流控制速度熔滴张力过渡控制二、开关器件的控制模式1、定脉宽调频率（PFM-pulsefrequencemodulation)对于晶闸管弧焊逆变焊机，由于它是半控器件，一般是让其在主电路中开通以后，当电流自然过零时自行关断，这样一次导通形成“半波”，他的时间长(脉宽）基本不变，因此要进行电压、电流的调节就只有改变其关断时间toff,T=ton+toff,通过toff改变，则焊机的频率f也改变，从而形成PFM模式。该模式对控制系统的校正及材料的利用不利。弧焊逆变器定脉宽调频率体制示意图2、定频率调脉宽（PW

7、M-Pulsewidthmodulation)全控型开关元件：大功率晶体管、功率场效应管、IGBT（绝缘栅双极晶体管insulategatedipolartransistor)全控型器件关断过程可控，其导通时间可调，即由其组成的逆变电路输出信号脉宽可调。当f=C时调解脉冲宽度调节输出电压、电流平均值弧焊逆变器定频率调脉宽体制示意图Ton很小时，调节过程不稳定，开关管脱离饱和，工作在放大状态，因此，有最小脉宽限制。可附加分频法，即将PWM与PFM结合。PFM和PWM都是通过改变占空比δ（W/T)进行电压、电流调节的。3.PWM控制芯片SG3525的结构与工作原

8、理SG3525是美国硅通用半导体公司推出用于驱动N沟