5.逆变弧焊轻载零电压软开关的实现

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1、第34卷第12期Vol.34No.122004年12月ElectricWeldingMachineDec.2004方臣富1，侯润石2，殷树言1(1.北京工业大学机电学院，北京100022；2.江苏科技大学材料学院，江苏镇江212003)摘要：全桥移相式零电压软开关逆变弧焊电源在轻载和空载时难以实现零电压开关。在采用饱和谐振电感的基础上，设计了变压器二次侧辅助电感，实现了包括空载在内的所有负载范围内主功率器件的零电压开关。关键词：软开关；移相；逆变；弧焊电源；电感焊中图分类号：TG434.1文献标识码：A文章编

2、号：1001-2303(2004)12-0001-03接精ZVSofinverterarcweldingpowersupplyunderlow-loadconditions萃FANGChen-fu1，HOURun-shi2，YINShu-yan1︱(1.BeijingUniversityofTechnology，CollegeofMechanicalEngineering&AppliedElectronicsTechnology，Beijing100022，︱逆China；2.SchoolofMaterial

3、ScienceandEngineering，EastChinaShipbuildingInstitue，Zhengjiang212003，China)变式Abstract：Inthispaper，animprovedPhase-shift(PS)Full-Bridge(FB)Zero-Voltage-Switching(ZVS)circuitwhichisusedinthe焊inverterweldingpowersupplyisproposed.Basedonthesaturatedresonanceind

4、uctor，thezero-voltage-switchingofpowerdevicesis机realizedonloadandno-loadstate.技Keywords：softswitching；phase-shift；inverter；arcweldingpowersupply；inductor术的发引言控制和谐振开关的优点并克服了其各自的缺点，成展逆变弧焊电源与传统弧焊电源相比具有动态为目前软开关弧焊电源研究和应用的热点，但它在性能好、控制性能优良、体积小、质量轻和高效节能轻载和空载时难以实现零电

5、压开关。而弧焊电源工等突出优点，因而得到越来越广泛的应用。然而，迄况复杂，负载频繁在短路—负载—空载状态变换。今为止大多数逆变弧焊电源主电路功率器件工作在此研制的全桥移相式零电压软开关逆变弧焊电于硬开关方式，其工作过程开关应力大，开关损耗源在采用饱和谐振电感的基础上，在中频变压器二大且降低了电源的可靠性。因此，以软开关技术取代次侧应用了辅助电感，使包括空载在内的所有负载硬开关技术是逆变弧焊电源发展的趋势[1]。范围内实现功率器件零电压开关。全桥移相式零电压软开关技术由于具有PWM1存在的问题收稿日期：2004

6、-09-07全桥移相式零电压软开关弧焊电源主电路原基金项目：浙江省高新技术研究项目(2002X1C034)作者简介：方臣富(1954—)，男，重庆人，中国凯尔达电焊机有理图如图1所示。U为三相380V交流电整流滤波后限公司总工程师，江苏科技大学硕士研究生导师，得到的直流电；IGBT1～IGBT4为功率开关器件，IGBT1北京工业大学博士，主要从事焊接设备及工艺、焊和IGBT2分别在IGBT3和IGBT4之前关断，即IGBT1接电弧物理特性研究工作，完成省部级和企业科技攻关项目20多项，获省部级科技进步奖6项，

7、和IGBT2为固定臂，IGBT3和IGBT4为移相臂；VD1～发表论文30余篇。VD4分别为IGBT1～IGBT4反向并联的二极管；C1～C4!"#$%&’$(#")’*+,-$.’*#·1·逆变式焊机技术的发展第34卷分别为IGBT1～IGBT4的寄生电容与对应的外接谐振电容之和；Lr为谐振电感，Lf为输出滤波电感；VD5和VD6是输出整流二极管。图1主电路原理图图3空载时移相臂管压降与驱动电压波形固定臂和移相臂实现零电压开通的原理是不大I2的方法来实现零电压开关的负载范围变宽。增同的。固定臂开关过程中，输

8、出滤波电感Lf与谐振电大谐振电感L可采用饱和谐振电感的方法来实现[3]，r感Lr串联，一次电流类似于一个恒流源，该电流很然而空载和轻载一次电流很小，而在实际应用中，不容易实现对固定臂电容的充放电，因此，固定臂很可能把饱和谐振电感设计得很大来实现全负载范容易实现零电压开关。围内主功率器件的零电压开关。因此，该研究设计了焊而移相臂实现零电压开关只能依赖谐振电感辅助电感La并联在变压器的二次侧，如图4所示