快变换交流方波埋弧焊电源研制

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1、RESEARCH研究论文陕变换交流方波埋弧焊电源研制齐铂金，王义朋。王曲(北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京1(){}191)【摘要】设计了一种双逆变电路结构的快变换交流方波埋弧焊电源，该电源由全桥型一次逆变电路和半桥型二次逆变电路组成，二次逆变电路由续流耦合电感、小功率电压尖峰吸收保护逆变回馈电路、IGBT半桥电路构成．。一次逆变电路采用了电压、电流双闭环控制，二次逆变电路采用“临界共同导通”的控制策略，并对其电路换向过程进行了分析。试验结果表明，这种交流方波埋弧焊电源在电流换向过程中换向

2、速度快且无过零死区时间，保证了电弧稳定性，具有良好的工程应用前景j关键词：埋弧焊电源；快变换；交流方波；逆变电路；控制策略StudyonSubmergedArcWeldingPowerSourceWithHighCommutationRateACSquare—WaveQIBojin，WANGYipeng，WANGQu(SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，BeihangUniversity,Beijing100191，China)IABSTRACTlA

3、newsubmergedarcwelding(SAW)powersourcecontainingtwoinvertingcircuits，whichisconsistofprimaryfull—bridgecircuitinverterandasecondaryhalf-bridgecircuitinverter,hasbeendeveloped．Thesecondaryinverteriscomposedofacouplinginductor,ahalf-bridgecircuitrealized

4、bytwoIGBTsandasmallpowerinverterfeedbackcircuitforvoltagespikeabsorptionprotectionofIGBTs．Thecurrentandvoltagedoubleclosed—loopcontroltechnologyisadoptedintheprimaryinverter．A“commonlead”controlstrategyisusedinsecondaryinverter,whichmakescommutationrat

5、eofcurrenthigher．Experimentalresultsshowthatthesubmergedarcweldingpowersourceworkswellinpolarityexchangeperformancewithhighpolarityexchangespeedandindecentlyshortcurrentzero—crossingtime，whichmakesweldingarcstable．Thesubmergedarcweldingpowersourcehasbr

6、oadprospectsofproductionapplication．Keywords：Submergedarcweldingpowersource；Highcommutationrate；ACsquare-wave；Invertingcircuit；ControlstrategyDOI：10．16080／j．issnl671-833x．2016．17．067埋弧焊是一种效率高、T作条件好的焊接方式，在重型机械、船舶工程、大型结构体等的焊接制造中起着重要的作用。相对直流(DC)埋弧焊来说，交流(A

7、C)方波埋弧焊能够调节更多的焊接参数，焊接工艺适用性广，并且磁偏吹小，因此能够适应更广泛的焊接需目前比较成熟的大功率交流埋弧焊电源主要有晶闸管式方波埋弧焊电源、绝缘栅双极型功率管(IGBT)型逆变埋弧焊电源等。晶闸管式埋弧焊机功率损耗大，且多采用工频变压器，其体积和重量都很大，因此其应用受到一定的限制13-610相对而言，采用IGBT的交流方波埋弧焊电源能够采用高频变压器进行变压输出，其体积小，效率高，应用广泛。在文献【7]中，逆变交流方波埋弧焊电源存在着较长过零时间(超过109s)，过零速度较慢(

8、约0．25A／gs)等问题，影响电弧的稳定，甚至会有熄弧的可能。文献【3】中设计了一种带耦合电感的二次半桥电路，其换向速度较快，但在二次逆变电路中引入了功率开关K来控制续流回路中电容的充、放电，增加了电路的复杂性和控制的难度。在提高弧焊电源变极性的转换速度上，需要主电路拓扑和控制方法的结合才能达到好的效果。本研究旨在采用传统的双逆变电路交流方波埋弧焊主电路拓扑的基础上，对主电路拓扑进行改进并配合相应的控制策略，研制了一种大功率快变换的交流方波埋弧焊电源，在换向过程中实