直流逆变式氨弧焊机电源设计

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1、第42卷第1期蒯浮Vol.42No.]2005年1月2阻砚N6几R妞RJanuary2005直流逆变式氨弧焊机的电源设计赵红强，胡登高，李庆，郊遂松(解放军理工大学工程兵工程学院，江苏南京210007)摘要:概述了直流逆变式氮弧焊机的电源设计，介绍了其中频变压器的设计计算。关键词:中频变压器;氮弧焊机;电源;设计中图分类号:TM402文献标识码:B文章编号:1001-8425(2005)01-0016-051引言电压转换及隔离整流及控制滤波目前，国内外研究和生产的逆变式氢弧焊机大多采用晶闸管和电子三极管作为开关元件，但这些元件的采用都存在一些缺陷。

2、性能优越的绝缘栅双级晶体管(以下简称IGBT)和场效应晶体管作为逆变电源的开关元件是目前国内外研究和应用的主要方向，所以笔者采用IGBT管作为氢弧焊机的主电源开关元件，对氢弧焊机主电源进行设计，使设备更图2整流式盔弧焊电源基本组成原理框图轻便，从而大大提高装备日常修理，特别是战伤修理Fig.2Principlediagramofpowersourceofrectificationargonarcweldingmachine的效率和战时保障能力。用变压器降压，再整流滤波后输出，而逆变式氢弧焊2逆变式缸弧焊电源基本组成及原理机电源是从电网吸取电能后，经

3、AC-DC-AC---ADC2.1逆变式氛弧焊电源基本组成及原理的过程。也就是说，逆变式氢弧焊机电源电路中最大逆变式氢弧焊机电源的基本原理框图如图I所的特点是有一个逆变环节。示。由图1可知，逆变式氢弧焊机电源是从电网吸取2.2主要元器件及其作用电能后，先整流(AC-DC)，再通过大功率电子开关2.2.1输入整流器将直流变成中频交流(DC-AC)，然后经中频变压用于对电网三相工频交流电进行整流，使三相器降压隔离，再整流滤波输出(AC-DC)。它与一般交流电变为脉动直流电。可用整流模块(组件)，也可整流式氢弧焊机电源电路不同。图2所示为一般整用单个的硅

4、二极管组成桥式整流器。流式氢弧焊机电源的基本原理图。二者比较，主要区2.22输入滤波器别在于一般氢弧焊整流器是从电网吸取电能后，先用电解电容器对三相脉动直流进行滤波，使输输人大功率输出出电压波形近似平直。整流器滤波开关管中频AC整流器滤波焊接功2.2.3开关管开关管周期性开与关，通过或切断电流通路将工频提高到5kHz以上。其过程通常是由一组开关管的协调动作来完成的。用作这种电力电子功率开关管的可以是晶闸管、晶体管、场效应晶体管、绝缘栅双级晶体管或智能型的绝缘栅双极晶体管。图，逆变式妞弧焊机电源原理框图Fig.1Principlediagramofp

5、owersourceofDCinverter2.2.4中频(或高频)变压器argonareweldingmachine将高压中频电压降至负载所需的电压，并将万方数据第1欺赵红强、胡登高、李庆、郭蓬松:直流逆变式氨弧焊机的电源设计焊接回路与输人回路隔离。表2逆变主电路元件明细表2.2.5输出整流器Table2Listofcomponentsinmaininvertercircuit将中频变压器输出的交流电桥式整流成为脉动序号代=;II号{规格{数峨一备注直流电。下!训1一V14一tMG50Q2YS50一+--一一一78A/1200V}2.2.6输出滤

6、波器2份VI)一VI)4MUR一4一一{一川A月200V__仁对脉动直流电进行滤波，使输出电压波形平直。十MUR不一!一1一‘些竺200V{一般采用电抗器L及电容滤波。电抗器除滤波外还卜二2011一{-4{有调整回路动态特性的作用。5·CICDE470[,1"'/1200V一4一质量、体积又决定于NS。在其他条件不变下，若使逆3基本电路参数选择变频率从20kHz进一步提高到30kHz，则NS就减3.1逆变式氛弧焊机输入整流滤波电路参数选择小为原来的2/3，故变压器的质量、体积大幅度减输人整流滤波电路的设计过程，是在选定了整小。磁路铁心的中频特性曲线

7、如图3所示。其中，中流电路之后，选择合适的整流二极管及滤波电容频特性曲线图的横轴表示为函数表达式U/f(单位:C(,，以获得符合要求的输人直流电压U,,、输入直流V/Hz);纵轴表示为函数表达式:NxSxB(单位:cm2电流去1及足够小的纹波电压。在此采用三相桥式整T);纵横坐标的函数表达式为:NxSxB=2252流器，使其输出电压具有较低的波纹和较高的输出522.5225xU/f(纵坐标采用科学计数法来表示:功率。在此结合实际需要，我们选择的元件明细表如5E6=5x106);如设Y=NxSxB,X=t竹，，则函数表达式表1所示。为Y=225252

8、2.5225/X。因此，逆变频率的高频化表1元件明细表使功率变压器向小型化、紧凑化发展。Table1Listofcompo