软开关型逆变弧焊电源的研究现状

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1、学兔兔www.xuetutu.com第1期(总第194期)机械工程与自动化NO．12016年2月MECHANICAIENGINEERING&AUT0MATI()NFeb．文章编号：1672—6413(2016)01—0224—03软开关型逆变弧焊电源的研究现状米岳慧，昊志生(太原科技大学材料科学与工程学院焊接教研室，山西太原030024)摘要：阐述了软开关技术及软开关逆变弧焊电源的发展概况，主要介绍了软开关弧焊逆变器的6种基本形式以及移相控制全桥逆变器的3种形式，并指出了软开关逆变弧焊电源的发展方向。关键词：弧焊电源；软

2、开关；移相控制中图分类号：TG434．1文献标识码：A0引言针对逆变弧焊电源中硬开关存在的问题，软开关弧焊电源是对焊接电弧提供电能的一种装置，软技术应运而生。1984年美国VEPC的李泽元教授等开关技术的出现对弧焊电源产生了技术性变革，使得人提出了准谐振开关电路(QRC)，1986年美国威康星功率器件能够在电压为零时导通或电流为零时关断，大学的D．M．Divan教授提出了谐振直流环逆变器，极大地降低了开关损耗。软开关凭借着硬开关不可比1988年美国VPEC的w．A．Tabiz等人提出了多谐振拟的优势被广泛应用于焊接电源中

3、，成为近年来研究电力开关变换器(MRC)【_6]，多种谐振变换器的出现。的焦点。极大地推动了软开关技术在逆变器中的应用，使软开1软开关技术关逆变电路成为近年来学者们研究的热点之一。软开关技术就是指通过辅助的谐振电路使功率开虽然谐振、准谐振和多谐振开关变换器能够实现关器件在开通前电压为零或者关断前电流为零]，其功率器件的零电压零电流的通断，但其功率器件的电实质就是将电感和电容串联或并联到主电路中，使电流和电压应力都比传统的脉宽调制(PWM)变换器大，路两端的电压与电流相位相同，产生谐振，迫使功率器且高频谐振增加了器件的导通

4、损耗。为解决以上问件在开通前电压为零或者关断前电流为零。]。题，20世纪8O年代末提出了移相控制的全桥零电压软开关替代硬开关作为弧焊电源的功率器件，大变换器(phase—shiftedfull—bridgezero～voltage—switc—大降低了开关损耗，提高了开关频率，减少了电磁干扰hingPWMconverter)[=7]，其综合了零电压准谐振开关和射频干扰，同时减轻了电源的重量，在较大程度上解和脉宽调制技术的优势，代表着大功率软开关逆变电决了开关可靠性低的问题【。路的研究方向，应用前景十分广阔[。2软开关型逆

5、变弧焊电源的发展概况3软开关弧焊逆变器电路拓扑的研究现状直流弧焊发电机是最开始应用于电弧焊的弧焊电3．1软开关弧焊逆变器电路拓扑概述源，自2O世纪20年代开始，交流弧焊变压器、弧焊整目前常见的谐振式软开关型逆变主电路的基本形流器、硅弧焊整流器、晶闸管式弧焊整流器及脉冲弧焊式有6种。电源的相继研制成功，为弧焊电源带来跃变式发展。3．1．1零电流(ZCS)开关谐振逆变主电路1972年美国成功研制了采用晶闸管(SCR)作为开关图1为零电流开关谐振逆变主电路。零电流开关器件的逆变弧焊电源，随后晶体管(GTR)、场效应管是将电感串

6、联到电路中，而将电容并联到二极管上，迫(MosFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)相继成功应使电路产生谐振以实现对功率器件上电流波形的整用于逆变弧焊电源中，尤其是到了20世纪末，功率半形，从而使功率器件在关断前电流为零，减小开关损导体器件取得的突破进展加快了逆变弧焊电源的工业失，实现理想开关条件。化进程c引。3．1．2零电压(ZVS)开关谐振逆变主电路山西省科技攻关项目(2o10322005—03)；山西省留学基金(2012075)；太原市人才专项基金(09121013)收稿日期：2Ol5—03—30；修订日期：201

7、5—1028作者简介：岳慧(1991-)，女，山西介休人，在读硕士研究生，主要研究方向为霞型装备焊接工艺及其自动控制。学兔兔www.xuetutu.com2016年第1期岳慧，等：软开关型逆变弧焊电源的研究现状·225·图2为零电压开关谐振逆变主电路。零电压开关图6为移相控制ZVSPWM全桥变换器电路结是将电感串联在电路中，而将电容并联在功率器件两构。VT～VT为功率开关器件，VD～VD为反并端，迫使电路产生谐振以实现对功率器件上电压波形联二极管，C～C是相应功率器件的寄生电容，L是的整形，从而使功率器件在零电压条件下导

8、通，改善了变压器的漏感，此电路就是利用变压器的漏感及功率器件的运行环境。器件的分布电容来完成功率器件在开通前电压为零。VT、VT4和VT。、VT导通时相差一个相位，将超前导通的VT和VT。称为超前臂，滞后导通的VTz和VT称为滞后臂。lvTl__1图1ZCS主电路图2ZVS主电路l卜—一星．，．．—l3．1．3多谐振