逆变焊机电路基础.docVIP

本文由scjd50贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第一章 逆变焊机的电路设计基础 2．1 逆变焊机的基本电路形式 2．1．1 单端正激 2．1．2 半桥式 2．1．3 全桥式 2．1．3 基本电路的变形 2．1．3．1 双单端正激 2．1．3．2 单端正激加推挽式 2．1．3．3 全桥相移谐振式 2．1．3．4 功率单元的并联 2．2 控制方式 2．2．1 控制能量的方式 2．2．1．1 电压型方式 2．2．1．2 电流型方式 2．2．1．3 调频控制方式 2．2．2 集成的控制电路 2．3 驱动电路 2．3．1 驱动电路形式 2．3．2 驱动电路的电平隔离 2．3．3 集成的驱动电路 2．4 功率器件 2.4.1 IGBT MOSFET 的应用原则 2.4.2 电压定额，电流定额 2.4.3 IGBT 的平均结温与动态结温 2.4.4 过流保护 2.4.5 过压保护 2.4.6 硬开关和软开关电路中 IGBT MOSFET 应用的区别 2.4.7 逆变焊机中常用的 IGBT 2.4.8 快速整流管 2.4.9 快速整流管的开通 2.4.10 快速整流管的通态特性 2.4.11 快速整流管的关断 2.4.12 快速整流管的过压保护 2.4.13 快速整流管的并联 2.4.14 逆变焊机中常用的快速整流管 2．5 功率变压器的计算 2．5．1 铁氧体变压器 2．5．2 微晶铁心变压器 2．6 信号的取样 2．6．1 信号的直接取样 2．6．1．1 电压信号直接取样 2．6．1．2 电流信号分流器的直接取样 2．6．2 信号的间接取样 2．6．2．1 电压信号的霍尔传感取样 1 2．6．2．2 电流信号的霍尔传感取样 第二章 逆变焊机电路基础 焊机是一种特殊电源，其输出端一般要接触到操作人的本身，故其基本的电路形式除满足焊接的基 本功能外，对人身的安全至关重要，逆变焊机基本结构框图如图 2.1 所示。 交流电 380V 三相或单相 220V 经整流后，整成 520V 左右的高压直流，经逆变器逆变成高频交流， 经变压器降压，整流滤波后变为平滑直流电供焊接使用。有时为了某些特殊用途还需要再加一级二次逆 变环节，将直流电变为交流，供电弧燃烧，产生交流电弧。 早期的逆变焊机逆变器件采用可控硅，逆变频率为 2~3KHZ，变压器采用硅钢片，现在逆变器件主要 采用 IGBT（绝缘栅晶体管）和 MOSFET（功率场效应管） ，逆变频率为 20KHZ 以上，主变压器铁芯采用 微晶铁芯和铁氧体。由于焊接电源的安全性要求较高，所以主变压器制作要求安全系数高，同一般电源 不同，输出短路是焊接电源的正常工作状态，故逆变焊机要有完善的保护。 2.1 逆变焊机基本电路结构形式 2．1．1 单端正激 在小功率逆变焊机大多采用单端电路，电路结构如图 2.2 所示 图 2.2 双单端电路结构 此电路特点，功率元件不会发生直通现象，易于保护，但变压器等工作于一个象限中利用率较低， ， 不易做成大功率。 2.1.2 半桥式 在小功率逆变焊机还采用半桥式电路如图 2.3 所示 图 2.3 半桥式逆变电路 半桥式逆变电路由两个电容和两个功率开关器件组成，具有抗变压器偏磁能力。功率器件比全桥少 2 一倍，但功率器件的电流定额比全桥大一倍，由于大电流定额功率器件价格相对较高，因而人们倾向于 将半桥逆变器用于中小功率的逆变焊机中。 2.1.3 全桥式 全桥式电路如图 2.4 所示 图 2.4 全桥式逆变电路 由四个功率管组成，每个功率管的电流相比半桥或单端正激都少一倍，可以做成较大功率的逆变焊 接电源，输出 400A 以上的焊接电源都采用了这种桥式电路。桥式电路不具备抗变压器的偏磁能力，解决 方法是在变压器原边回路中串联隔直电容，或采用峰值电流的控制方法来校正变压器偏磁。 2.2 基本电路的变形 2．1．3．1 双单端正激 2．1．3．2 单端正激加推挽式 2．1．3．3 全桥相移谐振式 全桥相移谐振式，电路结构如图 2.5 所示 图 2.5 全桥相移谐振电路 相对全桥形式，不同点是在 IGBT 两端都并联有电容，其控制方式如图 2.6 所示 图 2.6 全桥相移谐振的驱动脉冲 通过控制超前臂和滞后臂的相位差来调节输出功率，由于超前臂和滞后臂的上下一对管子导通与关 断互差 180°且死区是不变的，可实现超前臂负载换流，滞后臂漏抗换流的软开关过程。 由于存在小电流滞后臂漏抗换流不安全，大电流占空比等问题，许多学者提出了