第六章弧焊逆变器讲解.pptVIP

第六章 弧焊逆变器 * 第六章 弧焊逆变器 * 第六章 弧焊逆变器 * 第六章 弧焊逆变器 * 第六章 弧焊逆变器 * 第六章 弧焊逆变器 * 第六章 弧焊逆变器 * 6.5 IGBT式弧焊逆变器 IGBT式弧焊逆变器是晶体管类弧焊逆变器的又一种形式，场效应管取代晶体管作为弧焊逆变器的电子功率开关，虽然具有控制功率极小、开关速度快、无二次击穿、逆变频率更高等等优点。但是，场效应管也存在着一定不足之处，主要是生产管子的能力不够高，通道电阻较大、耐压低、额定工作电流小，需采用多管并联，生产调试较麻烦。为了解决这个问题，生产厂家和研制单位，在发展大容量场效应管制造技术的同时，把晶体管的大容量和场效应管的电压控制等独特优点结合起来，研制和生产了IGBT功率开关管。由于它的管子容量较大，生产调试相对比较方便，因而很快得到全面的推广和应用。以IGBT为功率开关管的弧焊逆变器同属电压控制型，通称IGBT式弧焊逆变器，但IGBT式逆变器的逆变频率没有MOSFET式高。MOSFET式和IGBT式弧焊逆变器各自有特色，成为当前并举发展和大面积推广的新型弧焊电源。 第六章 弧焊逆变器 * 第六章 弧焊逆变器 * 6.5.1 主要组成和基本工作原理 IGBT式弧焊逆变器的主要组成和基本原理框图，如图6-45所示, 它与场效应 管弧焊逆变器、晶体管式弧焊逆变器比较，大小异，基本结构形式、框架一样， 且均采用“定频率调脉宽”的PWM调节方式。主要的不同点是：IGBT管代替场效 应管、晶体管；逆变频率20-25kHz（而场效应管50kHz以上）；IGBT管采用电 压控制，单管容量足够，不必多管并联工作。它的外特性、调节特性(规范参数调节)和输出波形的获得与控制，也是借助于脉宽的变化（变换、调制）来实现，包括输出脉冲波形的低频调制在内，而且，在输入整流滤波电路、逆变主电路基本类型(多种)、输出滤波电路、带有负反馈的闭环控制电路及其原理等方面，与场效应管弧焊逆变器都是基本相同的。 第六章 弧焊逆变器 * 第六章 弧焊逆变器 * 第六章 弧焊逆变器 * 第六章 弧焊逆变器 * 第六章 弧焊逆变器 * 6.5.5.2 IGBT弧焊逆变器的分类和应用 分类和应用 IGBT式弧焊逆变器可按外特性分类，也可按输出直流、脉冲、矩形波交流分成相应的类型。这两类弧焊逆变器具有普遍推广的意义，不仅可用于量大面广的焊条电弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊接和切割，还可用于1250A-2000A的大功率单/双丝埋弧自动焊接工艺、电弧气刨.以及机器人弧焊，双丝MIG/MAG/脉冲焊、三丝埋弧焊接等。 第六章 弧焊逆变器 * 6.6软开关逆变式弧焊电源（简介） 包括逆变式弧焊电源在内的开关式弧焊电源，有硬、软开关之分。“硬开关”是指功率开关器件工作在被强迫关断（电流不为零）或强迫导通（电压不为零）的状态下。由于目前大多数逆变电源或开关电源都采用了PWM控制技术，因此又称为硬开关PWM控制逆变电源或开关电源。硬开关逆变弧焊电源功率开关的导通和关断往往是在工作电流、电压不为零，甚至是较大值的状态下进行的。 第六章 弧焊逆变器 * 硬开关逆变电源的开关损耗大，高频工作效率低。开关频率越高，开关损耗越大。实际开关过程中还存在电压过冲、振荡等现象，这会使开关损耗更大。此外，由于硬开关PWM控制逆变电源的开关管在关断过程中的电流、电压变化很快，其变化率di/dt、du/dt很大，所以产生的电磁干扰（EMI）比较严重，给电磁兼容性（EMC）设计带来一定的问题。在“硬开关”的开关过程中，电子功率器件的工作条件非常恶劣，是造成电子功率器件易于损坏的重要原因之一。 “软开关”是相对于“硬开关”而言的，表述的是逆变电源中的电子功率开关的开通与关断的行为状态与条件。“软开关”技术的实质是采用了谐振变流技术，即在逆变主电路中增加储能元件，产生谐振，迫使功率器件上的电压或电流迅速降为零，使功率开关器件在零电压或零电流状态下导通和关断。 软开关变换电路结构有多种形式。零电压开关（ZVS）、零电流开关（ZCS）、零电压零电流开关（ZVZCS）、变频控制和恒频控制等。 恒频移相控制方式，是软开关型逆变弧焊电源的主要发展方向之一，被大多数软开关逆变弧焊电源所采用， 第六章 弧焊逆变器 * 6.6.1 软开关型逆变主电路基本形式及其工作原理 软开关型弧焊逆变器的主要组成和基本原理与硬开关型弧焊逆变器大同小异。它们之间最大的不同表现在：逆变主电路的结构细节和控制驱动电路的调制方式细节上。