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逆变焊接电源简介概述

目录

逆变焊接电源简介概述 1

1.1逆变焊接电源的结构及其工作原理 1

1.1.1逆变焊接电源的逆变形式 1

1.1.2逆变焊接电源的基本结构 2

1.2逆变式焊接电源的分类 2

1.3逆变式焊接电源的特点 3

1.4焊接电源的设计要求及设计指标 4

1.4.1焊接电源设计要求 4

1.4.2设计指标 5

1.1逆变焊接电源的结构及其工作原理

1.1.1逆变焊接电源的逆变形式

逆变焊接电源是将电流逆变技术应用于焊接电源中。逆变是将直流电转化为交流电。实现电流逆变的装置称为逆变器，用于焊接电源的逆变器称为焊接电源逆变器。逆变焊接电源的逆变有三种方式：

(1)交流-直流-交流变换(AC-DC-AC)。

这种变换最终输出交流电，交流电的频率就是逆变器的频率，这个频率比工频高得多。由于高频交流传输损耗大，传输距离有限，在实际工程中很少使用。

(2)交流-直流-交流-直流变换(AC-DC-AC-DC)。

这种变换最后输出的是直流电，由于控制起来较为方便，因此这是目前大部分直流逆变焊接电源所采用的形式。

(3)交流-直流-交流-直流-交流变换(AC-DC-AC-DC-AC)。

这种变换包括两次逆变，最终输出方波交流电。方波交流电的频率可以较低，一般用于铝、镁及其合金的焊接。目前大部分交流逆变焊接电源。变极性逆变式焊接电源往往采用这种形式。

本文的控制系统采用的是AC-DC-AC-DC形式。

1.1.2逆变焊接电源的基本结构

逆变焊接电源AC-DC-AC-DC基本结构原理图如图2-1所示。

低压高频

低压高频

50Hz交流电，整流电路直流逆变电路高频交流变压器

检测电路

控制电路

低压高频

直流

交流整流电路

运算放大电路

给定值

图2-1AC-DC-AC-DC基本结构原理图

逆变焊接电源主要由主电路和控制电路组成。主电路包含输入电路、整流电路、滤波电路、逆变电路、输出电路等。滤波电路大都采用电容滤波，整流电路用整流桥或者PWM控制技术进行整流。控制系统主要负责控制逆变焊接电源，使输出的电压、电流符合设计指标。控制电路一般包含采样电路、功率放大电路等。除此之外还要求反馈环节负责保护电路以及使输出稳定。

本文逆变焊接电源的工作原理基本流程为：单相工频交流电经过PWM整流电路之后滤波，然后输出稳定的直流，之后经PWM逆变电路逆变为高频交流电，后经变压器降压，变成低压高频交流电，最后经过二次整流、滤波之后输出所需要的直流电。

1.2逆变式焊接电源的分类

逆变焊接电源根据输出电流类型的不同，可以分为直流逆变焊接电源、交流逆变焊接电源、脉冲逆变焊接电源等；根据应用对象的不同，可以分为焊条电弧焊逆变电源、气体保护焊逆变电源、等离子焊接逆变电源等。在实际应用中常常根据功率开关器件的不同来对逆变焊接电源进行区分。

目前，逆变焊接电源根据功率开关器件的不同可以分为：晶闸管逆变焊接电源、晶体管逆变焊接电源、场效应管逆变焊接电源、IGBT逆变焊接电源等。

晶闸管式逆变焊接电源控制性能较好，仅需改变晶闸管的导通角，就可以改变焊接电源的外特性，调节焊接手段的参数，并且不需要使用磁饱和电抗器。晶体管式逆变焊接电源是由电子控制的，它在直流回路中串入大功率的晶体管，这样可以输出不同的特性曲线，还能对电流电压进行无级调节，即可以在最大值和

最小值之间进行随意调节。场效应管逆变焊接电源是将大功率开关器件换成了电力MOSFET,MOSFET开关时间短、频率上限高、过载能力强，有十分优秀的性能。IGBT逆变焊接电源是将大功率开关器件换成了IGBT,这样开关性能会更加可靠。

1.3逆变式焊接电源的特点

与普通的焊接电源相比，逆变式焊接电源的工作频率高，目前普通IGBT式逆变电源的工作频率可以达到几十kHz,一般工作在20kHz左右。另外，逆变式焊接电源有许多特点：

1.体积小、重量轻

在普通焊接电源中，变压器和电抗器相对于别的部分重量和体积较大，占到了80%以上。根据电磁定律可以推导出变压器电压U与工作频率f、铁心截面积

S、铁心带入最大磁感应强度Bm、绕组匝数N之间的关系：

UxfNBmS

Bm的大小与变压器铁心所选材料的性质有关。当输入电压U一定时，f与NS成反比。f增大越多，NS将减小越多，变压器绕组数量较少，体积和重量也将会随之降低。由于逆变焊接电源的逆变工作频率f远大于50Hz,NS将会很小，变压器和电抗器的体积、重量都大大减小。而且，逆变器工作频率越高，变压器