第七章新型弧焊電源PPT課件

1、第七章第七章 新型弧焊電源新型弧焊電源主要內(nèi)容主要內(nèi)容：講述弧焊逆變器的基本原理、特點(diǎn)和用途。著重介講述弧焊逆變器的基本原理、特點(diǎn)和用途。著重介紹開關(guān)器件的控制模式，弧焊逆變器主電路的基本形式，并對(duì)紹開關(guān)器件的控制模式，弧焊逆變器主電路的基本形式，并對(duì)矩形波交流弧焊電源作簡要介紹。矩形波交流弧焊電源作簡要介紹。補(bǔ)充內(nèi)容補(bǔ)充內(nèi)容：常用開關(guān)器件介紹常用開關(guān)器件介紹根據(jù)器件能夠被控制電路信號(hào)所控制的程度分類：根據(jù)器件能夠被控制電路信號(hào)所控制的程度分類：1 1）不可控器件：二極管）不可控器件：二極管2 2）半控型器件：晶閘管）半控型器件：晶閘管3 3）全控型器件：絕緣柵雙極晶體管（）全控型器件：絕緣柵

2、雙極晶體管（IGBTIGBT）、電力晶體管）、電力晶體管（GTRGTR）、場效應(yīng)晶體管（）、場效應(yīng)晶體管（MOSFETMOSFET）等）等1 1、電力晶體管、電力晶體管GTRGTR（ G Giant iant T Transistoransistor r ）a) a) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 b)b)圖形符號(hào)圖形符號(hào)GTRGTR由三層半導(dǎo)體、兩個(gè)由三層半導(dǎo)體、兩個(gè)PNPN結(jié)組成。與小功率三極管一樣，有結(jié)組成。與小功率三極管一樣，有PNPPNP和和NPNNPN兩種類型，兩種類型，GTRGTR通常多用通常多用NPNNPN結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：一種耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管；在一種耐高

3、電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管；在電力電子電力電子技術(shù)技術(shù)中，中，GTRGTR主要工作在開關(guān)狀態(tài)。其特性有：耐壓高，電流大，開主要工作在開關(guān)狀態(tài)。其特性有：耐壓高，電流大，開關(guān)特性好，但驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)功率大；關(guān)特性好，但驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)功率大；GTRGTR和普通雙極結(jié)型晶體和普通雙極結(jié)型晶體管的工作原理是一樣的。管的工作原理是一樣的。 開關(guān)特性：開關(guān)特性：截止區(qū)：截止區(qū)：iB0，uBE0，uBC0，集電極只有漏電，集電極只有漏電流流過。流流過。飽和區(qū)：飽和區(qū)：iBIcs/，uBE0，uBC0，ICS是是集集電電極飽極飽和電流，其值由外電和電流，其值由外電路決定。路決定。td延時(shí)時(shí)間延時(shí)時(shí)間

4、, tr上升時(shí)間，上升時(shí)間，ton開通時(shí)間；開通時(shí)間；ts儲(chǔ)存時(shí)間儲(chǔ)存時(shí)間, tf下降時(shí)間，下降時(shí)間，toff為關(guān)斷時(shí)間。為關(guān)斷時(shí)間。 2 2、功率場效應(yīng)晶體管（、功率場效應(yīng)晶體管（Power MOSFETPower MOSFET）(MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor)a) a) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 b)b)圖形符號(hào)圖形符號(hào)S S為源極，為源極，G G為柵極，為柵極，D D為漏極為漏極 單極性晶體管單極性晶體管輸出特性即是漏極的伏安特性。輸出特性即是漏極的伏安特性。 轉(zhuǎn)移特性表示漏極電流轉(zhuǎn)移特性表示漏極電流I ID D與柵源之間電壓

5、與柵源之間電壓U UGSGS的轉(zhuǎn)移特性關(guān)系曲的轉(zhuǎn)移特性關(guān)系曲線，轉(zhuǎn)移特性可表示出器件的放大能力。線，轉(zhuǎn)移特性可表示出器件的放大能力。UDS開關(guān)特性：開關(guān)特性： ， 截止截止 ， 導(dǎo)通導(dǎo)通0DTGSIUUDTGSIUUU UT T為開啟電壓，又叫閾值電壓，典型值為為開啟電壓，又叫閾值電壓，典型值為2 24 V 4 V 開關(guān)過程開關(guān)過程 (1) (1) 輸入阻抗高，屬于純?nèi)菪栽?，不需要直流電流?qū)動(dòng)，屬輸入阻抗高，屬于純?nèi)菪栽?，不需要直流電流?qū)動(dòng)，屬電壓控制器件，可直接與數(shù)字邏輯集成電路連接，驅(qū)動(dòng)電路簡單。電壓控制器件，可直接與數(shù)字邏輯集成電路連接，驅(qū)動(dòng)電路簡單。 (2) (2) 開關(guān)速度快，工

6、作頻率可達(dá)開關(guān)速度快，工作頻率可達(dá)1MHz1MHz，比，比GTRGTR器件快器件快1010倍，可實(shí)倍，可實(shí)現(xiàn)高頻斬波，使開關(guān)損耗小?，F(xiàn)高頻斬波，使開關(guān)損耗小。 (3) (3) 為負(fù)電流溫度系數(shù)，即器件內(nèi)的電流隨溫度的上升而下降為負(fù)電流溫度系數(shù)，即器件內(nèi)的電流隨溫度的上升而下降的負(fù)反饋效應(yīng)，因此熱穩(wěn)定性好，不存在二次擊穿問題，安全工的負(fù)反饋效應(yīng)，因此熱穩(wěn)定性好，不存在二次擊穿問題，安全工作區(qū)作區(qū)SOASOA較大。較大。 主要特性：主要特性：3 3、絕緣柵雙極型晶體管、絕緣柵雙極型晶體管（I Insulated-nsulated-g gate ate b bipolar ipolar t tran

7、sistorransistor）集電極集電極C C、發(fā)射極、發(fā)射極E E和柵極和柵極G G a) a) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 b)b)圖形符號(hào)圖形符號(hào) a) a)伏安特性；伏安特性； (b) (b) 轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性 IGBTIGBT的伏安特性反映了在一定的柵的伏安特性反映了在一定的柵射極電壓射極電壓U UGEGE下器件的輸出端下器件的輸出端電壓電壓U UCECE與電流與電流I IC C的關(guān)系。的關(guān)系。U UGEGE越高，越高，I IC C越大。與普通晶體管的伏安越大。與普通晶體管的伏安特性一樣，特性一樣，IGBTIGBT的伏安特性分為截止區(qū)、有源放大區(qū)、飽和區(qū)和的伏安特性分為截止區(qū)、有源放大

8、區(qū)、飽和區(qū)和擊穿區(qū)。擊穿區(qū)。 U UCECE(TH)(TH)為閾值電壓，通常為為閾值電壓，通常為2-6V2-6V開關(guān)過程：開關(guān)過程：t tonon=t=td(on)d(on)+t+tr rt toffoff=t=td(off)d(off)+t+tf f特點(diǎn)特點(diǎn)：看做看做MOSFETMOSFET和和GTRGTR的復(fù)合形式，具的復(fù)合形式，具備兩者的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)備兩者的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小，飽和壓降低，功率小，飽和壓降低，耐高壓和大電流。耐高壓和大電流。開關(guān)過程開關(guān)過程第一節(jié)第一節(jié) 弧焊逆變器概述弧焊逆變器概述一、弧焊逆變器的基本組成及原理一、弧焊逆變器的基本組成及原理組成：輸入整流、輸入軟啟動(dòng)、輸入濾波

9、、功率開關(guān)組、降壓變壓器組成：輸入整流、輸入軟啟動(dòng)、輸入濾波、功率開關(guān)組、降壓變壓器（高變）、輸出整流器波電感、電流電壓監(jiān)測、系統(tǒng)調(diào)節(jié)器（高變）、輸出整流器波電感、電流電壓監(jiān)測、系統(tǒng)調(diào)節(jié)器(PI)、PWM變換器、驅(qū)動(dòng)器。元件吸收電路、過流、過壓、欠壓、過熱保變換器、驅(qū)動(dòng)器。元件吸收電路、過流、過壓、欠壓、過熱保護(hù)電路。護(hù)電路。該圖中的逆變機(jī)制屬于：該圖中的逆變機(jī)制屬于：AC-DC-AC-DC。功率開關(guān)組的工作頻率大大高于工頻：功率開關(guān)組的工作頻率大大高于工頻：晶閘管半控器件：晶閘管半控器件：f0=25kHz場效應(yīng)管、場效應(yīng)管、IGBT類全控器件：類全控器件：f0=102050100kHz811

10、10422SBfNUTSBNdtdmN1-繞組匝數(shù)；繞組匝數(shù)；f-電源的工作頻率；電源的工作頻率；S-磁芯面積。磁芯面積。U1=Cf N1S V變壓器變壓器 W整機(jī)整機(jī) T 焊接電流控制速度焊接電流控制速度 熔滴張力過渡控制熔滴張力過渡控制二、開關(guān)器件的控制模式二、開關(guān)器件的控制模式1、定脈寬調(diào)頻率（、定脈寬調(diào)頻率（PFM-pulsefrequence modulation)對(duì)于晶閘管弧焊逆變焊機(jī)，由于它是半控器件，一般是讓其在主電路對(duì)于晶閘管弧焊逆變焊機(jī)，由于它是半控器件，一般是讓其在主電路中開通以后，當(dāng)電流自然過零時(shí)自行關(guān)斷，這樣一次導(dǎo)通形成中開通以后，當(dāng)電流自然過零時(shí)自行關(guān)斷，這樣一次導(dǎo)

11、通形成“半半波波”，他的時(shí)間長，他的時(shí)間長(脈寬）基本不變，因此要進(jìn)行電壓、電流的調(diào)節(jié)就脈寬）基本不變，因此要進(jìn)行電壓、電流的調(diào)節(jié)就只有改變其關(guān)斷時(shí)間只有改變其關(guān)斷時(shí)間toff, T=ton+toff, 通過通過toff改變，則焊機(jī)的頻率改變，則焊機(jī)的頻率f也改變，也改變，從而形成從而形成PFM模式。模式。該模式對(duì)控制系統(tǒng)的校正及材料的利用不利。該模式對(duì)控制系統(tǒng)的校正及材料的利用不利?；『改孀兤鞫}寬調(diào)頻率體制示意圖弧焊逆變器定脈寬調(diào)頻率體制示意圖2、定頻率調(diào)脈寬（、定頻率調(diào)脈寬（PWM-Pulse width modulation)全控型開關(guān)元件：大功率晶體管、功率場效應(yīng)管、全控型開關(guān)元件：

12、大功率晶體管、功率場效應(yīng)管、IGBT（絕緣柵雙極（絕緣柵雙極晶體管晶體管 insulate gate dipolar transistor)全控型器件關(guān)斷過程可控，其導(dǎo)通時(shí)間可調(diào)，即由其組成的逆變電路輸全控型器件關(guān)斷過程可控，其導(dǎo)通時(shí)間可調(diào)，即由其組成的逆變電路輸出信號(hào)脈寬可調(diào)。出信號(hào)脈寬可調(diào)。當(dāng)當(dāng)f =C時(shí)時(shí)調(diào)解脈沖寬度調(diào)解脈沖寬度 調(diào)節(jié)輸出電壓、電流平均值調(diào)節(jié)輸出電壓、電流平均值弧焊逆變器定頻率調(diào)脈寬體制示意圖弧焊逆變器定頻率調(diào)脈寬體制示意圖Ton很小時(shí)，調(diào)節(jié)過程不穩(wěn)定，開關(guān)管脫離飽和，工作在放大狀態(tài)，因此，很小時(shí)，調(diào)節(jié)過程不穩(wěn)定，開關(guān)管脫離飽和，工作在放大狀態(tài)，因此，有最小脈寬限制。可附

13、加分頻法，即將有最小脈寬限制?？筛郊臃诸l法，即將PWM與與PFM結(jié)合。結(jié)合。PFM和和PWM都是通過改變占空比都是通過改變占空比 （W/T)進(jìn)行電壓、電流進(jìn)行電壓、電流調(diào)節(jié)的。調(diào)節(jié)的。3. PWM3. PWM控制芯片控制芯片SG3525SG3525的結(jié)構(gòu)與工作原理的結(jié)構(gòu)與工作原理 SG3525 SG3525是美國硅通用半導(dǎo)體公司推出用于驅(qū)動(dòng)是美國硅通用半導(dǎo)體公司推出用于驅(qū)動(dòng)N N溝道功率溝道功率MOSFETMOSFET的芯片。的芯片。SG3525SG3525是電流控制型脈寬調(diào)制器，它按照接反饋電流來調(diào)節(jié)脈寬。是電流控制型脈寬調(diào)制器，它按照接反饋電流來調(diào)節(jié)脈寬。SG3525內(nèi)部框圖（1 1）、結(jié)

14、構(gòu)）、結(jié)構(gòu)1 1）. .引腳引腳1 1：誤差放大器反向輸入端。：誤差放大器反向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)中，該引腳接反饋信號(hào)。在開環(huán)在閉環(huán)系統(tǒng)中，該引腳接反饋信號(hào)。在開環(huán)系統(tǒng)中，該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳系統(tǒng)中，該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳9 9）相連，可構(gòu)成跟隨器。）相連，可構(gòu)成跟隨器。 2 2）. .引腳引腳2 2：誤差放大器同向輸入端。：誤差放大器同向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)中，該端接給定信號(hào)。在閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)中，該端接給定信號(hào)。3 3）. .引腳引腳3 3：振蕩器外接同步信號(hào)輸入端。：振蕩器外接同步信號(hào)輸入端。該端接外部同步脈沖信號(hào)可實(shí)現(xiàn)與外電該端接外部同步脈沖信號(hào)可實(shí)現(xiàn)與外電路同步。路

15、同步。 4 4）. .引腳引腳4 4：振蕩器輸出端。：振蕩器輸出端。 5 5）. .引腳引腳5 5：振蕩器定時(shí)電容接入端。：振蕩器定時(shí)電容接入端。 6 6）. .引腳引腳6 6：振蕩器定時(shí)電阻接入端。：振蕩器定時(shí)電阻接入端。 7 7）. .引腳引腳7 7：振蕩器放電端。：振蕩器放電端。該端與引腳該端與引腳5 5之間外接一只放電電阻，構(gòu)成放電回路。之間外接一只放電電阻，構(gòu)成放電回路。 8 8）. .引腳引腳8 8：軟啟動(dòng)電容接入端。：軟啟動(dòng)電容接入端。該端通常接一只的軟啟動(dòng)電容。該端通常接一只的軟啟動(dòng)電容。 9 9）. .引腳引腳9 9：PWMPWM比較器補(bǔ)償信號(hào)輸入端。比較器補(bǔ)償信號(hào)輸入端。在

16、該端與引腳在該端與引腳2 2之間接入不同類型的反饋之間接入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型調(diào)節(jié)器。網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型調(diào)節(jié)器。 1010）. .引腳引腳1010：外部關(guān)斷信號(hào)輸入端。：外部關(guān)斷信號(hào)輸入端。該端接高電平時(shí)控制器輸出被禁止。該端可該端接高電平時(shí)控制器輸出被禁止。該端可與保護(hù)電路相連，以實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)。與保護(hù)電路相連，以實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)。 1111）. .引腳引腳1111：輸出端：輸出端A A。和引腳和引腳1414互補(bǔ)輸出互補(bǔ)輸出。 1212）. .引腳引腳1212：信號(hào)地。：信號(hào)地。 1313）. .引腳引腳1313：輸出級(jí)偏置電壓接入端。：輸出

17、級(jí)偏置電壓接入端。 1414）. .引腳引腳1414：輸出端：輸出端B B。和引腳和引腳1111互補(bǔ)輸出。互補(bǔ)輸出。 1515）. .引腳引腳1515：SG3525SG3525工作電源接入端。工作電源接入端。 1616）. .引腳引腳1616：5.1V5.1V基準(zhǔn)電源輸出端?；鶞?zhǔn)電源輸出端。該端可輸出一溫度穩(wěn)定性極好的基準(zhǔn)電壓。該端可輸出一溫度穩(wěn)定性極好的基準(zhǔn)電壓。特點(diǎn)如下：特點(diǎn)如下： （1 1）工作電壓范圍寬：）工作電壓范圍寬：8 835V35V。 （2 2）5.1V 5.1V （1.0%1.0%）微調(diào)基準(zhǔn)電源。）微調(diào)基準(zhǔn)電源。 （3 3）振蕩器工作頻率范圍寬：）振蕩器工作頻率范圍寬：100

18、Hz100Hz400KHz. 400KHz. （4 4）具有振蕩器外部同步功能。）具有振蕩器外部同步功能。 （5 5）死區(qū)時(shí)間可調(diào)。）死區(qū)時(shí)間可調(diào)。 （6 6）內(nèi)置軟啟動(dòng)電路。）內(nèi)置軟啟動(dòng)電路。 （7 7）具有輸入欠電壓鎖定功能。）具有輸入欠電壓鎖定功能。 （8 8）具有）具有PWMPWM瑣存功能，禁止多脈沖?，嵈婀δ埽苟嗝}沖。（9 9）逐個(gè)脈沖關(guān)斷。）逐個(gè)脈沖關(guān)斷。 （1010）雙路輸出（灌電流）雙路輸出（灌電流/ /拉電流）。拉電流）。（2）工作原理）工作原理f =1/CT(0. 67Rt + 1. 3RD)td=CTRDSG3525SG3525的軟啟動(dòng)接入端（引腳的軟啟動(dòng)接入端（引腳

19、8 8）上通常接一個(gè)軟啟動(dòng)電容。通電過程中，由于電容）上通常接一個(gè)軟啟動(dòng)電容。通電過程中，由于電容兩端的電壓不能突變，因此與軟啟動(dòng)電容接入端相連的兩端的電壓不能突變，因此與軟啟動(dòng)電容接入端相連的PWMPWM比較器反向輸入端處于低比較器反向輸入端處于低電平，電平，PWMPWM比較器輸出高電平。此時(shí)，比較器輸出高電平。此時(shí)，PWMPWM瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過兩個(gè)或非門加到輸出晶體管上，使之無法導(dǎo)通。只有軟啟動(dòng)電容充電至其上的電壓兩個(gè)或非門加到輸出晶體管上，使之無法導(dǎo)通。只有軟啟動(dòng)電容充電至其上的電壓使引腳使引腳8 8處于高電平時(shí)，處于高電平時(shí)，SG

20、3525SG3525才開始工作。才開始工作。在實(shí)際焊接電路中，誤差放大器的同相輸入端接地，而輸出電壓的采樣電壓和給定在實(shí)際焊接電路中，誤差放大器的同相輸入端接地，而輸出電壓的采樣電壓和給定電壓共同加在誤差放大器的反相輸入端上，形成減法器。當(dāng)輸出電壓因輸入電壓的電壓共同加在誤差放大器的反相輸入端上，形成減法器。當(dāng)輸出電壓因輸入電壓的升高或負(fù)載的變化而升高時(shí)，誤差放大器的輸出將減小，這將導(dǎo)致升高或負(fù)載的變化而升高時(shí)，誤差放大器的輸出將減小，這將導(dǎo)致PWMPWM比較器輸出為比較器輸出為正的時(shí)間變長，正的時(shí)間變長，PWMPWM瑣存器輸出高電平的時(shí)間也變長，因此輸出晶體管的導(dǎo)通時(shí)間將瑣存器輸出高電平的時(shí)

21、間也變長，因此輸出晶體管的導(dǎo)通時(shí)間將最終變短，從而使輸出電壓回落到額定值，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)。反之亦然。最終變短，從而使輸出電壓回落到額定值，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)。反之亦然。外接關(guān)斷信號(hào)對(duì)輸出級(jí)和軟啟動(dòng)電路都起作用。當(dāng)外接關(guān)斷信號(hào)對(duì)輸出級(jí)和軟啟動(dòng)電路都起作用。當(dāng)ShutdownShutdown（引腳（引腳1010）上的信號(hào)為）上的信號(hào)為高電平時(shí)，高電平時(shí)，PWMPWM瑣存器將立即動(dòng)作，禁止瑣存器將立即動(dòng)作，禁止SG3525SG3525的輸出，同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放的輸出，同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放電。如果該高電平持續(xù)，軟啟動(dòng)電容將充分放電，直到關(guān)斷信號(hào)結(jié)束，才重新進(jìn)入電。如果該高電平持續(xù)，軟啟動(dòng)電容將充分放電，

22、直到關(guān)斷信號(hào)結(jié)束，才重新進(jìn)入軟啟動(dòng)過程。軟啟動(dòng)過程。注意，注意，ShutdownShutdown引腳不能懸空，應(yīng)通過接地電阻可靠接地，以防止外引腳不能懸空，應(yīng)通過接地電阻可靠接地，以防止外部干擾信號(hào)耦合而影響部干擾信號(hào)耦合而影響SG3525SG3525的正常工作。的正常工作。 欠電壓鎖定功能同樣作用于輸出級(jí)和軟啟動(dòng)電路。如果輸入電壓過低，在欠電壓鎖定功能同樣作用于輸出級(jí)和軟啟動(dòng)電路。如果輸入電壓過低，在SG3525SG3525的輸出被關(guān)斷同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放電。此外，的輸出被關(guān)斷同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放電。此外，SG3525SG3525還具有以下功能，即還具有以下功能，即無論因?yàn)槭裁丛蛟?/p>

23、成無論因?yàn)槭裁丛蛟斐蒔WMPWM脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到來，脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到來，PWMPWM瑣存器才被復(fù)位?，嵈嫫鞑疟粡?fù)位。 三、弧焊逆變器的整機(jī)特性控制三、弧焊逆變器的整機(jī)特性控制1、外特性控制：、外特性控制：fKfgifguuunIuKmuuKK)()(213（1）單純電壓反饋：）單純電壓反饋： 恒壓特性恒壓特性gufumu1（2）單純電流反饋：）單純電流反饋：fginIugiunIf1的恒流特性的恒流特性當(dāng)當(dāng)K1或或K2不夠大時(shí)，則不夠大時(shí)，則If較大的增加才使得較大的增加才使得uk有較大的有較大的降低，得到一般的下降特性曲線而不是恒

24、流特性。降低，得到一般的下降特性曲線而不是恒流特性。CO2短路動(dòng)態(tài)電感需要短路動(dòng)態(tài)電感需要0.40.5毫亨，所以電路中需串聯(lián)電抗器。一般恒毫亨，所以電路中需串聯(lián)電抗器。一般恒壓特性的逆變器使用電子電抗器，在前向通道加積分環(huán)節(jié)或電流負(fù)反饋壓特性的逆變器使用電子電抗器，在前向通道加積分環(huán)節(jié)或電流負(fù)反饋加微分環(huán)節(jié)。加微分環(huán)節(jié)。Uh+-IhhI dtmUUfg)(hI=+CdtmUUKfgI)(2、動(dòng)特性的控制：、動(dòng)特性的控制：CLfLc為濾波電抗器，僅為幾十微亨為濾波電抗器，僅為幾十微亨)(fgIhmUUKdtdIdtdIKmUUhIfg1dtdImKUUmhIfg11令ggUmU1得hIhRmKR

25、L1dtdILRIUhhhgLUgRhImKL1四、弧焊逆變器主電路四、弧焊逆變器主電路1、單端正激電路、單端正激電路V1、V2同時(shí)開關(guān)，高頻變壓器單向運(yùn)行要求同時(shí)開關(guān)，高頻變壓器單向運(yùn)行要求Br低，低，VD1、2初初級(jí)續(xù)流，使級(jí)續(xù)流，使toff期間磁化復(fù)位。期間磁化復(fù)位。VD3整流；整流；VD4續(xù)流，續(xù)流，toff中給中給濾波電抗器放電提供通路。占空比不大于濾波電抗器放電提供通路。占空比不大于50%以保證以保證toff中磁中磁化復(fù)位，管利用率低，但不會(huì)發(fā)生直通現(xiàn)象。化復(fù)位，管利用率低，但不會(huì)發(fā)生直通現(xiàn)象。2、半橋式電路、半橋式電路 V1、V2輪流導(dǎo)通，在輪流導(dǎo)通，在PWM方式下，兩管最大導(dǎo)通

26、方式下，兩管最大導(dǎo)通180o,但但為防止直通要在兩個(gè)管子導(dǎo)通時(shí)間之間留死區(qū)時(shí)間為防止直通要在兩個(gè)管子導(dǎo)通時(shí)間之間留死區(qū)時(shí)間td，即最，即最小共同關(guān)斷時(shí)間。這種電路具有抗偏磁能力。變壓器承受的小共同關(guān)斷時(shí)間。這種電路具有抗偏磁能力。變壓器承受的矩形波電壓峰值為矩形波電壓峰值為Vin/2, 因而，變比因而，變比n=n1/n2小，初級(jí)電流大，小，初級(jí)電流大，管子電流容量大。占空比管子電流容量大。占空比2TtonnUUUin203、全橋式電路、全橋式電路 V1、4共同導(dǎo)通，共同導(dǎo)通， V2、3共同導(dǎo)通，變壓器電壓共同導(dǎo)通，變壓器電壓峰值為峰值為Vin,變比比半橋式大一倍，一出現(xiàn)偏磁，導(dǎo)變比比半橋式大一

27、倍，一出現(xiàn)偏磁，導(dǎo)致管子燒壞。致管子燒壞。nUUUin220五、功率開關(guān)器件及其它材料五、功率開關(guān)器件及其它材料1、功率開關(guān)器件、功率開關(guān)器件2、逆變用磁性材料：、逆變用磁性材料：（1）冷軋薄硅鋼片（）冷軋薄硅鋼片（=0.2），做成），做成O形鐵心，適用于晶閘管弧焊逆變器。形鐵心，適用于晶閘管弧焊逆變器。（2）鐵氧體磁性材料適用于各種高頻變壓器。）鐵氧體磁性材料適用于各種高頻變壓器。 1）Bs較低較低0.30.4T( 設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)為0.130.15T)； 2）居里點(diǎn)較低為）居里點(diǎn)較低為120o(飽和磁密降到飽和磁密降到80%時(shí)的溫度），機(jī)械強(qiáng)時(shí)的溫度），機(jī)械強(qiáng)度低，性質(zhì)很脆，常用錳鋅鐵氧體，牌號(hào)

28、：度低，性質(zhì)很脆，常用錳鋅鐵氧體，牌號(hào)：MXO-2000（2000指初指初始磁導(dǎo)率）、始磁導(dǎo)率）、R2KB等。等。 （3）非晶合金磁性材料：鐵基、鈷基。）非晶合金磁性材料：鐵基、鈷基。Bs可達(dá)可達(dá)1.21.5T, 達(dá)達(dá)(4.560)104非晶合金磁性材料經(jīng)熱處理后可得納米級(jí)微晶合金，可做非晶合金磁性材料經(jīng)熱處理后可得納米級(jí)微晶合金，可做50kHz大功率大功率鐵芯，居里點(diǎn)鐵芯，居里點(diǎn)： （370/650C）。）。磁性材料的設(shè)計(jì)磁感應(yīng)強(qiáng)度一般取磁性材料的設(shè)計(jì)磁感應(yīng)強(qiáng)度一般取Bs/3，以防止偏磁及開機(jī)單向磁化導(dǎo)，以防止偏磁及開機(jī)單向磁化導(dǎo)致磁飽和、逆變失效。致磁飽和、逆變失效。第二節(jié)第二節(jié) 晶閘管式

29、弧焊逆變器晶閘管式弧焊逆變器一般晶閘管不可以，要采用快速晶閘管一般晶閘管不可以，要采用快速晶閘管(國產(chǎn)國產(chǎn)KP型型)，工作頻率，工作頻率15kHz。一、逆變器主電路工作原理一、逆變器主電路工作原理1、晶閘管關(guān)斷的方式包括：自然關(guān)斷、強(qiáng)迫關(guān)斷。、晶閘管關(guān)斷的方式包括：自然關(guān)斷、強(qiáng)迫關(guān)斷。（1）自然關(guān)斷：）自然關(guān)斷：VT導(dǎo)通后，導(dǎo)通后，C放電，如果放電，如果諧振中諧振中iVT下降到零，則下降到零，則VT自然關(guān)斷。在諧自然關(guān)斷。在諧振的作用下，振的作用下，C反向充電，促使反向充電，促使VT迅速關(guān)迅速關(guān)斷。斷。（2）強(qiáng)迫關(guān)斷：）強(qiáng)迫關(guān)斷：R負(fù)載，負(fù)載， VT2主管。主管。VT2導(dǎo)導(dǎo)通后，通后，C充電，

30、當(dāng)充電，當(dāng)VT1輔管導(dǎo)通時(shí)，輔管導(dǎo)通時(shí)，Uc使使VT2關(guān)斷。關(guān)斷。2、半橋式晶閘管弧焊逆變器主電路分析、半橋式晶閘管弧焊逆變器主電路分析 經(jīng)測試，經(jīng)測試，L1中的電流為波動(dòng)中的電流為波動(dòng)的直流，初級(jí)側(cè)電流實(shí)際為準(zhǔn)矩的直流，初級(jí)側(cè)電流實(shí)際為準(zhǔn)矩形方波。工作過程中，形方波。工作過程中，i1的波頭的波頭基本電流從基本電流從C1(C2)中拉電流，所中拉電流，所以以Vc1(Vc2)，即變壓器的工作過程，即變壓器的工作過程分析分成四段：分析分成四段：toff階段、前沿階階段、前沿階段，波頭階段、后沿階段。段，波頭階段、后沿階段。（1）toff階段：階段：L1中的電流由中的電流由VD1、2續(xù)流，續(xù)流，a、b

31、同電位，變壓器初級(jí)電壓同電位，變壓器初級(jí)電壓為為0，磁芯中，磁芯中B=Bm不變化，磁動(dòng)勢為（不變化，磁動(dòng)勢為（iD1-iD2)W2,由于激磁電流分量（由于激磁電流分量（iD1-iD2)較小，所以近似有較小，所以近似有iD1=iD2=1/2iL1。（2）前沿階段：）前沿階段： VD1、2從對(duì)等續(xù)流向單邊整流轉(zhuǎn)化，變壓器初級(jí)電壓仍從對(duì)等續(xù)流向單邊整流轉(zhuǎn)化，變壓器初級(jí)電壓仍為為0，但漏電感仍在初級(jí)電路中，還有，但漏電感仍在初級(jí)電路中，還有Lm,電容初始電壓電容初始電壓uc=uc0, 對(duì)對(duì)Lm+L0 充電，充電，di1/dt=U0/(Lm+L0),即電流前沿的上升速度，也就是制約即電流前沿的上升速度，

32、也就是制約iD2中的電中的電流向流向VD1的轉(zhuǎn)移速度。的轉(zhuǎn)移速度。 最后：最后：iD1=iL1, iD2=0,進(jìn)入整流狀態(tài)。進(jìn)入整流狀態(tài)。(3) 波頭階段：是基本的波頭階段：是基本的ton階段，階段，C1放電，放電，C2充電，充電，i1流入電壓源供流入電壓源供給負(fù)載，給負(fù)載，L1電流增長，電流增長，L1儲(chǔ)存能儲(chǔ)存能量準(zhǔn)備量準(zhǔn)備toff時(shí)釋放。但由于時(shí)釋放。但由于L1十分巨十分巨大，所以大，所以i1增長有限，增長有限，C1近似線性近似線性放電，電壓下降以后，放電，電壓下降以后，C1放電到電放電到電壓為壓為0，i1要減少，但要減少，但L1很大，很大，iL1不不會(huì)瞬間變化，故會(huì)瞬間變化，故iD2中電流要往中電流要往iD1轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移。移。（4）后沿階段：）后沿階段：C1放電到電壓為零后，放電到電壓為零后，iD1要向要向iD2轉(zhuǎn)移，又立即進(jìn)入續(xù)流狀態(tài)，一方轉(zhuǎn)移，又立即進(jìn)入續(xù)流狀態(tài)，一方面，初級(jí)變成了面，初級(jí)變成了CL=(C1+C2) L(Lm+L0）振蕩，給）振蕩，給C反向充電，反向充電，i1迅速下降，這一下降即迅速下降，這一下降即振蕩電流的下降，另一方面，次級(jí)在振蕩電流