逆變式變極性TIG焊電源的研究.pdf

1、針對鋁及其合金對焊接設(shè)備及工藝的特殊要求，鋁合金交流TIG焊的發(fā)展先后經(jīng)歷了正弦波交流TIG、方波交流TIG和變極性TIG幾個階段。變極性TIG焊具有輸出電流頻率、占空比、正負(fù)半波電流幅值均可獨立調(diào)節(jié)的特點，能滿足陰極霧化作用和減少鎢極燒損的要求，成為當(dāng)前TIG焊中用于鋁及其合金材料焊接的最佳方法。基于此，本文設(shè)計了逆變式變極性TIG焊電源，對電源系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，并對調(diào)試過程的波形進(jìn)行了分析。
　　 電源的主電路采用輸出功率較大

2、的全橋式雙逆變結(jié)構(gòu)，選取絕緣柵極型晶體管IGBT為主控開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器件。主電路系統(tǒng)由輸入整流濾波電路、一次全橋逆變電路、高頻變壓器、輸出整流濾波電路、二次全橋逆變電路組成。文中對主電路各個組成部分涉及的元件進(jìn)行了詳盡的參數(shù)設(shè)計和選取，并對二次逆變電路的工作過程進(jìn)行了分析。
　　 針對逆變式變極性TIG焊電源的特點進(jìn)行控制電路的設(shè)計。一次逆變控制采用脈寬調(diào)制型調(diào)節(jié)(PWM)方式控制輸出電流的大小，對輸出電流的采樣結(jié)果經(jīng)運算放大器L

3、M324放大比較，完成PI調(diào)節(jié)后的控制量送入脈沖寬度控制器TL494，經(jīng)脈寬調(diào)制控制電路輸出兩路互不重疊的觸發(fā)脈沖，再送入驅(qū)動電路，經(jīng)IGBT專用驅(qū)動模塊EXB841進(jìn)行功率放大后觸發(fā)一次逆變功率開關(guān)管，獲得平滑的直流輸出，以實現(xiàn)前級恒流源的功能。二次逆變控制采用555時基電路構(gòu)成脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生頻率和正負(fù)半波導(dǎo)通時間分別獨立調(diào)節(jié)的方波信號，經(jīng)反相電路產(chǎn)生兩路相位差為180°的方波信號，再經(jīng)死區(qū)時間控制電路和正負(fù)半波幅值調(diào)節(jié)電路，得到兩

4、路頻率、正負(fù)半波導(dǎo)通時間及幅值獨立可調(diào)且具有一定死區(qū)時間要求的觸發(fā)脈沖，送入驅(qū)動電路，經(jīng)功率放大后驅(qū)動二次逆變開關(guān)管的開通與關(guān)斷，實現(xiàn)電流波形的轉(zhuǎn)換，得到滿足焊接工藝要求的變極性波形。針對IGBT的過熱和過流保護(hù)問題，本文設(shè)計了相應(yīng)的保護(hù)電路。
　　 通過系統(tǒng)調(diào)試，對該電源的主電路及控制電路中的相應(yīng)波形進(jìn)行了測試分析，對一次逆變部分的外特性進(jìn)行了實驗研究，對實際焊接過程中的波形進(jìn)行了測試分析，結(jié)果表明，該電源可獲得電流頻率、占空