軟開關(guān)式逆變弧焊電源的研究.pdf

1、傳統(tǒng)逆變弧焊電源存在的主要問題是可靠性較差，其最主要原因是主電路運行于硬開關(guān)方式，功率器件的開關(guān)損耗、開關(guān)應(yīng)力和開關(guān)噪聲都很大，從而降低了其可靠性。采用軟開關(guān)技術(shù)能使功率器件開關(guān)時電壓和電流的軌跡相錯開，從而有效改善這一問題。此外，控制模式的改進(jìn)也能有效提高弧焊電源的可靠性，本文采用了峰值電流模式控制，并對電源系統(tǒng)進(jìn)行建模，同時采用計算機(jī)仿真對變換器和系統(tǒng)輔助分析。 由于弧焊電源負(fù)載變化范圍很大，因此要求軟開關(guān)實現(xiàn)的范圍要很大。

2、本文針對目前軟開關(guān)逆變弧焊電源變換器的應(yīng)用，分析了FB-ZVS-PWM變換器滯后臂較難實現(xiàn)零電壓開通的原因，并采用副邊輔助電感的方法來克服。通過仿真的方法分析了FB-ZVS-PWM變換器中橋臂電容對IGBT關(guān)斷損耗的影響：隨著橋臂電容的增大，關(guān)斷損耗顯著降低。但是滯后臂由于較難實現(xiàn)軟開關(guān)，不能并聯(lián)較大的電容，因此，滯后臂關(guān)斷損耗較大。采用FB-ZVZCS-PWM變換器可克服這一問題，它在超前臂關(guān)斷后，將原邊環(huán)流電流衰減到零并保持，使滯后

3、臂實現(xiàn)零電流開關(guān)。然而，傳統(tǒng)的FB-ZVZCS-PWM變換器采用阻斷電容衰減原邊環(huán)流電流，衰減的快慢受負(fù)載影響很大，難以在全范圍內(nèi)實現(xiàn)滯后臂的軟開關(guān)。本文采用原邊變壓器輔助網(wǎng)絡(luò)的方法來衰減原邊環(huán)流電流，該方法使原邊環(huán)流電流衰減的快慢與負(fù)載無關(guān)，且可通過改變輔助變壓器的變比來改變，從而容易在全范圍內(nèi)實現(xiàn)滯后臂的軟開關(guān)。 加大超前臂電容會導(dǎo)致超前臂換流時間變化范圍很大，這與傳統(tǒng)移相控制中死區(qū)時間固定相矛盾。采用有限雙極性控制的方法可

4、有效解決這一問題，該方法更適合于控制用于弧焊電源的FB-ZVS-PWM或FB-ZVZCS-PWM變換器。 傳統(tǒng)的逆變焊機(jī)采用電壓模式單閉環(huán)控制，它響應(yīng)較慢，沒有抗偏磁能力，也不能對功率器件進(jìn)行實時電流限制，因此影響了變換器的可靠性。為此，本文采用峰值電流模式控制，內(nèi)環(huán)控制功率器件每個開關(guān)周期的峰值電流，實現(xiàn)功率器件電流限制和自動糾正偏磁并大大提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度；外環(huán)控制焊機(jī)輸出的平均電流。 為了進(jìn)行電源系統(tǒng)分析和設(shè)計，