高功率因数弧焊逆变电源的整流器设计与实验

分析了弧焊逆变电源功率因数校正技术的特点,阐述了弧焊逆变电源中基于差接三角形自耦变压器十二脉波整流电路的原理与设计及其功率因数校正机理.通过仿真分析,弧焊逆变电源采用这种电路后,功率因数可以达到99%,电流谐波畸变率降低到7%.实验证明所提方案确实可行.     

一种基于空间矢量调制的弧焊逆变电源PFC控制方法

将空间矢量调制(SVPWM)方法引入到弧焊逆变电源功率因数校正(PFC)技术中，通过控制PWM整流器开关八个基本矢量不同的作用时间，调整输入电压矢量来达到控制输入电流的目的。详细地阐述了SVPWM控制原理和具体实施方案。同时，针对弧焊逆变电源的变动负载的特点，先借助Saber软件通过仿真研究了SVPWM用于弧焊逆变电源的适用性。最后通过DSP控制的试验样机对提出的方案进行了验证，其低电流畸变率，高功率因数和快速的动态响应的特点为弧焊逆变电源的PFC技术提供了一个新的控制途径。     

弧焊逆变电源的输入性能分析与滤波电路参数优化

传统的逆变焊接电源对电网来说，本质上是一个带大电容的整流角载，其输入电流是一种尖角波，含有丰富的谐波分量。弧焊逆变电源的功率因数是畸变因子和位移因子的乘积，畸变因子表征了谐波畸变对功率因数的影响。为提高逆变电源的功率因数，必须采用谐波抑制技术降低输入电流的谐波畸变步。在弧焊逆变电源中采用LDC滤波电路，可以降低直流线上的电压纹波。通过优化参数设置，可以使弧焊逆变电源的功率因数提高到95%，电流谐波畸变率低到30%     

基于复合补偿控制的三相PWM整流器对逆变焊接电源的优化

为了解决弧焊设备对电网产生的污染问题,提高焊接逆变电源的可靠性,一些电焊机厂家开始对逆变焊机的前级采用PWM整流技术。就逆变焊接电源前级的三相PWM整流器出现的控制系统抗干扰能力弱、跟随性差的问题,采用前馈解耦加复合补偿的改进控制策略,改善了整流器在启动过程中出现的电压过冲现象,提高了整流运行状态下系统的功率因数。在Matlab环境下进行仿真分析,给出了仿真波形和结果,说明了改进的控制策略的有效性。     

漏感对弧焊逆变器静特性影响的Multisim仿真

利用仿真方式研究了主变压器漏感对弧焊逆变电源静特性的影响,介绍了EDA仿真软件NI Multisim,对弧焊逆变电源进行了仿真研究。搭建所需逆变主电路和逆变控制器的模型,并构建了电压、电流反馈闭环控制的弧焊逆变电源模型,仿真分析了恒电压、恒电流模式工作时漏感对弧焊逆变电源静特性的影响规律。     

非高频引弧逆变空气等离子切割机的研究

成功研制了一种新型非高额定电流引孤的IGBT逆变空气等离子切割机,该机切割电流在30～120A范围内连续可调.整机原理上采用Boost升压功率因数校正技术将整流后的电网电压提高为720V的稳定直流高压,然后通过IGBT半桥逆变主电路、高频变压器和桥式整流得到相应的切割直流电压.采用DSP数字化控制技术实现了半桥PWM控制、非高频引弧以及整机的过电压、欠电压、过电流、过热等功能.试验表明该等离子切割机具有可靠性高、电磁干扰小、一次引孤成功率高等特点.     

基于VSG的新型三相PWM整流技术

为减小逆变焊机对电网造成的污染,前级采用了新型的PWM整流技术改善电能质量。基于虚拟同步发电机(VSG)控制思想改进的虚拟同步电动机PWM整流技术,通过模拟同步电动机的运行特性,减少了专门的信号采集电路,具有自动跟踪电网电压频率的优点,实现了单位功率因数运行,简化了控制电路结构,降低了系统的运算负担;同时由于交流侧电感参数的合理设置对PWM整流电路的实现起着至关重要的作用,从电流快速跟踪性及其允许的最大电流超调量两个方面对交流侧电感参数设计进行了分析研究。通过Matlab/Simulink的仿真调试,验证了所采用控制方法的可行性,具有自动跟踪电网频率、输出直流电压稳定、输出无功功率可调,可方便实现单位功率因数运行的优点。     

直接电流控制双PWM焊接电源

常规逆变焊机的大量使用会引起电网谐波污染电网,随着人们时电网污染认识的不断加深以及相关谐波限制标准的出台和实施,逆变焊机进行功率因数校正、抑制谐波势在必行.因此,提出了一种基于直接电流控制双PWM焊接电源,通过仿真发现可有效提高功率因数,并抑制网侧电流谐波,制作样机进行小功率试验,试验结果证明与仿真分析相一致.     

半桥型弧焊逆变电源的建模与仿真

采用状态空间平均法,建立了半桥型弧焊逆变电源的小信号开关模型,从而计算出控制至输出的传递函数。针对弧焊逆变电源的输出特性要求,设计了逆变输出滤波器的参数,建立了半桥逆变弧焊电源电压反馈控制系统框图,然后设计PI控制器补偿网络,运用MATLAB仿真并比较系统补偿前后的波特图,观察到补偿后系统稳定性提高。     

逆变式交流方波弧焊电源新型控制策略研究

针对目前逆变弧焊电源电能损耗大、外特性控制困难等问题,设计了一种新型交流方波弧焊电源.使用零电压开关逆变器作为控制系统的核心.针对开关器件的时变、非线性特征,采用模糊预测控制算法使逆变电源输出电流、电压快速变化并保持稳定.将零电压软开关技术应用于逆变主电路当中,使IGBT的开关损耗减少,延长了使用寿命,提高了电能利用率;针对系统的非线性特征,将模糊控制和预测控制相结合,具有良好的控制效果.仿真结果表明,该控制系统具有较好的稳态精度和动态性能,提高了逆变电源的工作效率.     

A novel arc welding inverter with unit power factor based on DSP control

A novel inverter power source is developed characterized with constant output current and unit power factor input. Digital signal processor （ DSP ） is used to realize power factor correction and control of back-stage inverter bridge of the arc welding inverter. The fore-stage adopts double closed loop proportion and integration （PI） rectifier technique and the back- stage adopts digital pulse width modulation （ PWM） technique. Simulated waves can be obtained in Matlab/Simulink and validated by experiments. Experiments of the prototype showed that the total harmonic distortion （THD） can be controlled within 10% and the power factor is approximate to 1.     

弧焊电源系统数字控制

针对弧焊电源的工作环境和工艺要求,分析了弧焊逆变系统的工作原理,弧焊电源系统的电压、电流取样、A/D和D/A的工作原理,送丝电机和行走电机的锁相控制,以上控制流程都可以通过数字控制的方法实现。此外,中央处理器承担着弧焊系统中所有的信息提取和输出控制信号。     

电焊机的数字化

逆变技术在焊接电源中的应用使得焊接设备在小型化、高效化的方面有了飞跃性的发展。同时，弧焊逆变电源良好的动特性更为焊接工艺控制提供了一个充分发挥的平台。然而，传统的模拟控制方式存在的各种端端却限制了弧焊逆变电源的进一步发展。本文结合数字信号处理技术的特点，综合分析了数字化焊机的优点。在此基础上针对电焊机的主电路和控制电路两部分介绍了数字化的发展概况及其实现方式。最后，本文介绍了北京工业大学在数字化焊机方面开展的部分研究工作。     

逆变式弧焊电源效率及功率因数的研究

本文讨论了逆变式弧焊电源效率和功率因数的理论计算方法，分析了影响效率和功率因数的主要因素，提出了进一步提高效率和功率因数的有效措施。     

中频发电机用逆变电源的研制

中频发电机用逆变电源将中频发电机发出的交流电转化成单相工频正弦交流电。采用晶闸管相控整流和单片机数字触发电路，对直流侧电压进行闭环控制；采用单相桥式SPWM型逆变电路得到正统交流电。并介绍其主电路和控制电路原理。     

基于SiC模块的脉冲变极性焊接电源研制

SiC功率器件具备开关速度快、开关损耗低、导通损耗小等优点,有利于进一步提升焊接电源的逆变频率、响应速度,实现电弧能量的精密化控制. 设计了一套脉冲变极性逆变焊接电源,主电路采用双逆变结构,前级高频逆变电路采用SiC模块,后级低频调制逆变电路采用绝缘栅双极型晶体管 IGBT模块;设计了SiC模块驱动电路,实现了快速短路保护及米勒钳位;设计了基于ARM的全数字化控制系统,实现了PWM (pulse width modulation)以及输出电流波形的数字化控制.研制的脉冲变极性焊接电源逆变频率达到100 kHz,额定输出电流为500 A,可实现规整的脉冲变极性波形输出.结果表明,研制的基于SiC模块的脉冲变极性焊接电源能够实现稳定的焊接流程,可通过波形参数的调整有效控制焊接热输入量,获得良好的镁合金焊缝成形.     

Reducing the minimum output power of soft-switching inverter arc welding power supplies

The full-bridge zero-voltage and zero-current switching inverter, which can adjust the output power by keeping the duty-cycle of lagging arm constant, changing the duty-cycle of leading arm, is a common circuit topology of soft-switching inverter arc welding power supplies. However, the output power still remains a certain value when the duty-cycle of leading arm decreases to zero. The working-mode of soft-switching inverter and the waveforms of major parameters with the condition of duty-cycle of leading arm being zero are studied in this paper. U-I characteristic experiments prove that the minimum output power of soft-switching circuit, which depends on the charged voltage of capacitors in parallel with leading arm, can be decreased by reducing the duty-cycle of lagging arm. By switching working-modes between half-bridge and full-bridge, the output power can swing from zero to the power rating.     

逆变焊机功率因数的分析与校正

给出了实验测量及仿真分析两种获得逆变焊机功率因数的方法,分析及测量的结果表明,逆变焊机功率的大小随输入滤波电容容量的增大而减小,随输出功率的增大而增大,在输出额定容量时,其因数最大,文章最后探讨了提高出逆变焊机功率的途径,研究表明通过软开关因数校正环或同步给定校正可以提高逆变焊机的功率因数。