弧焊逆变电源主电路拓扑的发展现状

介绍提高我国弧焊逆变电源可靠必珠途径以及零电压、零电流软开关变换研究现状。     

双零软开关弧焊逆变电源

全桥零压零流脉宽调制变换器在全桥零电压脉宽调制变换器中增加一隔直电容，使原边电流在箝位续流时段很快的衰减到零并保持，固定臂的功率器悠扬是零电流开关，移相臂的功率器件是零电压开关。这关，这样，一方面使具有关断拖尾电流特性的IGBT可以很容易的用到全桥软开头变换器中，另一方面大大减少了变换器的附加环路能量，同时具有小的占空比损失，低的副边寄生振荡和宽的软开关切换的负负载范围等优点。最后，采用上述研究成果研制了一台10kW级采用FB-ZVZCS-PWM变换器的软开关弧焊逆变电源样机，温升试验表明，研制的软开关焊机的温升比同类型的硬开关焊机的温升低近20℃，大大减少了焊机的开关损耗，同时，由于焊机的功率元件是零开关，大大减少了器件的电压，电流应力，使弧焊逆变电源的可靠性得以大幅度提高。     

谐振式软开关弧焊逆变电源

研制的谐振式软开关弧焊逆变电源，主电路采用新型LCL结构，控制系统选用恒频移相调脉宽控制方案。介绍了此种弧焊电源的主电路原理，对其工作过程进行了分析。通过仿真及试验对比得出：新型LCL主电路能充分地利用变压器漏感，并能消除占空比丢失；还介绍了系统基本结构、电路及其工作原理，主要包括UC3875电路设置、电弧电压电流反馈电路、IGBT驱动电路；对研制的电源进行了调试及工艺试验。结果表明，焊机工作稳定，控制电路工作性能稳定可靠，具有良好的抗干扰能力，而且软开关范围宽，比较适合于钨极氩弧焊电源。     

软开关弧焊逆变电源的计算机仿真与试验研究

以Pspice中现有的器件模型为基础 ,建立了绝缘栅双极晶体管 (IGBT)的组合模型 ,并以非线性电容来表征器件的寄生电容。采用所建立的模型 ,对FB -ZVZCS-PWM软开关变换器进行了计算机仿真 ,分析了器件的开关性能和变换器的能量传输性能 ,并通过试验验证了仿真结果 ,证实了在建立合适的器件模型的基础上 ,计算机仿真可以成为研究弧焊逆变电源的有效手段。     

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。     

软开关弧焊逆变电源数字化控制的研究

介绍了弧焊逆变电源的软开关技术及其实现。在与传统的弧焊电源控制比较的基础上,提出了一种软开关弧焊逆变电源的数字控制方案。该方案采用数字信号处理器(DSP)作为控制系统的核心,使得焊接逆变电源无论是在数字运算能力还是过程控制能力上都能够满足现代逆变焊接的要求。     

弧焊逆变电源的研究与展望

本文总结了弧焊逆变电源的历史，分析了弧焊逆变电源的现状和存在的问题，着重讨论了弧焊逆变电源的发展趋势。     

弧焊逆变电源零开关技术发展态势

在逆变焊机发展现状的基础上，指出采用零电流开关（ＺＣＳ）和零电压开关（ＺＶＳ）技术是进一步提高开关频率的中心课题和关键技术，并对零开关技术的三种主要方案进行了述评，指出发展方向。     

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.     

零电压零电流PWM弧焊逆变电源工作过程分析及仿真

全桥零电压零电流脉宽调制变换器在全桥零电压脉宽调制变换器的基础上增加一个可饱和电感和阻断电容,使一次电流在箝位续流时段很快衰减到零并保持,滞后臂的功率器件实现了零电流关断,超前臂的功率器件实现了零电压开通.一方面使得具有关断拖尾电流特性的IGBT应用到了全桥软开关变换器中,另一方面解决了关断损耗,减小了占空比损失.详细分析了全桥零电压零电流脉宽调制变换器的工作原理,在此基础上,通过在MATLAB7.0中建立可变电感的模型代替可饱和电感,对主电路进行了建模和仿真.模型运行后得出与理论分析相吻合的结果,证明了模型的准确性.同时,获得一套满足超前臂零电压开通,滞后臂零电流关断的主电路仿真参数.     

软开关逆变弧焊电源的仿真分析

根据新型LCL谐振软开关弧焊逆变电源的特点，运用仿真软件SPICE对其主电路中的IGBT、主变压器模型进行分析，提出了新的器件模型并予以仿真，在此基础上，对基本LCL型和新型LCL谐振逆变弧焊电源主电路进行了仿真对比试验，证明新型LCL主电路解决了变压器二次侧占空比丢失的问题。     

一种弧焊逆变电源的小信号模型

采用状态空间平均法对弧焊逆变电源系统建立了小信号模型，推导系统的传递函数，并对其开环频率特性进行分析，在此基础之上，运用自动控制原理的方法对系统的补偿环节进行设计，最后使用仿真验证了所设计的系统，仿真结果表明，所设计的补偿环节使弧焊电源的快速性和抗扰动能力有了显著的改进，说明设计的正确性。     

弧焊逆变龟源DSP的选型

针对弧焊逆变电源控制系统的要求，介绍了适于弧焊逆变电源控制用的3种典型DSP芯片。通过对这3种控制用典型DSP芯片的性能进行对比，分析了DSP芯片的选型原则，从而为弧焊逆变电源控制系统的设计提供DSP芯片选型参考。     

逆变交流弧焊电源输出变极性过程

设计的逆变交流孤焊电源输出变极性过程是极其快速变化的动态过程。测量这样的电流电压信号，用分流器变换电流信号，用无感电阻分压变换电压信号。设计了3个实验方案，相应地测量了变极性过程的电流电压波形。在比较分析的基础上，得出的结论是：逆变交流孤焊电源二次逆变正反极性控制驱动信号之间设置2μs死区时间最为合理。按照该方案控制，电源输出变极性过程时间为零，变极性之后输出电流电压值最大，有利于AC PMIG电孤变极性之后再引燃。     

多功能弧焊/切割逆变电源的研制

介绍了一种晶闸管多功能逆变电源。该电源以半桥串联谐振逆变理静为基础,以快速晶闸管为逆变器件,集焊条电弧焊、直流钨极氩弧焊、脉冲钨极氩弧焊、空气等离子弧切割4种功能于一体。通过研制过程中的大量实验和测试,验证了快速晶闸管逆变电源数学模型的正确性,得出了逆变电路参数设计的新方法,为逆变电源的研制提供了理论依据。     

基于DSP的软开关逆变弧焊电源的设计

给出了软开关逆变弧焊电源的主电路和数字化控制电路的设计方法.对比了逆变弧焊电源两种常用的软开关技术,在综合分析两种技术优缺点的基础上选择了ZVZCS,并就ZVZCS工作原理进行了阐述,给出了其主电路参数的设计方法.控制电路采用基于DSP的数字化控制系统,详细给出了移相PWM的实现原理和控制系统的软件流程图.根据以上原理试制了一台逆变弧焊电源,实验结果证明了设计原理的有效性和可行性.     

DSP控制的CO2焊逆变电源的设计

为开发高性能高效CO2焊接电源,在研究过程中,引入逆变技术,并使用IGBT作为功率器件。控制电路基于DSP器件和PWM技术,采用电压闭环负反馈和电流闭环负反馈,通过电压、电流双环切换的方法实现了波形控制。采用Matlab软件仿真了控制方法的合理和有效性,实际工程中应用表明,该电源达到了预期设计功能。     

逆变弧焊电源负载试验中的波形观测

焊接电缆、负载电阻的漏感抗对频率为几十千赫逆变弧焊电源主电路各部位的波形影响不能忽略,为了能在示波器上正确显示被测处的电流波形,需要合理选择电流传感器。示波器/探头组成的显示系统中探头带宽对观测波形的影响也不能忽略。