WBG功率器件及其在弧焊逆变器领域的应用北大核心

随着第一、二代半导体器件在材料本征能力方面的不足日益突显,第三代宽禁带半导体器件以其高频率、高耐压、高漂移度以及低电阻能等特性在逆变器领域得到了广泛的关注。介绍了宽禁带(WBG)半导体的发展和特性,对以Si C为代表的宽禁带功率器件在弧焊逆变器领域的应用优势进行分析,最后探讨了宽禁带功率器件应用于弧焊逆变器领域时面临的主要问题及对策。     

新一代SiC功率器件及其在逆变焊机中的应用

目前逆变焊机普遍采用的Si基功率器件的性能已接近由其材料特性决定的理论极限,依靠Si基功率器件继续完善和提高逆变焊机性能的潜力已十分有限。SiC是一种革命性的宽禁带半导体材料,是下一代功率半导体材料的重点发展方向。介绍了新型SiC材料的特性及其功率器件的类型、原理和特点;对比分析SiC和普通Si基功率器件的性能;在此基础上探讨将SiC功率器件应用于逆变焊机的优势;分析和展望SiC功率器件在新一代逆变焊机中的应用前景。     

弧焊逆变电源的发展趋势分析

本文针对弧焊逆变电源中的几个关键问题，如功率开关器件的性能特点，增大输出变压器的功率，逆变电源的智能控制等，评述了当前的技术水平及今后的发展趋势。     

InN和GaN系衬底材料的研究和发展

InN和GaN是宽禁带半导体中最重要的光电子材料,但现在还存在一些技术上的困难阻碍了它们的研究进展,其中一个重要的问题就是缺少合适的衬底材料.虽然现在对衬底材料的要求相对降低了,但为了生长出高质量的外延薄膜,选择合适的衬底材料还是非常必要.本文针对目前使用的InN外延衬底材料分别进行了讨论,评价了它们的优缺点,指出目前实用的InN衬底材料是有限的,应用最多的还是蓝宝石衬底和MgAl2O4晶体,且MgAl2O4晶体比蓝宝石晶体更有前景.     

IGBT弧焊逆变电源外特性研究

提出ＩＧＢＴ弧焊电源因ＩＧＢＴ开关原件存在导通时间,具有限流特性的弧焊电源外特性必须设置最小导通比ｄｍｉｎ限制而成为阶梯特性。文中研究了确定ｄｍｉｎ的理论依据     

弧焊逆变技术的研究现状与展望

主要从功率器件换流过程,逆变电源系统的技术,逆变电源的建模、理论分析、计算机辅助分析以及大功率逆变技术应用研究所面临的问题等方面,分析和探讨了 焊逆挛 现状与发展方向。     

数字弧焊逆变电源PWM芯片的VHDL语言设计

随着弧焊逆变电源的全数字化和软开关化 ,满足数字化控制系统要求的PWM发生芯片的设计成为技术发展的关键。文中在研究分析脉宽调制芯片工作原理的基础上 ,在Altera公司MAX PLUSII集成开发环境下采用VHDL语言完成了数字PWM芯片的设计描述。软件仿真和功率试验表明设计的数字PWM芯片能够满足DSP快速信号传输和弧焊逆变电源中IGBT驱动的需要 ,具有可靠性高、抗干扰能力强、设计灵活的特点     

辅助变压器式FB-ZVZCS-PWM逆变弧焊电源

现有FB-ZVZCS-PWM软开关弧焊逆变电源采用阻断电容衰减原边环流电流所需的时间与占空比有关，占空比很小（电源输出电压很低）时滞后臂难以实现零电流开关。采用原边辅助变压器衰减原边环流电流所需的时间不受占空比影响，而与原边峰值电流成正比。文中介绍了采用原边辅助变压器、有限双极性控制的新型FB-ZVZCS-PWM软开关弧焊逆变电源实现超前臂零电压开关和滞后臂零电流开关的工作原理。计算机仿真和试验结果表明，根据最大峰值电流值设计适当的辅助变压器变比，可以在各种负载条件下实现软开关。     

ABB焊接机械手弧焊逆变电源故障维修

研究了ABB弧焊逆变电源的工作原理，对其常见的故障进行了分析，指出常见的故障现象及经济有效的解决方法。对弧焊逆变电源温度传感器的结构、原理及维修的论述，有实用价值。     

弧焊逆变电源的网络化CAD系统

探讨了以Web网站为平台的弧焊电源CAD技术的可能性与优点,针对弧焊逆变电源的网络化CAD设计技术,提出了系统的组成方案、重要设计原则和具体设计方法. 开发了以普通网页浏览器为客户端的网络化CAD系统,采用浏览器、Web服务器和数据库服务器的结构模式,主要基于ASP动态服务器页面技术,同时结合ActiveX组件、VB程序设计方法以及Access数据库编程技术共同实现. 结果表明,该系统在给定基本的设计条件信息后,可以实现弧焊逆变电源的一站式和分步式设计,完成全部参数计算结果和主要元器件选型. 研究有助于促进弧焊电源设计的规范化、标准化和优化设计以及产品质量的改进.     

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。     

加电弧推力的多功能逆变焊机

通过控制电路的巧妙设计改变弧焊电源外特性（即静特性），给出了多功能焊机手工焊接时加电弧推力的一种方法及其电路原理。     

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.     

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%     

DSP在弧焊逆变器中的应用

针对传统单片机控制的弧焊逆变器的缺点，阐述了DSP适于弧焊逆变器控制的特点，提出用DSP实现弧焊逆变器的数字化控制，并给出控制系统的硬件和软件设计。     

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.