微弧氧化电源IGBT驱动和保护研究.pdf

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1、万方数据第36卷第10期2006年10月雹晖榱Elec自ricWeldingMachineV01．36No．100ct．2006徽菰氧德逮瀛薯建露、T驱动翱裸护薪宽陈克选。祖立国，李春旭，甄敬然(兰州理工大学有色金属合金省部共建教育部重点实验室，甘肃兰州730050)摘要：针对微弧氧化电源中IGBT的保护问题，分析了大劝率IGBT的栅极特性以及造成损坏的主要原，因；提出了保护lG8T的几种措施，并对CONCEPT公司新近推出的专用于驱动大功率lGBT的驱动模淡2SD315A进行了原理、应用等方面的介绍。美键诵：徼

2、弧氧化；IGBT；驱动电路；2SD315A碡；l_圈分类号：TG439．9文献标识码：A文章编号：1001-2303(2006)10-0040—05ResearchofIGBTdrivingandprotectioninMA0sourceequipmentCHENKe—xuan，ZULi—guo，LIChun-xu，ZHENJing—ran做eyLaboratoryofNon—ferrousMetalAlloys，TheMinistryofEducation，LanzhouUniversityofTechnolo

3、gy，Lanzhou730050，China)Abstract：InviewoftheprotectionofIGBTinMAOsourceequipment，thepaperanalysesthegridcharacteristicsofhigh·powerIGBTandtheprimaryreasonofcausingfailure，andgivesseveralmeasuresaboutprotectingIGBT，alsoitintroducestheprinciplesandapplicationsof

4、drivingmodule2SD315AdevelopedbyCONCEPTrecently，whichisspeciallyfordrivinghigh·powerIGBT．Keywords：MAO；IGBT；drivingcircuit；2SD315A1微弧氧化原理和现状微弧氧化(MAO)是一种在有色金属表面原位生长陶瓷膜的表面处理技术【11。其基本原理是使工作电压突破传统的阳极氧化的工作电压范围(法拉第区)，进入高电压放电区，在电极上发生微弧等离子放电，在基本材料(电极)上原位生成氧化膜。经研究发现，该氧化

5、膜具有耐磨、耐腐蚀、耐热和绝缘性强的特点，具有广泛的应用前景。目前，美国、德国和俄罗斯的一些大学和科研机构在此项技术上走在世界的前列，我国从20世纪90年代开始关注此项技术，在引进吸收国外技术的基础上，现在也开始以耐磨、装饰性涂层的形式走向实用阶段，但目前仍处于起步阶段，并且以实验研究为主。研究表明，决定陶瓷层生成质量和速度的重要因素之一是施加在金属表面的电场特性，利用双端不对称的脉冲调制电源进行微弧氧化比用直流电和正弦交流电有明显的优越性，其膜层生长速度快且膜层质量好。调制电源工作时，利用峰值较大的正脉冲对工件

6、进行收稿日期：2006—06—07作者简介：陈克选(1962--)，男，山西临猗人，教授，博士，主要从事焊接设备与控制、表面工程方面的教学、科研工作。微弧氧化，利用峰值较小的负脉冲去除工件表面疏松的氧化膜，使表面变得更光滑、更致密，从而得到较好的膜层质量。2主电路结构与原理微弧氧化电源主电路如图1所示，主要由三相主变压器、三相半控整流电路和斩波电路组成。网压分别经过变压器T。和T：分别升降压成微弧氧化所需要的正负2个不同幅值的电压，即成为2个电源：一个为正电源提供正向脉冲，一个为负电源提供反向脉冲。经过电压变换后

7、，进行三相半控整流，控制晶闸管开通的脉冲信号由80C196KB单片机提供，再经过LRC滤波后，得到波形较为平稳且幅值符合要求的直流电压。当正电流经过IGBT，、需要进行微弧氧化的工件和IGBT。时，由另一片80C196KC单片机产生的斩波脉冲同时控制IGBT，和IGBT4的开通与关断，从而得到了微弧氧化的正向脉冲电源。同样，当负电流经过IGBT：、需要进行微弧氧化的工件和IGBT3时，80C196KC产生的另一路斩波脉冲也同时控制IGBT：和IGBT，的开通与关断，得到微弧氧化的反向脉冲电源。由正向脉冲和反向脉冲

8、交替作用于工件表面，正向脉冲进行微弧万方数据研究与设计陈克选等：微弧氧化电源IGBT驱动和保护研究第10期_i-一f一一[一斟。G堑C1×Z┃Z┃一fR=┃=lZ一┃Z微化电源主电路．1MancicuitinMAsorceeqipment氧反向脉冲去除表面的疏松膜层，便得到膜层质好的微弧氧化膜。所设计电源的正脉冲个数在100可调，最大脉冲电流500A；脉冲个数在1可调，最