软开关逆变埋弧焊电源的研究

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1、大摘要软开关逆变埋弧焊电源的研究大摘要作为最早获得应用的机械化焊接方法，埋弧自动焊具有焊接电流大、熔深大、焊接范围广、生产效率高、焊缝质量优、劳动条件好、自动化程度高等优点，适用于焊接中厚板结构的长焊缝，可焊接的钢种包括碳素钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢及复合钢材等，也可用于镍基合金、铜合金焊接及耐磨耐蚀合金堆焊。因此埋弧焊在造船、锅炉与压力容器、桥梁、重型机械、石油机器、海洋结构、武器等制造部门得到了大力推广和应用。但目前弧焊变压器、磁放大器式弧焊整流器的应用仍占60%-70%。近年来，随着逆变技术的不断发展和成熟以及大容

2、量功率开关管IGBT的出现，研制和生产大容量的逆变式埋弧焊机己成为发展的趋势。本文首先介绍了埋弧自动焊的原理、特点、发展历史、目前国内外的研究现状。接着对弧焊逆变器的发展现状、趋向作了简要介绍，针对目前弧焊逆变器存在的主功率管开关应力大、整机损耗大、可靠性低以及对电网造成的污染等缺点，提出了用软开关技术来解决这些问题，对本文采用的方案——有限双极性控制的零电压零电流全桥变换器(ZVZCSPWM)的工作原理、微观变换过程进行了系统的理论分析。本文在该电路拓扑的基础上，设计了该变换器的主电路及其控制系统，主电路采用有限双极性控

3、制ZVZCS全桥拓扑，包括主变压器设计、输出滤波器设计、饱和电感设计等；控制系统采用了电流闭环PI调节系统，设计了控制芯片UC3846外围电路、主功率器件IGBT的驱动电路及各种保护电路。在各种电路的设计中充分考虑了可靠性，在实现所需功能的同时尽量使电路简洁。在此基础上，研制出了型号为MZ-1000IGBT软开关逆变埋弧焊电源一台，对其进行了安装调试，并用数字示波器对其进行现场检测，控制电路各部分波形正常，四路输出驱动波形稳定，全桥变换器中超前桥臂和滞后桥臂的IGBT分别工作在零电压、零电流状态下，真正实现了逆变器的双零软

4、开关。该逆变器具有高效节能、重量轻、体积小、噪音小等特点。试验结果表明，该弧焊逆变器具有良好的静态特性和动态特性，恒流稳定，是一种发展前景广阔的新型电源。关键词：埋弧焊；逆变；软开关；电源摘要摘要本文首先介绍了埋弧自动焊的原理、特点、发展历史、目前国内外的研究现状。接着对弧焊逆变器的发展现状、趋向作了简要介绍，针对目前弧焊逆变器存在的主功率管开关应力大、整机损耗大、可靠性低以及对电网造成的污染等缺点，提出了用软开关技术来解决这些问题，对本文采用的方案——有限双极性控制的零电压零电流全桥变换器(ZVZCSPWM)的工作原理、

5、微观变换过程进行了系统的理论分析。本文在该电路拓扑的基础上，设计了该变换器的主电路及其控制系统，主电路采用有限双极性控制ZVZCS全桥拓扑，包括主变压器设计、输出滤波器设计、饱和电感设计等；控制系统采用了电流闭环PI调节系统，设计了控制芯片UC3846外围电路、主功率器件IGBT的驱动电路及各种保护电路。在各种电路的设计中充分考虑了可靠性，在实现所需功能的同时尽量使电路简洁。在此基础上，研制出了型号为MZ-1000IGBT软开关逆变埋弧焊电源一台，对其进行了安装调试，并用数字示波器对其进行现场检测，控制电路各部分波形正常，

6、四路输出驱动波形稳定，全桥变换器中超前桥臂和滞后桥臂的IGBT分别工作在零电压、零电流状态下，真正实现了逆变器的双零软开关。该逆变器具有高效节能、重量轻、体积小、噪音小等特点。试验结果表明，该弧焊逆变器具有良好的静态特性和动态特性，恒流稳定，是一种发展前景广阔的新型电源。关键词：埋弧焊；逆变；软开关；电源IAbstractResearchonSoft-switchingInverterSubmergedArcWeldingSupplyABSTRACTAsthefirstusedmechanizedweldingmethod

7、,SubmergedArcWelding(SAW)hasthefollowingadvantages,suchaslargeweldingcurrent,depthpenetration,widerangeofwelding,highefficiency,excellentweldquality,goodworkingconditionsandahighdegreeofautomation.Itappliestotheweldingofplatestructure,includingcarbonsteel,lowalloy

8、steel,stainlesssteel,heat-resistantsteelandothercompositesteel,italsocanbeusedinnickel-basealloy,copperalloyweldingandcorrosionresistantalloywearresista