基于UC3854的PFC技术在逆变焊机中应用.pdf

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1、圜经验交流基于U03854的PFC技术在逆变焊机中应用刘晓光蒋晓明关焯锋王景健(广东省科学院自动化工程研制中心)摘要：把PFC技术应用到单相逆变焊机中，大大降低焊机工作时输入电流波形总畸变率，减少焊机工作对电网的污染，为我国焊机产品达到弧焊设备电磁兼容性国家强制标准的要求提供借鉴。关键词：UC3854；逆变焊机；功率因数校正；电流畸变时间很短。以单相焊机为例，焊机输入侧的电流波形1前言如图1所示，与正弦的网压波形相比发生了严重畸变随着电力电子技术的发展及全球对节能减排要而成为脉冲状波形，其中含有大量的谐波分量，这些求的提高，弧焊逆变器在焊接行业的应用越来越广谐波分量注入

2、电网，引起电网严重的谐波污染。泛，并逐步占据主流市场。国内对弧焊逆变电源的研究起步较晚，直到上世纪90年代，国内部分学者、专家以及企业才开始关注逆变技术在弧焊电源中的应用。2000年之后，少数国内焊机生产厂家开始有了自己弧焊逆变电源，并逐步在市场上推广使用。近十年来，国内焊机厂家的技术力量不断得到提升，逆变技术发展也取得了很好的成绩，这是我国逆变焊接电源产品逐步趋于成熟和多样化的重要原因。然而，在国内焊接行业对逆变技术应用做了大量研究图1单相焊机输入电流波形工作并取得骄人成绩的同时，却忽略了弧焊逆变器对逆变焊机这种畸变的输入相电流不仅给电网也电网的污染问题。经国家质量技

3、术监督局审查，2008给用户带来诸多的危害和损失。在其它条件一定的时年l2月31日正式颁布了GB15579．10—2008弧焊设备候，电源的输入电流与功率因数成反比，畸变率越大，电磁兼容性国家强制标准。中国的焊接电源设备把功率因数越低。因此同等输出功率和效率的情况下，EMC要求纳入国家强制性产品认证范围也正式提上了低功率因数意味着要求较高的输入电流。从电网方面日程。有关机构测试表明，目前国内绝大部分逆变焊来看，要求能充分利用设备的容量，减少设备损耗；机都无法通过测试标准Ⅱ。校正焊机的功率因数降低从用户方面来看，要求电网电压的有效值和频率稳焊接电源网侧电流的谐波污染已成为

4、中国焊机行业定，并且电压的波形尽可能是正弦波。逆变焊机使用亟待解决的一个重要的技术课题。时，输入电流的谐波畸变严重，必然增大电网的配电2逆变焊机网侧电流谐波的产生及其危害损耗，严重时还会引起电网无功补偿网络的谐振，导致配电事故。普通的逆变焊机逆变器的前级一般是采用整流另外，输入电流波形畸变越严重，整流电源等非桥和大容量的电容器组成的整流滤波单元与电网直线性负载的功率因数越低，浪费了电网的供电容量。接相连。仅当输入正弦电压的幅度高于滤波电容的端为了提高功率因数，必须采取谐波抑制技术降低输入电压时，负载才从电网中抽取电流，网侧电流的流通电流的畸变率。2011年第4期自动化与

5、信息工程393系统设计系统下完成的实际样机的试验结果的分析。3．1工作原理V本文以单相逆变手工焊接电源ZX7．120为例进PFC升压后电容器组C1两端的电压经过分压电一行改造，逆变焊接电源采用Unitrode公司的UC3854阻取样，经芯片11脚输入并与芯片内部参考电压比芯片设计的功率因数校正电路。对于提高逆变焊机的较后，由芯片内部的电压误差放大器输出。整流电压功率因数，校正输入电流波形，降低谐波污染对电网检测的同步信号经6脚输入和电压误差放大器的输出的危害取得很好的效果。图2为改造后包含PFC校正电压信号共同加到内部乘法器的输入端，乘法器的输环节的单相逆变焊接电源的框

6、图，图3为UC3854内出信号作为电流反馈控制的基准信号，与电流的检测部工作框图L3，4J。值比较后，经过电流误差放大器加到PWM调制器及普通的单相逆变焊接电源是把220V交流电压经驱动器，以控制开关管VT1导通与关断，从而使输过整流桥组(BR)的整流以及大容量的电解电容器入电流低频分量与整流电压波形基本一致，使电流谐组(C1)滤波后，为功率开关管(VT2~VT5)、中波大为减少，提高电路功率因数。其中，输入电流高频变压器(T)、快恢复二极管(Dl2、D3)等组成的频分量对系统的影响可通过设置电流误差放大器的逆变及后级降压整流环节提供能量并实施焊接。改造幅频特性来降低。

7、的包含PFC校正环节的单相逆变焊机系统在逆变桥3．2升压电感的设计和整流之间增加了由电感L、开关管VT1、D1、结合焊接电源的实际工作参数，ZX7．120进行UC3854芯片及其外围控制电路组成的PFC电路。PFC改造的焊机输出的电流电压参数为：I2=120A、U2=24．8V，工作频率为100kHz，效率fl达到95％。焊机输出功率Po=u2×I2=2976W，PFC的输出功率P1=P0：3l32W。PFC输出的直流电压设计目标UDC=370V。PFC升压电感在电路中起着能量的传递、储存和滤波等作用，按限制电流脉动值最小的原则来设计电感