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逆变电阻焊主电路动态过程分析及设计

宋文清  
【摘要】:随着焊接机械化、自动化、智能化程度的提高,电阻焊电源已经成为焊接电源领域的主要发展方向之一。近年来,以软开关为特征的逆变电阻焊电源更是以其体积小、重量轻、开关损耗少、功率因数高而备受重视。 本文首先介绍了逆变电阻焊电源主电路的基本拓扑结构:单端正激式、半桥式和全桥式,并以此提出了三种适合于中等功率以上的全桥软开关电路拓扑:零电压(ZVS)、零电流(ZCS)、零电压零电流(ZVZCS)。文中详细阐述了本课题所采用的全桥零电压零电流(FB-ZVZCS)阻焊电路的工作原理,并对其微观动态过程进行了细致的分析,从理论的角度解决了常规逆变电阻焊电源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。本文还在此基础上设计了软开关逆变电阻焊电源主电路及控制电路:主电路选用全桥零电压零电流(FB-ZVZCS)阻焊电路,其中包括对主电路参数设计和计算;选用IGBT作为功率开关器件,自主设计了一套驱动电路对IGBT进行驱动;控制系统采用UC3875作为控制核心,通过对其外围电路的设计,实现移相波形的输出。采用TLP250光藕进行隔离,使控制系统的输出波形无干扰。同时,本课题还设计了给定、反馈闭环调节系统以及过流、过热、欠压保护电路,真正实现了自动调节、故障显示和诊断能力。 最后,本文还对主电路板和控制电路板进行了安装调试。试验结果表明:本课题所研制的全桥零电压零电流(FB-ZVZCS)逆变电阻焊电源主电路工作稳定,实现了超前臂零电压开通、滞后臂零电流关断,控制系统输出移相波形正常,并可以对移相角度进行连续调节。达到了预期的设计要求。


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