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油田节能逆变弧焊电源系统的研究

王锁庭  
【摘要】:节能是我国不可忽视的问题,随着油田建设的不断发展,金属焊接设备的需求量日益增大,社会上的需求量更是可观,弧焊设备的耗电所占的比重较大,其节能问题显得十分突出。针对目前弧焊设备的现状和特点,结合当前弧焊电源研究的进展,本文拟研究一种油田节能逆变弧焊电源系统,就是为满足油田工程建设对直流逆变电焊机的需要,从节能、可靠性、提高焊接工艺的适应性方面,满足焊接工艺过程的动特性和静特性的要求,为油田服务,为社会服务。 本文从焊接电源要求直流输出400A出发,综合电路结构、可靠性及经济效益等方面,采用IGBT作为电力电子器件组成单端正激式逆变主电路,利用小功率的IGBT并联型式、两路逆变弧焊电源并联来满足大容量输出的要求。 该系统的控制电路采用脉宽调制技术(PWM),PWM调制器采用典型的集成电路SG3525。该系统的工作特点为,在焊接电弧正常工作时采用PWM控制方式,设定逆变频率为20kHZ,并进行恒流外特性控制;系统在空载时由于采用电压反馈控制使PWM调制器间断地输出脉冲,间歇振荡的频率低而脉冲宽度窄,不但空载损耗小,而且使变压器不易饱和;系统对焊接电弧的短路过程采用了短路分频的控制方式,并进行短路电流的控制。系统还采用了小给定值和最小脉宽控制电路,使焊接容易起弧、焊弧稳定、焊接特性好。 本系统为确保可靠工作和安全运行,设置了软起动、过电压、过电流和过热等保护环节。系统采用了磁耦隔离器件,将主电路和控制电路之间进行了良好的隔离,防止了主电路对控制电路的干扰,使控制电路更加稳定可靠。系统研制完成,并通过了试验,试验效果良好。另外还对模糊控制技术在逆变弧焊电源的具体应用进行了初步的研究和有益的探索。


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