逆变焊机维修

MACMIC 逆 变 焊 机 于 明 应用工程师 MacMic Science & Technology 主要内容 2.逆变焊机分类 6.元器件选型 3.逆变电路 4.软开关技术 5.实测波形 7.常见问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 分析 1.逆变焊机总述 MacMic Science & Technology 逆变焊机 AC-DC-AC-DC 转换电路系统 D1 D4 D2 D5 D3 D6 C1 R1 C2 Q1 Q3 Q2 Q4 D10 D11 C3 C4 R2 R4 R3 C5 C6 OUTPUT S1 SW-SPST 380V～ L1 L2 T1 TRANS1 D7 D9 D8 D12 分流器1传感器2 传感器1 FRED High frequency freewheeling diodes IGBT High frequency FRED Low conduction loss output diodes 宏微产品 AC ACDC DC MacMic Science & Technology 焊接电源的分类 按焊接机理分： ¾弧焊电源 ¾点焊电源 逆变埋弧焊机 逆变手弧焊机 逆变点焊机 储能点焊机 MacMic Science & Technology 逆变式弧焊电源 按所使用的功率器件分： 9晶闸管式 9晶体管式 9场效应管式（MOSFET) 9绝缘栅双极型晶体管式(IGBT) MacMic Science & Technology IGBT逆变焊机的种类 9焊条电弧焊机 - ZX7系列 9气保护焊机｛CO2气保焊机- NBC系列氩弧焊机- WS或WSM系列 9等离子切割机 - LG或LGK系列 9埋弧焊 - MZ系列 9电阻焊机 MacMic Science & Technology 逆变焊机的型号 种 类 NBC 系列 ZX 系列 WS 系列 WSM 系列 MZ 系列 LGK 系列 型 号 200 250 350 500 630 160 200 250 315 400 500 630 140 160 200 315 400 200 250 315 630 800 1000 1250 40 60 80 100 MacMic Science & Technology 逆变弧焊电源的主电路拓扑 9单端正激逆变电路 9半桥逆变电路 9全桥逆变电路 MacMic Science & Technology 单端正激电路 MacMic Science & Technology 单端正激电路工作原理之一 当开关管V1导通时，输入电压Uin全部加到变换器初级线 圈W1'两端，去磁线圈W1''上产生的感应电压使二极管V2 截止，而次级线圈W2上感应的电压使V3导通，并将输入 电流的能量传送给电感Lo和电容C及负载。 MacMic Science & Technology 单端正激电路工作原理之二 与此同时在变压器中建立起磁化电流，当V1截止时，V3 截止，Lo上的电压极性反转并通过续流二极管 V4继续向 负载供电，变压器中的磁化电流则通过W1'' 、V2向输入 电源Uin释放而去磁。 MacMic Science & Technology 单端正激电路工作原理 W1''具有钳位作用，其上的电压等于输入电压Uin，在V1 再次导通之前，T中的去磁电流必须释放到零，即T中 的磁通必须复位，否则，变压器T将发生饱和导至V1损 坏。通常W1'=W1''，采用双线并绕耦合方式的占空比 <0.5，否则T将饱和。 MacMic Science & Technology 半桥电路工作原理 u a) t tO O ON b) o Um -Um io t1 t2 t3 t4 t5 t6 V1 V2 V1 V2 VD1 VD2 VD1 VD2 9 V1和V2栅极信号在一周期内各半 周正偏、半周反偏，两者互补，输 出电压uo为矩形波，幅值为 Um=Ud/2。 9 V1或V2通时，io和uo同方向，直流 侧向负载提供能量；VD1或VD2通 时，io和uo反向，电感中贮能向直 流侧反馈。VD1、VD2称为反馈二 极管,它又起着使负载电流连续的 作用，又称续流二极管。 MacMic Science & Technology ¾ 优点：电路简单，使用器件少。 ¾ 缺点：输出交流电压幅值为Ud/2，且直流侧需两电容 器串联，要控制两者电压均衡。 ¾ 应用： 9 用于几kW以下的小功率逆变电源。 9 单相全桥、三相桥式都可看成若干个半桥逆变电路 的组合。 半桥逆变电路 MacMic Science & Technology 全桥逆变电路 9共四个桥臂，可看成两个半 桥电路组合而成。 9两对桥臂交替导通180°。 9输出电压和电流波形与半桥 电路形状相同，幅值高出一 倍。 9改变输出交流电压的有效值 只能通过改变直流电压Ud来实现。 tO tO tO tO tO ? b) uG1 uG2 uG3 uG4 uoio t1 t2 t3 io uo MacMic Science & Technology 软开关技术 9软开关可以是零电压开关、零电流开关或者是二者 的组合。 9采用软开关技术能使功率器件开关时电压和电流 的轨迹相错开，可以降低功率器件的开关损耗、开 关应力，从而提高整机的可靠性。 MacMic Science & Technology 硬开关条件下电流和电压曲线 硬开关电路的开关过程 a) 硬开关开通过程 b) 硬开关关断过程 MacMic Science & Technology 软开关条件下电流和电压曲线 软开关电路的开关过程 a) 软开关开通过程 b) 软开关关断过程 MacMic Science & Technology 硬开关电路开关损耗波形 管压降波形 电流波形 功率波形 MacMic Science & Technology 零电压开通测试波形 IGBT电压波形 原边电流波形 MacMic Science & Technology 零电流关断测试波形 IGBT驱动波形 原边电流波形 IGBT电压波形 MacMic Science & Technology 引起IGBT失效-过热击穿 除了由于器件本身的热阻抗的比较大引起以外，更多是由 电路引起的电压尖峰使器件穿通，瞬间的通过大的电流使 器件内骤然产生大量热，使模块内部器件因过热而损坏。 此外，器件因短路产生的功耗使芯片温度迅速上升，当温 度超过芯片所能承受的温度时，器件会速热击穿而损坏。 MacMic Science & Technology 这种情况在焊机 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 时出现居多，主要原因为： 1.逆变回路的C，L匹配问题，器件开关过程中产生 电压尖峰比较大，高的尖峰电压致使器件雪崩击穿。 2.器件的吸收电路，因吸收能力不足以吸收掉回路 内的干扰信号，干扰信号致使器件雪崩击穿。 引起IGBT失效-电压击穿 MacMic Science & Technology 常出现的炸管（FRED）原因 高频振荡击穿：主要发生在TIG焊机中，由于高频引 弧的瞬间频率MHz级，如果高频引弧电路的自身屏蔽 效果不好。就会因隔离差而把高频振荡引入FRED电 路产生很高的电压尖峰，这种电压尖峰会导致FRED 击穿。 自身振荡击穿：硬恢复特性FRED在关断时，较 大 振荡会产生很高的电压尖峰，这种电压尖峰容易引 起FRED击穿。 MacMic Science & Technology 注意IGBT的额定电压和额定电流：对于所有的IGBT而 言，电压应用最大值为额定值的 80 % ；电流的应用最 大值：为额定值的25%-50%（硬开关工作方式下）， 为额定值的33%-60%（软开关工作方式下）。 功率开关器件选型之一 额定电压 220AC输入 选600V 380AC输入 选1200V 额定电流 N DA 3 2×× A-焊机的额定电流 D-占空比 N-变比 MACMIC建议-仅供参考 MacMic Science & Technology 额定电流在250A以下的型号，功率模块以MOSFET为 主，因为MOSFET的效率较高，尤其WS系列，因为这 类机型的功率比较小，MOSFET能够满足功率要求，二 者这类机型通常逆变频率比较高，IGBT也难满足要求。 功率开关器件选型之二 MACMIC建议-仅供参考 MacMic Science & Technology 额定电流在315A以上的型号通常以IGBT逆变为主，通常 逆变频率为20KHz左右，IGBT型号的选择通常315A和 400A的焊机采用75A/1200V双单元IGBT模块两个，500A- 630A的焊机采用100A或150A/1200V双单元ＩＧＢＴ模块 两个，630A以上，尤其MZ系列要根据功率选择IGBT的 型号。 功率开关器件选型之三 MACMIC建议-仅供参考 MacMic Science & Technology 逆变焊接电源 全桥逆变 半桥逆变 160A —— 75A/1200V *1 250A —— 100A/1200V *1 315A 50A/1200V *2 100A/1200V *1 400A 75A/1200V *2 150A/1200V *1 500A 100或150A/1200V*2 200A/1200V *1 630A 150或200A/1200V*2 —— IGBT选型 三相380V输入，f≤20KHz MACMIC建议-仅供参考 MacMic Science & Technology 逆变焊机输出二极管的选型 ¾逆变弧焊机系列输出二极管以非绝缘型为主，根 据不同种焊机的外特性，耐压为400V可达到要求。 ¾切割机方面使用绝缘型的较多，额定电压根据 功率进行选择。 ¾额定电流根据输出电流进行选择。 MACMIC建议-仅供参考 MacMic Science & Technology 逆变弧焊机输出二极管的选型 机型 应用 型号 120A 140A 160A 200A 250A 315A MMF200ZX040DK1（2支） 400A MMF200ZX040DK1（2-3支） 500A MMF200ZX040DK1（3-4支） 单管并联使用居多例如： MM20FU020PC/PC1（12支） 输出整流 MACMIC建议-仅供参考 MacMic Science & Technology 谢谢访问！谢谢访问！ 功率开关器件选型之三 逆变焊机输出二极管的选型 逆变弧焊机输出二极管的选型