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避变焊授电源存在昀问题和财策
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路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
高等职业学校 魏建玮 毛吉平
[摘 要】本文阐述了逆变焊接电源存在的问题，并提出了相应的改进对策。对实际生产起到一定指导作用。
[关键词]逆变电源 硬开关 谐振
百口言
焊接电源是实现焊接过程的主要设备，焊接电源从 5O年代弧焊发
电机开始，经历了二极管整流电源、可控硅整流电源向逆变焊接电源发
展的过程。随着电力电子技术的发展，逆变焊接电源中的功率器件由半
控器件 SCR(可控硅)发展为全控器件 MOSFET(功率场效应晶体管)、
IGBT(绝缘栅晶体管)，变压器的铁心材料由硅钢片变为铁氧体材料和
非晶体材料，焊接电源的工作频率也从几 KHz提高到 20KHz以上，控
制周期由几十个毫秒变为几十个微秒以内，控制精度显著提高【1】。
1．逆变焊接电源存在的问题
逆变焊接电源的电路形式主要有三种：推挽式、半桥式、全桥式，以
及这几种形式的组合。一般采用 PwM(脉宽调制)控制策略，硬开关工
作方式，电源电网输入侧采用二极管整流，电容电压直接滤波的方式 ，
将交流变为直流。现有的逆变焊机存在以下问题一直没有解决日：
(1)由于开关器件工作在硬开硬关工作方式 ，功率器件开关应力
大，开关损耗大，可靠性低。
(2)输入侧没有功率因数校正装置，输人网侧谐波电流大，污染电网；
同时由于逆变电路工作在硬开硬关工作方式，向外界电磁辐射干扰大1"31。
0
P
0 ~loss(on) t
图 l开关管硬开关时的电压电流波形
图 1是开关管开关时的电压和电流波形。由于开关管不是理想器
件，在开通时开关管的电压不是立即下降到零，而是有一个下降时间，
同时它的电流也不是立即上升到负载电流，也有一个上升时间。在这段
时间里，电流和电压有一个交叠区，产生损耗，我们称之为开通损耗。当
开关管关断时，开关管的电压不是立即从零上升到电源电压，而是有一
个上升时间，同时它的电流也不是立即下降到零，也有一个下降时间。
在这段时间里，电流和电压也有一个交叠区，产生损耗 ，我们称之为关
断损耗。因此在开关管开关工作时，要产生开通损耗和关断损耗，统称
为开关损耗。在一定条件下，开关管在每个开关周期中的开关损耗是恒
定的，变换器总的开关损耗与开关频率成正比，开关频率越高，总的开
关损耗越大，变换器的效率就越低。开关损耗的存在限制了变换器开关
频率的提高，从而限制了变换器的小型化和轻量化。开关管工作在硬开
关时还会产生较高的di／dt和 dv／dt，从而产生大的电磁干扰。
2．相应对策
为了减小变换器的体积和重量，必须实现高频化。要提高开关频
率，同时提高变换器的变换效率，就必须减小开关损耗。减小开关损耗
的途径就是实现开关管的软开关(Soft Switching)，因此软开关技术应运
而生。使开关开通前其两端电压为零，则开关开通时就不会产生损耗和
噪声，这种开通方式称为零电压开通，简称零电压开关(ZVS)；使开关关
断前流过其电流为零，则开关关断时也不会产生损耗和噪声，这种关断
方式称为零电流关断，简称零电流开关(zcs)；零电压开通和零电流关
断要靠电路中的谐振来实现。
逆变电源的软开关工作方式是指利用 LC谐振的
方法
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，在开关过程
中使开关管两端电压或者开关管中的电流为零，使其开关损耗约为零。
相比硬开关工作方式，开关器件上的开关应力几乎消除，可靠性显著提
高，在焊接电源中进行研究的软开关工作方式主要有两种：串联谐振工
作方式和相移谐振工作方式。
(1)串联谐振工作方式
串联谐振式主回路工作于完全谐振状态，有电容、电感及负载组成
串联谐振回路 ，原理图见图 2所示，主回路电流波形约为正弦波，由于
在回路电流过零点时进行开关切换，开关损耗几乎为零，但主回路中空
载、轻载时谐振电压峰值比较大，容易对开关管造成电压损害。图 2中
E、Cl、c2、T、Ql、Q2、D1、D2分别代
表
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直流电源、电容、变压器、功率开关
器件及反并联快恢复二极管。
+
E
D1
图2半桥串联谐振式主电路
(2)全桥移相工作方式
利用功率开关管(如 MOSFET、IGBT等)的两端寄生或者并联电容
与变压器回路电感在功率开关器件在开关过程瞬间相谐振的方法来软
化开关过程。
全桥移相主电路的拓扑形式跟一般桥式电路基本相同，不同点是
在每一个功率开关管上附加并联电容 ，四个功率管分为超前臂和滞后
臂。控制策略是：超前臂和滞后臂不调节脉宽，每个桥臂上的上下功率
管各导通 180。。输出功率的调节是通过超前臂和滞后臂的导通宽度相
移完成的。全桥移相主电路如图 3所示。
+
E
C3
图3全桥移相主回路
结语
本文对逆变焊接电源存在的问题提出了相应的解决对策，希望能
对实际应用提供一定的指导作用。
参考文献
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械工程，2002，13(14)：1253—1256
[2]殷树言，陈树君 ，黄鹏飞等．弧焊逆变电源的现状和发展趋势
[J]．焊接技术，1999(12)增刊：4—9
(上接第 170页) 英语口语来进行课堂交谈，这也有利于其他专业课
的双语教学。
2、丰富教师的专业知识
在引导学生将英语和专业知识融会贯通的同时，专业英语教师应
进一步增加自身的专业知识，搜集大量的专业资料 ，了解最新的科技动
态，使专业英语的教学与实践紧密结合。否则 ，在专业英语的教学中就
不可能把握专业内容 ，也不可能了解学生对知识的掌握程度和需求。
结语
制冷与空调专业英语是制冷与空调专业知识和普通英语的深人结
合，是专业教学中的一个重要环节。通过专业英语的学习，学生应能比
较熟练地理解专业英文文章，并能用英语进行专业知识的交流。在教学
中，应不断总结经验和教训，探讨新的教学方法和技巧，进一步提高专
业英语的教学质量。
参考文献
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报，2003，(4)．
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学学报 ，2003，(2)．
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[4]何亮等．工科专业英语的教学模式创新．上海工程技术大学教育
研究．2006．(1)．
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