移相谐振逆变焊机地研究.pdfVIP

第十次全国焊始议论文集 移相谐振逆变焊机的研究 洞海大学常州校区机电工程学院 田松亚姚伺清 船本文着重论述了惭5移相式谐振逆变昧宽调制器的工作原理、控制电路及谐振主电路的工作原理 及参数的计算．实现零电压开通和零电漆关昕 O甜育 要实现开关电源的小型化．除元件本身的性能和体积改进外，另—个重要途径就是提高开关 电源的工作频率。在传统的PwM型开关电源中．开关损耗是开关电源高频化的主要障碍之一· 为防止开关管共同导通而留死区时间，限制了开关电源工作频率的提高，而移相谐振尸wM技术 正是利用死区时问。通过移相谐振主电路使L、C的电能迅速放电从而实现零电压导通和零电流 关断，减少开关损耗和降低噪声干扰．移相式PVⅢ控制器Ua町5，是琵汁移相零电压谐振 P眦开关电源的理想器m它i耐垒瞒开关的梧血进行相位移动．实现全_桥动率级定频脉宽调制 控％4。通过功率开关器件的输出对主变压器初级回路的电感、电容储能，在电礴、电容储能结束 时实现同—桥臂另外IGBT零电压开通。相位控制的特点体现在Uc3875的四个输出端分别驱动 A／B、D／c两个半桥，可单独进行导通延时(即死区时间)的可编{璺控制-在该死区时问内在电感、 电容放电，为即梅导通的开关剽啭瞅零电压昂酗}件。在垒睫醚k拓扑格蹬吓，彩恻空弗0的优 点得到最充分的体现。Uc3875在电压模式和电流模斌_F均可工作，井可过电流关断以实现故障的 快速保护。 1全桥移相谐振电路 1．1全桥移相谐振电路口嘴点 传统的P啊型开关电源具有控制觯、稳态直流增益与负载无关等优点，缺点是开关损失随开 关频率的提高而增加。造成P伽变换器开关损失较大的原因是：(1)开关器件的通、断都是强制 的：(2)开关器件是非理想的。即开和关不能瞬间完成，都需要一定的时间：(3)开关器件及与之 相连的器件都有寄生参数，使通过开关器件的电压和电流不是纯方波·因此在开、关过程中会产 生开关器件的电压、电流波形交叠现象，从而产生开关损失。随着频率的增加·开关损失在全部 损失中所占比例也随着增加(图1)。 移丰且式刚赫噼的出现l掀触-勋盯传统嗍捌啪缺点，移榭断嗍制}逊始 相．使垒桥的四个开关轮流导通。在同一臂的两个开关管轮流导调过程中·通过变压器的漏感与 开关管的输出寄生电容组成谐振腔使电容上的电压以最快的速度放电一保证开关管处于零电压开 ，献态G【vS)．从而避免了开关工作j蝣神电医、电流的重叠． 虹 围l硬开关逆变主电路牛电滴和电压 1．2垒桥移相谐振电路的工作过程 2—377 第十次全国焊接会议论文集 圈2为Uc3875构成的移相全桥变抉器．在移相壁桥开关电路中，驱动信号不仅要驱动桥的 两个对角桥臂．而目还要使丙个对角桥臂的导通有一定的时间延时．有效占空比受圈2所示的延 时时间控制。由于两个桥臂的开关元件不是同时被驱动的。所以需要精确设置’移相’导通波形之 间的延迟时间间隔，延迟时间间隔由谐振主电路的电流反馈和结定比较在拉制电路中进行调节， 最终充当两个驱动信号的移相信号．此时串联在变压器的上半桥或下半桥中的两个开关管均处于 导通状态，而变压器在开关管导通时刻的电压为零，即变压器的初级处于短接状态。当半桥中的 一个开关器件经适当的延迟时间后关断时，变压器初级电流叉流过对角臂开关管并联二极管，从 而谐振使对角臂开关E的电压为零，从而保证了零电压开关口]。 工作状态前臂Ⅵ’1零电压开通，由变压器次级电感储能和L、c储能续流．导通VDl箝 位．使vTl零电缸导通。显然．在此§4电感L的存在有利于延长续流时间，增加VTl的开通范 囝．为保证vn的零电压开通：在图2中c1应满足于：cl·≈Ve2ua其中Us为电源电压，b 为同—桥臂死区时间，k为达到稳态初级电流的幅值，为拓宽零电压开通范围．k通常对应于常用 轻负载的初级电流。 当开关电源设定为轻负载时．Ⅵ3的开启到v砣的妪时间间隔增大。充电隔直电容c可 能使Ⅵ3(或Ⅵ)3)Ⅵ)2(或Ⅵ劭充放电，g『起振荡．【dt的存芭．阻尼这阵振荡’或麒很映 希喇沩零。使vT2增加零电靖洪断自吼会