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焊机知识你们了解多少呢?

关键词:焊机只是 IGBT 软开关

时间:2019-10-09 11:05:59       来源:网络

首先,我们来聊聊焊机的总体结构,如下图:

今天我们主要还是针对其中的逆变器部分以及IGBT的选择方面进行讨论。逆变技术从一开始的硬开关技术,到移相软开关技术再到双零软开关技术的发展,对IGBT都有着各自不同的要求,也正因为如此,IGBT的正确选择和使用显得很是重要。

硬开关拓扑

电路拓扑如下:

UDC为直流母线电压,R1~R4和C1~C4对应的串联组合形成IGBT1~IGBT4的RC吸收网络,TX1为逆变中频变压器,VD1和VD2为输出全波整流二极管,R5、R6和C5、C6对应串联组成VD1和VD2的吸收网络,L为输出滤波电感,R为输出等效负载。

硬开关电路的工作方式如下:

IGBT1和IGBT4同时开通和关断,IGBT2和IGBT3同时开通和关断,在开关损耗中,关断损耗占比较大。因此在选择IGBT时,选择快速型IGBT,尤其时关断时间较短的较好。因为 时硬开关,我们开到开关部分的波形存在较为严重的振荡。

移相软开关拓扑

电路拓扑如下:

与硬开关电路不同,逆变主变压器的一次侧增加了谐振电感,使用负载特性时不会导致输出电压波形畸变。

移相软开关工作方式如下:

IGBT1和IGBT2轮流导通,各导通180°,IGBT3和IGBT4也是如此。但是IGBT1和IGBT4不同时导通,若IGBT1先导通,则IGBT4后导通,两者之间存在一定的相位角,同组IGBT的开通和关断存在一定的相位。因此,开关损耗较小,但是导通损耗会大,且续流二极管的工作时间较长,选择IGBT时应选择低通态型IGBT,并且续流二极管的通流能力要强。

双零软开关拓扑

电路拓扑如下:

在AB段串入饱和电感Ls和阻断电容C,IGBT1和IGBT4同时开通,不同时关断,IGBT2和IGBT3亦是如此。根据双零软开关的电路特点,零电压开通和零电流关断,使得IGBT的开关损耗非常小,所以,在损耗中,通态损耗的占比较大,选择低通态型IGBT较好。

工作方式如下:

02

IGBT选择的几点建议

下面聊聊焊机的中IGBT的选择,因为焊机的负载较为特殊,具体选型建议如下:

①快速热能响应

该特性反映了IGBT在单脉冲作用下将结温传递给外壳的能力,对散热器尺寸有重要意义;

②IGBT寄生电容参数

输入电容Ciss,米勒电容Cres,输出电容Coss,对于驱动功率,米勒效应等有着重要意义,所以选择较小的米勒电容,输入电容的IGBT较为有利;

③尽可能选择导通压降较小的;

电压、电流等级

三相380V的输入电压,母线为√2*380=537V左右,硬开关的情况下,IGBT的额定电压一般要求高于直流母线电压的两倍,这是考虑到硬开关尖峰电压较高的原因;而软开关一般 1200V就可以了;

电流:如输出电流为400A,主变压器变比为K=37/5,变压器一次侧的平均电流为400A/K=54A。选择IGBT时,额定电流Ic=100A,考虑到增强引弧和推力功能,输出电流最大值 为500A.变压器一次侧为500A/K=67.6A,这也是IGBT中流过的最大电流ICM,而且维持时间小于1ms,使用时考虑两倍的裕量,选用额定ICM>150A即可。

焊机的工作情况可能比较特殊,其工作在“空载——短路——负载”的变化中,因此比较在意电流参数方面。

关于其他的一些,如驱动电阻,保护电路等外部的今天我就不再这里再展开了。万变不离其宗,再结合具有情况具体分析才是正理。

目前好像部分厂家都在往高频率发展,有朋友跟我说他们正在考虑三电平的方案。高频率主要可以大大地减小主变压器的尺寸。

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