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交直流两用逆变弧焊电源的研制

作　者: 陈亚楠
导　师: 李国锋
学　校: 大连理工大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 直流逆变焊机 全桥逆变 推挽 直流输入
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


针对在无电网供电的野外、舰船等地区或电网故障停电时无法使用现在市面上的交流输入焊机的情况,本文研究开发了一种交、直流输入两用逆变弧焊机。此焊机可以分别工作在AC220V与DC24V两种不同输入电压的情况下,并且均能得到很好的焊接效果,用以满足不同工况下的焊接工作。由于两种输入电压有着很大的差异,在输入电压不同的情况下,将不能选用同一种逆变拓扑结构以达到输入电压相差很大而输出电压相等或相近的目标,因此只能选择不同的拓扑结构。本文根据输入电压的特点,在输入AC220V时采用全桥逆变拓扑,而输入DC24V时则选用推挽式逆变拓扑。其中全桥逆变拓扑成熟可靠,适用于大功率场合,而推挽式逆变拓扑具有电压利用率高,导通损耗小,适用于低压大电流场合,并且在本文中作者对推挽电路进行了合理的修改以满足在输入DC24V时,输入电压较低的情况,大大减小了电路的损耗。考虑到此焊机要求体积小重量轻,本论文对上述两种逆变拓扑进行了合理的整合,使其可以共用一个高频功率变压器与一套输出整流滤波电路,从而简化本文所设计的焊机。另外,本文设计了基于PWM控制芯片SG3525的PWM信号发生电路、电流调节与负反馈电路、过流保护电路、过温保护电路以及DC24V输入逆变弧焊电源特有的欠压保护电路。控制电路PWM信号波形好、反馈信号处理速度快、保护信号灵敏,为焊机提供了优良的控制与保护性能,保证了焊机的可靠工作。此焊机飞溅小、熔池深、焊接电流稳定、起弧快、性能可靠,达到了预期的效果。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 课题研究背景及意义  8
  1.2 逆变弧焊电源发展历程及应用现状  8-9
  1.3 逆变弧焊电源发展趋势  9-11
  1.4 本论文主要研究内容  11-13
2 逆变弧焊电源总体方案设计  13-19
  2.1 直流逆变弧焊电源拓扑选择  13-15
  2.2 全桥逆变电路工作原理  15
  2.3 推挽逆变电路的改进及改进后电路的工作原理  15-18
    2.3.1 对推挽逆变电路进行改进的考虑  15-17
    2.3.2 改进型推挽逆变电路的工作原理  17-18
  2.4 两种逆变电路整合后弧焊电源工作原理  18
  2.5 本章小结  18-19
3 AC220V输入逆变弧焊电源设计  19-30
  3.1 主电路设计  19-22
    3.1.1 输入整流滤波电路设计  20
    3.1.2 全桥逆变主电路设计  20-22
  3.2 控制电路设计  22-29
    3.2.1 脉宽调制(PWM)电路设计  22-26
    3.2.2 驱动电路设计  26-27
    3.2.3 电流反馈电路设计  27
    3.2.4 保护电路设计  27-29
  3.3 本章小结  29-30
4 DC24V输入逆变弧焊电源设计  30-36
  4.1 主电路设计  30-32
    4.1.1 逆变主电路设计  30-31
    4.1.2 逆变功率开关器件的选择  31-32
  4.2 逆变频率选择  32
  4.3 控制电路设计  32-35
    4.3.1 驱动电路设计  33-34
    4.3.2 输入欠压保护电路设计  34-35
  4.4 本章小结  35-36
5 逆变弧焊电源公共部分设计  36-40
  5.1 高频变压器设计  36-37
    5.1.1 全桥逆变部分高频变压器参数计算  36-37
    5.1.2 推挽逆变部分高频变压器参数计算  37
    5.1.3 公用高频变压器设计  37
  5.2 输出整流滤波电路设计  37-38
    5.2.1 整流二极管与滤波电容的选择  37-38
    5.2.2 输出滤波电感的设计  38
  5.3 抗干扰措施  38-39
  5.4 本章小结  39-40
6 交直流输入逆变弧焊机实验分析  40-52
  6.1 实验仪器及设备  40
  6.2 实验步骤  40
  6.3 波形图及分析  40-48
    6.3.1 输入为AC220V时的波形分析  40-44
    6.3.2 输入为DC24V时的波形分析  44-48
  6.4 焊机外特性及外特性曲线  48-51
  6.5 本章小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-55
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  55-56
致谢  56-57

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 逆变器
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