Сварочный инвертор резонансный: Резонансный сварочный инвертор

Содержание

Резонансный сварочный инвертор

От кузнечной сварки известной со средних веков, когда именно подобным образом изготовлялись деревенскими кузнецами железные орудия для обработки земли в виде


плугов и лемехов, до электронных устройств, работающих на токах высокой частоты с управлением в резонансном режиме. Кстати, кузнечная сварка (сварка давлением) сохранилась до наших дней. И резонансный сварочный инвертор не вытеснил с рынка труда, своих, хоть и громоздких, но более дешевых, долговечных и надежных предшественников, работающих на силовых элементах. Сварочные трансформаторы и выпрямители, многопостовые сварочные аппараты на постоянном и переменном токе, остаются на производствах с развитым сварочным циклом доминирующим оборудованием за счет своей низкой цены и надежности.

Эффект резонанса используется в системе управления инверторного модуля. Схема резонансного моста является разновидностью инверторных преобразователей двухтактного типа. Транзисторы, выполняющие роль ключей работают попарно. Работа схемы управления является двухполярной. Попеременно открытые ключевые транзисторы подают высокое напряжение в резонансную цепь инвертора, которую составляют: емкостной фильтр, сварочный импульсный трансформатор и дроссельное устройство. В инверторном модуле указанные устройства образуют резонансный колебательный контур. Когда частота инверторного преобразователя совпадает с частотной характеристикой резонансного контура, то на выходе создается возможность максимальной мощности работы сварочного тока.

В случае короткого замыкания цепи происходит рассогласование частот и резонансный эффект прекращается, что ограничивает возможный максимальный ток короткого замыкания. Изменением частоты вырабатываемой инверторным модулем происходит подстройка с частотой резонансного контура, что управляет характеристиками выходного тока сварки.

Резонансный сварочный инвертор является только разновидностью большого семейства преобразователей инверторного типа. Преобразование постоянного тока от входного выпрямителя в переменный ток высокой частоты происходит у всех устройств по одному принципу. Разница заключается в использовании в системе управления преобразователя резонансного контура. При этом даже работа транзисторных (или тиристорных) ключей не изменяется. По принципу двухполярных тактов работают многие схемы и типы сварочных инверторов.

Резонансные инверторы используются не только в сварочных устройствах, широкое применение они нашли в нагревательных устройствах токами высокой частоты ТВЧ.

Читайте также


  • Принцип работы сварочного инвертора

    В этой статье вы узнаете основные, базовые принципы работы сварочных инверторов, которые необходимо знать для правильного использования аппаратов …


  • Сварка сварочным инвертором

    В чем достоинства и недостатки сварки с помощью инвертора, а так-же основные типы работ данный устройством, вы узнаете из данной статьи. …


  • Самодельный сварочный инвертор

    Описание простейшего самодельного сварочного инвертора, который займет достойное место в небольшой домашней мастерской, вы найдете в данной статье. …


Силовая электроника своими руками

Силовая электроника своими руками Автор: Липин Руслан Владимирович [email protected]

Силовая часть с драйверами.

 


    Резонансный мост – это одна из разновидностей двухтактных преобразователей инверторного типа. Во время первого такта открыты транзисторы (далее ключи)VT1 и VT2, во время второго – VT4 и VT5. Такты отличаются полярностью подачи высокого напряжения (приблизительно 300В) в резонансную цепочку, состоящую из конденсатора C17, сварочного трансформатора T1 и дросселя L1. Для безопасной работы ключей инвертора между тактами необходима пауза (DeadTime). В сварочном инверторе частота преобразователя должна быть такой, чтобы ёмкость С17,  индуктивность L1 + индуктивность нагруженного на дугу трансформатора образовывали контур, в котором на этой частоте происходит резонанс напряжений. При этом мощность в нагрузке максимальна.  При коротком замыкании в сварочной цепи этот резонанс уходит, как бы ограничивая ток короткого замыкания. Подстраивая частоту инвертора можно добиться максимальной мощности в дуге. С увеличением частоты ток в контуре начинает ограничиваться реактивным сопротивлением дросселя L1 и ток в дуге понижается. Таким образом, один раз настроив резонансную частоту (читай, частоту при которой в контуре с трансформатором, нагруженным на дугу, в дуге максимальная мощность) можно изменять значение сварочного тока, увеличивая частоту инвертора относительно резонансной. 

    При включении инвертора в сеть через пусковой резистор R1 и спаренный выпрямитель VD6-VD13 заряжаются ёмкости С3 и C4. Как только ёмкости зарядятся до напряжения 200-250В включиться реле K1, и своими контактами зашунтирует резистор R1. Ёмкости дозаряжаются до напряжения приблизительно 300 В. C этого момента высоковольтная часть инвертора готова к работе.

    В своём сварочном инверторе для управления мощными IGBT-транзисторами, я применил специализированные драйверы фирмы IR. Драйверы верхних ключей получают питание от бустпретных ёмкостей С5 и C8.  Эти ёмкости периодически подпитываются через диоды VD14 и VD19 в моменты открытия нижних ключей. Здесь верхними (условно) ключами называю те транзисторы, коллекторы которых соединены с плюсом силового питания 300 В. У нижних ключей эмиттеры соединены с минусом силового питания 300 В.  

    Для согласования ТТЛ уровней микроконтроллера с уровнями входов LIN и HIN драйверов (не менее 9 В) служат элементы R2, R9, VT3, VT6.  Резисторы R8 и R14 обеспечивают неактивный режим драйверов во время “пусковой распутицы” микроконтроллера.

    Удвоитель напряжения собран на элементах VD23, VD26, VD27, С15, C16, С11 и служит для облегчения зажигания дуги. Программой микроконтроллера непрерывно отслеживается состояние выхода сварочного инвертора.  При коротком замыкании на выходе светодиод оптопары U1 потушен и на входе UOut  будет высокий логический уровень. Для защиты от пробоя силовых элементов схемы неизбежными выбросами напряжения служат так называемые снабберы и сапрессоры  VD17, VD18, VD22, VD28,  С13, C14, R19, R21, а также ограничитель “раскачки” R20.

    Ключи желательно припаять к медной подложке. О том как это сделать написано здесь.

Микроконтроллерный блок управления с блоком питания.

    Использование любого аппарата электродуговой сварки предполагает наличие достаточно мощной сети питающего напряжения. Это условие не всегда обеспечивается при сварке в условиях гаража или дачи. Отсюда повышенные требования к блоку питания (БП). Для питания ответственных узлов БП должен обеспечивать стабильное напряжение при просадке сетевого напряжения до 150 В, а лучше, ещё меньше. Для этой цели как нельзя лучше подходит импульсный блок питания, построенный по схеме обратноходового преобразователя, в простонародье называемый флайбэк. Представленный на схеме БП обеспечивает стабильное напряжение на выходе при просадке сетевого до 50 В! При этом запускается рывком при напряжении выше 80 В. Таким образом, отсутствует промежуточный режим работы когда напряжение на выходе уже есть, но ещё не 12,5 В. Для инверторов это важно, поскольку исключается работа ключей в линейном режиме. Желаю всем сваркостроителям использовать в качестве блока питания именно флайбэк! Уверяю, что затраты окупятся сполна. К слову сказать, в моём инверторе от линейного режима ключи защищены ещё и специализированными драйверами фирмы IR.

    Мотая трансформатор нужно обеспечить хорошую межобмоточную изоляцию. В моей конструкции все обмотки намотаны медным проводом в лаковой изоляции диаметром 0,2 мм. При подключении трансформатора необходимо правильно соблюсти фазировку обмоток, иначе флайбэк работать не будет. Подборкой сопротивления резистора R1,  добиваемся напряжения на выходе 12,5 В. Это напряжение используется для питания драйверов. Микроконтроллер получает питание через параметрический стабилизатор КР142ЕН5А.   

Работа программы и настройка резонансной частоты.

    Целью настройки резонансного моста является настройка резонансной частоты. Здесь и далее резонансной частотой буду называть ту частоту инвертора, при которой в дуге максимальная мощность.

 

Рабочий режим.

    При включении устройства в сеть светодиод потушен и звучит сигнал. Затем, если контакты термостатов замкнуты, запускается инвертор на резонансной частоте. Значение резонансной частоты считывается из нулевой ячейки EEPROM. При первом включении резонансная частота будет 30 кГц. Как только напряжение в сварочной цепи превысит 12 В (короткого замыкания нет) на проводе UOut возникнет низкий логический уровень и инвертор перейдёт в рабочий режим.

    В рабочем режиме горит светодиод, звуковой сигнал выключен. Проверяется положение потенциометра. Вращение движка потенциометра приведёт к изменению рабочей частоты инвертора. Рабочая частота меняется ступенями (всего 17 положений) от резонансной (минимальной) до максимальной. Изменение рабочей частоты сопровождается коротким звуковым сигналом. При этом максимальному сварочному току соответствует минимальная частота (она же резонансная). Увеличение частоты приводит к уменьшению тока в дуге. Таким образом, вращая потенциометр можно регулировать ток в дуге.

    При коротком замыкании в сварочной цепи и работе инвертора на частоте выше резонансной существует опасность “словить” резонанс в коротком замыкании. Вероятность, конечно мала, но стоит перестраховаться, поскольку резонанс в коротком замыкании – это верная смерть ключей инвертора! С целью защиты “от смерти” в рабочем режиме периодически проверяется логический уровень на выводе UOut детектора короткого замыкания в сварочной цепи. Если таковое имеется, то на входе UOut появится высокий логический уровень и инвертор начнёт работать на резонансной частоте независимо от положения движка потенциометра. При этом светодиод потушен. Если в течение 1 секунды не произойдёт повышения напряжения в сварочной цепи, то работа инвертора блокируется, и программа начнёт выполняться сначала. Так выполняется функция антизалипания электрода.

    Если во время работы произойдёт аварийное отключение одного из термостатов TS1 или TS2, то работа инвертора блокируется, включается прерывистый звуковой сигнал и начинает мигать светодиод. Как только температура понизится, и оба термостата будут включены, работа инвертора возобновиться.

 

Настройка резонансной частоты.

    Перед подачей силового питания на ключи запускаем блок управления. Временно устанавливаем перемычку между проводом UOut и минусом. Осциллографом проверяем управляющие импульсы на затворах ключей. Там должны быть прямоугольные импульсы частотой 30 кГц. Если всё так и есть, включаем в сварочные провода мощный реостат сопротивлением 0,15 Ом (для токов 170-200 А) и шунтируем контакты реле. Подаём питание на блок управления. Силовое питание запитываем через ЛАТР. Поднимая напряжение на ЛАТРе, следим за увеличением напряжения на реостате. Если всё нормально, устанавливаем на ЛАТРе 80-120В и начинаем настройку.

    Чтобы войти в режим изменения резонансной частоты необходимо нажать и удерживать обе кнопки до включения звукового сигнала. После отпускания кнопок, звуковой сигнал выключается, и светодиод начинает часто мигать, что свидетельствует о переходе в режим редактирования резонансной частоты. При этом инвертор начинает работать на резонансной частоте. Кликая кнопками изменяем частоту инвертора и добиваемся максимального напряжения на реостате. Если резонансная частота находится ниже 30 кГц, то увеличиваем немагнитный зазор в дросселе. Если резонансная частота выше 42 кГц, то зазор в дросселе следует уменьшить.  Как только резонансная частота подстроена на максимальную мощность, можно произвести запись значения резонансной частоты в EEPROM. Для этого кликаем одновременно на обе кнопки. После продолжительного звукового сигнала произойдёт запись.

    Восстанавливаем схему инвертора, удаляем перемычку с провода UOut, отключаем реостат. Включаем инвертор в сеть. Должно включиться реле и загореться светодиод. Потенциометром выставляем минимальную частоту (она же резонансная). Кратковременно нагружаем инвертор реостатом 0,15 Ом и замеряем на нём напряжение. Если это напряжение составляет 22-30 В, то можно Вас поздравить с успешной настройкой! Держак в руки и вперёд!

    Если напряжение меньше 22 В, то нужно увеличить зазор в дросселе и повторить настройку сначала.

Вес аппарата со сварочными проводами 8 кг.

Переход на главную страницу

Мостовой резонансный сварочный инвертор

Исповедь моей работы со сварочными аппаратами инверторного типа. Я телемастер имеющий 20 лет стажа, собрать любую схему не проблема, и вот появилось огромное желание поработать с инверторами. Схему начал с «бармалея». Собрал, заработало. На испытаниях выдал 40 А на нагрузке 8 спиралей, но без резонанса и трансформатор намотан на 6 ферритах от телевизора результат — пшик. Обмотка ф2 в стеклоткани.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Конструктивные особенности сварочных аппаратов

Сварочный мостовой инвертор


Радиомикрофон на метров. Сварочный аппарат из ЛАТРа. Несмотря на то что резонансные преобразователи, в основном, не получили применения в ИИСТ промышленного производства, интерес к резонансным топологиям не ослабевает [12]. Схема конвертера приведена на рисунке Если переключение силовых транзисторов происходит на резонансной частоте LCL-контура, то конвертер ведёт себя по отношению к нагрузке как источник тока, — в этом главная его особенность. Вместе с тем на холостом ходе выходное напряжение такого конвертера теоретически стремится к бесконечности.

Поскольку на практике необходимо иметь ограниченное выходное напряжение, для решения этой проблемы авторы предложили простую схему, которая с помощью дополнительных диодов VD3 и VD4 ограничивает напряжение на первичной обмотке трансформатора на уровне напряжения питания 2Vd. Нагрузочная характеристика лабораторного образца LCL-T-конвертера приведена на рисунке 12, из которого видно, что преобразователь действительно имеет характеристику источника тока.

Рассмотрим ещё один резонансный преобразователь сварочного назначения. Авторы использовали достаточно хорошо изученную топологию — двухтактный конвертер с последовательным частичным включением нагрузки в формирующий контур [14]. В зарубежной литературе этот тип конвертера получил название series-parallel loaded resonant converter или LCC converter.

Упрощённая схема силовой части приведена на рисунке Формирующий контур LCC-конвертера характеризуется двумя собственными резонансными частотами. При коротком замыкании на выходе конвертера ёмкость Ср замкнута и собственная частота контура равна:. На холостом ходе резонансная частота контура становится равной:. При малой величине С Р требуется большая кратность изменения коммутационной частоты, при большой ёмкости С Р на холостом ходе силовые транзисторы коммутируют значительный реактивный ток.

Поэтому выбор этой ёмкости носит компромиссный характер. Обычно отношение выбирается от 0,3 до 1. Авторами был разработан сварочный инвертор на основе LCC-конвертера с максимальной мощностью 3 кВт и диапазоном тока нагрузки 40… А. Регулирование и стабилизация тока осуществляется изменением частоты коммутации от 25 до 50 кГц, причём конвертер работает всегда на правом, высокочастотном склоне АЧХ резонансного контура, при максимальном коэффициенте заполнения.

Типичная зависимость коэффициента передачи по напряжению LCC-конвертера от относительной частоты показана на рисунке С этой целью используются два датчика напряжения VS1 и VS2. Для измерения тока нагрузки во вторичной обмотке установлен двухобмоточный трансформатор тока СТ1. Трансформатор тока СТ2 используется для защиты силовых транзисторов, с его помощью контролируется ток в формирующем контуре. Датчик выходного напряжения VSo необходим для ограничения тока контура на холостом ходе, с тем чтобы при отсутствии нагрузки контроллер устанавливал максимальную частоту коммутации.

Если не вводить ООС по выходному напряжению и не детектировать состояние холостого хода, контроллер установит минимальную частоту коммутации, которая близка к собственной резонансной частоте ненагруженного контура. Это, в свою очередь, приведёт к циркуляции большого тока в контуре и, следовательно, большим потерям проводимости транзисторов.

Использован силовой трансформатор кабельного типа с магнитопроводом. Индуктивность намагничивания составила 2,85 мГн, индуктивность рассеивания — 3,4 мкГн. Индуктивность выходного дросселя L o мкГн. Семейство экспериментальных статических ВАХ опытного образца приведено на рисунке На рисунках 16 и 17 показаны характерные осциллограммы токов и напряжений на силовом транзисторе и первичной обмотке трансформатора конденсаторе Ср при токе нагрузки, близком к минимальному, и напряжении питания В.

Статические вольтамперные характеристики экспериментального образца LCC-конвертера [14]. Сварочные инверторы с коррекцией коэффициента мощности Целесообразность применения активных корректоров коэффициента мощности ККМ в составе сварочных инверторов достаточно давно и активно обсуждается.

Эта проблема имеет две составляющие -экономическую и техническую. С экономической точки зрения, применение ККМ в составе ИИСТ низшего ценового диапазона бытового уровня нецелесообразно, поскольку такой сварочный инвертор сразу попадает в другую ценовую категорию, но при этом проигрывает конкурентам по комплексу технических параметров и, скорее всего, по уровню надёжности и качества.

Профессиональные ИИСТ промышленного назначения имеют другой порядок цен, поэтому использование ККМ в их составе не столь заметно увеличивает себестоимость.

Например, фирма Miller Electric оснащает корректором коэффициента мощности свои сварочные инверторы Max-star и ХМТ Series [15]. Цена производителя за модель в базовой конфигурации — долл. Во-первых, снижается среднеквадратичное значение тока, потребляемого ИИСТ от питающей сети, что позволяет использовать такие сварочные инверторы в маломощных сетях при сохранении заявленного максимального сварочного тока.

Во-вторых, повышается стабильность выходного тока и напряжения инвертора, что важно для профессионального оборудования. В-третьих, устраняется влияние ИИСТ на других потребителей, питающихся от той же первичной сети. Несинусоидальный ток, генерируемый нелинейной нагрузкой, протекая по импедансу питающей сети, порождает искажения формы напряжения сети. В спектре потребляемого тока содержатся не только высшие гармоники сетевой частоты, но и гармоники комбинационных частот. Источники сварочного тока, работающие в режимах импульсной модуляции тока дуги обычно используются частоты модуляции в сотни герц , потребляют ток, в спектре которого, кроме высших гармоник, содержатся также гармоники с частотами ниже основной.

В трёхфазных сетях применение ККМ нормализует величину тока, текущего в нулевом проводе. Авторы обсуждаемых далее работ отмечают улучшение качества сварного соединения, уменьшение разбрызгивания металла и снижение пульсаций тока нагрузки с частотой, кратной частоте напряжения питающей сети.

Кроме усложнения и удорожания ИИСТ возникают специфические вопросы взаимного влияния двух регулируемых преобразователей, работающих фактически на общую нелинейную нагрузку. При этом оба преобразователя могут иметь многопетлевую ООС по току и напряжению, индивидуальные алгоритмы управления, выполняют различные функции и отличаются по динамическим характеристикам.

Авторы работы [17] исследовали взаимное влияние К КМ на функционирование сварочного инвертора. Блок-схема устройства приведена на рисунке В качестве ККМ использовался простейший и наиболее распространённый тип преобразователя — однотактный од-нотранзисторный регулятор повышающего типа boost converter , работающий в режиме прерывистого тока индуктора ККМ.

Сварочный инвертор с активным ККМ [17] Напряжение питания на выходе ККМ составляло В, что позволило авторам увеличить коэффициент трансформации силового трансформатора до 5 : 1 и снизить токовую нагрузку на силовые транзисторы сварочного инвертора. Инвертор [18] также состоит из двух независимых блоков, управляемых от собственных контроллеров. Сварочный инвертор с активным мостовым выпрямителем в качестве ККМ [18] Экспериментальный образец сварочного инвертора испытывался при токе до А и продемонстрировал меньшее разбрызгивание металла и более высокое качество шва.

В составе полумостового инвертора транзисторы VT5, VT6 применён оригинальный силовой трансформатор с повышенной собственной ёмкостью обмоток, которая вместе с индуктивностями трансформатора и монтажа образует фильтр низких частот с частотой среза порядка кГц, что значительно меньше, чем в случае традиционной конструкции трансформатора. Силовой трансформатор с характеристикой ФНЧ эффективно подавляет помехи со стороны сварочной дуги, не пропуская их на сторону первичной обмотки.

Это, по мнению авторов, повышает стабильность работы ККМ-и ШИМ-контроллеров и снижает вероятность выхода из строя силовых транзисторов. Сварочный инвертор с активным ККМ, трёхфазным питанием и инжекцией 6-ой гармоники питающего напряжения в управляющий сигнал [19] При питании инвертора от трёхфазной сети структура ККМ усложняется.

В этом случае простейшим является активный корректор на основе однотранзисторного повышающего регулятора, работающий в режиме прерывистого тока индуктора DCM, discontinuous conduction mode на фиксированной частоте преобразования. Подобная структура сварочного инвертора с активным ККМ использована авторами работы [19] и показана на рисунке Элементы Cf и Lf образуют помехоподавляющий фильтр. Индуктивности L b — индукторы, входящие в состав схемы ККМ.

Сварочный преобразователь представляет собой готовое изделие — источник сварочного тока для полуавтоматической сварки в среде защитного газа С0 2. Особенностью данного ККМ является использование нового алгоритма управления транзистором VT1 корректора: в управляющий ШИМ-сигнал вводится напряжение, пропорциональное уровню шестой гармоники напряжения питающей сети.

Целью авторов являлось снижение уровня пятой гармоники потребляемого нагрузкой тока до уровня, соответствующего требованиям стандарта IEC, при использовании максимально простой и относительно эффективной схемотехники силовой части ККМ. Транзистор VT1 управляется сигналом d t следующего вида:. Опытный образец описанного ККМ работал на частоте преобразования 10 кГц при максимальной мощности в нагрузке 3 кВт.

Эффективность предложенной схемы существенно зависит от величины коэффициента М: с ростом значения М она снижается. Несмотря на то что простейший ККМ в виде повышающего однотранзисторного регулятора даёт удовлетворительные результаты, дальнейшее улучшение гармонического состава потребляемого инвертором тока требует более сложной схемотехники и алгоритмов управления активным выпрямителем.

Для реализации таких алгоритмов управления предпочтительны цифровые методы, использование которых сдерживается недостаточно высоким для данного применения быстродействием распространённых микроконтроллеров.

По этой причине авторы работы [20] для управления активным ККМ использовали цифровой сигнальный процессор TMSF и векторный метод управления активным выпрямителем. Блок-схема сварочного инвертора с активным трёхфазным мостовым ККМ показана на рисунке Частота преоб- разования ККМ определялась возможностями процессора и была выбрана равной 10 кГц,. В качестве датчиков тока Cs1- Cs3 применялись преобразователи на эффекте Холла.

Аналогичный преобразователь был адаптирован для использования в качестве гальванически развязанного датчика выходного напряжения V d. При снижении тока нагрузки КПД падает и растут искажения потребляемого тока.

Несмотря на то что на холостом ходе кн. Инвертор разрабатывался для ручной сварки штучным электродом и продемонстрировал высокую стабильность параметров и хорошие динамические свойства. Активный ККМ понижающего типа со свойствами источника тока [21] Авторами статьи [21] был разработан трёхфазный активный ШИМ-выпрямитель со свойствами источника тока для питания сварочного инвертора.

Блок-схема предложенного активного ККМ показана на рисунке Наличие подобного фильтра приводит к нежелательным последствиям: дополнительному фазовому сдвигу между потребляемым током и его образцовым значением, возникновению паразитных резонансных колебаний тока, особенно в переходных режимах, и циркуляции реактивных токов из-за наличия конденсаторов Cf.

Применение ШИМ-выпрямителя со свойствами источника тока позволяет исключить датчики фазного тока. Для реализации алгоритма работы активного ККМ и защиты полупроводниковых приборов от перегрузки по току достаточно контроля тока в выходной шине корректора датчик Cs1.

Функционирование разработанного активного ККМ проверялось совместно со сварочным инвертором промышленного производства Wallius SFC Выходное напряжение ККМ составило В. Было экспериментально подтверждено практически полное отсутствие паразитных колебаний тока во входном фильтре, возможность независимого регулирования активной и реактивной мощности, потребляемой ИИСТ, хорошая динамика тока дуги и отсутствие взаимного влияния активного ККМ и сварочного инвертора.

Получена величина коэффициента мощности, близкая к единице. Все рассмотренные выше примеры сварочных инверторов с активным ККМ имеют одинаковую структуру: отдельная секция ККМ со своим управляющим контроллером и отдельная, самостоятельная секция — сварочный инвертор со своим блоком и алгоритмами управления.

По этим причинам сегодня активно разрабатываются интегральные решения, совмещающие функции коррекции коэффициента мощности и источника сварочного тока в одной силовой части. При достаточно большой ёмкости Cf потенциал в точке N равен потенциалу нулевого провода трёхфазной питающей сети. Дроссель Lb-B при этом отдаёт накопленную энергию в конденсатор Cd за счёт тока, текущего через диод VD5. В момент времени t1 сначала выключается транзистор VT1 в режиме ZVS благодаря наличию демпферного конденсатора С1: ток первичной обмотки заряжает С1 и разряжает С2.

После полного перезаряда указанных емкостей током первичной обмотки открывается диод VD3, создавая условия для включения транзистора VT3 также в режиме ZVS.

На интервале t1…t2 ток первичной обмотки течёт через открытый транзистор VT2 и диод VD3, быстро спадая из-за того, что напряжение на конденсаторе СЬ приложено навстречу э. Как только ток первичной обмотки уменьшится до критической величины, дроссель Ls выходит из насыщения и предотвращает тем самым смену направления тока первичной обмотки.

Поскольку ток первичной обмотки уменьшился практически до нуля, в момент времени t2 выключение транзистора VT2 происходит в режиме ZCS. Ток через Lb-A и Lb-C линейно уменьшается до нуля, а ток через Lb-B линейно возрастает от нуля до максимального отрицательного значения. Затем все коммутационные процессы повторяются.


Наиболее часто применяемые высокочастотные преобразователи в сварочных инверторах

За несколько лет исследований схемных решений построения сварочных инверторов, радиолюбительских и промышленных конструкций я пришел к некоторым выводам с которыми я и хочу поделится. Схемных решений косого моста предостаточно. Многолетнее использование этого аппарата подтвердило надежность и неприхотливость к сетям данного инвертора. Для бытовых нужд и особенно на даче, где сетевое напряжение скачет, данный инвертор, незаменим.

(часть третья) — Для дома и быта, Сварочный инвертор — это просто! для управления верхними и нижними ключами мостового преобразователя. в резонансном дросселе, то с увеличением ёмкости входного.

Книги о инверторах

В таблицу включены сварочные выпрямители инверторного типа, предназначенные для ручной дуговой сварки штучным электродом диаметром Из табл. Об особенностях построения импульсных резонансных преобразователей напряжения можно прочитать в [3]. Эта ситуация проиллюстрирована на рис. Из рис. Мультирезонансный ИСТ с частотным регулированием описан в [8]. На рис. Резонансный преобразователь SRC.

Вы точно человек?

Как работает прослушка мобильных телефонов и как от нее защититься. Фазовый регулятор постоянного тока. Аппарат дуговой сварки должен обеспечивать падающую вольтамперную характеристику в нагрузке дуге. На рис. Так осуществляется частотное регулирование тока в сварочной дуге.

Резонансный мост — это одна из разновидностей двухтактных преобразователей инверторного типа.

Сварочный инвертор — это просто! (часть третья)

Изобретение относится к области электротехники, а именно к полумостовым транзисторным инверторам, и может использоваться для электродуговой сварки металлов от 1 до 10 мм. Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание эффективного и надежного сварочного инвертора с высоким КПД и малыми массогабаритными показателями. Полумостовой транзисторный инвертор, содержащий в силовой части полумост из двух транзисторов, шунтированных двумя обратными диодами, и двух конденсаторов, образующих в совокупности с транзисторами мост, подключенный диагональю постоянного тока к источнику питания, а диагональю переменного тока нагруженный на первичную обмотку силового трансформатора, имеющего вторичную обмотку, при этом, в цепь первичной обмотки трансформатора последовательно включены разделительный конденсатор и регулируемый дроссель, вторичная обмотка трансформатора выполнена по схеме со средней точкой с двухтактным выпрямителем, при этом полумост из двух транзисторов шунтирован двумя резонансными конденсаторами. Известен однофазный полумостовой инвертор, содержащий плечо полумоста в виде двух последовательно соединенных в проводящем направлении транзисторов и двух обратных диодов. Второе плечо полумоста образовано двумя последовательно соединенными конденсаторами.

Негуляев В.Ю. — Сварочный инвертор — это просто

В статье будет рассмотрена классическая схема сварочного инвертора. На сегодняшний день они очень популярны, цена их достаточно доступна. У них очень много положительных качеств, в частности, простота работы и малый вес. Но, как и остальные электронные устройства, сварочный аппарат может выйти из строя. И чтобы провести качественный ремонт, необходимо хотя бы в общих чертах иметь представление о его устройстве, из каких элементов состоит схема инвертора. Без этого вы не сможете отремонтировать сварочники, в схеме которых используются инверторные преобразователи. Поэтому необходимо очень много теории узнать об этом устройстве.

сегодняшний день являются сварочные инверторы. Они активно инверторы на основе резонансной мостовой или полумостовой схемы (рис. 4) [2].

Как в домашних условиях собрать инверторный сварочный аппарат

Ктонибудь делал высокочастотный инвертор для сварки, частотой кГц? На симисторе. А выше лезть на таких мощностях особо не резон. Да, моточные меньше, но больше динамические потери, то есть охладители.

Обращаем ваше внимание, что бесплатная подписка оформляется только для квалифицированных специалистов, аккуратно и полностью заполнивших анкету. Если вы по каким-либо причинам не попали в подписную базу или у вас есть жалобы на доставку, можно оформить платную подписку, — это позволит получать журнал гарантированно. На данном сайте используются cookie для сбора информации технического характера и обрабатывается Ваш IP-адрес. Продолжая использовать этот сайт, вы даете согласие на использование файлов cookies. Желающие получить отдельные ранее вышедшие номера могут заказать журнал.

Одним из самых важных параметров сварочного процесса является его устойчивость к колебаниям и помехам.

При этом резонансные преобразователи являются подвидами схем полумоста и полного моста. По системе управления данные устройства можно поделить на: ШИМ широтно-импульсной модуляцией , ЧИМ регулирование частоты , фазовое управления, а также могут существовать комбинации всех трех систем. Все выше перечисленные преобразователи имеют свои плюсы и минусы. Разберемся с каждым в отдельности. Это, пожалуй, один из самых простых, но не менее надежных преобразователей семейства двухтактных. Но если посмотреть с другой стороны, то можно применить трансформатор с меньшим сердечником, не опасаясь при этом захода в зону насыщения, что одновременно является и плюсом.

Нужны еще сервисы? Архив Каталог тем Добавить статью. Как покупать?


Негуляев В.Ю. — Сварочный инвертор

Естественно определившись с током нельзя забывать и о рабочем напряжении, в мостовой схеме на транзисторах напряжение не превышает напряжение питания,

или проще говоря не может быть больше 310 вольт, при питании от сети

220 вольт. Исходя из этого выбираем транзисторы с допустимым напряжением

не ниже 400 вольт. Многие могут сказать, что мы поставим сразу на 1200, это мол

будет над¸жнее, но это не совсем так, транзисторы одного вида, но

на разные напряжения могут очень сильно отличаться! Приведу пример: IGBT

транзисторы фирмы IR типа IRG4PC50UD — 600В — 55А, а такие же транзисторы на 1200 вольт IRG4PH50UD — 1200В — 45А, и это ещ¸ не все отличия, при равных токах на этих транзисторах различное падение напряжения, на первом 1,65В, а на втором 2,75В! А при токах в 20 ампер это лишние ватты потерь, мало того, это мощность которая выделяется в виде тепла, е¸ необходимо

отвести, значит нужно увеличивать радиатор почти в два раза! А это дополни —

тельный не только вес, но и объ¸м! И вс¸ это необходимо помнить

при выборе силовых транзисторов, но и это ещ¸ только первый прикид! Следующий этап, это подбор транзисторов по рабочей частоте, в нашем случае

параметры транзисторов должны сохраняться как минимум до частоты 100 кГц!

Есть один маленький секрет, не все фирмы дают параметры граничной частоты для работы в резонансном режиме, обычно только для силового переключения,

а это частоты, как минимум в 4 — 5 раз ниже, чем граничная частота при

использовании этого

же самого транзистора в резонансном режиме.

Это немного расширяет

район наших поисков, но и с такими параметрами имеется

несколько десятков транзисторов разных фирм. Самые доступные из них, и по цене и по наличию в продаже это транзисторы фирмы IR. В основном это IGBT но

есть и хорошие полевые транзисторы с допустимым напряжением 500 вольт, они хорошо работают в подобных схемах, но не очень удобны в крепеже, нет отверстия в корпусе. Я не буду рассматривать параметры включения и выключе — ния этих транзисторов, хотя это тоже очень важные параметры, коротко скажу, что

для нормальной работы IGBT транзисторов необходима пауза между закрытием и

открытием, чтобы завершились все процессы внутри транзистора, не менее 1,2 микросекунды! Для MOSFET транзисторов, это время не может быть менее 0,5 микросекунды! Вот собственно все требования к транзисторам, и если все они будут выполнены, то Вы получите над¸жный сварочный аппарат! Исходя из всего

выше изложенного — лучший выбор это транзисторы фирмы IR типа IRG4PC50UD,

IRG4PH50UD, полевые транзисторы IRFPS37N50A, IRFPS40N50, IRFPS43N50K. Эти транзисторы были опробованы и показали свою над¸жность и долговечность при

работе в резонансном сварочном инверторе. Для маломощных преобразователей,

мощность которых не превышает 2,5 кВт можно смело использовать IRFP460.

Устройство инверторного сварочного аппарата — Мастер Фломастер

Инверторный источник сварочного тока, ИИСТ, сварочный инвертор — это один из видов источника питания сварочной дуги.

Основное назначение всех сварочных источников — обеспечивать стабильное горение сварочной дуги и её легкий поджиг. Одним из самых важных параметров сварочного процесса является его устойчивость к колебаниям и помехам. Существует несколько видов источников питания сварочной дуги — трансформаторы, дизельные или бензиновые электрогенераторы, выпрямители и инверторы. Инверторный источник сварочного тока появился в XX веке, а в начале XXI века стал одним из самых популярных сварочных аппаратов для всех видов дуговой сварки.

Содержание

Типы инверторных источников сварочного тока [ править | править код ]

Инверторные источники сварочного тока для всех видов сварки устроены одинаково. Отличие состоит лишь в формируемой вольт-амперной характеристике. Поэтому возможен выпуск универсальных ИИСТ, пригодных для различных видов сварки (MMA, TIG, MIG/MAG).

Принцип действия [ править | править код ]

Сварочный инвертор представляет собой силовой трансформатор для понижения напряжения сети до необходимого напряжения холостого хода источника, блок силовых электрических схем, в основу которых заложены транзисторы MOSFET или IGBT и стабилизирующего дросселя для уменьшения пульсаций выпрямленного тока. Принцип действия инверторного источника сварочной дуги следующий: сетевое напряжение переменного тока подается на выпрямитель, после которого силовой модуль преобразует постоянный ток в переменный с повышенной частотой, который подается на высокочастотный сварочный трансформатор, имеющий существенно меньшую массу, чем сетевой, напряжение которого, после выпрямления, подается на сварочную дугу. Дуга на постоянном токе более устойчива.

Преимущества [ править | править код ]

Преимуществом инверторного источника питания сварочной дуги является уменьшение размеров силового трансформатора и улучшение динамической характеристики дуги. Использование инверторных технологий привело к уменьшению габаритов и массы сварочных аппаратов, улучшению качественного показателя сварочной дуги, повышению КПД, минимальному разбрызгиванию при сварке, позволило реализовать плавные регулировки сварочных параметров.

Недостатки [ править | править код ]

  • До конца 2000-х годов инверторные источники были намного дороже трансформаторных и менее надежны. По состоянию на 2010-е годы цена на инверторные аппараты значительно снизилась и приблизилась к трансформаторным. Надежность ИИСТ тоже существенно возросла, особенно с началом массового применения IGBT-модулей.
  • Ограниченность по коэффициенту загрузки, что связано со значительным нагревом элементов схемы.
  • Повышенная чувствительность к влажности воздуха и конденсату, выпадающему внутри корпуса.
  • Высокий (а зачастую — опасный) уровень создаваемых высокочастотных электромагнитных помех. Эта проблема частично решается применением так называемой улучшенной широтно-импульсной модуляции и синхронными выпрямителями во вторичных цепях. Однако эти решения существенно удорожают и утяжеляют устройство поэтому нашли применение лишь в профессиональных стационарных моделях. В ряде стран, например, в Канаде, Бельгии и Нидерландах, есть ограничения на применение импульсных источников питания с «жестким» переключением транзисторов. Наиболее ранние типы сварочных инверторов (построенные на биполярных транзисторах) использовали резонансный принцип и переключение выходных транзисторов при нулевой фазе тока, что существенно сужает спектр электромагнитных помех и уменьшает их спектральную мощность. По состоянию на 2015 год сварочные инверторы резонансного типа все ещё выпускаются в России и некоторыми производителями в Китае.

Схемотехника [ править | править код ]

Инверторные источники сварочного тока могут строиться по самым различным схемам, но на практике преобладают три:

  1. Однотактный прямоходный импульсный преобразователь с ШИМ-регулированием и рекупераций энергии. Такие инверторы наиболее просты, легки и компактны, но силовые транзисторы переключаются с разрывом тока при ненулевом напряжении, что приводит к значительным коммутационным потерям и большому уровню электромагнитных помех. Схема может быть реализована только на особо быстродействующих мощных MOSFET или IGBT транзисторах, поэтому получила распространение только в начале 2010-х годов. Также для работы схемы требуются мощные диоды с предельно малым временем обратного восстановления. Работоспособность схемы в значительной степени зависит от интенсивности переходных процессов на паразитных емкостях и индуктивностях компонентов, проводов и печатной платы, что требует тщательности проектирования и высокой точности изготовления. Схема применяется в переносных сварочных аппаратах, рассчитанных на небольшую мощность (до 4 кВт). Несмотря на малое число компонентов такие инверторы достаточно дорогие, причем 60-70% стоимости составляют специальные транзисторы и диоды. Схема распространена у европейских и японских производителей.
  2. Полумостовой или мостовой двухтактный преобразователь с ШИМ-регулированием. Коммутационные потери и уровень электромагнитных помех в них меньше, чем у предыдущего типа, но все таки достаточно высок. Схема обладает большей сложностью и требует большего числа компонентов, но развиваемая преобразователем мощность существенно выше, чем в однотактных схемах (до 10 кВт). Также требуются быстродействующие MOSFET или IGBT с высокой допустимой импульсной мощностью рассеивания, хотя и меньшей, чем в однотактной схеме. Требования к диодам также существенно ниже, чем в однотактной схеме. Работоспособность схемы зависит, но в меньшей степени чем у однотактных, от интенсивности переходных процессов на паразитных емкостях и индуктивностях компонентов, проводов и печатной платы. Гибкость, скорость и точность ШИМ-регулирования позволяет управлять током дуги по сложным законам, что повышает качество сварки. Схема популярна у американских и корейских производителей.
  3. Полумостовой или мостовой резонансный преобразователь с частотным или фазовым управлением. Наличие специально введенной резонансной цепи позволяет формировать оптимальную траекторию переключения транзисторов при нулевом напряжении или нулевом токе, а также нивелировать влияние паразитных емкостей и индуктивностей. Особых требований к скорости переключения и мощности транзисторов нет, так как коммутационные процессы происходят пассивно. Это позволяет строить такие инверторы с использованием недорогих транзисторов и диодов. Пригодны даже биполярные транзисторы. Мощность резонансных инверторов может достигать десятков киловатт. Однако резонансная цепь должна обладать значительной энергоемкостью и, соответственно, большими размерами. Поэтому такие аппараты получаются достаточно габаритными и тяжелыми. В виду нетребовательности резонансных преобразователей к характеристикам транзисторов цена таких изделий может быть сравнительно низкой. По этой причине большая часть сварочных инверторов производства России и Китая делаются именно с использованием резонансной схемотехники. Доступны резонансные преобразователи и для кустарного изготовления. Резонансный преобразователь имеет сравнительно узкий диапазон и невысокую скорость регулирования, поэтому реализовать на нем можно только сравнительно простые законы управления током дуги.

Инверторная сварка своими руками — это очень просто

Инверторная сварка — это современное устройство, которое пользуется широкой популярностью благодаря небольшому весу аппарата и его габаритов. Инверторный механизм основывается на применении полевых транзисторов и силовых переключателей. Чтобы стать обладателем сварочного аппарата, можно посетить любой магазин инструментов и обзавестись такой полезной вещью. Но есть способ намного экономнее, который обусловлен созданием инверторной сварки своими руками. Именно второму способу и уделим внимание в данном материале и рассмотрим, как сделать сварку в домашних условиях, что для этого понадобится и как выглядят схемы.

Особенности функционирования инвертора

Сварочный аппарат инверторного типа — это не что иное, как блок питания, тот, который сейчас применяется в современных компьютерах. На чем же основывается работа инвертора? В инверторе наблюдается следующая картина преобразования электрической энергии:

1) Напряжение, потребляемое из сети, преобразуется в постоянное.

2) Ток с постоянной синусоидой преобразовывается в переменный с высокой частотой.

3) Происходит снижение значения напряжения.

4) Происходит выпрямление тока с сохранением необходимой частоты.

Перечень таковых преобразований электрической цепи необходим для того, чтобы иметь возможность снизить массу аппарата и его габаритные размеры. Ведь, как известно, старые сварочные аппараты, принцип которых основывается на снижении величины напряжения и увеличения силы тока на вторичной обмотке трансформатора. В результате благодаря высокому значению силы тока наблюдается возможность дугового сваривания металлов. Для того чтобы сила тока увеличивалась, а напряжение снижалось, на вторичной обмотке уменьшается число витков, но при этом увеличивается сечение проводника. В результате можно заметить, что сварочный аппарат трансформаторного типа не только имеет значительные габариты, но и приличный вес.

Для решения проблемы был предложен вариант реализации сварочного аппарата посредством инверторной схемы. Принцип инвертора основывается на увеличении частоты тока до 60 или даже 80 кГц, тем самым осуществляя снижение массы и габаритов самого устройства. Все что потребовалось для реализации инверторного сварочного аппарата — это увеличить частоту в тысячи раз, что стало возможным благодаря применению полевых транзисторов.

Транзисторы обеспечивают сообщение между собой с частотой около 60-80 кГц. На схему питания транзисторов приходит постоянное значение тока, что обеспечивается благодаря применению выпрямителя. В качестве выпрямителя используется диодный мост, а выравнивание значения напряжения обеспечивают конденсаторы.

Переменный ток, который передается после прохождения через транзисторы на понижающий трансформатор. Но при этом в качестве трансформатора используется в сотни раз уменьшенная катушка. Почему используется катушка, потому как частота тока, которая подается на трансформатор, уже увеличена в 1000 раз благодаря полевым транзисторам. В результате получаем аналогичные данные, как и при работе трансформаторной сварки, только с большой разницей в весе и габаритах.

Что нужно для сборки инвертора

Чтобы собрать самостоятельно инверторную сварку, нужно знать, что схема рассчитывается, прежде всего, на потребляющее напряжение величиной 220 Вольт и током на 32 Ампера. Уже после преобразования энергии на выходе ток будет увеличен почти в 8 раз и будет достигать 250 Ампер. Такого тока достаточно для того, чтобы создать прочный шов электродом на расстоянии до 1 см. Для реализации блока питания инверторного типа потребуется воспользоваться следующими составляющими:

1) Трансформатор, состоящий из ферритного сердечника.

2) Обмотка первичного трансформатора со 100 витками провода диаметром 0,3 мм.

3) Три вторичных обмотки:

— внутренняя: 15 витков и диаметром провода 1 мм;

— средняя: 15 витков и диаметром 0,2 мм;

— наружная: 20 оборотов и диаметром 0,35 мм.

Кроме того, чтобы собрать трансформатор, потребуются следующие элементы:

Как выглядит схема инверторной сварки

Для того, чтобы понимать, что вообще собой представляет сварочный инверторный аппарат, необходимо рассмотреть схему, представленную ниже.

Электрическая схема инверторной сварки

Все эти компоненты необходимо объединить и тем самым получить сварочный аппарат, который будет незаменимым помощником при выполнении слесарных работ. Ниже представлена принципиальная схема инверторной сварки.

Схема блока питания инверторной сварки

Плата, на которой находится блок питания аппарата, монтируется отдельно от силовой части. Разделителем между силовой частью и блоком питания выступает металлический лист, подсоединенный к корпусу агрегата электрически.

Для управления затворками применяются проводники, припаивать которые нужно поблизости транзисторов. Эти проводники соединяются между собой парно, а сечение этих проводников не играет особой роли. Единственное, что важно учитывать — это длина проводников, которая не должна превышать 15 см.

Для человека, который не знаком с основами электроники, прочесть такого рода схему проблематично, не говоря уже о назначении каждого элемента. Поэтому если у вас нет навыков работы с электроникой, то лучше попросить знакомого мастера помочь разобраться. Вот, к примеру, ниже изображена схема силовой части инверторного сварочного аппарата.

Схема силовой части инверторной сварки

Как собрать инверторную сварку: поэтапное описание + (Видео)

Для сборки инверторного сварочного аппарата необходимо выполнить следующие этапы работы:

1) Корпус. В качестве корпуса для сварки рекомендуется воспользоваться старым системником от компьютера. Он подходит лучше всего, так как в нем имеется необходимое количество отверстий для вентиляции. Можно использовать старую 10-литровую канистру, в которой можно вырезать отверстия и разместить кулера. Для увеличения прочности конструкции из корпуса системника необходимо разместить металлические уголки, которые закрепляются с помощью болтовых соединений.

2) Сборка блока питания. Важным элементом блока питания является именно трансформатор. В качестве основы трансформатора рекомендуется воспользоваться ферритом 7х7 или 8х8. Для первичной обмотки трансформатора необходимо осуществить намотку проволоки по всей ширине сердечника. Такая немаловажная особенность влечет за собой улучшение работы устройства при появлении перепадов напряжения. В качестве проволоки обязательно нужно использовать медные провода марки ПЭВ-2, а в случае отсутствия шины, провода соединяются в один пучок. Стеклоткань используется для изоляции первичной обмотки. Сверху после слоя стеклоткани необходимо намотать витки экранирующих проводов.

Трансформатор с первичной и вторичной обмотками для создания инверторной сварки

3) Силовая часть. В качестве силового блока выступает понижающий трансформатор. В качестве сердечника для понижающего трансформатора применяются два вида сердечников: Ш20х208 2000 нм. Между обоими элементами важно обеспечить зазор, что решается путем расположения газетной бумаги. Для вторичной обмотки трансформатора характерно наматывание витков в несколько слоев. На вторичную обмотку трансформатора необходимо укладывать три слоя проводов, а между ними устанавливаются прокладки из фторопласта. Между обмотками важно расположить усиленный изоляционный слой, который позволит избежать пробоя напряжения на вторичную обмотку. Необходимо установить конденсатор напряжением не менее 1000 Вольт.

Трансформаторы для вторичной обмотки от старых телевизоров

Чтобы обеспечить циркуляцию воздуха между обмотками, необходимо оставить воздушный зазор. На ферритовом сердечнике собирается трансформатор тока, который включается в цепь к плюсовой линии. Сердечник необходимо обмотать термобумагой, поэтому в качестве этой бумаги лучше всего использовать кассовую ленту. Выпрямительные диоды крепятся к алюминиевой пластине радиатора. Выходы этих диодов следует соединить неизолированными проводами, сечение которых составляет 4 мм.

3) Инверторный блок. Главным предназначением инверторной системы — это преобразование постоянного тока в переменный с высокой частотой. Для обеспечения повышения частоты и применяют специальные полевые транзисторы. Ведь именно транзисторы работают на открытие и закрытие с высокой частотой.

Рекомендуется использовать не один мощный транзистор, а лучше всего реализовывать схему на основании 2 менее мощных. Это нужно для того, чтобы иметь возможность стабилизации частоты тока. В схеме не обойтись и без конденсаторов, которые соединяются последовательно и дают возможность решить такие проблемы:

Инвертор на алюминиевой пластине

4) Система охлаждения. На стенке корпуса следует установить вентиляторы охлаждения, а для этого можно использовать компьютерные кулера. Необходимы они для того, чтобы обеспечить охлаждение рабочих элементов. Чем больше вентиляторов будет использовано, тем лучше. В частности, обязательно требуется установить два вентилятора для обдува вторичного трансформатора. Один кулер будкт обдувать радиатор, тем самым не допуская перегрева рабочих элементов — выпрямительных диодов. Диоды монтируются на радиаторе следующим образом, как показано на фото ниже.

Выпрямительный мост на радиаторе охлаждения

Рекомендуется воспользоваться таким вспомогательным элементом, как термодатчик.

Его рекомендуется устанавливать на самом нагревающемся элементе. Этот датчик будет срабатывать при достижении критической температуры нагрева рабочего элемента. При его срабатывании будет отключаться питание инверторного устройства.

Мощный вентилятор для охлаждения инверторного устройства

При работе инверторная сварка очень быстро нагревается, поэтому наличие двух мощных кулеров является обязательным условием. Эти кулеры или вентиляторы располагаются на корпусе устройства, чтобы они работали на вытяжку воздуха.

Поступать свежий воздух в систему будет благодаря отверстиям в корпусе устройства. В системном блоке эти отверстия уже имеются, а если вы используете любой другой материал, то не забудьте обеспечить приток свежего воздуха.

5) Пайка платы является ключевым фактором, так как именно на плате основывается вся схема. На плате диоды и транзисторы важно устанавливать на встречном направлении друг к другу. Плата монтируется непосредственно между радиаторами охлаждения, с помощью чего соединяется вся цепь электроприборов. Питающая цепь рассчитывается на напряжение 300 В. Дополнительное расположение конденсаторов емкостью 0,15 мкФ дает возможность сброса избыточной мощности обратно в цепь. На выходе трансформатора располагаются конденсаторы и снабберы, с помощью которых осуществляется гашение перенапряжений на выходе вторичной обмотки.

6) Настройка и отладка работы. После того, как инверторная сварка будет собрана, потребуется провести еще несколько процедур, в частности, настроить функционирование агрегата. Для этого следует подключить к ШИМ (широтно-импульсный модулятор) напряжение в 15 Вольт и запитать кулер. Дополнительно включается в цепь реле через резистор R11. Реле включается в цепь для того, чтобы избежать скачков напряжения в сети 220 В. Обязательно важно провести контроль за включением реле, после чего подать питание на ШИМ. В результате должна наблюдаться картина, при которой должны исчезнуть прямоугольные участки на диаграмме ШИМ.

Устройство самодельного инвертора с описанием элементов

Судить о правильности соединения схемы можно в том случае, если во время настройки реле выдает 150 мА. В случае, когда же наблюдается слабый сигнал, то это говорит о неправильности соединения платы. Возможно, имеется пробой одной из обмоток, поэтому для устранения помех потребуется укоротить все питающие электропровода.

Инверторная сварка в корпусе системного блока от компьютера

Проверка работоспособности устройства

После проведения всех сборочных и отладочных работ остается только провести проверку работоспособности получившегося сварочного аппарата. Для этого запитывается прибор от электросети 220 В, затем задается высокие показатели силы тока и по осциллографу осуществляется сверка показаний. В нижней петле напряжение должно быть в переделах 500 В, но не более 550 В. Если все выполнено правильно со строгим подбором электроники, тогда показатель напряжения не превысит значения в 350 В.

Итак, теперь можно проверить сварку в действии, для чего используем необходимые электроды и осуществляем раскраивание шва до полного выгорания электрода. После этого важно проконтроллировать температуру трансформатора. Если трансформатор попросту закипает, тогда схема имеет свои недочеты и лучше далее не продолжать рабочий процесс.

После раскраивания 2-3 швов радиаторы нагреются до высокой температуры, поэтому после этого важно дать возможность им остыть. Для этого достаточно 2-3 минутной паузы, в результате чего температура понизится до оптимального значения.

Проверка сварочного аппарата

Как пользоваться самодельным аппаратом

После включения в цепь самодельного аппарата, контроллер в автоматическом режиме задаст определенную силу тока. При напряжении провода менее 100 Вольт, то это говорит о неисправности устройства. Придется разобрать аппарат и снова повторно провести проверку правильности сборки.

С помощью такого вида сварочных аппаратов можно осуществлять спайку не только черных, но и цветных металлов. Для того чтобы собрать сварочный аппарат, потребуется не только владение основами электротехники, но и свободное время для реализации задумки.

Инверторная сварка — незаменимая вещь в гараже у любого хозяина, поэтому если вы еще не обзавелись таким инструментом, то вы можете сделать его самостоятельно.

Огромный интерес и возросший за последнее десятилетие пик популярности к новым конструкциям сварочных аппаратов, работающих по принципу инверторов, обусловлен следующими основными причинами:

повышенным качеством шва;

доступностью выполнения операций даже начинающими сварщиками благодаря включению комплекса функций горячего старта, антизалипания электрода и форсажа дуги;

минимизацией конструкции сварочного оборудования, обеспечивающей его мобильность;

значительной экономией электроэнергии по сравнению с трансформаторными аналогами.

Эти достоинства стали возможны благодаря изменению подхода к технологии создания сварочной дуги на электроде за счет внедрения последних достижений микропроцессорной техники.

Как устроены сварочные инверторы

Для их питания используется электроэнергия 220 V 50 Hz, которая поступает из обычной электрической розетки. (Аппараты, работающие от трехфазной сети, используют схожие алгоритмы.) Единственное ограничение, на которое необходимо обратить внимание — это потребляемая мощность аппарата. Она не должна превышать номинал защитных устройств сети и токопроводящие свойства электропроводки.

Последовательность пяти технологических циклов, используемых для создания сварочной дуги инвертором, показана на картинке.

В них входят процессы, выполняемые:

конденсаторным сетевым фильтром;

понижающим трансформатором напряжения высокой частоты;

Все эти устройства размещаются на плате внутри корпуса. При снятом кожухе они имеют примерно такой вид, который показан на картинке.

Блок выпрямления сетевого напряжения

На него через ручной выключатель, расположенный на корпусе, подается переменное напряжение стационарной электрической сети. Оно преобразуется диодным мостом в пульсирующую величину. Через полупроводниковые элементы этого блока проходит вся энергия сварочной дуги. Поэтому они подбираются с необходимым запасом по напряжению и току.

Для улучшения теплосъема диодная сборка, подвергаемая при работе серьезному нагреву, смонтирована на охлаждающих радиаторах, которые дополнительно обдуваются приточным воздухом от вентилятора.

Нагрев диодного моста контролируется датчиком температуры, настроенным в режим термопредохранителя. Он, как элемент защиты, при разогреве диодов до +90 о С, размыкает цепь питания.

Конденсаторный сетевой фильтр

Параллельно выходным контактом выпрямителя, создающего пульсирующее напряжение, подключаются два мощных электролитических конденсатора для совместной работы. Они сглаживают колебания пульсаций и выбираются всегда с запасом по напряжению. Ведь даже в обычном режиме на фильтре оно увеличено в 1,41 раза и достигает 220 х 1,41=310 вольт.

По этой причине конденсаторы подбираются по рабочему напряжению не менее 400 V. Их емкость рассчитывают для каждой конструкции по мощности максимального сварочного тока. Обычно она составляет от 470 микрофарад и более для одного конденсатора.

Работающий сварочный инвертор преобразовывает достаточно большую электрическую мощность, вызывая электромагнитные шумы. Этим он создает помехи остальному подключенному к сети электрооборудованию. Для их исключения на входе выпрямительного устройства устанавливают индуктивно-емкостной фильтр.

Его назначение заключается в сглаживании высокочастотных помех, поступающих из работающей схемы в сеть питания других электрических потребителей.

Преобразование постоянного напряжения в высокочастотное может выполняться по разным принципам.

В сварочных инверторах наиболее распространены две разновидности схемы, работающие по принципу «косого моста»:

двухтактный полумостовой импульсный преобразователь;

полный мостовой импульсный преобразователь.

Вариант исполнения первой схемы показан на картинке.

Здесь применены два мощных транзисторных ключа. Они могут быть собраны на полупроводниковых устройствах серий MOSFET либо IGBT.

Каскадированные полевые транзисторы MOSFET отлично работают в низковольтных инверторах, а также хорошо справляются с нагрузками сварочных устройств. Для ускоренной зарядки/разрядки большой емкости им нужен двухтактный драйвер с управлением противофазными сигналами для быстрого заряда конденсаторов одним транзистором и закорачивания затвора на массу для разряда — другим.

Все большую популярность в преобразователях для сварки завоевывают биполярные транзисторы IGBT. Они легко передают большие мощности высокого напряжения, но для управления требуют более сложные алгоритмы.

Схема двухтактного полумостового импульсного преобразователя встречается в конструкциях инверторов для сварки со средней ценовой категорией. Она обладает хорошим кпд, надежна, формирует трансформаторные импульсы прямоугольной формы с высокой частотой в несколько десятков кГц.

Схема полного мостового импульсного преобразователя более сложная, включает два дополнительных транзистора.

Она максимально использует все возможности высокочастотного трансформатора с транзисторными ключами, попарно работающими в режиме двух объединенных косых мостов.

Эта схема применяется в самых мощных и дорогих инверторах для сварки.

Все ключевые транзисторы устанавливают на мощные радиаторы для отвода тепла. Кроме того, их дополнительно защищают от возможных всплесков напряжения демпфирующими RC-фильтрами.

Это специальная трансформаторная конструкция, как правило, на ферритовом магнитопроводе, которая понижает с минимальными потерями напряжение высокой частоты после инвертора до значения устойчивого зажигания дуги порядка 60 — 70 вольт.

В его вторичной обмотке протекают большие сварочные токи до нескольких сотен ампер. Таким образом, при трансформации в/ч энергии с относительно небольшим значением тока и высоким напряжением во вторичной обмотке формируются токи для сварки с уже пониженным напряжением.

За счет использования высокой частоты и перехода на ферритовый магнитопровод значительно снижается вес и габариты самого трансформатора, уменьшаются потери мощности на перемагничивание железа, повышается кпд.

Например, сварочный трансформатор старой конструкции с железным магнитопроводом, обеспечивающий ток сварки 160 ампер, имеет вес около 18 кг, а высокочастотный (с такими же электрическими характеристиками) — чуть меньше 0,3 кг.

Преимущества в весе аппарата, а, следовательно, и условиях эксплуатации очевидны.

Силовой выходной выпрямитель

Его основу составляет мост, собранный из специальных мощных диодов с очень высоким быстродействием, способных реагировать на высокочастотный ток — открываться и закрываться со временем восстановления порядка 50 наносекунд.

Обычные диоды с такой задачей не справляются. Длительность их переходного процесса соответствует примерно половине периода синусоидальной гармоники тока или около 0,01 секунды. Поэтому они быстро нагреваются и перегорают.

Силовой диодный мост, как и транзисторы в/ч трансформатора, для отвода тепла размещается на радиаторах и снабжается защитой из демпфирующей RC -цепочки от бросков напряжения.

Выходные клеммы выпрямителя делают толстыми медными наконечниками для надежного подключения сварочных проводников к цепи электрода.

Особенности схемы управления

Все операции сварочного инвертора управляются процессором и контролируются им через обратные связи с помощью различных датчиков. Это обеспечивает практически идеальные параметры сварочного тока для соединения всевозможных металлов.

За счет точно дозированных нагрузок значительно сокращаются потери электроэнергии при сварке.

Для работы схемы управления подается постоянное стабилизированное напряжение от блока питания, который внутри схемно подключен к входным цепям 220 V. Это напряжение направляется на:

вентилятор охлаждения радиаторов и плат;

реле плавного запуска;

питание микропроцессора и операционного усилителя.

Функция реле плавного пуска инвертора понятна из названия. Оно работает по следующему принципу: в момент включения инвертора очень резко начинают заряжаться электролитические конденсаторы сетевого фильтра. Их ток заряда очень большой и он может повредить диоды выпрямителя.

Чтобы этого не произошло, заряд ограничивают мощным резистором, который своим активным сопротивлением снижает начальный бросок тока. Когда конденсаторы зарядятся, а инвертор начнет работать в расчетном режиме, реле плавного пуска срабатывает и своими нормально открытыми контактами шунтирует этот резистор, выводя его таким образом из цепей стабилизации.

Практически вся логика работы инвертора заключена внутри микропроцессорного контроллера. Он управляет работой мощных транзисторов преобразователя.

Защита силовых транзисторов от перенапряжений на затворе и эмиттере основана на применении стабилитронов.

В схему обмотки высокочастотного трансформатора подключен датчик — трансформатор тока, который своими вторичными цепями направляет пропорциональный по величине и углу сигнал для обработки логикой. Таким способом контролируется сила сварочных токов для осуществления влияния на них при запуске и работе инвертора.

Для контроля величины приходящего напряжения на входе сетевого выпрямителя аппарата подключается микросхема операционного усилителя. Она постоянно анализирует сигналы от защит по напряжению и току, определяя момент возникновения аварии, при которой необходимо заблокировать работающий генератор и отключить инвертор от сети питания.

Предельные отклонения напряжения питающей сети контролируются компаратором. Он срабатывает при достижении критических значений электроэнергии. Его сигнал последовательно обрабатывается логическими элементами для отключения генератора и самого инвертора.

Для выставления вручную силы тока сварочной дуги используется регулировочный потенциометр, ручка которого выведена на корпус прибора. Изменение его сопротивления позволяет использовать один из методов управления, влияя на:

амплитуду в/ч напряжения инвертора;

частоту высокочастотных импульсов;

Основные правила эксплуатации и причины поломок сварочных инверторов

Бережное отношение к сложной электронной технике всегда является залогом ее длительной и надежной эксплуатации. Но, к сожалению не все пользователи это положение применяют на практике.

Сварочные инверторы работают в производственных цехах, на стройках или используются домашними мастерами в личных гаражах либо на дачах.

В производственных условиях чаще всего инверторы страдают от пыли, которая собирается внутри корпуса. Ее источниками могут быть любые инструменты или станки обрабатывающие металлы, бетон, граниты, кирпич. Особенно часто это проявляется при работе «болгарками», штроборезами, перфораторами…

Следующей причиной поломки, происходящей при сварке, является создание неопытным сварщиком нерасчетных нагрузок на электронную схему. К примеру, если попытаться маломощным сварочным инвертором разрезать лобовую броню башни танка или железнодорожный рельс, то исход такой работы однозначно предсказуем: перегорание электронных компонентов IGBT или MOSFET.

Внутри схемы управления работает тепловое реле для защиты от постепенно возрастающих тепловых нагрузок, но оно не успеет среагировать на такие быстрые превышения сварочных токов.

Каждый сварочный инвертор характеризуется параметром «ПВ» — продолжительностью включения по отношению к длительности паузы остановки, который указывается в техническом паспорте. Пренебрежение этими рекомендациями завода приводит к неизбежным поломкам.

Неаккуратное отношение к аппарату может выразиться в его плохой транспортировке или перевозке, когда на корпус воздействуют посторонние механические удары или вибрации рамы движущегося автомобиля.

Среди наемных работников наблюдаются случаи эксплуатации инверторов при явных признаках неисправностей, требующих немедленного устранения, например, ослабление контактов, фиксирующих сварочные кабели в гнездах корпуса. Да и передача дорогостоящего оборудования неквалифицированному и плохо обученному персоналу тоже обычно приводит к поломкам.

В быту часто возникают снижения напряжения питающей сети, особенно в гаражных кооперативах, а сварщик не обращает на это внимания и старается быстрее сделать свою работу, «выжимая» из инвертора все, на что тот способен и неспособен…

Зимнее хранение дорогостоящего электронного оборудования в плохо отапливаемом гараже либо вообще в сарае приводит к осаждению конденсата из воздуха на платах, окислению контактов, повреждению дорожек и другим внутренним поломкам. Точно так же эти аппараты страдают от работы при низких температурах менее -15 градусов или атмосферных осадках.

Передача инвертора соседу для выполнения им сварочных работ не всегда оканчивается благоприятным исходом.

Однако, общая статистика ремонтных мастерских показывает, что у частных владельцев сварочное оборудование работает дольше и качественнее.

Сварочные инверторы старых выпусков уступают по надежности трансформаторам для сварки. А современные их разработки, особенно на IGBT-модулях, уже обладают сопоставимыми параметрами.

В процессе сварки внутри корпуса выделяется большое количество тепла. Используемая система для его отвода и охлаждения плат и электронных элементов у моделей даже среднего ценового диапазона не обладает высокой эффективностью. Поэтому при работе необходимо соблюдать перерывы для снижения температуры внутренних деталей и устройств.

Как и все электронные схемы, инверторные аппараты теряют работоспособность при повышенной влажности и появлении конденсата.

Несмотря на включение в конструкцию шумоподавляющих фильтров, в питающую электрическую схему проникают довольно значительные высокочастотные помехи. Технические решения, устраняющие такую проблему, значительно усложняют устройство, что ведет к резкому увеличению стоимости всего оборудования.

Сварочный инвертор своими руками.

Сварочный инвертор своими руками.

За несколько лет исследований схемных решений построения сварочных инверторов, радиолюбительских и промышленных конструкций я пришел к некоторым выводам с которыми я и хочу поделится. При построении инвертора в основном используется схема косого  или  полного моста. Схемных решений косого моста предостаточно. Одна из них выложена на сайте http://svarka200748.narod.ru/  Схема не имеет лишних наворотов и легко настраивается. Многолетнее использование этого аппарата подтвердило надежность и неприхотливость к сетям данного инвертора. Для бытовых нужд и особенно на даче, где сетевое напряжение скачет, данный инвертор, незаменим. А вот о мостовых схемах мало что написано. Куда не сунься, везде фигурирует одна схема господина Негуляева.                          
Вот по этой схеме и хочется порассуждать. Ну во первых это не резонансный инвертор, а квазирезонансный.  В чем разница можно почитать в интернете. И столько хвалебных слов написано в адрес этой схемы. Давайте попробуем разобраться, так ли все хорошо, или господин Негуляев не все договаривает. Или сам того не знает.  Резонансная схема настраивается под конкретную нагрузку, о чем сам автор и пишет в рекомендациях по его настройке. Кстати сама настройка требует иметь сопротивление 0.13 ома и мощности в несколько киловатт, а это вопрос  не такой уж и простой. И все это в итоге ради более высокого кпд на 160 или 200х амперах? Но мы же не будем варить только таким током. Весь фокус в том, что как только я изменю или нагрузку (сменю электрод  4ку на 3ку ) или частоту задающего генератора при  помощи которого регулируется сварочный ток, все свойства резонансной схемы теряются. Транзисторы переходят в режим жесткого переключения, как и в любой другой схеме. В итоге, мы на этом аппарате практически не будем пользоватся резонансными свойствами данного инвертора, и стоит ли тогда городить огород? Далее у него нет на выходе дросселя, якобы резонансный дроссель включенный последовательно с первичной обмоткой силового транса, играет роль и  резонансного дросселя и выходного. Надо же так извратится.  Видимо все, и радиолюбители и промышленные разработчики глупцы, раз на выходе инвертора, будь тот хоть прямоходовой или квазирезонансный ставят дроссель.   В различных публикациях он приводит много различных схем для усовершенствования своего аппарата. Если их все собрать воедино то боюсь его 2х корпусов не хватит. А ведь UC3825 позволяет сделать нормальный аппарат обеспечивающий хорошие характеристики. Осуществлять обратную связь по току, чего Негуляев в своей схеме не предусмотрел, и следствие большие токи при залипании электрода. Да и сечение провода которым мотается силовик и дроссель  у него явно занижено.  В описании своего инвертора господин Негуляев приводит ещё одну схему регулирования тока при помощи ШИМ см.сх.

Интересно, а сам Негуляев пробовал собирать по данной схеме, я сильно сомневаюсь иначе он не стал бы её предлагать широкой аудитории.  Меняя напряжение на 8 ноге UC3825 мы меням скважность изначально, а следовательно выходное  напряжение на выходе сварочного аппарата, это легко проверяется подключением любой лампочки на выход сварочника.
Меням скважность и меняется напряжение на лампочке, и если я захочу варить 2кой и установлю ток якобы для сварки 80 амперами, то из низкокого напряжения на выходе я сомневаюсь что легко будет зажечь дугу. Мы прекрасно знаем, что у сварочника должна быть падающая характеристика, и изначально напряжение должно быть порядка 60 вольт. И вот чтобы в полной мере получить эти харктеристики и получить стабильный ток, у микросхемы UC3825 существуют 2 входа 1 и 2 нога. 2 нога это прямой вход , а 1 нога инверсный. Используя эти входа мы легко осуществляем обратную связь по току. Позднее я приведу схему где и осуществленна эта регулировка, кстати все промыщленные инвертора  построенны по такому принципу, кроме тех где управляются контроллером.   Пляшем дальше. Господин Негуляев предлагает мотать силовой транс на одном сердечнике, правда признается что после 5 минут работы транс разогревается до 90 градусов, зато экономия веса  0.5 кг. Интересно кому нужна такая экономия? Другое дело если бы речь шла между пяти и пятьюдесяти килограммами. 5 минут варить полчаса курить. Не думаю что кто то захочет иметь такой сварочник. Да еще паражает где он нашел такую хитрую формулу расчета импульсных трансформаторов, в которой количество витков что с одним сердечником что с двумя почти одно и тоже. Вот выдержка из его рекомендаций.


Перспективы применения резонансных преобразователей в качестве источников сварочного тока

радиоликбез

Статья представляет собой краткий обзор работ, посвященных исследованию возможности и перспектив применения резонансных преобразователей напряжения в качестве основы для построения сварочных инверторов — источников сварочного тока.

В настоящее время благодаря развитию элементной базы силовой электроники стало возможным и экономически целесообразным массовое производство источников сварочного тока (ИСТ), построенных на базе высокочастотных ключевых преобразователей. За оборудованием данного типа закрепилось название «сварочный инвертор». Все ведущие фирмы в области производства сварочного оборудования освоили выпуск сварочных инверторов, как бытового назначения, так и профессионального класса для промышленного сектора.

Преимущества ИСТ инверторного типа по сравнению с традиционными сварочными выпрямителями по таким ключевым параметрам, как масса и габариты, энергетическая эффективность и функциональность достаточно очевидны и описаны в специальной литературе, поэтому здесь обсуждаться не будут. Первой, и не простой задачей, которая встает перед разработчиком ключевого источника питания, является выбор оптимальной топологии (схемотехники) будущего устройства. Автор предпринял попытку собрать доступную информацию о топологии сварочных инверторов, выпускаемых крупными производителями. Источниками являлись инструкции по эксплуатации (Service Manuals), размещенные на сайтах компаний. Несмотря на то, что производители неохотно публикуют принципиальные схемы, все же можно найти интересующие нас данные, которые сведены в табл. 1.

В таблицу включены сварочные выпрямители инверторного типа, предназначенные для ручной дуговой сварки штучным электродом диаметром 3…4 мм. Этот класс инверторов выбран как наиболее распространенный и востребованный по мнению автора.

Из табл. 1 видно, что не наблюдается явного предпочтения какой-либо топологии. Авторы публикации [1], однако считают, что «сегодня наиболее популярной топологией (применительно к ИСТ, прим, автора) стал несимметричный мостовой прямоходовой конвертер. При необходимости увеличения рабочего тока используется параллельное включение по входу и выходу двух одинаковых модулей, управляемых ШИМ-контроллером с фазовым сдвигом в 180°». Указанный в цитате тип конвертера среди российских разработчиков более известен как «косой мост», он не обладает какими-либо особенными энергетическими показателями, но имеет три очень существенных свойства — более высокую надежность по сравнению с двухтактными конвертерами за счет отсутствия сквозных токов, отсутствие проблемы динамического подмагничивания магнитопровода силового трансформатора при использовании потактового ограничения тока ключевых транзисторов, технологическую простоту, что и делает его, возможно, оптимальным выбором для построения сварочного инвертора на токи приблизительно до 130 А. Как известно, главный недостаток этого типа конвертера — большие динамические потери на всех ключевых элементах из-за жесткого характера коммутации. Справедливости ради, необходимо отметить, что это относится и к традиционным двухтактным преобразоват елям. Этим обстоятельством объясняется явный всплеск примерно с середины 80-х годов прошлого века интереса к преобразователям С «МЯГКИМ» режимом коммутации силовых транзисторов и диодов. Вместе с этим известны работы по преодолению проблемы коммутационных потерь в «косом мосте». Кардинальный способ заключается в применении пассивных и активных бездиссипативных демпферных цепей с возвратом накопленной ими за рабочий такт энергии в источник питания. К сожалению, повышение эффективности, полученное таким схемотехническим способом, приводит к необходимости использования дополнительных реактивных и активных элементов, в результате чего страдает как простота, так и надежность.

Таким образом, интерес к преобразователям с «мягкой» коммутацией возникает совершенно закономерно. К таким преобразователям относятся резонансные, квазирезонансные (обычно — однотактные конвертеры с одно- и двухполупериодным режимом работы ключа), мультирезонансные и конвертеры с ШИМ и «мягким» режимом коммутации (в зарубежной литературе — soft-switched PWM).

Обзор достоинств и недостатков перечисленных выше разновидностей ключевых преобразователей с определением оптимальных областей применения сделан в [2].

Об особенностях построения импульсных резонансных преобразователей напряжения можно прочитать в [3]. В [4] на примере полумостовой топологии показаны особенности коммутационных процессов в трех наиболее изученных и применяемых типах резонансных преобразователей — конвертер с последовательным включением нагрузки в LC-контур (series-loaded resonant converter — SRC), конвертер с параллельным включением нагрузки (parallel-loaded resonant converter — PRC) и конвертер с последовательно-параллельным включением нагрузки (series-parallel loaded resonant converter — SPRC). В преобразотелях SPRC нагрузка может быть подключена как к части резонансной емкости (так называемый LCC converter), так и к части резонансной индуктивности (LLC converter). Топологическое многообразие резонансных преобразователей весьма велико и их рассмотрение выходит за рамки данной работы. В последнее время появилось большое числе публикаций, посвященных особенностям конвертеров LLC типа, с примером их применения в качестве ИСТ можно познакомиться в [5].

Обратимся к работам, посвященным возможности применения резонансных конвертеров в качестве источников сварочного тока. Судя по публикациям в зарубежных журналах, в качестве основы сварочных инверторов с «мягкой» коммутацией в основном рассматриваются следующие варианты.

Мостовой преобразователь, управляемый ШИМ с фазовым сдвигом (phase-shifted full bridge ZVS PWM converter). Снижение коммутационных потерь достигается за счет затягивания фронтов тока и напряжения на силовых транзисторах благодаря использованию резонансных процессов, протекающих только на интервалах времени переключения транзисторов и последующего возврата накопленной реактивной мощности из элементов резонансной цепи обратно в источник питания ИСТ.

Резонансный преобразователь LCC с регулированием за счет изменения частоты коммутации силовых транзисторов относительно собственной частоты резонансного контура (частотный способ). Существуют и другие способы регулирования тока (напряжения) нагрузки. Известен метод регулирования с постоянным временем включенного состояния транзистора и переменной паузой между тактами. Его характерный недостаток — необходимость увеличения индуктивности выходного дросселя. Возможно построение мостового резонансного LCC преобразователя с фиксированной частотой коммутации и регулированием методом ШИМ с фазовым сдвигом между плечами моста. При частотном методе предпочтительным является режим работы, когда частота коммутации всегда выше собственной частоты контура [4]. В этом случае включение транзисторов происходит при нулевом напряжении, а выключение — «жесткое», но при этом можно существенно снизить потери при выключении за счет применения так называемых ‹‹бездиссипативных демпферов, которые представляют собой просто конденсатор››, установленный параллельно силовому транзистору. Фактически — это вырожденный случай известного RCD-демпфера.

Характерные недостатки LCC конвертеров: во-первых, это достаточно большой реактивный ток на холостом ходу, коммутируемый силовыми транзисторами, что заставило авторов ввести дополнительный «спящий режим — схема управления (СУ) кратковременно запускает силовой каскад и проверяет наличие тока нагрузки, если тока нагрузки нет, то конвертер останавливается, а через некоторое время попытка повторяется. Если ток нагрузки обнаруживается, то СУ из « спящего» режима переходит в нормальный и к онвертер работает далее в штатном режиме. Во-вторых, возникает проблема «забегания» частоты ком мутации, определяемой СУ, в область частот ниже собственной резонансной частоты контура. Эго происходит из-за ограниченного быстродействия СУ по цепи обратной связи и зависимости собственной резонансной частоты контура от тока нагрузки. Эта ситуация проиллюстрирована на рис. 1, по вертикальной оси отложена величина коэффициента передачи кон нертера по напряжению, а по горизонтальной — относительная частота расстройки.

На холостом ходу СУ устанавливает частоту коммутации равную Fa — конвертер работает в точке А, собственная резонансная частота контура равна Fp. Частота Fa определяется выбранным коэффициентом трансформации силового трансформатора, добротностью контура и необходимым напряжением холостого хода. Пусть теперь сопротив ление нагрузки уменьшается до своего минимального значения, собственная

частота контура становится равном Fs, а конвертер переходит сначала в точку В из-за ограниченного быстродействия СУ, а затем — в точку С, в которой устанавливается ток нагрузки, равный току уставки (задания) СУ. Если теперь сопротивление нагрузки резко увеличивается, например, конвертер снова возвращается в режим холостого хода, то контурная частота становится равной Fp, но коммутационная частота осталась в точке С из-за ограниченного быстродействия СУ. В результате СУ продолжает уменьшать частоту управления транзисторами, чтобы вернуться в точку А, так как СУ не знает, на каком склоне АЧХ контура она сейчас находится. Для преодоления этой проблемы авторы вынуждены были использовать дополнительный модуль в СУ — фазовый детектор, с помощью которого СУ определяет, где находится частота ее задающего генератора по отношению к текущей контурной частоте. Дополнительно к этому необходимо ограничивать диапазон перестройки тактового генератора СУ как снизу, так и сверху Несмотря на все описанные проблемы, авторами был создан прототип промышленного сварочного инвертера со следующими параметрами. Напряжение холостого хода — 80 В, максимальный сварочный ток — 130 А при частоте коммутации 80 кГц, топология — полумостовой преобразователь на MOSFET. В работах также представлены результаты разработки ИСТ на базе LCC конвертера. Например, представлен действующий прототип ИСТ — мостовой конвертер с «мягким» режимом переключения всех активны силовых элементов и частотным методом регулирования тока нагрузки. При изменении частоты коммутации в диапазоне 65…100 кГц ток нагрузки регулируется в диапазоне 50…150 А, напряжение холостого хода — 70 В. Из рис. 1 видно, что необходимое напряжение холостого хода может быть получено при различных значениях коэффициента трансформации силового трансформатора, что позволяет оптимизировать последний. Мультирезонансный преобразователь, являющийся, фактически, усложненной версией LCC и LLC конвертеров. Внимание разработчиков к мультирезонансным преобразователям (МРП) объясняется желанием добиться такой АЧХ формирующего контура и его поведения в зависимости от сопротивления нагрузки, которое позволило бы оптимизировать процесс коммутации силовых транзисторов конвертера во всем диапазоне изменения частоты коммутации и нагрузки, если используется регулирование частотой, и получить достаточный диапазон регулировки тока нагрузки. В мультирезонансных конвертерах формирующий контур содержит более трех реактивных элементов. Часто термин LCC converter или SPRC converter применяется и к мультирезонансным версиям. Примеры построения силовой части сварочного инвертора на базе МРП можно посмотреть, например, в [8,16,17]. В работе [17] описан полу мостовой ИСТ, обеспечивающий сварочный ток до 200 А при напряжении дуги 25 В на частоте 85 кГц. Интересной особенностью данного лабораторного прототипа является применение активного корректора коэффициента мощности (ККМ) на входе ИСТ. Ток нагрузки регулируется изменением напряжения питания конвертера, контролируемого с помощью ККМ. Мультирезонансный ИСТ с частотным регулированием описан в [8]. Был получен диапазон тока нагрузки 60… 150 А при изменении частоты коммутации 65… 100 кГц, отмечаются хорошие динамические характеристики устройства. Амплитудно-частотная и фазо частотная характеристики коэффициента передачи ИСТ из [8] приведены на рис. 2. На рис. 3 показана топология силовой части преобразователя [8].

В [16] описан мостовой ИСТ с максимальным током нагрузки 150 А при 26 В и напряжением холостого хода 50…70 В. Топология силовой части полностью аналогична [8] и для краткости может быть названа LLLCCC-конвертер с частотным регулированием.


Резонансный преобразователь SRC. Одна из наиболее схемотехнически простых резонансных топологий так же, как и предыдущие, обсуждается в качестве ИСТ в публикациях [18—20]. В работе [ 19] описывается модифицированный вариант SRC-конвертера, имеющий интересные особенности. Используется частотный метод регулирования полумостового SRC, причем частота коммутации всегда ниже контурной. При этом ключи коммутируются при нулевом напряжении на них (режим ZVS), а не при нулевом токе (режим ZCS), что обычно имеет место, когда контурная частота выше коммутационной. Для реализации принудительного ZVS параллельно первичной обмотке силового трансформатора установлена дополнительная индуктивность Lp (в качестве Lp, авторы использовали индуктивность намагничивания силового трансформатора), а в качестве резонансной используется индуктивность рассеивания трансформатора. Второй особенностью является принудительное ограничение напряжения на резонансных конденсаторах Cl, С2 на уровне напряжения питания конвертера с помощью дополнительных диодов VD1, VD2 (рис. 4).

Это простое схемотехническое решение ограничивает запасаемую контуром энергию и, как следствие, приводит к дополнительному ограничению тока короткого замыкания с высоким быстродействием. Также упрощается проблема выбора оптимальной нагруженной добротности контура и повышается надежность токовой защиты силовых транзисторов конвертера. На лабораторном прототипе был получен ток нагрузки 130 А при напряжении 25 В. Напряжение холостого хода 80 В и КПД порядка 92 %. Выходной выпрямитель нагружен на емкостный фильтр (в соответствии с [4]), что не всегда приемлемо с точки зрения реакции со стороны нагрузки — сварочной дуги.

Конденсаторы С3 и С4 — демпферы, использующие режим ZVS.

Резонансные преобразователи напряжения активно используются в качестве основы для построения сварочных инверторов, так как возможноcти снижения коммутационных потерь в преобразователях с прямоугольной формой напряжения фактически исчерпаны. Основные трудности связаны с тем фактом, что минимальные коммутационные потери в резонансных преобразователях достигаются в узком диапазоне токов нагрузки в силу естественных особенностей этого класса конвертеров, в то время как диапазон изменения нагрузки сварочного инвертора — от холостого хода до короткого замыкания, поэтому основное направление в адаптации резонансных конвертеров в качестве ИСТ— это поиск оптимальных топологий, обеспечивающих «мягкую» коммутацию силовых ключевых элементов во всем диапазоне токов нагрузки.

Автор не ставил своей целью в ограниченном объеме журнальной статьи предоставить исчерпывающую информацию по такой сложной и объемной проблеме, как применение резонансных преобразователей в источниках питания сварочной дуги. В статье сделана попытка показать в целом текущее состояние обсуждаемой проблемы и познакомить читателя с практическими результатами работ по использованию этого класса преобразователей в качестве ИСТ.

Литература:

1.    Н. Меске, W. Fischer, F. Werther. Soft switching inverter power source for arc welding. EPE’97, Trondheim, pp. 4333—4337, 1997

2.    M. M. Jovanovic. Resonant, quasi-resonant, multi-resonant and soft-switching techmques-ments and limitations. Int. Journal Electronics, vol. 77, No. 5, 1994, pp. 537—554.

3.    Г. Волович. Резонансные преобразователи напряжения. — Схемотехника, 2003, № 8, с. 10—12.

4.    R. L. Steigerwald. A comparison of half-bridge resonant converter topologies. IEEE Transactions on power electronics, vol. 3, No. 2, 1988, pp. 174—182.

5.    Z. F. Bat. LCL-type resonant arc welding power supply and its steady-state mathematical model. Transactions of China Welding Institution, vol. 21, part 4, 2000, pp. 80—83.

6.    H. Aigner, K. Dierberger, D. Graf-ham. Improving the full-bridge phase-shift

p>ZVT converter for failure-free operation under extreme conditions in welding and similar applications. IEEE Industry Appl. Conference, 12—15 October 1998, vol. 2, pp. 1341—1348.

7.    S. J. Jeon, G. H. Cho. Zero-voltage and zero-current switching full bridge DC-DC converter for arc welding machines. Electronics Letters, vol. 35, No. 13, 1999, pp. 1043—1044.

8.    H. Pollock, J. O. Flower. New method of power control for series-parallel load-resonant converters maintaining zero-current switching and unity power factor operation. IEEE transactions on power electronics, vol. 12, No. 1, 1997, pp. 103—115.

9.    N. Frohleke, M. Schmedermann. Enhanced analysis and design issues of a 3-level DC/DC converter with zero voltage and zero current switching. EPE Conf. Proceed., Graz, Austria, 2201, pp. 1—10.

10.    N. Frohleke, R. Pieper, H. Mundinger, H. Grotstollen. Computer aided investigation of the auxiliary resonant commutated pole converter for wide range applications such as welding power supplies. IEEE IES, IECON 99 Proceed., vol. 2, pp. 891—896, 1999

11.    L. Malesani, P. Mattavelli, L. Rossetto, P. Tenti, W. Marin, A Pollmann. Electronic welder with high frequency resonant inverter. IEEE Transactions on industry applications, vol. 31, No. 2, 1995, pp. 273—279.

12.    J. Dudrik, P. Dzurko. Series-parallel resonant DC-to-DC converter for arc welding. Proc. Of the Conf. PEMC’98, Prague, September 1998, vol. 7, pp. 16—20.

13.    P. Dzurko, J. Dudrik, P. Visnyi. Behaviour of arc welder with high frequency LCC resonant converter. 9th International Conference on Power Electronics and Motion Control. — EPE-PEMC 2000 Kosice.

14.    С. T. Pan, C. D. Wey, Y. C. Wu, L. M. Wu, M. P. Cheng. Modeling of an LCC resonant power supply used for welding. Sympos on Electric Power Engineering, 1996, pp. 117—121.

15.1. Al-Bahadly, M. Saffar. Switching power supply for arc welding unit using resonant converter. WSEAS Transactions on circuits and systems, Issue 7, vol. 4, p.804, 2005.

16.    P. Dzurko, J. Dudrik. An improved multiresonant DC-to-DC Converter for arc welding. Electrical Drives and Power Electronics International Conference. — EDPE 01, Slovakia 3—5, October 2001, pp. 266—270.

17.    H. Pollock, J. O. Flower. Senes-parallel load-resonant converter for controlled-cur-rent Arc welding power supply. IEE Proc.-Electr. Power Appl. vol. 143, No. 3 1996, pp. 211—218.

18.    H. Pollock, J. O. Flower. Design, simulation and testing of a series resonant converter for pulsed load applications. PEVD 94, London, pp. 256—261, 1994.

19.    P. C. Theron, J. A. Fereira. Heavy duty inverter welders with high overvoltage immunity. IEEE AFRICON 96 4th Proceed, vol. 1, pp. 221—225, 1996.

20.    F. X. Fifatin, S. Pierfederici, B. Da-vat. Series load-resonant converter with an auxiliary resonant commutated pole circuit for controlled-current arc welding power supply. EPE 8th Conf. on power electronics and motion control, Lausanne, Switzerland, 1999.

21.    T. F. Wu, О. P. Yang, С. M. Pan. Analysis and design of variable frequency and phase-shift controlled series-resonant converter applied for arc welding machines. IEEE, IECON’95 Proceed., vol. i, pp. 656—661, 1995.

Сергей Петров,</p


резонансный%20инвертор%20для%20паспорт сварки и примечания по применению

2007 — АН4151

Резюме: Реферат: Полномостовой LLC резонансный преобразователь AN-4151 LLC резонансный преобразователь трансформатор секционная катушка LLC EER3542 сердечник LLC резонансный трансформатор Steigerwald A Сравнение полумоста резонансный FSFR2100 LLC резонансный трансформатор LP
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF Ан-4151 АН4151 Полномостовой LLC резонансный преобразователь Ан-4151 LLC резонансный преобразователь трансформатор секционная бобина ООО Ядро EER3542 ООО резонансный трансформатор Steigerwald Сравнение полумостового резонанса ФСФР2100 ООО резонансный трансформатор ЛП
Схема резонансного полумоста
ZCS

Резюме: Steigerwald Сравнение полумоста Резонансный резонансный полумост Схема резонансного полного моста Схема резонансного полного моста zcs Сравнение полумостового резонансного преобразователя uc 3825 Полумост UC3861 Замечания по применению Резонансный полумост Схема zcs MHz uc3843a Схема источника питания
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF Ю-138 Схема резонансного полумоста zcs Steigerwald Сравнение полумостового резонанса схема резонансного полумоста схема резонансного полного моста zcs схема резонансного полного моста сравнение полумостового резонансного преобразователя uc 3825 полумост Примечание по применению UC3861 Схема резонансного полумоста zcs МГц Схема источника питания uc3843a
2009 — Полномостовой резонансный преобразователь LLC

Реферат: ООО резонансный преобразователь инструкция по применению резонансный преобразователь для сварки Резонансный полумостовой преобразователь АН-9067 ООО резонансный преобразователь трансформатор фдпф10н50 ООО резонансный преобразователь смпс резонансный ооо ФДПФ10Н50ФТ
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF Ан-9067 Полномостовой LLC резонансный преобразователь Замечания по применению резонансного преобразователя LLC резонансный преобразователь для сварки Резонансный полумостовой преобразователь Ан-9067 LLC резонансный преобразователь трансформатор фдпф10н50 ООО резонансный трансформатор смпс резонансный ооо ФДПФ10Н50ФТ
UC3861-64

Реферат: Конденсатор 104 csk Steigerwald A Сравнение полумостового резонансного SEM-600A zvs в конструкции и реализации понижающего преобразователя.
Текст: Нет доступного текста файла


OCR-сканирование
PDF Ю-138 UC3861-64 конденсатор 104 кск Steigerwald Сравнение полумостового резонанса СЭМ-600А zvs в разработке и реализации понижающего преобразователя конденсатор 102 кск теория резонансного преобразователя ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ НУЛЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ UC3861 с ЗВС сравнение полумостового резонансного преобразователя
2007 — схема ЖК телевизора LG

Реферат: схема резонансного полумоста zcs ICE1HS01G схема резонансного полумоста схема резонансного полного моста zcs LLC схема резонансного полного моста LLC резонансный трансформатор LLC резонансный преобразователь трансформатор lg lcd tv СХЕМА ПИТАНИЯ схема блока питания LG 32 в схемах ЖК телевизора
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF ANPS0031 -ICE1HS01G ICE1HS01G схема ЖК телевизора LG схемы Схема резонансного полумоста zcs ICE1HS01G схема резонансного полумоста схема резонансного полного моста zcs LLC резонансная схема полного моста ООО резонансный трансформатор LLC резонансный преобразователь трансформатор СХЕМА ПИТАНИЯ ЖК-телевизора lg схема блока питания LG 32 в схемах жк телевизора
2009 — SNX-2468-1

Резюме: *2010dn FAN7621B EC35 ТРАНСФОРМАТОР scr C108 ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ Трансформатор ec35 FAN7621BSJX FAN7621 EER3542 Катушка EC35
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF FAN7621B 350 нс) 300 кГц FAN7621B SNX-2468-1 *2010дн EC35 ТРАНСФОРМАТОР катушка C108 ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ Трансформатор ec35 FAN7621BSJX ФАН7621 EER3542 катушка EC35
2007 — FSFR2100 для 450 Вт

Реферат: FEBFSFR2100 450W Mosfet Module Fairchild Resonant IC
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF ФСФР2100 120нс) 350 нс) 300 кГц ФСФР2100 ФСФР2100 на 450 Вт ФЕБФСФР2100 Мосфет-модуль 450 Вт Fairchild Резонансная ИС
2007 — ФСФР1800

Реферат: ВЧ транзистор 200 Вт AN4151 EER3542 сердечник scr C107 C107 SCR EER-3542 FSFR2100 FSFR2000 FSFR1900
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF ФСФР2100 120нс) 350 нс) 300 кГц ФСФР1800 ВЧ транзистор 200Вт АН4151 Ядро EER3542 скр C107 C107 СКВ EER-3542 ФСФР2100 ФСФР2000 ФСФР1900
2007 — ic fsfr1700l

Реферат: fsfr1700 Резонансный полумостовой преобразователь EC35 LLC Резонансный преобразователь 300 Вт. Рекомендации по применению fsfr1800 fsfr-1700 FSFR Преобразователи частоты в напряжение 10 В при 40 кГц LM TRANSFORMER EC35
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF 160нс) 350 нс) 300 кГц ic fsfr1700l фсфр1700 Резонансный полумостовой преобразователь ЕС35 Резонансный преобразователь LLC 300 Вт. Рекомендации по применению фсфр1800 фсфр-1700 ФСФР преобразователи частоты в напряжение 10 В при 40 кГц LM ТРАНСФОРМАТОР EC35
2007 — ФСФР2100

Резюме: EER3542 FSFR2100 для 450 Вт Fairchild Резонансная ИС EER-3542 KA431 AN-4151 TDA 200 Вт LLC резонансный преобразователь трансформатор катушка EER3542
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF ФСФР2100 120нс) 350 нс) 300 кГц ФСФР2100 EER3542 ФСФР2100 на 450 Вт Fairchild Резонансная ИС EER-3542 КА431 Ан-4151 ТДА 200Вт LLC резонансный преобразователь трансформатор шпулька EER3542
1999 — Steigerwald Сравнение резонансного полумоста

Реферат: схема резонансного полного моста UC3861, заметка по применению схема резонансного полумоста zcs схема резонансного полумоста zcs UC3861 схема резонансного полумоста zcs резонансный несимметричный прямой преобразователь Delta electronics резонансный преобразователь сравнение резонансного полумостового преобразователя
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF Ю-138 Steigerwald Сравнение полумостового резонанса схема резонансного полного моста Примечание по применению UC3861 Схема резонансного полумоста zcs UC3861 схема резонансного полного моста zcs схема резонансного полумоста резонансный несимметричный прямой преобразователь Резонансный преобразователь Delta Electronics сравнение полумостового резонансного преобразователя
2007 — Резонансный преобразователь LLC 300 Вт, примечания по применению

Реферат: pin-диод tda 1056 ntc 5d-9 EER-3542 FSFR1700 tda 100w FSFR1800 EER3542 TDA 200W CT 5D-9
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF 120нс) ФСФР2100 160нс) ФСФР2000/1900/1800/1700.350 нс) 300 кГц Резонансный преобразователь LLC 300 Вт. Рекомендации по применению пин-диод тда 1056 нтк 5д-9 EER-3542 ФСФР1700 тда 100 Вт ФСФР1800 EER3542 ТДА 200Вт КТ 5Д-9
2003 — л6598 24В

Реферат: схема резонансного полумоста zcs L6598 сравнение резонансного полумостового преобразователя схема резонансного полумоста Steigerwald A Сравнение резонансного полумоста 110v TV SMPS st l6598 380v dc to 24v dc конвертер AN1660
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF АН1660 L6598 L6598.л6598 24В Схема резонансного полумоста zcs сравнение полумостового резонансного преобразователя схема резонансного полумоста Steigerwald Сравнение полумостового резонанса 110В ТВ ИИП ул л6598 Преобразователь постоянного тока 380 В в постоянный ток 24 В АН1660
Недоступно

Резюме: нет абстрактного текста
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF СЕБ-27Д44 112-й
2010 — ФЕБФСФР2100

Аннотация: ФСФР2100
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF ФСФР2100 300 кГц ФСФР2100 ФЕБФСФР2100
«пьезоэлемент»

Реферат: KPSG100 ul1571 LF -30awg пьезоэлектрическая диафрагма пьезодиафрагма HP4194A 30AWG HP4194 kingstate kpsg100 KPSG-100
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF КПСГ100 2000 Ом 860-1060 мбар 5x3x25ПК 375 шт. «пьезоэлемент» КПСГ100 ул1571 ЛФ-30авг пьезоэлектрическая диафрагма пьезодиафрагма HP4194A 30AWG HP4194 Кингстейт KPSG100 КПСГ-100
пьезодиафрагма

Резюме: CEB-35D26 HP4194A H053
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF СЕБ-35Д26 112-й пьезодиафрагма СЕБ-35Д26 HP4194A H053
2000 — электрическая схема индукционной плиты

Аннотация: список компонентов индукционной плиты на печатной плате. Квазирезонансный преобразователь для индукционной плиты.
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF AN9012 схема индукционной плиты список компонентов индукционной плиты на печатной плате Квазирезонансный преобразователь для индукционной плиты Преобразователь для индукционного нагрева схема управления индукционной плитой схема рисоварка схема индукционная плита схема управления индукционным нагревом индукционная плита бесплатная электрическая схема конструкция катушки индукционной плиты
1999 — UC3875 ZVS дизайн

Реферат: схема резонансного полного моста U-136A Unitrode uc3875 КОНСТРУКЦИЯ С UC3875 UC3875 DC/DC преобразователь SLUA107 SEM-700 UC3875 наклон в uc3875
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF У-136А UC3875 UC3875 ZVS дизайн схема резонансного полного моста У-136А Унитроде uc3875 ПРОЕКТИРОВАНИЕ С UC3875 преобразователь постоянного тока UC3875 SLUA107 СЭМ-700 наклон в uc3875
1999 — UC3875 ZVS дизайн

Реферат: схема резонансного полного моста. КОНСТРУКЦИЯ С UC3875.
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF У-136А UC3875 UC3875 ZVS дизайн схема резонансного полного моста ПРОЕКТИРОВАНИЕ С UC3875 У-136А Унитроде uc3875 Билл Андрейчак Полномостовой ШИМ-преобразователь с переключением при нулевом напряжении переключатель PWM DC-DC контроллер фазовый сдвиг
2007 — сравнение резонансного полумостового преобразователя

Резюме: AN2450 L6599 заметка по применению l6599 400w l6599 ферритовый трансформатор atx источник питания LLC резонансная схема полного моста ER-49-27-17 резонансная схема полного моста T-RES-ER49
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF АН2450 сравнение полумостового резонансного преобразователя АН2450 Примечание по применению L6599 л6599 400 Вт л6599 ферритовый трансформатор блок питания atx LLC резонансная схема полного моста ЭР-49-27-17 схема резонансного полного моста Т-РЭС-ЭР49
2007 — фсфр1700

Резюме: TDA 200W FSFR1700L EER3542 FSFR1800 AN-4151 AN4151 LLC резонансный преобразователь 300W руководство по применению fsfr-series tda ic 5 pins 100w
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF 160нс) 350 нс) 300 кГц фсфр1700 ТДА 200Вт ФСФР1700Л EER3542 ФСФР1800 Ан-4151 АН4151 Резонансный преобразователь LLC 300 Вт. Рекомендации по применению fsfr-серия tda ic 5 контактов 100w
1995 — СЭМ-700

Реферат: SEM-700 Замыкание обратной связи двухтактный преобразователь конструкция двухтактный zvs 12v схема люминесцентных ламп 12v балласт IC универсальный блок питания ноутбука 18v принципиальная схема CTX110600-1 ЭЛЕКТРОННЫЙ БАЛЛАСТ компактная ЛАМПА СХЕМА Люминесцентный БАЛЛАСТ с низкими потерями
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF Ю-148 UC3871 UC3871.UC3871 СЭМ-700 SEM-700 Замыкание контура обратной связи конструкция двухтактного преобразователя двухтактный ЗВС Схема люминесцентных ламп на 12в. балласт 12В схема универсального блока питания ноутбука 18v принципиальная схема CTX110600-1 ЭЛЕКТРОННЫЙ БАЛЛАСТ СХЕМА компактной ЛАМПЫ Флуоресцентный БАЛЛАСТ с низкими потерями
2007 — EER3542

Резюме: fsfr2100 400W LLC резонансный трансформатор CT 5D-9 300W полумост tda 100w FSFR1700 бобина EER3542 an4151 FSFR2100
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF 120нс) ФСФР2100 160нс) ФСФР2100У/2000/1900/1800/1700.350 нс) 300 кГц EER3542 фсфр2100 400Вт ООО резонансный трансформатор КТ 5Д-9 полумост 300 Вт тда 100 Вт ФСФР1700 шпулька EER3542 Ан4151
2007 — SNX-2468-1

Реферат: ФСФР2100 трансформатор SNX 2468-1 EC35 ТРАНСФОРМАТОР преобразователи частоты в напряжение 10в на 40кГц LM ТРАНСФОРМАТОР EC35 АН-4151 ТДА 200Вт FSFR2100 для 450Вт КА431
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF ФСФР2100 120нс) 350 нс) 300 кГц ФСФР2100 SNX-2468-1 трансформатор SNX 2468-1 EC35 ТРАНСФОРМАТОР преобразователи частоты в напряжение 10 В при 40 кГц LM ТРАНСФОРМАТОР EC35 Ан-4151 ТДА 200Вт ФСФР2100 на 450 Вт КА431

(PDF) Конструкция сварочного аппарата GMAW с резонансным преобразователем серии A с использованием метода гармонического тока для передачи энергии

Электроника 2019, 8, 205 16 из 17 этого метода

исходят из двух разных областей: (а) мягкое переключение как при включении, так и при выключении, и (б)

уменьшают потери в сердечнике при малой нагрузке, поскольку необходимо уменьшить частоту переключения.Однако эффективность

можно повысить за счет оптимизации оставшейся системы, особенно трансформатора.

Тепловые потери, особенно в частях, которые работают с большим током, таких как вторичные диоды, требуют более тщательного контроля

. Поскольку в этой статье основное внимание уделяется технике управления, система еще не была оптимизирована.

Таблица 6. Потери по системам при КПД 86%.

Наименование элемента Расчетное значение потерь (Вт) Измеренное значение потерь (Вт)

Потери в трансформаторе и катушке индуктивности 70 153

Потери в БТИЗ 71.5 118

Первичные диоды (трехфазный выпрямитель) 30 25

Вторичные диоды 223 254

8. Заключение

Сварочные аппараты GMAW широко используются в промышленности. Уменьшение размера и веса

этих машин требует высокой частоты переключения. Однако частота коммутации ограничена

потерями устройств, используемых в инверторе. В данной статье предлагается алгоритм управления, который может быть использован в машинах GMAW вместе с последовательными резонансными преобразователями.В этом методе используется полосовой фильтроподобный характер преобразователя и используются частоты переключения, составляющие 1/3, 1/5,

1/7 и т. д. от резонансной частоты. Частота коммутации варьируется между этими дискретными значениями

в соответствии с требованиями нагрузки.

Вклад авторов: Написание — обзор и редактирование, NSA, AU и MTA.

Финансирование: Это исследование не получило внешнего финансирования.

Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

1. Хатамианфар, А.; Фатех, М.М.; Фарахани, С.С. Управление скользящим режимом процесса ручной дуговой сварки металлическим газом

. Материалы Международной конференции IEEE по системам, человеку и кибернетике 2008 г.,

, Сингапур, 12–15 октября 2008 г.; стр. 3570–3575.

2. Базарган-Лари Ю.; Эгтесад, М .; Ассадсангаби, Б. Исследование внутренней динамической стабильности и регулирования режима шаровидного распыления

процесса GMAW с помощью схемы линеаризации обратной связи MIMO.Материалы Международной конференции по интеллектуальным инженерным системам

2008, Майами, Флорида, США, 25–29 февраля 2008 г.;

стр. 31–36.

3. Anzehaee, M.M.; Хаэри, М.; Типи, А.Р.Д. Контроль процесса дуговой сварки металлическим газом на основе длины дуги и напряжения дуги

. В материалах ICCAS 2010, Кёнгидо, Южная Корея, 27–30 октября 2010 г.; стр. 280–285.

4. Цзэн Х.; Ян, С .; Пэн, Ф. З. Рассмотрение конструкции и сравнение беспроводной передачи энергии через гармонический ток

для беспроводных зарядок PHEV и EV.IEEE транс. Силовой электрон. 2017, 32, 5943–5952,

doi:10.1109/TPEL.2016.2616111.

5. Браньяс, К.; Казануева, Р .; Азкондо, Ф. Дж. Развернутый резонансный преобразователь со структурой удвоителя тока

Модуль

для сварочных работ. В материалах 11-й Международной конференции IEEE 2017 г. по совместимости, силовой электронике и энергетике (CPE-POWERENG), Кадис, Испания, 4–6 апреля

2017; стр. 288–293.

6.Цзэн, Х .; Ян С., Пэн Ф. Беспроводная передача энергии через гармонический ток для электромобилей.

Материалы конференции и выставки IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC) 2015 г., Шарлотта,

Северная Каролина, США, 15–19 марта 2015 г.; стр. 592–596.

7. Хоу, Дж.; Чен К.; Ян К.; Рен, X .; Вонг, С.; Це, С.К. Анализ и контроль S/SP компенсации бесконтактного резонансного преобразователя

с постоянным коэффициентом усиления по напряжению. В материалах конгресса и выставки IEEE Energy Conversion

2013 г., Денвер, Колорадо, США, 15–19 сентября 2013 г.; стр.2552–2558.

8. Рю, С.; Ким, Д .; Ким, М .; Ким, Дж.; Ли, Б. Стратегия гибридного управления с регулируемой частотой и рабочим циклом для полномостовых резонансных преобразователей серии

в зарядных устройствах для электромобилей. IEEE транс. Инд. Электрон. 2014, 61,

5354–5362, doi:10.1109/TIE.2014.2300036.

Серия

— параллельный резонансный преобразователь постоянного тока в постоянный для дуговой сварки

СЕРИЯ — ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ

Дж. Дудрик, П.Дзурко

Технические Кошицкий университет, Словацкая Республика

Аннотация. А резонансный преобразователь постоянного тока большой мощности, используемый в качестве источника постоянного тока для дуговой сварки. Резонансный преобразователь постоянного тока в постоянный состоит из входного однофазного диодного выпрямительного моста, конденсатора фильтр, высокочастотный последовательно-параллельный резонансный инвертор, высокочастотный трансформатор частоты и выходной высокочастотный диодный выпрямитель. результаты экспериментов с преобразователем постоянного тока мощностью 3 кВт, работающим на представлены частоты переключения от 25кГц до 50кГц.

Ключевые слова: Преобразователь постоянного тока в постоянный, резонансный преобразователь, переключение при нулевом напряжении, дуга Сварка

ВВЕДЕНИЕ

Напряжение токовая характеристика аппарата дуговой сварки зависит в основном от вид сварки. Типичное номинальное напряжение составляет около 50-80 В и номинальное ток от 60 А до 1000 А. Необходимо обеспечить гальванически изолированный выход для всех видов сварки. в Согласно классическим представлениям электрическая изоляция обеспечивается 50 силовой трансформатор Гц.Выход может быть выпрямлен для работы на постоянном токе. Общий вес такого оборудования очень велик, и обычно Нужны конденсаторы на входе для улучшения коэффициента мощности. В Кроме того, эффективность сварочных аппаратов малой мощности, как правило, низкая. (ниже 60 %).

резонансный преобразователь постоянного тока, используемый для дуговой сварки, представленный в этом бумага позволяет избежать большинства этих проблем. Полномостовой инвертор с последовательно-параллельный резонансный резервуар является основной частью представленного преобразователь.

Для приложения большой мощности с низким выходным напряжением последовательно-параллельные была выбрана нагруженная резонансная топология, так как она предлагает много желательные черты.Это решение имеет ряд преимуществ перед обычным резонансные преобразователи либо из последовательных резонансных преобразователей (с первичная обмотка последовательно с резонансным баком) или параллельная резонансная преобразователь (с первичной обмоткой, подключенной через резонансный конденсатор). Обеспечивает более широкий диапазон регулирования выходной мощности. ток. Необходимый частотный диапазон изменения для управления выходной ток относительно мал по сравнению с квазирезонансным преобразователи [5]. Правильная конструкция резонансных компонентов обеспечивает использовать некоторые преимущества последовательных резонансных преобразователей (например,грамм. ограничение тока короткого замыкания) и параллельный резонансный преобразователи (например, возможность управления на холостом ходу), исключая некоторые слабые места (например, ограниченный диапазон регулирования СРК и возможность насыщения трансформатора КНР).

В стремление к меньшим размерам и легкому весу источников питания необходимо эксплуатировать инвертор при максимальном переключении частота насколько это возможно. Эта высокая частота позволяет значительно уменьшить габариты и вес трансформатора (примерно в 10 раз) и он выполняет фильтрацию на выходе постоянного тока непрямого преобразователя постоянного тока. преобразователь проще и дешевле.Кроме того, он позволяет использовать физически небольшая катушка индуктивности для уменьшения пульсаций выходного тока до очень низкого уровня значения. Однако более высокая частота переключения приводит к увеличению Коммутационные потери в силовых полупроводниковых приборах при включении и выключить. Прогрессивный электронный контроль выходных параметров также может быть очень просто реализован.

МОЩНОСТЬ ЦЕПИ

упрощенная силовая схема преобразователя показана на рис. 1. выпрямленная линия переменного тока сглаживается емкостным фильтром C F1 и затем преобразуется в высокочастотное переменное напряжение через резонансный этап.Резонансный каскад состоит из последовательного резонансного индуктор L S , последовательный конденсатор C S , и параллельный конденсатор C P , который питает первичную сторону высокочастотного понижающего преобразователя трансформатор ТР. Вторичная обмотка этого трансформатора подключен через быстродействующий выпрямитель D5, D6 между сварочный стержень и свариваемый материал. Высокая частота инвертор состоит из четырех сверхбыстрых IGBT T1-T4 и диоды D1-D4 в мостовом соединении.

поведение преобразователя этого типа определяется резонансным каскадом, который должен быть правильно оформлен.

В состояние короткого замыкания резонансная частота цепи дается [3]:

(1)

и волновое сопротивление

(2)

добротность определяется как

(3)

резонансный ток можно рассчитать следующим образом

(4)

где U я среднеквадратичное значение основной составляющей прямоугольного напряжение инвертора и f с это частота переключения

В в случае холостого хода резонансная частота увеличивается по соотношению:

(5)

волновое сопротивление резонансного контура

(6)

и добротность

(7)

выбор параллельного конденсатора C P должен быть компромисс между значительными вариациями частота инвертора (если C P мала) и большой ток, протекающий в резонаторе на холостом ходу (если C P большой).

Для электрическая дуга, простая модель, включающая постоянное падение напряжения U L дюйм серии на малое сопротивление R L можно использовать для стационарного анализа:

(8)

который можно заменить эмпирическим уравнением:

(9)

КОНТРОЛЬ ЦЕПИ

Схема управления преобразователем представлена ​​на рис. 2. Схема управления предназначен для достижения условий эксплуатации, аналогичных тем, которые обычный электродуговой сварщик.В этом случае без нагрузки напряжение 50 В и регулировка выходного тока от 40 А до 150 А осуществляется требуется. Он включает в себя несколько функций, необходимых для обеспечения правильного поведение сварщика в любых условиях эксплуатации.

Ан интегральная схема управления UC 1861 используется для управления преобразователь. Контроллер питания резонансного типа UC 1861 предлагает множество функций, таких как усилитель ошибки, управляемое напряжением осциллятор, однократный синхронизирующий генератор с обнаружением пересечения нуля компаратор, логика управления двумя выходными драйверами, смещение 5 В генератор и блокировка при пониженном напряжении.Заблокированное управление неисправностями схема обеспечивает плавный пуск, задержку перезапуска и точное задание (рис. 2). Изменяя частоту импульсов, проводимость время транзисторов соответственно увеличивается или уменьшается, таким образом регулирование выходного тока.

встроенная схема управления резонансным режимом полностью гальванически отделены от силовых цепей.

резонансный инвертор, работающий выше резонансной частоты, требует контролируемое время отключения для обеспечения переключения при нулевом напряжении. нулевое напряжение переключателя должно быть определено для обоих переключателей S1, S4 в руку и перевести через чувствительные трансформаторы TR1, TR2 на нулевой вход цепи управления.

выходной ток определяется специальным трансформатором тока CT1 (Рис.3) . Выпрямленное напряжение с трансформатора тока СТ1 подается на неинвертирующий вход усилителя ошибки в качестве обратной связи.

Регламент достигается путем сравнения фактического напряжения, которое пропорционально выходной ток относительно опорного напряжения.Любые изменения выходной ток из-за изменений нагрузки вызывает частоту импульсов изменение в зависимости от нагрузки и состояния линии, стабилизация выходного сигнала ток. Трансформатор тока CT2 используется для измерения тока в резонансном баке для защиты транзисторов от перегрузки по току.

Высоковольтный драйвер затворов МОП и БТИЗ СХИ 20 управлять двумя IGBT в полумостовом соединении.

Функция резонансного преобразователя постоянного тока в постоянный в качестве источника тока для сварка на постоянном токе проверена на лабораторной модели.

схема, описанная в предыдущем разделе, была реализована с использованием следующие компоненты. Четыре сверхбыстрых IGBT (IRGNI115U06+IRGKI115U06) использовались в инверторе. Специальный высокочастотный коаксиальный Обмоточный трансформатор с очень низким значением индуктивности рассеяния был построены с использованием тороидальных ферритовых сердечников. Эффективная площадь ядра S e = 8 см 2 , первичные витки N P = 12, вторичные витки N S = 2, индуктивность намагничивания L M = 2.85 мГн, индуктивность рассеяния L L = 3,4 мГн (относится к основной стороне).

В выходном выпрямителе установлены диоды Шоттки. Индуктивность сглаживающий дроссель L S = 12 мГн. В практических приложениях это значение индуктивности может быть достигается с помощью выходных проводов для обеспечения фильтрации выходного тока.

Проц. конф. PEMC’98, Прага, сентябрь 1998 г., том 7, стр. 16-20

Рис.1. Последовательно-параллельный резонансный преобразователь

Рис.3. Измерение выходного тока

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ РЕЗУЛЬТАТЫ

измерение производилось при напряжении U = 300 В на входном фильтре С Ф1 . Номинальный выходной ток 100 А и максимальный выходной ток 150 А достигается при напряжении дуги.

сигналов напряжения на резонансном резервуаре и резонансного тока равны изображен на рис. 4. В результате операции над резонансом частота импеданс индуктора преобладает над импедансом конденсатора а резонансный ток i Р отстает от напряжения, при этом фазовый угол приближается к 90 o .Среднеквадратичное значение напряжения составляет примерно 300 В.

Напряжение у КП по горизонтали параллельный резонансный конденсатор C P и первичный ток трансформатора i CP показано на рис. 5. Напряжение i CP это синусоидальный и действует как источник напряжения для первичной стороны силовой трансформатор. Первичный ток имеет почти прямоугольную форму результат сглаженного выходного тока.

Рис. 6 показано напряжение переключателя u CE и ток переключения i C. преобразователь работает выше резонансной частоты, поэтому мощность выключатели включаются при нулевой коммутации (ЗВС). ZVS это практически не зависит от величины выходного тока, т.к. резонансный ток достаточно высок, чтобы обеспечить снабберные конденсаторы разрядка также в состоянии холостого хода. Для уменьшения выключения потеря переключателей до допустимого уровня внешних конденсаторов Требуются C1…C4 (действующие как нерассеивающие демпферы). Это может быть видно что скорость du CE /dt ограничивается демпфирующими конденсаторами, что существенно снижает потери.

Рис. 7 показано вторичное напряжение трансформатора У ТС ток диода выходного выпрямителя i D6 . Вторичное напряжение трансформатора немного отличается от синусоидальной формы в результате коммутации тока диода в выходной выпрямитель.

время коммутации (время нарастания или спада тока диода) равно зависит от значения индуктивности рассеяния.

напряжение нагрузки (выпрямленное вторичное напряжение) u 0 и ток нагрузки i 0 показано на рис.8. При интервальной коммутации диоды Д5, Д6 закрыты. проведение и последующее замыкание вторичной стороны трансформатор TR, таким образом, напряжение трансформатора равно нулю. Проводимость перекрытие выходного выпрямителя вызвано утечкой трансформатора индуктивность. Соответствующее падение напряжения постоянного тока U X определяется как U X = 2f х Л Л И ЛН где Л Л индуктивность рассеяния трансформатора и I LN номинальный ток нагрузки.

паразитной индуктивности соединительных проводов достаточно для сглаживания ток нагрузки.

значение сварочного тока плавно задается эталонным напряжением от 40 А до 150 А.

Рис.4. Резонансное напряжение на резонаторе u R и резонансный ток i Р t: 10 мс/дел., у Р :100 В/дел., я Р : 10А/дел.

Рис. 5. Напряжение U CP через параллельный резонансный конденсатор и первичный ток трансформатора я ТП . t: 10 мс/дел., у СР : 50 В/дел., i CP : 5 А/дел.

Инжир. 6. Переключатель напряжения u CE и ток переключения i C . t: 2,5 мс/дел., у СЕ : 100 В/дел., i C : 10 А/дел.

Рис. 7. Трансформатор вторичного напряжения У ТС ток диода выходного выпрямителя i D6 . t: 10 мс/дел., у СР : 20 В/дел., i D6 : 20 А/дел.

Рис. 8. Напряжение нагрузки u 0 и ток нагрузки i 0 . t: 10 мс/дел., и 0 : 20 В/дел., я 0 :20 А/дел.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Некоторые сварочные приложения требуют источников постоянного тока с малым весом и Размер, хорошая эффективность и приемлемая стоимость по сравнению с сварочные аппараты с трансформатором 50 Гц. Одна из альтернатив состоит в том, чтобы построить сварочные аппараты, используя резонансный преобразователь постоянного тока, который был обсуждаются в этой статье.

преобразователь, представленный в этой статье, имеет хорошее поведение для очень широких изменение тока нагрузки и напряжения.

Более того, все основные паразиты силового трансформатора интегрированы в силовая топология. Емкости диодов также интегрированы в питание топология и выходные емкости переключателя могут быть интегрированы в недиссипативные демпферы.

ССЫЛКИ

[1] Коленс, А.: Система высокочастотной электросварки. Электронный Машиностроение , 4/1977, стр. 66-68

[2] Куглер, В., Шара, Б.: Конструкция переносного сварочного тока Источник. Электротехник , 6/1988, с. 168-170, (на чешском языке)

[3] Малезани Л., Маттавели П., Розетто Л., Тенти П., Марин В., Поллман, А.: Электронный сварочный аппарат с высокочастотным резонансным инвертором. IEEE Транс. по отраслевому заявл. , Том 1, № 2/1995, стр. 273-279

[4] Ли, Ф.К.: Высокочастотные резонансные и ШИМ-преобразователи с мягким переключением. Вирджиния Центр силовой электроники , 1991

[5] Фролеке Х., Кунце Дж., Фидлер А., Гротстоллен Х.: Вклад к АС — Анализ резонансных преобразователей; Анализ серии — Параллельное резонансное укрытие, включая эффекты паразитных и Поглотители без потерь для оптимизированного дизайна. IEEE АПЕК , 1992, стр. 219-228

Адреса авторов

Ярослав Дудрик, Петер Дзурко

отделение электроприводов

Факультет электротехники и информатики

Технические Кошицкий университет

Летна 9, 042 00 Кошице, Словацкая Республика

Тел.: 00 421-95-63 205 51, Факс: 00 421-95-63 301 15

Электронная почта: [email protected], [email protected]

Последовательно-параллельный нагрузочно-резонансный преобразователь для источника питания дуговой сварки с регулируемым током

НЕОПРЕДЕЛЕННЫЕ (1996) Последовательно-параллельный нагрузочно-резонансный преобразователь для источника питания дуговой сварки с регулируемым током. ПРОЦЕДУРЫ IEE-ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ, 143 (3). стр. 211-218.

Результаты исследования недоступны в этом репозитории, свяжитесь с автором.

Запросить изменения для записи.

Аннотация

Для источника питания для сварки требуется возможность ограничения тока нагрузки в условиях короткого замыкания и ограничения напряжения нагрузки в условиях разомкнутой цепи. Последовательно-параллельный нагрузочно-резонансный преобразователь представляет собой схему, которая позволяет достичь этого. Возможность работы на высоких частотах в этих преобразователях сводит к минимуму размер магнитных компонентов в преобразователе и снижает пульсации выходного тока.В работе представлены теоретические и практические аспекты проектирования и построения последовательно-параллельного нагрузочно-резонансного преобразователя, предназначенного для использования в качестве регулируемого источника тока при сварке. Разработан и изготовлен преобразователь с выходным напряжением 25В и выходным током 200А, работающий на частоте 85кГц. Описан новый метод управления резонансным преобразователем. Управление выходной мощностью достигается за счет использования активного выпрямителя, модулирующего напряжение питания постоянного тока преобразователя. Представлены практические результаты работы преобразователя, питающего 200 А на малоиндуктивную нагрузку.

Тип изделия: Журнальная статья
Субъекты: Т Технологии > ТЗ Электротехника. Электроника Ядерная техника
Название журнала или публикации: ПРОЦЕДУРЫ IEE – ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ
Издатель: IEE-INST ELEC ENG
ISSN: 1350-2352
Официальная дата: май 1996 г.
Даты:
Дата Событие
Май 1996 НЕУКАЗАНО
Объем: 143
Номер: 3
Количество страниц: 8
Диапазон страниц: стр.211-218
Статус публикации: Опубликовано

Данные получены из сети знаний Thomson Reuters.

Запросить изменения или добавить полнотекстовые файлы в запись

Действия персонала репозитория (требуется логин)

Посмотреть товар

2 инвертора прямого хода для параллельно-последовательного чередования резонансов …

10-й Международный симпозиум «Актуальные проблемы в области электротехники и энергетики» Пярну, Эстония, 10-15 января 2011 г. 2 переключатьсявперед strong> инвертор для параллельногопоследовательного резонансного переменного > Преобразователь (PSA) для подачи электрической сварочной дуги Хелар Ниило, Тоомас Вайманн Таллиннский технический университет [email protected], [email protected] Резюме Сварка является наиболее распространенным, а также наиболее важным методом для соединения различных сталей и цветных металлов. Сварка применяется в сельском хозяйстве, различных ремонтных и любительских работах, помимо производственной сварки. Сварка в ремонтных работах зам составляет до 20 % объема всех сварочных процессов [1]. При дуговой сварке длина дуги постоянно меняется. При дуговой сварке защищенным металлом дуга зажигается, когда электрод замыкается на свариваемую деталь.При электродуговой сварке нагрузка и параметры дуги изменяются в больших пределах. Напряжение дуги изменяется от режима короткого замыкания до номинального напряжения. При таких нагрузках становится возможным использование параллельныхпоследовательных резонансных переменных преобразователей (ППА). Преимуществом преобразователя PSA является параметрическая стойкость к короткому замыканию (без обратной связи) и автоматическая стабилизация (без цепей возбуждения) мощности дуги в области очага.Ключевые слова Дуга, устройства подачи дуги, сварка, сварочные аппараты, резонансный, резонансный преобразователь, преобразователь ПСА, 2 переключатель впередвперед инвертор< /strong> Введение Переменный ток на частоте сети имеет некоторые недостатки при сварке по сравнению с постоянным током. Дуга становится менее стабильной и может разорваться при изменении направления тока. Для устранения этого недостатка повышают частоту сварочного тока и стараются минимизировать резкие изменения плазмы сварочной дуги.Время отклика дуги меньше 1 мкс [2]. Использование параллельныхпоследовательных резонансных переменных преобразователей имеет смысл в случае сложных потребителей постоянного тока, например, электродвигателей. электродуговая сварка и дуговые печи. В случае сетевых преобразователей частоты цена может быть в 1,3 раза выше, чем в случае классических аналогов, но при использовании преобразователя PSA отпадает необходимость в использовании дополнительных фильтров высших гармоник и коэффициент мощности достигает 0.95…0,98, при потреблении мощности из сети [3]. Преобразователь ПСА дает возможность сваривать на постоянной мощности, что обеспечивает высокое качество сварного соединения [4]. При использовании классических преобразователей мощность дуги постоянно и быстро меняется во времени. Недостатком обычных сварочных инверторов можно считать низкую скорость отклика цепей обратной связи. Из-за этого токи в сварочных преобразователях могут стать слишком большими, что может привести к выходу из строя всего аппарата.При использовании преобразователя PSA для сварки топология преобразователя изменяется по электрической дуге 6 раз за один период [3]. Если рабочую частоту сегмента инвертора поднять до 40 кГц, период управления изменением топологии преобразователя PSA будет такой же величины, как и длительность временных характеристик электрической дуги. Повышение рабочей частоты снижает массу и размеры устройств. Повышение рабочей частоты преобразователя до более высоких частот нецелесообразно из-за возрастающих коммутационных потерь.Преобразователь состоит из 5 частей, которые можно рассмотреть отдельно: 1. Источник питания 2. Инвертор 3. Преобразовательформирователь с центральным выводом 4. Резонансный контур 5. Выходной выпрямитель 2 переключатель форвард инвертор является самым дешевым по цене по сравнению с компонентами других типов инверторов. По сравнению с полномостовыми инверторами у него на два переключателя меньше.Также он не требует входных конденсаторов, как это делает полумостовой инвертор [5-7]. Однако есть существенный недостаток, который необходимо учитывать. Постоянная составляющая пересекает первичные обмотки из-за асимметрии инвертора. Это приводит к предварительному намагничиванию магнитопровода и ответственному увеличению стоимости изготовления трансформатора. На рисунке 1 показана схема преобразователя PSA с 2 переключателем дляварда инвертором, трансдляmer с центральным выводом, резонансным контуром, выходным выпрямителем и нагрузкой.Для имитации реальной нагрузки при использовании программного обеспечения для моделирования необходимо использовать источник постоянного напряжения (V t =20 В). Это означает значение падения напряжения дуги на участках анода и катода. Сопротивление (R t =0,04 Ом) означает поправочный коэффициент напряжения дуги, учитывающий ток нагрузки. Напряжение U t означает напряжение дуги. 140

Резонансный преобразователь LLC мощностью 8кВт в источнике питания плазмы на основе SiC силовых устройств для повышения эффективности

Аннотация

Цель

В этой статье представлен резонансный преобразователь LLC мощностью 8 кВт, предназначенный для питания плазмы с более высоким КПД и более легкой конструкцией.Представлено, как решить проблемы большого объема и веса, низкой производительности и низкого КПД традиционных источников питания плазмы.

Дизайн/методология/подход

В настоящее время эффективность переключения обычных кремниевых (Si) силовых устройств близка к теоретическому пределу, определяемому свойствами его материала; силовые устройства нового поколения из карбида кремния (SiC) с выдающимися преимуществами могут быть использованы для оптимальной конструкции.Этот прототип резонансного преобразователя LLC мощностью 8 кВт с силовыми элементами из карбида кремния (SiC) с модулированной частотой переключения в диапазоне от 100   до 400 кГц.

Находки

Экспериментальные результаты показывают, что топология, потери на переключение, потери в выпрямителе, потери в трансформаторе и схема привода полномостового источника питания плазмы LLC на основе карбида кремния (SiC) могут быть оптимизированы.

Ограничения/последствия исследования

Из-за выбранного объекта исследования (плазменный источник питания) данное исследование может иметь ограниченную универсальность. Авторы поощряют изучение высокочастотных резонансных преобразователей для других применений, таких как аргонно-дуговая сварка.

Практические последствия

Это исследование предлагает пользователям практическое применение для улучшения качества плазменной сварки.

Оригинальность/ценность

Экспериментальные результаты показывают, что полный мост LLC карбидокремниевый (SiC) плазменный источник питания предпочтительнее при работе в условиях высокой частоты и высокого напряжения. А его эффективность может достигать 98%, что делает его легче, компактнее и эффективнее, чем предыдущие модели.

Ключевые слова

Цитата

Ван, З., Фан, В., Се, Ф. и Йе, К. (2019), «Резонансный преобразователь LLC мощностью 8 кВт в плазменном источнике питания на основе силовых устройств SiC для повышения эффективности», Circuit World , Vol. 45 № 4, стр. 181-188. https://doi.org/10.1108/CW-07-2018-0058

Издатель

:

Изумруд Паблишинг Лимитед

Copyright © 2019, Изумруд Паблишинг Лимитед

Развернутый резонансный преобразователь со структурным модулем удвоителя тока для сварки

(1)

Развернутый резонансный преобразователь с удвоителем тока

Структурный модуль для сварки

Кристиан Браньяс, Росарио Касануэва, Франсиско Х.Азкондо

Департамент электронных технологий, систем и автоматизации

Университет Кантабрии

Ave. de los Castros s/n 39005, Сантандер, Испания [email protected]

Abstract— Новый многофазный резонансный преобразователь

Схема

с последовательной двухфазной первичной обмоткой и параллельный двойной удвоитель тока на вторичной стороне, работающий как представлен источник тока, управляемый фазовым сдвигом. Совместное использование напряжение и ток нагрузки среди активных и пассивных компоненты с высоким входным напряжением постоянного тока и током дуги мотивирует эту структуру, которая также использует устройства WBG для увеличения КПД при высокой частоте переключения.Полученный модуль предназначен для работы в непрерывном и пульсирующем режимах и может быть распараллелен для увеличения скорости тока дуги на выходе.

Ключевые слова: дуговая сварка, умножитель тока, резонансный преобразователь, коммутация при нулевом напряжении (ZVS).

I. ВВЕДЕНИЕ

Резонансные преобразователи обеспечивают мягкое переключение без потерь переходы, подталкивая частоту переключения и эффективность к более высокие значения и снижение электромагнитных помех. В мостовых конфигурациях время задержки переключения и переходный предел переключения частота, потому что для предотвращения выстрела требуется мертвое время через ситуацию.Мертвое время требует минимального отставание фазы резонансного тока от напряжения для обеспечения мягкое включение мощных МОП-транзисторов. А еще резонансный преобразователи производят более высокие среднеквадратичные значения тока, чем прямоугольные аналоги сигналов, что увеличивает потери проводимости. Новые устройства с широкой запрещенной зоной уменьшают переходный процесс переключения время и на сопротивление, что означает шаг вперед для резонансные преобразователи обрабатывают более высокий уровень мощности при более высоких частота.Помимо этих привлекательных характеристик, дизайн резонансного резервуара также может улучшить свойства импеданса, например, низкий или высокий выходной импеданс или источник питания или приемник поведение, особенно подходящее для питания нетрадиционных нагрузок [1-2]. Синусоидальные сигналы также предпочтительны в трансформаторах. для ограничения потерь мощности из-за высокочастотных составляющих. Резонансные преобразователи также подходят для определения модульных конструкции, в которых одна секция преобразования мощности, т.е.здание блок, оптимизирован по устройствам и магнитным технология компонентов и требуемая динамика представление. Конечный преобразователь определяется в соответствии с спецификации вольт-ампер, соединяя различные базовые блоки. Магниты также используются для балансировки распределения тока между конвертеры.

Дуговая сварка — это применение, при котором резонансные преобразователи успешно справляются с высоким током и стабильностью дуги [3-6]. высокое выходное сопротивление резонансного резервуара накладывает кратковременная стабильность дуги при сохранении быстрой динамики ответ, достаточный для реализации быстрого выходного тока модуляция для создания пульсирующих режимов.В последнее время было исследовал эффект пульсирующих дуг, показав, что они уменьшить зону термического влияния вокруг угрозы сварки, увеличить глубину провара в сварочной ванне и уменьшить потребление энергии как частота пульсаций и di/dt увеличить [7].

В статье представлен новый подход к разработке резонансные преобразователи для дуговой сварки. предлагаемая схема представляет внутреннюю модульность как в первичном секция инвертора и вторичный выпрямитель, в результате модуль, ориентированный на распараллеливание для достижения более высокой выходной дуги ток, как требуется.Используя широкополосный WBG и модульный подход к увеличению напряжения на шине постоянного тока, преобразователь состоит из резонансного преобразователя класса D LCpCs развернуты в два этапа с общей средней точкой напряжения, выходы которых последовательно соединены в первичной обмотке трансформатора. Последовательный конденсатор Cs развязывает любую постоянную составляющую и компенсировать индуктивность рассеяния трансформатора. Операционная при постоянной частоте коммутации общая мощность первичного трансформатора ток модулируется фазовым сдвигом между входные напряжения в резонансные резервуары, достигая нулевого напряжения переключения (ЗВС) при любых условиях нагрузки.вторичный секция выпрямителя выполнена по схеме удвоителя тока [8-9], также разворачивались в два этапа, соединенных параллельно на Выход для уменьшения потерь проводимости. Поэтому трансформатор подключение к коммутационным структурам последовательное, параллельное выходы. Сварочный модуль рассчитан на получение до Выходной ток 200 А с такой же эффективностью, как и раньше разработаны модули на 25 А [10], работающие на таком же или выше частота переключения.

II.РАЗВЕРНУТЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

В промышленных применениях при уровнях мощности выше 1 кВт, Boost на основе трехфазных цепей PFC дает некоторые преимущества в однако, в отличие от своих однофазных аналогов [11], постоянный ток выходное напряжение около 1 кВ. Высокое напряжение в звене постоянного тока накладывает жесткие проектные ограничения относительно максимальной перенапряжение выключателей и требуется более высокое

(2) Изоляция

между частями цепи. Более того, размер магнитные компоненты увеличиваются также за счет изоляции требования.Чтобы справиться с высоким напряжением в звене постоянного тока полученных из трехфазных цепей ККМ, в этой статье предлагается развернутый резонансный преобразователь, схема которого показана на рис. Рис. 1. Преимущество предлагаемого преобразователя в том, что напряжение, приложенное к транзисторам, составляет половину от общего постоянного тока напряжение связи. Эта функция позволяет использовать устройства с более низким rds(on), что имеет решающее значение в сильноточных приложениях по мере необходимости для сварочных аппаратов. Кроме того, разделение входного напряжения постоянного тока снизить требования к изоляции в реактивных компонентах, увеличение плотности преобразования энергии.

Ступень преобразования переменного тока в постоянный на вторичной стороне состоит из текущий этап множителя, полученный из текущего удвоителя выпрямитель [9]. Процесс сварки моделируется в соответствии с стандарт UNE-EN 60974-1 [12], который определяет обычное напряжение нагрузки для конкретного процесса сварки. Для например, для дуговой сварки электродом с покрытием (MMA/SMAW) и ток сварочного процесса, Iw, ниже чем 600 А, сварочное напряжение Vw определяется в установившемся режиме как линейную функцию от Iw, так что Vw = Varc + RarcIw.На с другой стороны, Vw = 44 В, если Iw > 600 А.

Рис.1. Сварочный модуль на основе развернутого резонансного преобразователя LCpCs с

Множитель тока

в качестве выходного каскада.

Для предлагаемого преобразователя требуется трансформатор. трансформатор обязателен из соображений безопасности, так как он обеспечивает гальваническая развязка между высоковольтной шиной постоянного тока и заготовка. Кроме того, коэффициент трансформации трансформатора используется в качестве проектного параметра для ограничения максимального ток в каскаде инвертора.Структура трансформатора симметричный, с двумя первичными и двумя вторичными, все они намотаны в одном магнитном сердечнике. Структура трансформатор обеспечивает преобразователь одним интересным особенностью, так как она позволяет контролировать сварочный ток Iw при постоянная частота переключения за счет сдвига фазы на единицу выходное напряжение инвертора, например v2, по отношению к другому, v1, как

изображен на рис. 2. Исследование предлагаемого преобразователя проводится осуществляется с учетом фазового угла Ψ в качестве управляющего параметр.

Рис.2. Управление фазой: выходные напряжения каждой секции инвертора.

А. Множитель выходного тока

Ток процесса сварки, Iw, циркулирует через выходной выпрямительный каскад, являющийся серьезной проблемой проектирования. В этой статье, умножитель тока используется как каскад выпрямителя. Текущий путь для положительных и отрицательных полупериодов переменного тока показано на рис. 3.

Рис. 3. Множитель выходного тока. Текущий путь для положительных и отрицательных циклов переменного тока.

Текущий множитель получается из параллельного подключение двух выпрямителей с удвоением тока [9]. преимущества этой конфигурации усиливаются в отношении исходный выпрямитель с удвоением тока и относятся к более низкому потери проводимости и упрощение трансформатора, т.к. каждая вторичная имеет дело только с четвертью Iw.

Поскольку выходной фильтр убирает высокочастотные пульсации, приближение малой пульсации [13] используется для моделирования тока каскад умножения в установившемся режиме.С первой гармоникой прямоугольная форма волны, связь между переменным и постоянным током боковые токи определяются формулой

а.ч. ш н я

I  ˆ , (1)

где Îac – амплитуда тока через первичные обмотки трансформатора, а n — коэффициент витков (n:1) от каждой первичной обмотки к соответствующей вторичной обмотке. Соотношение между напряжением на стороне переменного и постоянного тока получено при условии, что цепь без потерь и каждая обмотка обрабатывает половина выходной мощности.

v2 В пост. тока v1 t -VDC Ψ Cs +Вв я Ко Рарк Варк Lo3 Lo4 Do3 До4 Lo1 Lo2 До1 Do2 п:1 Cs 1в/4н 1в/4н п:1 Cs +Вв я Ко Рарк Варк Lo3 Lo4 Do3 До4 Lo1 Lo2 До1 Do2 п:1 Cs 1в/4н 1в/4н п:1 М1 М2 i1 1 сп В пост. тока л + -Cs + Фольксваген я Ко Рарк Варк Lo3 Lo4 Do3 До4 Lo1 Lo2 До1 Do2 i2 2 М3 л сп п:1 М4 + — В постоянный ток Cs п:1 МАК МАК

(3)

угл. ж дуга переменный ток w n R I V В В     ˆ (2)

Из (1) и (2) эквивалентная нагрузка процесса сварки, видно из каждой первичной обмотки,

дуга переменный ток дуга

ac n R I n V

Вˆ  22 ˆ   , (3)

Из (1), (2) и (3) стационарной усредненной модели множитель выходного тока показан на рис.4

Рис. 4. Стационарная усредненная модель выпрямителя с удвоением тока

На рис. 4 каскад выпрямителя отражен к каждому первичная обмотка трансформатора как установившийся эквивалент сопротивление, указанное в (4),          ж дуга дуга ж ак я В р н р н Р 2 2 2 2 (4)

В предположении установившихся условий и с учетом что модуль разработан для сварочного процесса, такого как Iw < 600 А стандарт UNE-EN 60974-1 [12] устанавливает, что постоянное падение напряжения Varc = 20 В, сопротивление резистора Rarc = 40 мОм.

III. СТАЦИОНАРНЫЙ АНАЛИЗ РЕЗОНАНСНОГО ИНВЕРТОРА

Используя фундаментальное приближение, выходные напряжения каждая секция класса D, v1,2, представлена ​​в комплексе области по (5), а эквивалентная схема показана на рис. 5, где множитель выходного тока уменьшен до его эквивалента полное сопротивление, Rac, отраженное от первичных сторон трансформатор. 2 2    В пост. тока e j  1,2 В

.

(5)

Рис.5. Упрощенный развернутый каскад резонансного инвертора LCpC для анализа схемы.

На рис. 5 Lk представляет собой индуктивность рассеяния трансформатор. Емкость последовательно включенного конденсатора Cs равна рассчитывается для достижения при частоте коммутации ряда резонанс Lk-Cs. Тогда как ответвление ряда Lk-Cs

Импеданс

равен нулю на частоте коммутации, нагрузка Rac равна подключен параллельно с параллельным конденсатором Cp, как показано на рисунке на рис.6.

Рис.6. Упрощенный развернутый резонансный инвертор LCp после отмены

Индуктивность рассеяния трансформатора

.

Основные характеристики резонансного преобразователя на рис. 6: определяется параллельными параметрами, показанными в таблице I.

р п п п С л Z    1  п п ЖК 1   п переменный ток п Z р Q  Параллельно Резонансный Частота Параллельно Характеристика Импеданс Параллельно Качественный Фактор ТАБЛИЦА I.

ПАРАМЕТРЫ LCp ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ В РАЗЛОЖЕННОМ СОСТОЯНИИ

Токи через резонансные катушки индуктивности i1 и i2 равны задается в векторной форме (6) где  — нормированный частота переключения, = /p.(6)

                                         п п п п Округ Колумбия Вопрос Дж Вопрос Дж Вопрос Z В 2 2 , 1 1 2 грех 2 потому что 2 грех 1 2 потому что 2 я 

Амплитуда выходного тока на стороне переменного тока преобразователя получается из (7),

                  п п п Округ Колумбия переменный ток Вопрос Дж Вопрос Z В 2 1 2 потому что 2 я 

(7)

Стабильность тока обязательна при дуговой сварке.На с другой стороны, необходима некоторая возможность усиления напряжения, чтобы произвести пробой диэлектрика и стабилизировать разряд. Оба конструктивных ограничения выполняются путем разработки резонансного преобразователь в качестве источника тока. Текущее поведение источника свойственна цепи, если частота коммутации установлена ​​на =

p, так что  = 1. После вычисления Îac в (7) и использования (1) сварочный ток Iw.

2

потому что 2  п Округ Колумбия ж Z нВ я (8)

Из (8) проверяется, что сварочный ток не имеет зависимость от нагрузки.Используя (8), нормализованную сварку

я1 v1 сп л Рак i2 v2 л сп 1:1 Рак МАК МАК + — + — вакуум вакуум i1 v1 сп л Cs Рак i2 v2 л сп 1:1 Cs Лк Лк Рак МАК МАК + — + — вакуум вакуум я ж R дуга В дуга + — + + № или + -n2 2 R дуга nVarc nÎac Vw переменный ток Vˆ

(4) Амплитуда тока

как функция угла модуляции, Ψ, равна изображен на рис. 7.

Рис. 7. Амплитуда нормированного сварочного тока Iw в зависимости от

угол управления, .

Угол модуляции, , позволяет контролировать сварку

ток, Iw, в полном диапазоне при постоянной частоте коммутации, максимальное значение при  = 0° и нуль при  = 180°. На С другой стороны, сварочное напряжение получается с Vw = IwRw как

2

потому что 2 2   н Вопрос В В пост. тока p ш (9)

Расчетные уравнения преобразователя выводятся из (8) и (9).Параллельный характеристический импеданс Zp определяется как достижения указанного максимального сварочного тока:

Вт Округ Колумбия п я нВ Z  2

.

(10)

Коэффициент трансформации трансформатора n в (10) определяется как функция желаемого Qp, когда Iw является максимальным. Из (9),

Вт п Округ Колумбия В Вопрос В п 2 2  

.

(11)

Для определения наиболее подходящего значения параллельного добротность, Qp, режим переключения транзистора проанализировано.

A. Параллельная добротность и режим переключения транзисторов Для минимизации коммутационных потерь преобразователь предназначен для достижения переключателя нулевого напряжения (ZVS). ЗВС режим требует отставания по фазе [13] резонансных токов, i1 и i2, отнесенное к входным напряжениям v1 и v2 для всего диапазона угла управления, . Углы коэффициента мощности 1 и 2 равны получается из комплексных степеней, S1,2 соответствующих генераторы v1 и v2.

 

                             п п п Округ Колумбия Вопрос Дж Дж Вопрос Z В 2 2 2 2 2 , 1 1 2 грех 1 2 потому что 2 грех 1 1 2 С 

(12)

Из (12) углы коэффициента мощности 1 и 2 получаются как

1,2 = угол (S1,2) и сильно зависят от Qp.Сила

коэффициентов углов 1 и 2 представлены на рис. 8 в зависимости от угол управления,  и учитывая постоянное качество параллельности коэффициент и нормированная частота коммутации так, чтобы,  = Qp = 1.

Рис. 8. Углы коэффициента мощности 1 и 2 в зависимости от угла управления, .

Параллельная добротность и частота коммутации постоянны так что = Qp = 1.

Значение Qp определяет отношение активной мощности к реактивной мощность в каждой секции инвертора.Таким образом, высокое значение Qp уменьшает реактивную энергию в резонаторе и улучшает эффективность. Для  = 0º, т.е. при максимальном выходном токе, оба угла коэффициента мощности равны, как видно на рис. 8. При таком условии ( = 0º) углы коэффициента мощности равны получается из (13),                  ж Округ Колумбия р п В В Вопрос 2 2 1 2 арктический 1 арктический    . (13)

Из (13) видно, что при увеличении трансформатора передаточное число n, углы коэффициента мощности уменьшаются, реактивную энергию в резонансном контуре можно уменьшить.Однако минимальное количество реактивной энергии должно быть принято для обеспечения режима ЗВС всех транзисторов. минимальное значение угла коэффициента мощности zvs [14] зависит от мертвое время, td, транзисторов драйвера и коммутации частота. º 360 2      п д звс т (14)

IV. КОНСТРУКЦИЯ РЕЗОНАНСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Далее приводится пошаговая процедура проектирования. 1) Сварочный модуль должен обеспечивать максимальный ток

Iw = 200 А.Согласно стандарту UNE-EN 60974-1, максимальное сварочное напряжение Vw = 28 В для эквивалента нагрузка Rw = 140 м. Напряжение в звене постоянного тока, полученное из трехфазный входной каскад ККМ составляет 900 В, так что каждый преобразователь разворачивания питается от Vdc = 450 В.

2) Частота переключения установлена ​​на p = 2(125 кГц). Учитывая типичное значение мертвого времени драйвера транзистора td = 700 нс и частота коммутации p=2(125 кГц), минимальное значение угла коэффициента мощности zvs = 700 нс * 125 кГц * 360º = 31.4º.

 (º)  (º) 0 20 40 60 80 100 120 140 160180 30 40 50 60 70 80 90

 0 20 40 60 80 10 120 140 160 180 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Округ Колумбия п ж нВ Z я 2  (º) (5)

3) Коэффициент качества выбран равным Qp = 1, что дает при  = 0º начальное значение углов коэффициента мощности 1 = 2 = 45º, что при максимальном сварочном токе обеспечивает хорошую компромисс между активной и реактивной мощностью в каждом преобразователь. С другой стороны, как видно на рис.8, для Qp = 1, 1 и 2 значительно выше минимального значения

звс для всего диапазона изменения угла управления  таким образом, ZVS гарантируется для любой рабочей точки. Согласно (11) Qp = 0,92 достигается для трансформатора коэффициент поворота n = 3.

4) Для n = 3 волновое сопротивление получается из (10): Zp = 13,5 .

5) Реактивные компоненты: L = Zp/p = 17 H и Cp = 1/pZp = 94,3 нФ.

6) Конденсатор Cs рассчитан на утечку трансформатора индуктивность Lk = 30 мкГн, таким образом, Cs = 1/Lkp2 = 56 нФ.

7) Множитель тока, настроенный на Lo1-4 = 33 мкГн, что достаточно, чтобы удалить высокочастотный ток пульсации, а Co = 10 мкФ.

В. РЕЗУЛЬТАТЫ

Используемые практические значения: Vdc = 450 В, полученное от трехфазная ступень ККМ на основе повышающего преобразователя, L = 17 мкГн, Cp = 100 нФ и Cs = 56 нФ. Для подтверждения анализа и конструкции предлагаемого преобразователя схема была смоделировано с помощью программы LTspice IV.Схема показана на рис. 9. Модель коммутатора соответствует C2M0025120D Транзистор Cree SiC MOSFET и два параллельных CD50065D SiC-диод Cree Schottky. Источники напряжения V7 и V8 эмулировать температуру перехода Tj, а также случай температура Tc транзистора. Сварочная дуга моделируется источником напряжения Vw = 20 В и Rser = 40 мОм.

Некоторые результаты, полученные при моделировании с  = 0º и  = 90º показаны на рис. от 10 до 15.Рис. 10 и 11 для  = 0º и рис. 13 и 15 для  = 90º показывают, что резонансная токи отстают от входных напряжений резонансной цепи, цепь поведение является индуктивным, и достигается ZVS. С другой стороны, теоретическое значение и результаты моделирования амплитуды резонансные токи, а также сварочный ток при  = 0º и  = 90º хорошо согласуются.

Рис.9. Внедрение предлагаемого преобразователя в целях моделирования в рамках LTspice IV.

(6)

Рис. 12. Максимальный сварочный ток Iw, достигаемый при  = 0º.

Рис. 13. Напряжения в средней точке v1 и v2 при  = 90º.

Рис. 14. Резонансные токи i1 и i2 при  = 90º.

Рис. 15. Сварочный ток при  = 90º.

ВЫВОДЫ

Анализ и конструкция развернутого резонансного преобразователя для сварочных работ. Дуга естественно стабилизированный выходным сопротивлением резонансного

, не требующий для этого дополнительных управляющих воздействий. контроль уровня тока осуществляется с постоянной частотой, путем регулировка фазового смещения сигналов возбуждения одного преобразователя по отношению к другому, что приводит к мягкому переходы, сохраняющие устойчивость дуги. Этот фазовый контроль обеспечивает режим коммутации при нулевом напряжении (ZVS) при любой операции точка.

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

Эта работа финансировалась Министерством науки Испании. и ЕС через проект TEC2014-52316-R: «Оценка и оптимальное управление преобразованием энергии с ECOTRENDD компании Digital Devices.

ССЫЛКИ

[1] С. Сингер, «Применение гираторов в цепях обработки энергии», IEEE. Транс. по промышленной электронике, вып. ИЭ-34, вып. 3, стр. 313-318, авг. 1987.

[2] Чеол-О Ён, Чон-Ву Ким, Му-Хён Пак, Иль-Оун Ли и Гун-Ву Мун, «Улучшение возможностей регулирования легкой нагрузки в ООО Последовательный резонансный преобразователь с использованием анализа импеданса», IEEE Trans. на Силовая электроника. Ранний доступ.

[3] Х. Поллок; Дж. О. Флауэр, «Последовательно-параллельный нагрузочно-резонансный преобразователь для источник питания для дуговой сварки с регулируемым током», IEE Proceedings — Электроэнергетические приложения.об. 143, нет. 3. С. 211-218. 1996. [4] М. Бораг, С. Тивари и С. Котая, «Резонансный преобразователь LCL-T с

Зажимной диод

— новый источник питания постоянного тока с присущим предел постоянного напряжения», IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 54, нет. 21, с. 741–746, апрель 2007 г.

[5] J. Shklovski, K. Janson, and A. Kallaste, «Нагрузочно-резонансный преобразователь с изменение топологии резонансного резервуара для сварки», в Proc. 38-й

год. конф. IEEE инд.Электрон. Соц., 2012. С. 518–524.

[6] А. Наварро, В. М. Лопес, Р. Казануева, Ф. Дж. Азкондо, «Цифровое управление для аппарата дуговой сварки на основе резонансных преобразователей и Синхронное выпрямление», IEEE Trans. Инд. Информатика, т. 1, с. 9, нет. 2, стр. 839–847, май 2013 г.

[7] Синдзи Ямамото; Тайра Момии; Тору Ивао; Мотосиге Юмото, «Глубина проплавления в сварочной ванне зависит от коэффициента приращения тока в импульсная дуга», 2014 IEEE 41st International Conference on Plasma наук (ICOPS), проведенной с Международной конференцией IEEE 2014 года по Пучки частиц большой мощности (BEAMS).

[8] Jian-Min Wang и Sen-Tung Wu, «Новый инвертор для дуговой сварки». машины», IEEE Trans. Инд. Электроника, вып. 62, нет. 3, стр. 1431-1439, март 2015 г.

[9] Ринкл Джейн; Нед Мохан; Раджапандиан Айянар; Роберт Баттон «А. Комплексный анализ гибридного фазомодулированного преобразователя с Выпрямитель с удвоением тока и сравнение с его отводом от средней точки Аналог», IEEE Trans. по промышленной электронике. об. 53, нет. 6, с. 1870-1880, дек.2006.

[10] Р. Казануева, Ф. Дж. Азкондо, Ф. Дж. Диас и К. Бранас, «Сварка ВИГ машины», в журнале IEEE Industry Applications Magazine, vol. 17, нет. 5, сент.-окт. 2011, стр. 53–58.

[11] Хайри Сайед, Кейки Моримото, Сун-Курл Квон, Кацуми Нисида, Муцуо Накаока, «Преобразователь постоянного тока в постоянный с трехфазным коэффициентом мощности». Поправка для дуговой сварки», 8-я Международная конференция по энергетике Электроника — ECCE Asia, 30 мая — 3 июня 2011 г., The Shilla Jeju, Корея, стр.1273-1277 гг.

[12] UNE-EN 60974-1:2013, Оборудование для дуговой сварки. Часть 1. Сварка источники питания.

[13] Р. Л. Штайгервальд. «Сравнение полумостового резонансного преобразователя Топологии», IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 3, нет. 2, с. 174-182, апрель 1988 г.

[14] В. М. Лопез, А. Наварро-Креспин, Р. В. Шнелл, К. Бранас, Ф. Дж. Азкондо, Р. Зейн, «Наблюдение за фазой тока в резонансных преобразователях».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.