本文關(guān)鍵詞：采用IGBT逆變焊接電源模塊的設(shè)計

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【摘要】：隨著功率半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,功率器件的應(yīng)用愈來愈廣泛,特別是對逆變技術(shù)的研究。焊接電源是近年來電力電子技術(shù)發(fā)展的一個領(lǐng)域,作為焊機(jī)的核心組成部分,以IGBT為開關(guān)器件的逆變電路是其主要的研究對象。采用IGBT作開關(guān)器件的逆變焊接電源與傳統(tǒng)的工頻焊接電源相比,具有諸多優(yōu)點(diǎn),不僅整機(jī)重量輕、體積小,在采用IGBT實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換時,還能改善用電質(zhì)量以及提高用電效率。經(jīng)過功率器件幾代的過渡發(fā)展,目前,IGBT逆變電源已逐步成為焊接工程應(yīng)用的主流發(fā)展方向。本文設(shè)計了一種采用IGBT的逆變焊接電源模塊。工作的內(nèi)容主要包括:1、詳細(xì)地論述了逆變焊接電源的工作原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu),解釋了它在焊接工程應(yīng)用中的固有優(yōu)勢。同時,對于逆變焊接電源的幾種主電路作了詳盡的討論與分析,包括其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理以及應(yīng)用場合等。還對功率開關(guān)器件的控制原理進(jìn)行了細(xì)致的說明,針對主要的控制方式,比較了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。因此,可對后文電源參數(shù)的詳細(xì)設(shè)計提供一定的理論依據(jù)。2、設(shè)計了主電路與輔助電源電路,其中主電路由主回路電路以及相應(yīng)的控制電路組成。一方面,對相關(guān)控制芯片及元器件進(jìn)行了選型,特別是主回路電路的開關(guān)器件,采用實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的IGBT。另一方面,對電路進(jìn)行了詳盡的硬件設(shè)計與參數(shù)計算,以確保主電路可以將能量安全可靠地從輸入端傳遞到輸出端。設(shè)計輔助電源的目的在于給后級電路供電,是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)電路。3、搭建實(shí)際的電路平臺,調(diào)試驗(yàn)證其功能。憑借實(shí)驗(yàn)室提供的軟硬件環(huán)境,對實(shí)際電路的各個模塊,包括主回路電路、控制電路以及輔助電源電路進(jìn)行了單獨(dú)調(diào)試與整體調(diào)試,并在調(diào)試過程中,對電路的部分理論參數(shù)進(jìn)行了修正。測試結(jié)果表明,所設(shè)計的焊接電源,空載電壓約為70V,可保證引弧順利,短路電流接近200A,基本滿足設(shè)計要求。此外,對于實(shí)際電路調(diào)試時出現(xiàn)的主要失效問題,進(jìn)行了分析與討論,并給出相應(yīng)的解決方案。
【關(guān)鍵詞】：IGBT應(yīng)用 逆變電源 全橋結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG434.1;TN322.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 選題依據(jù)與研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究狀況和發(fā)展態(tài)勢11-13
• 1.3 本文的主要工作13-14
• 第二章 逆變焊接電源原理與結(jié)構(gòu)14-29
• 2.1 基本原理與整體組成14
• 2.2 逆變電路主要結(jié)構(gòu)14-22
• 2.2.1 半橋逆變電路15-16
• 2.2.2 全橋逆變電路16-18
• 2.2.3 單端正激開關(guān)電路18-19
• 2.2.4 推挽正激開關(guān)電路19-22
• 2.3 開關(guān)器件控制原理22-28
• 2.3.1 PWM控制原理22-27
• 2.3.1.1 電壓模式22-24
• 2.3.1.2 電流模式24-27
• 2.3.2 PFM控制原理27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 硬件設(shè)計與參數(shù)計算29-60
• 3.1 輔助電源電路設(shè)計29-48
• 3.1.1 輸入整流器選型29-30
• 3.1.2 輸入濾波電容計算30-31
• 3.1.3 輔助電源開關(guān)管選型31-32
• 3.1.4 高頻變壓器設(shè)計32-38
• 3.1.5 輸出整流管選型38-39
• 3.1.6 輸出電容計算39-40
• 3.1.7 控制芯片選型40-42
• 3.1.7.1 啟動電阻與電容的計算41
• 3.1.7.2 電流取樣電阻的計算41-42
• 3.1.8 緩沖網(wǎng)絡(luò)設(shè)計42-44
• 3.1.9 反饋補(bǔ)償器設(shè)計44-48
• 3.2 主電路參數(shù)計算48-59
• 3.2.1 主回路電路48-54
• 3.2.1.1 逆變開關(guān)IGBT選型48-49
• 3.2.1.2 主變壓器設(shè)計49-51
• 3.2.1.3 輸出濾波電感計算51-53
• 3.2.1.4 輸出整流二極管選取53-54
• 3.2.2 控制電路54-59
• 3.2.2.1 控制芯片的選型54-55
• 3.2.2.2 工作頻率和死區(qū)時間的設(shè)定55-56
• 3.2.2.3 欠壓保護(hù)設(shè)計56-57
• 3.2.2.4 過流保護(hù)設(shè)計57-58
• 3.2.2.5 過熱保護(hù)設(shè)計58-59
• 3.3 本章小結(jié)59-60
• 第四章 實(shí)驗(yàn)與分析60-69
• 4.1 實(shí)驗(yàn)電路60-62
• 4.1.1 PCB版圖60-61
• 4.1.2 線路連接61-62
• 4.2 模塊調(diào)試62-67
• 4.2.1 輔助電源電路62-63
• 4.2.2 控制電路63-65
• 4.2.3 總體調(diào)試65-67
• 4.3 失效分析67-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第五章 結(jié)論69-70
• 5.1 論文工作總結(jié)69
• 5.2 工作改進(jìn)方向69-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-73
• 攻碩期間取得的研究成果73-74

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本文編號：1131459