本文關(guān)鍵詞：WBG逆變式SMAW電源研究

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【摘要】：我國對逆變式焊機的研究工作起步于80年代初,形成了3代產(chǎn)品,第1代是以晶閘管為開關(guān)器件的弧焊逆變器,焊接時噪聲大;第2代是以GTR或MOSFET為開關(guān)器件的弧焊逆變器,GTR熱穩(wěn)定性較差,MOSFET電流容量小;第3代為以IGBT為開關(guān)器件的中大功率弧焊逆變器,逆變頻率低于GTR和MOSFET。隨著Si半導(dǎo)體功率開關(guān)器件性能趨近于其理論極限,逆變焊接電源的進一步發(fā)展受到限制,因此需要尋找一種新型的頻率更高容量更大的開關(guān)器件來代替逆變焊接電源中傳統(tǒng)的Si半導(dǎo)體開關(guān)器件。本文研究了一種基于WBG(Wide Band Gap)半導(dǎo)體功率器件的焊條電弧焊(Shielded Metal Arc Welding)逆變電源,其開關(guān)頻率為50kHz,額定焊接電流160A,相比于傳統(tǒng)的SMAW逆變電源,其具有體積更小,質(zhì)量更輕,節(jié)能省材等優(yōu)點,而且控制性能優(yōu)越,動態(tài)響應(yīng)更加迅速,利于實時控制焊接過程。本文對Si C MOSFET與Si IGBT的導(dǎo)通特性、關(guān)斷特性和熱學(xué)特性進行了研究,當(dāng)器件兩端電壓較小時SiC MOSFET導(dǎo)通電阻更小,并且相同規(guī)格下Si C MOSFET比Si IGBT關(guān)斷速度更快,耐熱性更好。根據(jù)總體設(shè)計目標(biāo)和方案設(shè)計了全橋式逆變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),對功率變換電路中的主變壓器、輸入整流濾波電路、輸出整流電路進行了設(shè)計和計算,選擇ROHM公司的SCH2080KE型SiC MOSFET作為逆變開關(guān)管,設(shè)計了半導(dǎo)體功率器件的保護電路,對所設(shè)計的功率變換電路逆變過程進行了分析,證明所設(shè)計的功率變換電路的合理性。設(shè)計了基于UC3846的恒流帶外拖的外特性控制電路,主要包括電流給定電路、電流采樣電路、推力電流電路、比例積分電路和過流過熱保護電路。分析SCH2080KE的元器件資料,計算驅(qū)動電壓及電流,選擇合適的驅(qū)動電源芯片和驅(qū)動芯片,設(shè)計了基于IR2110的驅(qū)動電路。裝配調(diào)試所設(shè)計的逆變電源,測試了UC3846輸出的PWM波形、IR2110輸出的驅(qū)動波形,并采集了所設(shè)計的逆變電源的外特性。試驗證明驅(qū)動波形滿足設(shè)計要求,功率開關(guān)器件工作正常,外特性控制電路滿足設(shè)計要求。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG434.1

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