逆變點(diǎn)焊機(jī)全橋PWM變換器工作原理
逆變點(diǎn)焊機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)輸入端所連接儲(chǔ)能元件的不同,基本的全橋變換電路可分為電壓型和電流型兩類。如圖所示的適于大功率逆變點(diǎn)焊機(jī)電源的四管全橋式逆變主電路即為基本的電壓型全橋變換電路原理結(jié)構(gòu)圖。在PWM方式下其工作的基本原理:直流電壓U施加在Q1~Q44只開(kāi)關(guān)管所構(gòu)成的兩個(gè)橋臂上,通過(guò)控制4只開(kāi)關(guān)管的通斷順序以及通斷時(shí)間,在變壓器T的原邊得到按某一占空比D變化的正、負(fù)半周對(duì)稱的交流方波電壓。例如,變壓器的變比為N,則交流方波電壓經(jīng)過(guò)變壓器的隔離和電壓變換后,在變壓器的副邊對(duì)應(yīng)得到一個(gè)幅值為Ua/N的交流,逆變點(diǎn)焊機(jī)電源控制技術(shù)方波電壓,此電壓再通過(guò)輸出整流橋變?yōu)橹绷髅}動(dòng)方波電壓,最后通過(guò)輸出濾波電感L將直流方波電壓中的高頻分量濾去,在負(fù)載R上得到一個(gè)平直的直流電壓,其電壓值為V=DUJ/N。其中,D=Tm/(T,/2),T(m為開(kāi)關(guān)管接通時(shí)間,T,為開(kāi)關(guān)周期。通過(guò)調(diào)節(jié)占空比就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。

逆變點(diǎn)焊機(jī)電源在變壓器副邊得到按占空比D可調(diào)的正,負(fù)半周對(duì)稱的交流方波電壓,可以有多種控制方式,目前最常用的為兩種,即常規(guī)的PwM控制方式和移相PWM控制方式。在常規(guī)的PWM控制方式中,兩斜對(duì)角功率開(kāi)關(guān)管Q1和Q4(Q2和Q)為一組,同時(shí)導(dǎo)通或截止。兩對(duì)開(kāi)關(guān)管由驅(qū)動(dòng)電路以PWM方式控制交替開(kāi)通和關(guān)斷,開(kāi)通時(shí)間均不超過(guò)半個(gè)周期,即開(kāi)通角均小于180°,如圖6-5(a)所示。當(dāng)導(dǎo)通時(shí),Q2,Q3上承受的電壓為U,反之亦然;當(dāng)Q1,Q2,Q2,Q4都截止時(shí),4只開(kāi)關(guān)管上承受的電壓Ua/2。由變壓器漏感與開(kāi)關(guān)管結(jié)電容在開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生高頻振蕩所引起的電壓尖峰,當(dāng)其超過(guò)輸入電壓時(shí),箝位二極管將導(dǎo)通,使開(kāi)關(guān)管兩端電壓箝位在輸入電壓。
在常規(guī)的PWM控制方式中,開(kāi)關(guān)器件通常工作在硬開(kāi)關(guān)狀態(tài),由于電路中雜散參數(shù)(開(kāi)關(guān)管結(jié)電容和線路上的寄生電感等)的影響,開(kāi)關(guān)管在開(kāi)關(guān)過(guò)程中的電流和電壓尖峰會(huì)很高,一般需要很大的安全工作區(qū)并附加緩沖電路吸收。開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗很大,同時(shí)過(guò)高的dv/dt與di/dt造成嚴(yán)重的開(kāi)關(guān)噪聲,影響控制和驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)定性。逆變點(diǎn)焊機(jī)移相PWM控制方式是在全橋變換電路拓?fù)渲袕V泛應(yīng)用的一種軟開(kāi)關(guān)控制方式,其基本工作原理:每個(gè)橋臂的兩只開(kāi)關(guān)管180°互補(bǔ)導(dǎo)通,兩個(gè)橋臂的導(dǎo)通之間相差一個(gè)相位即移相角。通過(guò)調(diào)節(jié)此移相角的大小,來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓脈沖寬度,在變壓器副邊得到按占空比D可調(diào)的正、負(fù)半周對(duì)稱的交流方波電壓,從而達(dá)到調(diào)節(jié)相應(yīng)輸出電壓的目的。如果Q1和Q的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別領(lǐng)先于Q4和Q2,則稱Q1和Q3組成的橋臂為超前橋臂,Q2和Q4組成的橋臂為滯后橋臂,如圖所示。

移相PWM控制方式利用開(kāi)關(guān)管的結(jié)電容和變壓器的漏電感作為諧振元件,利用變壓器漏感儲(chǔ)能對(duì)開(kāi)關(guān)管兩端輸出電容的充放電來(lái)使開(kāi)關(guān)管兩端電壓下降為零,使全橋變換器的4只開(kāi)關(guān)管依次在零電壓下導(dǎo)通,在緩沖電容的作用下零電壓關(guān)斷。以上即是逆變點(diǎn)焊機(jī)基本的全橋逆變工作原理。
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