大功率逆變點焊機的偏磁現象及其抑制方法
全橋型逆變點焊機具有磁芯利用率高、濾波電感小、輸出功率大等優點,特別適合于中、大功率點焊逆變電源。但這種電路存在變壓器的磁偏現象,會造成中頻變壓器偏磁積累,引起變壓器磁芯飽和,導致一次側電流迅速上升,燒壞功率器件或者導致誤過電流保護,從而影響點焊電源的可靠工作、影響生產效率。
產生偏磁現象的原因:
偏磁是指變壓器磁芯工作磁滯回線中心點偏離原點O,加正、反向脈沖過程中磁工作狀態不對稱的現象。圖所示為變壓器工作磁滯回線,圖中B為磁感應強度,H為磁場強度。


圖(a)所示為變壓器未偏磁時的磁滯回線,當H周期性變化時,磁化曲線是相對于坐標原點對稱的閉合曲線,正、反向飽和磁感應強度都為Bs。圖(b)所示為變壓器偏磁時的磁滯回線,當H周期性變化時,磁化曲線是相對于坐標原點不對稱的閉合曲線,由于正向變化時有剩磁,所以導致正向飽和磁感應強度Bs1大于反向飽和磁感應強度Bs2。
在全橋型電路中,逆變橋在PWM脈沖驅動下,變壓器原邊輸入為正、負方波電壓。設B1為磁感應強度正最大值,B2為磁感應強度負最大值,U1和U2分別為變壓器初級繞組正、負半波時所加電壓,N1為變壓器初級繞組匝數,Lo為磁路長度,Ae為磁芯等效面積,µ0為真空磁導率,µr為磁芯相對磁導率,t為脈沖時間

由式可知,若U1與U2,t1與t2相等,則有B1=B2;否則磁感應強度正、負最大值不相等。如果正、負電壓脈沖繼續不對稱下去,正向磁感應強度將不斷增大,負向磁感應強度會不斷減小,則會發生直流偏磁現象。隨著偏磁的積累,磁芯進入深度飽和,磁化電流迅速增加,從而使逆變點焊機功率器件因電流過大而損壞,導致逆變失敗。
因此,當主電路中功率開關管導通時飽和壓降不同,使得加在變壓器原邊的電壓正、負波形幅值不等;或者主電路功率開關管關斷時的存儲時間不一致,使得加在變壓器原邊的電壓正、負波形脈沖寬度不等時,將引起偏磁。對于帶中間抽頭的變壓器,由于次級兩繞組不對稱或次級整流回路兩組整流二極管特性不對稱或全波整流回路阻抗不對稱等原因,也會引起偏磁。此外,由于PWM逆變點焊機在短路保護或關機時采用驅動脈沖瞬時封鎖法,工作周期不完整,可能會導致變壓器鐵芯剩磁過高,工作區域偏離零點。假若變壓器上存在剩磁,逆變點焊機啟動時也可能會產生瞬態磁飽和。
本文原創,轉載請注明:蘇州威爾達焊接設備有限公司點焊機www.wanduobang.cn(精密逆變點焊機)




