IGBT逆变CO2焊机主电路设计
基于IGBT全桥式逆变焊机主电路的设计与仿真
基于IGBT全桥式逆变焊机主电路的设计与仿真尹路;易吉良;张宝【摘要】Designed the main circuit of inverter welder with a FB-ZVS-PWM full-bridge IGBT inverter work as inverter main circuit topology, which consisted of the input rectifier filter circuit, inverter and output rectifier circuit. Analyzed the main circuit working principle and designed parameters of the components. Based on it, made the MATLAB simulation, and set up a prototype on the theoretical basis and made an experiment. The simulation result and prototype experimental result both demonstrated rationality and feasibility of the proposed circuit design.%设计了一种以FB-ZVS-PWM的IGBT全桥逆变的工作方式为逆变电源主电路拓扑结构的逆变焊机主电路，其结构由输入整流滤波电路、逆变器和输出整流电路3部分构成。
分析了主电路的工作原理，设置了元器件的参数，并在此基础之上进行了MATLAB仿真实验。
在理论基础之上，设计了原型机，并进行实验。
仿真实验结果和原型机实验结果均证明了所提出的电路设计的合理性和可行性。
【期刊名称】《湖南工业大学学报》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】6页(P26-31)【关键词】逆变器;绝缘栅双极晶体管;电弧焊;逆变拓扑结构【作者】尹路;易吉良;张宝【作者单位】湖南工业大学电气与信息工程学院，湖南株洲 412007;湖南工业大学电气与信息工程学院，湖南株洲 412007;湖南工业大学电气与信息工程学院，湖南株洲 412007【正文语种】中文【中图分类】TG434.1焊接电源是实现焊接的重要设备。
逆变CO_2焊接电源主电路设计
１ 主 电路拓 扑
目前 ， 变 电路 的拓 扑 结 构 主 要 由单 端 正 激 式 、 端 反 激 式 、 逆 单 推挽 式 、 桥 式 、 桥 式等 类 型 ． 半 全 由于 全 桥 式 逆 变 主 电路 在 选 择 功 率 开 关 器 件 耐 压 要 求 上 可 以稍 低 ， 且 有 较 高 的 功率 输 出 ， 应 用 于 较 大 功率 并 常 输 出场 合 ． 时 随 着 器 件 的不 断 发 展 ， 同 目前 Ｉ ＧＢＴ 逆 变 电源 中 常 用 的 功 率 器 件 ， 是 已逐 步 取 代 晶 闸管 、 场 效 应 管 等 ． 此本 研 究 设 计 采 用 全 桥 式 Ｉ Ｔ 变 结 构 ， 因 ＧＢ 逆 电源 主 电路 如 图 １ 所示 ． 电 网５ 、 ８ ０Ｈｚ ３ ０Ｖ的交 流 电经整 流 与 滤 波 后 为 全 桥 逆 变 电路 提 供 直 流 ， 率 开 关 管 Ｉ 功 ＧＢＴ 控 制 电 在
瞿 敏 ， 肖 宇 ，孔 敏
（ 苏州市职 业大学 电子信 息工程 系，江苏 苏州 ２ ５ ０ ） １ １４
摘 要 ：针 对 Ｃ 焊 接 电源要 求 ， 计４ ０Ａ全桥 式Ｉ Ｔ ￣变焊接 电 源主 电路 ． 绍 电源主 电 Ｏ２ 设 ０ ＧＢ ｉ＿ ． 介
路 的拓 扑 结 构和 中频 变压 器 、ＧＢＴ 变电路 、 入输 出等模 块 电路 参 数 的 设 计 与 计算 方 法． Ｉ 逆 输
第２ 卷 ３
苏 州 市 职 业 大 学学 报
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逆变电焊机原理图的讲解-推荐下载
主电路电气原理图主控制板电器原理图：逆变触发电路图：脉冲及时序板原理图：本机采用三相交流380V电压经三相桥式整流、滤波后供给以新型IGBT为功率开关器件的逆变器进行变频（20KC）处理后，由中频变压器降压，再经整流输出可供焊接所需的电源，通过集成电路构成的逻辑控制电路对电压、电流信号的反馈进行处理，实现整机闭环控制，采用脉宽调制PWM为核心的控制技术，从而获得快速脉宽调制的恒流特性和优异的焊接工艺效果。
IGBT逆变电焊机工作原理及输出特性 这里介绍的逆变器（见图）主要由MOS 场效应管，普通电源变压器构成。
其输出功率取决于MOS 场效应管和电源变压器的功率，免除了烦琐的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作中采用。
下面介绍该逆变器的工作原理及制作过程。
--拓普电子 1.电路图2.工作原理这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。
方波信号发生器（见图3） 这里采用六反相器CD4069构成方波信号发生器。
电路中R1是补偿电阻，用于改善图3由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。
电路的振荡是通过电容C1充放电完成的。
其振荡频率为f=1/2.2RC 。
图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz 。
由于元件的误差，实际值会略有差异。
其它多余的反相器，输入端接地避免影响其它电路。
场效应管驱动电路。
由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V ，为充分驱动电源开关电路，这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V 。
如图4所示。
MOS 场效应管电源开关电路。
这是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下MOS 场效应管的工作原理。
MOS 场效应管也被称为MOS FET ， 既Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor （金属氧化物半导体场效应管）的缩写。
逆变电焊机原理图的讲解
电路板见图11。所用元器件可参考图12。逆变器用的变压器采用次级为12V、电流为10A、初级电压为220V的成品电源变压器。P沟道MOS场效应管（2SJ471）最大漏极电流为30A，在场效应管导通时，漏-源极间电阻为25毫欧。此时如果通过10A电流时会有2.5W的功率消耗。N沟道MOS场效应管（2SK2956）最大漏极电流为50A，场效应管导通时，漏-源极间电阻为7毫欧，此时如果通过10A电流时消耗的功率为0.7W。由此我们也可知在同样的工作电流情况下，2SJ471的发热量约为2SK2956的4倍。所以在考虑散热器时应注意这点。图13展示本文介绍的逆变器场效应管在散热器（100mm×100mm×17mm）上的位置分布和接法。尽管场效应管工作于开关状态时发热量不会很大，出于安全考虑这里选用的散热器稍偏大。
主电路电气原理图
主控制板电器原理图：
逆变触发电路图：
脉冲及时序板原理图：
本机采用三相交流380V电压经三相桥式整流、滤波后供给以新型IGBT为功率开关器件的逆变器进行变频（20KC）处理后，由中频变压器降压，再经整流输出可供焊接所需的电源，通过集成电路构成的逻辑控制电路对电压、电流信号的反馈进行处理，实现整机闭环控制，采用脉宽调制PWM为核心的控制技术，从而获得快速脉宽调制的恒流特性和优异的焊接工艺效果。
下面简述一下用C-MOS场效应管（增强型MOS场效应管）组成的应用电路的工作过程（见图9）。电路将一个增强型P沟道MOS场效应管和一个增强型N沟道MOS场效应管组合在一起使用。当输入端为低电平时，P沟道MOS场效应管导通，输出端与电源正极接通。当输入端为高电平时，N沟道MOS场效应管导通，输出端与电源地接通。在该电路中，P沟道MOS场效应管和N沟道MOS场效应管总是在相反的状态下工作，其相位输入端和输出端相反。通过这种工作方式我们可以获得较大的电流输出。同时由于漏电流的影响，使得栅压在还没有到0V，通常在栅极电压小于1到2V时，MOS场效应管既被关断。不同场效应管其关断电压略有不同。也正因为如此，使得该电路不会因为两管同时导通而造成电源短路。
一种逆变CO2焊机IGBT驱动电路设计
Ｄ Ｐ之 间 的相 互 干 扰 以及 逆 变 主 电路 强 电 串人 控 Ｓ 制 电路 ， 造成 信号 紊乱 、 坏器 件 ， 损 不仅 需要 在驱 动 电路 的输 出端 进行 电气隔 离 ， 也需 要考 虑在 驱 动 电
图 ２ ｅ Ｗ Ｍ 与 Ｉ Ｔ驱 动所 需 Ｐ Ｍ Ｐ ＧＢ Ｗ
（） 极 电压＋ ｃ 一 对 Ｉ Ｂ １ 栅 Ｕ， ｒ ／ Ｇ Ｔ开通 的影 响 。
根据 ＩＢ Ｇ Ｔ通 态 电压 与栅 极 电压 的关 系可 知 ， 当＋ 增加 时 ， ％ 通态 电压和开通 损耗都 呈下 降趋 势 。
主 从触 发 器 （Ｄ ０ ７组 成 ， 图 ３所示 。 Ｃ ４ ２） 如 首先 将 触
ＰＷＭ ｊ
发器 的 Ｑ１ 出端 反馈 回输 入端 Ｊ ， 触发 器的 Ｑ 输 ｌ将 １ 输 出端反 馈 回输 入端 Ｋ ， １ 同时 ，Ｐ ｅ ＷＭ１ 脚输 出 的 引
４ Ｈ 的 Ｐ ０ｋ ｚ ＷＭ 信 号作 为 触发 器 的 时钟 输入 端 ， 上
定 工作 电压 ｌ ０ Ｖ， ０ 推荐驱 动信号正偏 压 １ － ５Ｖ， ２ ３ １ 负偏 压一 ３ ＿ ５ 图 ２为 焊机控 制 部分 Ｄ Ｐ输 出 ｌ ￣ １ Ｖ。 Ｓ 的 ｅ ＷＭ１和 ｅ ＷＭ２信号 和 希望 最 终 得 到 的用 于 Ｐ Ｐ 驱 动 Ｉ Ｂ ｌＩ Ｂ ４ Ｐ Ｇ Ｔ～Ｇ Ｔ 的 ＷＭ１ Ｐ ￣ ＷＭ４的信 号 波形 示 意 ， 图 ２可 知 ， 由 同一 桥 臂 的 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ开 通 和 关 断 必 须 有 一定 的死 区时 问 ， 防止桥 臂 直通 ， 坏 电路 ， 损 另 外 ＩＢ Ｇ Ｔ的开通 和 关 断时 间 越短 越好 。 设 计驱 动 在
IGBT光伏发电逆变工作原理和电路设计
IGBT光伏发电逆变工作原理和电路设计作者：海飞乐技术时间：2017-07-25 09:53 国内外大多数光伏发电系统是采用功率场效应管MOSFET构成的逆变电路。
然而随着电压的升高，MOSFET的通态电阻也会随着增大，在一些高压大容量的系统中，MOSFET会因其通态电阻过大而导致增加开关损耗的缺点。
相比之下，绝缘栅双极晶体管IGBT通态电流大，正反向组态电压比较高，通过电压来控制导通或关断，这些特点使IGBT在中、高压容量的系统中更具优势，因此采用IGBT构成太阳能光伏发电关键电路的开关器件，有助于减少整个系统不必要的损耗，使其达到最佳工作状态。
1.工作原理与设计思路1.1光伏发电系统结构太阳能光伏发电的实质就是在太阳光的照射下，太阳能电池阵列(即PV组件方阵)将太阳能转换成电能，输出的直流电经由逆变器后转变成用户可以使用的交流电。
原理图如图1所示。
逆变器是太阳能光伏发电系统中的关键部件，因为它是将直流电转化为用户可以使用的交流电的必要过程，是太阳能和用户之间相联系的必经之路盟。
因此要研究太阳能光伏发电的过程，就需要重点研究逆变电路这一部分。
如图2(a)所示，是采用功率场效应管MOSFET构成的比较简单的推挽式逆变电路，其变压器的中性抽头接于电源正极，MOSFET的一端接于电源负极，功率场效应管Q1，Q2。
交替的工作最后输出交流电力，但该电路的缺点是带感性负载的能力差，而且变压器的效率也较低，因此应用起来有一些条件限制。
采用绝缘栅双极晶体管IGBT构成的全桥逆变电路如图2(b)所示。
其中Q1和Q2之间的相位相差180°，其输出交流电压的值随Q1和Q2的输出变化而变化。
Q3和Q4同时导通构成续流回路，所以输出电压的波形不会受感性负载的影响，所以克服了由MOSFET构成的推挽式逆变电路的缺点，因此采用IGBT构成的全桥式逆变电路的应用较为广泛一些。
图1 太阳能光伏发电原理图1.2 IGBT的工作原理绝缘栅双极晶体管IGBT是相当于在MOSFET的漏极下增加了P+区吲，相比MOSFET来说多了一个PN结，当IGBT的集电极与发射极之间加上负电压时，此PN结处于反向偏置状态，其集电极与发射极之间没有电流通过，因此IGBT要比MOSFET具有更高的耐压性。
IGBT逆变点焊电源主回路酌研制及计算机仿真
【 关键词】 点焊 ；Ｇ Ｔ 逆 变技 术； 算机 仿真 ＩＢ ； 计
【 中图分 类号】 Ｕ８ １ Ｔ ５ 【 文献标志码】 Ａ
Ｄｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｎ ｉ ｖ ｌ ｐ ｎ ｄＳ ｍｕｌｔｏ ｆＭ ａ ｎＣｉｃ ｉ ａ ａ ｉ ｎｏ ｉ ｒ ｕ ｔｏｆ Ｒｅ ｉｔ ｎ ｅ Ｓ ｔ ｅ ｄ ｇＩ ｖ ｒｅ ｓｓａ ｃ ｐｏ ｌ ｉ ｅ ｔ ｒ Ｗ ｎ ｎ
■ 张继伟 （ 上海机 电设 计研 究院有 限公 司， 海 ２ ０ ４ ） 上 ００ ０
【 要】 摘 随着 电子技 术 的发展 和大功率快速 开 关等 电子元件
的应用 ， 变技 术开始被逐 步 引入焊接领 域 。简要介 绍逆变 逆
技 术 的点焊 逆 变电源主 回路 ，利用 目前流行 的通 用 电路 仿
Ｊ ｌ ＬＪｌ ＬＪｌ ＬＪｌ ＬＪｌ ＬＪｌ ＬＪｌ ＬＪｌ ＬＪｌ ＬＪｌ ＬＪｌ ＬＪｌ ＬＪｌ ＬＪｌ ＬＪｌ ＬＪｌ ＬＪｌ ＬＪｌ ＬＪｌ ＬＪｌ ＬＪｌ Ｌ
（ｈ ｎ ｈｉｎｔｕｅｏ ｃ ａｉａ ａｄｅｅｔｃｌｎ ｉｅｒ ｇ Ｓ ａｇ ａ ｉｓｔｔ ｆｍｅｈ ｃｌ ｃｒ ａｅ ｇ ｅ ｎ ， ｉ ｎ ｎ ｌ ｉ ｎ ｉ
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［ ｓｒ ｃｌ ｏ ｇ ｉ ｔｅ ｄ ｖ ｌ ｍｅ ｔ ｏ ｈ ｅ ｃｒｎｃ Ａｂ ｔ ｔ Ａ ｎ ｗ ｔ ｈ ｅ ｅｏ ａ ｌ ｈ ｐ ｎ ｆ ｔｅ ｌ ｔ ｉ ｅ ｏ ｓ
ｔｃ ｎ ｑ ｅ ｄｔ ｅ ｉ ｏ ｒ ａ ｔ ｗｉ ｈｅｅ ｔ ｎ ｃ ｏ ｏ ｎ ｎ ， ｅ ｅ ｈ ｉ ｕ ｇｐ ｗｅ ｓ ｔ ｌｃ ｒ ｉｓ ｍｐ ｅ ｔ ｔ ｎ ａ ｈ ｂ ｆ ｓ ｃ ｏ ｃ ｈ ｉ ｖ ｒ ｒ ｔ ｈ ｉ ｕ ｓ ｌａ ｅ ｗｅ ｄ ｎ ｅｄ Ｔｈ ｓ ａ ｔ ｌ ａ ｎ ｅ ｔ ｅ ｎ ｑ ｅ ｉ ｅ ｄ ｔ ｔ ｌ ｉ ｇ ｆ ｌ ． ｉ ｒ ｃｅ ｈ ｓ ｅ ｃ ｏｈ ｉ ｉ ｇ ｖ ｎａｂ ｅ ａ ｃ ｕ ｔ ｆ ｅｐ ｎ ｉ ｌ ｆ ｐ ｔ ｌ ｉ ｇｉ ｖ ｒｅ ｓ ｉ ｅ ｒ ｆ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｃ ｐ ｅｏ ｓ ｏ ｄ ｎ ｅ ｒ Ｗａ ｉ ｏ ｈ ｉ ｗｅ ｎ ｔ ｓｍｕ ａｅ ａ ｄ ｎ ａ ｙ ｅ 、 ｌ ｈ ｅ ｉ ｌｔｄ ｎ ａ ｌ ｓｄ ｔ ｔ ｍｏ ｔ ｏ ｐ ｌ ｒ ｉ ｌｔ ｎ ｌ ｓ ｐ ｕ ａ ｓｍｕ ａ ｏ ｉ ｓ ｆｗａ ｅ Ｐ Ｐ ＣＥ．Ｔ ｅ ｐ ａ ｔｒ ｆ ｃｒ ｕ ｔｗｅ ｅ ｄ ｓｇ ｅ ．Ｉ ｏ ｔ ｒ ・Ｓ Ｉ ｈ ａ ｍｅｅ ｓ ｏ ｉｃ ｉ ｒ ｅ ｉｎ ｄ ｔ ｒ
逆变电焊机原理图的讲解
主电路电气原理图主控制板电器原理图：逆变触发电路图：脉冲及时序板原理图：本机采用三相交流380V电压经三相桥式整流、滤波后供给以新型IGBT为功率开关器件的逆变器进行变频（20KC）处理后，由中频变压器降压，再经整流输出可供焊接所需的电源，通过集成电路构成的逻辑控制电路对电压、电流信号的反馈进行处理，实现整机闭环控制，采用脉宽调制PWM为核心的控制技术，从而获得快速脉宽调制的恒流特性和优异的焊接工艺效果。
IGBT逆变电焊机工作原理及输出特性这里介绍的逆变器（见图）主要由MOS 场效应管，普通电源变压器构成。
其输出功率取决于MOS 场效应管和电源变压器的功率，免除了烦琐的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作中采用。
下面介绍该逆变器的工作原理及制作过程。
--拓普电子1.电路图2.工作原理这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。
方波信号发生器（见图3）这里采用六反相器CD4069构成方波信号发生器。
电路中R1是补偿电阻，用于改善图3由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。
电路的振荡是通过电容C1充放电完成的。
其振荡频率为f=1/2.2RC 。
图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz 。
由于元件的误差，实际值会略有差异。
其它多余的反相器，输入端接地避免影响其它电路。
场效应管驱动电路。
由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V ，为充分驱动电源开关电路，这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V 。
如图4所示。
MOS 场效应管电源开关电路。
这是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下MOS场效应管的工作原理。
MOS 场效应管也被称为MOS FET ， 既Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor （金属氧化物半导体场效应管）的缩写。
CO2逆变焊机主电路设计
中频变 压器 一次 侧 电流
Ｉ＝Ｉ ×Ｎ：ＮＩ ４ ０ ×２ ５÷２ ＝ ０ ｌ ／ ＝ ０Ａ ． ０ ５ Ａ
上 图为 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ全 桥逆 变 主 回路 电气 原理 图 。主 电路 可分 为
三部分 ：
式 中 Ｉ为中频变 压器一次侧 电流 ， ５ Ａ计算 ； 为 中频 ， 按 ０ Ｉ
变压器二次侧电流 ， 即焊 机 输 出 电流 ４ ０ Ｎ ， ， 中频 变 压 ０ Ａ； Ｎ！ 为
第 一 部分 ， 入 整 流 滤 波 电路 。 极管 Ｄ一 成 输入 ， 输 二 。Ｄ 组 Ｃ
为高频滤波电容 ； 隔离电网与逆变 电路之 间的谐 波干扰 ； 电阻 Ｒ 、， ！Ｒ 和电容器组 Ｃ 、 ， ：Ｃ 组成滤波 电路 ； 限流 电阻 ，限制 Ｒ为
Ｄ 和 直 流 电抗 器 Ｉ 组 成 单 相 全 波 整 流 滤 波 输 出 电 路 ； Ｃ Ｊ １ Ｒ 、。
Ｉ 、 Ｉ ． ．＝ ４２ Ａ ／ ×１ ５×１ ７ ． ４ ４
输入电网电压整流滤波后 ， 直流输 出电压最大值
Ｕｄ ＝ Ｕ × １１×ａ ． ＝ ×３ ０× １ １ ．＝ ５ Ｖ ８ ． ｘ １１ ６ ０
点， 已经逐步成为大 、 中容量逆变器的功率电子开关管的主流。
具有开关频率高、 出功率大 、 输 无二次击穿现象等特点 ， 广泛地
应 用 于各 种开 关 电 源 、 频 器 和逆 变 装 置 。 变
式中ｕ 为ＩＢ Ｇ Ｔ承受 的稳态最大电压； Ｕ为电网电压有效 值 ３ ０ ａ为安全系数 ， １１ ８ Ｖ； 取 ．。
关 断 时 的峰 值 电 压
Ｕ… （ ｄ × １１ ＋１ ０） ×ａ ＝ Ｕ ．５ ５ ＝ （ ５ ×１１ ＋ ５ ６０ ．５ １ ０）
NB-200、250、315IGBT逆变式 CO2 MIG MAG 气体保护焊机 说明书
NB-200、250、315IGBT逆变式CO2/MIG/MAG气体保护焊机使用说明书(请在安装、使用、维护前认真阅读此说明书)成都华远电器设备有限公司用户安全提示：华远焊机的所有焊接和切割设备在设计上已充分顾及用户的安全和舒适，尽管如此，如果您能正确地安装和使用该设备对您的安全仍将大有助益，在没有认真阅读说明书之前，请不要随意安装、使用或对设备进行维修。
特别提示(非常重要):1.当焊机放臵在倾斜的平面时，应注意防止其倾倒。
2.禁止将焊机作管道解冻之用3.由于该系列焊机防护等级为IP21S，不适宜在雨中使用。
购买日期：序列编号：焊机型号：购买地点：- 2 -保护自己和他人免受电弧辐射和灼伤，应有权威机构出具的健康证明⏹工作场地铺设干燥、动和半自动焊机；直流焊机。
⏹在自动和半自动焊机上，焊丝盘、送丝轮、导电嘴、焊接机头等都是带电⏹工作之前提醒他人，以免他人在未戴防护工具之前被弧光意外伤害。
- 3 -⏹当焊接工作区内使用了高压气体时，应采取特殊措施防止其爆炸发生。
⏹当停止焊接时，火灾⏹不要试图焊接未经证实无害的容器和管道。
⏹在容器，大型箱体的人孔处进行焊接、加热、切割是危险的，应在作业之⏹确保气瓶的安装是在靠墙并用锁链铐紧。
⏹气瓶应放臵在免受撞击和无震动的工作区，并远离焊接工作区。
⏹严禁焊把钳或焊接电缆触及气瓶。
⏹在安装减压流量计或气表时，应避免面向气瓶。
⏹在不工作时，气阀应关紧。
- 4 -相关章节，由专业人士认真安装。
⏹请按照说明书中有关要求，正确可靠的连接接地线。
⏹电磁场对健康的影响未经证实和查明，不排除对身体有负面影响⏹焊接施工人员应按如下方法减少电磁场对人体的危害：1.将焊接和接工件的电缆捆扎在一起。
2.切勿将电缆环绕身体的全部或局部3.不要臵身于焊接电缆和接地（工件）电缆中间，如果焊接电缆在左边，则接地电缆也应在左边。
般的搬运应使用其滚轮，推动焊机移位。
9康，在医生允许的前提下使用该设备，有助于保持操作者的身体健康。
逆变焊机主电路的设计说明
逆变焊机主电路的设计说明逆变焊机是一种利用逆变电路将低电压高电流转化为高电压低电流实现焊接的设备。
主要由输入电源、变压器、整流桥、中间电容、逆变电路和输出变压器等组成。
下面就逆变焊机主电路的设计进行详细说明。
1.输入电源：逆变焊机的输入电源通常采用交流电源，电压一般为220V。
输入电源需要稳定可靠，具备过压、欠压、过载等保护功能。
2.变压器：逆变焊机中的变压器主要起到将输入电源的电压调整为逆变电路所需的电压。
主要有两个线圈，其中一个线圈接入输入电源，另一个线圈接入逆变电路。
变压器的设计需要经过详细计算和模拟分析，确保输出电压和电流的稳定性和准确性。
3.整流桥：整流桥是逆变焊机的核心部件之一、其作用是将交流电转换为直流电，以供后续的逆变过程。
整流桥通常采用半导体元件，如二极管或三极管。
4.中间电容：在整流桥之后，为了使电流稳定且连续，需要添加中间电容进行滤波。
中间电容的作用是平滑直流电流，减小波纹电流，保持输出电流的持续性。
5.逆变电路：逆变电路是逆变焊机的核心部分，其作用是将直流电转化为高频交流电。
常见的逆变电路有全桥逆变电路、半桥逆变电路和单臂逆变电路等。
逆变电路通常由开关和功率放大器组成，能够输出高频脉冲电压。
6.输出变压器：逆变电路输出的高频脉冲电压经过输出变压器进一步调整为适合焊接的电压和电流。
输出变压器通常由多个线圈组成，用于实现不同电压和电流的输出。
输出变压器还可以采用自耦变压器结构，以进一步提高效率和节省成本。
除了上述主要的组成部分，逆变焊机的主电路还需要添加温控、过流保护、过压保护等保护电路，以保证设备的安全运行。
此外，还可以添加控制电路和显示电路，以实现对焊接参数的调节和监控。
总之，逆变焊机主电路的设计是一个复杂而重要的过程。
需要综合考虑电源稳定性、效率、成本以及对焊接过程的要求等因素进行设计，以确保设备的性能和可靠性。
设计过程中需要进行详细的电路计算和模拟分析，对各种组件和参数进行选择和调整，以实现理想的焊接效果。
逆变式CO2焊接电源控制电路设计
逆变焊 接 电源 的应用 范 围不 断扩大 ，从 手工 电弧 焊
和 ＴＧ 焊到 ＭＩ 焊和 Ｃ ，正进 一 步扩 展 到 大 Ｉ Ｇ Ｏ２ 焊 容量 的埋孤焊 和 电阻 焊。 随着 电力 电子技术 的发 展 ．
收 ■ 日期 ：０１０—９ ２０ —４２
善Ｃ Ｏ 焊机 的焊 接性 能 ， 高 Ｃ 的焊 接 质 量是 提 Ｏ焊 行 之 有效的手段 和重 要途 径 ，同时也是 Ｃ 的重 Ｏ焊
２Ｇ ａ ｇ ｈ ｕ Ｅ ｅｔ ｃｌ ｑ ｉｍｅ ｔ ｅ ｅｒｈ Ｉｓｉ ｔ Ｇｕ ｎ ｚ ｏ １３ ２， ｈｎ ． ｕ ｎ ｚ ｏ ｌｃｒ ａ ｉ Ｅ ｕｐ ｎ Ｒ ｓａｃ ｉ ｔｕｅ， ａｇ ｈ ｕ ５ ０ ０ Ｃ ｉａ） ｌｔ
Ａｂ ＇ａ ｔ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｉ ＇ ｕ ｅ ｔｅｗ ｒ ｉ ｒ ｃ ｌ ｏ ｖ ｒ ｒＣ ｅ ｉｇ ｐ ｗ ｒ￥ｔｃ 蛐 ｄ ｄ ｃ ｓ ￣ ｔ ｒ ｉｇ ｃ ｃ ｉ ｏ ｓ ＇ ： ｈｓ ａ ｅ ｎ ｏ ｃｓ ｈ ｏｋｎ ｐｉ ｉ ｅ ｆｉ ｅｔ Ｏ２ ｌ ｎ ｏ ｅ ｏｌ ｅ， ｉ ｕ ｓ ｈ ｄｉ ｎ ｉ ｕ ｆ ａｃ ￣ｄ ｇ ｎ ｐ ｎ ｅ ｗ ｄ ｒ ｓ ￣ ｅ ｖ ｒ ｔ
ｃ ｎ ｂ ｓ ｄ ｉ ｏ ｕ ｌｂ ｄ ｅ ａ ｄ ｈ ｆｂ ｄ ｅ ｉ ｖ ｒ ｒ ａ ｅ ｕ ｅ ｂ ｔ ｆ ｌ ｒ ｇ ｎ ａ － ｒ ｇ ｎ ｅ ｔ ｎ ｈ —ｉ ｌ ｉ ｅ
Ｋｅ ｒ ｓ ｉｖｒ ｒ ｏ ｅ Ｉ Ｃ：Ｏ２ ｅｄ ｇ；ｒ ｉ ｉｕｔｃａａｔ ｉ ｃ ｙｗｏ ｄ ： ｅ ｅ ｐ ｗ ｒ Ｏ ｌ Ｃ ｗ ｌｉ ｄｉ ｎ ｃ ｉ；ｈｒ ｅ ｓ ｎ ｔ Ｓ／ ￣ ｎ ｖｇ ￣ ｃ ｒｔ ｉ
要 发 展方 向 虽 然逆 变 焊机 已成 为 国际 上焊接设 备 的主 流产 品 ，但 是我 国 的逆变焊 机 目前 主要集 中于
逆变电焊机原理及图纸
逆变触发电路图：脉冲及时序板原理图：IGBT逆变电焊机工作原理及输出特性本机采用三相交流380V电压经三相桥式整流、滤波后供给以新型IGBT为功率开关器件的逆变器进行变频（20KC）处理后，由中频变压器降压，再经整流输出可供焊接所需的电源，通过集成电路构成的逻辑控制电路对电压、电流信号的反馈进行处理，实现整机闭环控制，采用脉宽调制PWM为核心的控制技术，从而获得快速脉宽调制的恒流特性和优异的焊接工艺效果。
DC/AC逆变器的制作这里介绍的逆变器（见图）主要由MOS 场效应管，普通电源变压器构成。
其输出功率取决于MOS 场效应管和电源变压器的功率，免除了烦琐的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作中采用。
下面介绍该逆变器的工作原理及制作过程。
--拓普电子1.电路图2.工作原理这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。
方波信号发生器（见图3）图3这里采用六反相器CD4069构成方波信号发生器。
电路中R1是补偿电阻，用于改善由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。
电路的振荡是通过电容C1充放电完成的。
其振荡频率为f=1/2.2RC。
图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。
由于元件的误差，实际值会略有差异。
其它多余的反相器，输入端接地避免影响其它电路。
场效应管驱动电路。
图4由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V，为充分驱动电源开关电路，这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V。
如图4所示。
MOS场效应管电源开关电路。
这是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下MOS 场效应管的工作原理。
图5MOS 场效应管也被称为MOS FET，既Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor（金属氧化物半导体场效应管）的缩写。
(完整word版)逆变焊机主电路的设计
4.1逆变焊机的工作原理与特点逆变焊机原理框图如图4。
1所示。
该系统采用双闭环控制系统，图中If为反馈电流，Uf为反馈电压,19为给定电流，Ug为给定电压，UO为实际输出电压。
内环为电流反馈闭环控制,反馈信号由电流霍尔传感器得到。
外环为电压反馈闭环控制，反馈信号由电压霍尔传感器得到。
具体控制过程后做分析。
逆变焊机工作时，先将单相220V/50Hz电压整流并滤波后,变为逆变主回路所需的310V左右平滑直流电压。
然后将该直流电压送入逆变主回路，经过大功率电子元件IGBT的交替逆变作用转变成为ZOK左右的中频交流电压，再经过中频降压变压器降压至适合于焊接的几十伏电压，最后经过整流滤波后得到直流焊接输出.借助于控制电路及反馈回路,以及焊接回路的阻抗，可以得到焊接工艺所需的外特性和动特性。
其交流变换顺序为:工频交流一直流一中频交流一降压一直流。
焊机在“交流一直流一交流”阶段的电压频率发生了改变，所以逆变焊也成为变频焊机。
交流和直流反复转换的目的是为了提高该电压的工作频率。
我们知道,按照正弦波分析时变压器输出有如下公式［60]：式中，变压器的体积、重量与Ns有关，而NS与变压器的工作频率f又有直接关系。
当凡一定时，若变压器工作频率从工频(SOHz)提高到20KHz,则绕组匝数与铁心截面积的乘积NS就减少到原来的l/400，而主变压器在逆变焊机中通常所占重量为1/3到2/3,因此提高变压器的工作频率可以使逆变焊机的体积和重量显著的减少。
同时，钢和铁的电能损耗将随所需材料的明显减少而大大降低,焊接质量也有进一步改善.由于上述原因,逆变焊机与传统的晶闸管式焊机和晶体管式焊机相比,具有众多优点：l）高效节能.逆变焊机材料的减少使焊机整体损耗大大降低,其效率可达80％到95％，功率因数可提高到0.9以上,空载损耗极小，只有几十瓦，这一点在能源紧张的今天尤为可贵.2)体积小,重量轻。
这是逆变焊机最明显的优点，主变压器的重量仅为传统弧焊电源工频变压器的几十分之一.3）动态响应时间短,控制速度提高。
逆变电焊机原理图地讲解
主电路电气原理图主控制板电器原理图：逆变触发电路图：脉冲及时序板原理图：本机采用三相交流380V电压经三相桥式整流、滤波后供给以新型IGBT为功率开关器件的逆变器进行变频（20KC）处理后，由中频变压器降压，再经整流输出可供焊接所需的电源，通过集成电路构成的逻辑控制电路对电压、电流信号的反馈进行处理，实现整机闭环控制，采用脉宽调制PWM为核心的控制技术，从而获得快速脉宽调制的恒流特性和优异的焊接工艺效果。
IGBT逆变电焊机工作原理及输出特性这里介绍的逆变器（见图）主要由MOS 场效应管，普通电源变压器构成。
其输出功率取决于MOS 场效应管和电源变压器的功率，免除了烦琐的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作中采用。
下面介绍该逆变器的工作原理及制作过程。
--拓普电子1.电路图2.工作原理这里我们将详细介绍这个逆变器的工作原理。
方波信号发生器（见图3）这里采用六反相器CD4069图3构成方波信号发生器。
电路中R1是补偿电阻，用于改善由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳。
电路的振荡是通过电容C1充放电完成的。
其振荡频率为f=1/2.2RC。
图示电路的最大频率为：fmax=1/2.2×3.3×103×2.2×10-6=62.6Hz;最小频率fmin=1/2.2×4.3×103×2.2×10-6=48.0Hz。
由于元件的误差，实际值会略有差异。
其它多余的反相器，输入端接地避免影响其它电路。
场效应管驱动电路。
由于方波信号发生器输出的振荡信号电压最大振幅为0~5V ，为充分驱动电源开关电路，这里用TR1、TR2将振荡信号电压放大至0~12V 。
如图4所示。
MOS 场效应管电源开关电路。
这是该装置的核心，在介绍该部分工作原理之前，先简单解释一下MOS 场效应管的工作原理。
MOS 场效应管也被称为MOS FET ， 既Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor （金属氧化物半导体场效应管）的缩写。
逆变焊机主电路原理详细分析
逆变焊机主电路原理详细分析首先咱们先从主电路回来学习分析，以后有时间我会继续整理补助电源控制电路驱动电路保护回路等！！分享给大家，希望能帮到大家与大家一起讨论，互相学习。
一、什么叫主回路主回路指焊机中提供功率电源的电路部分。
二、主回路原理图（以ARC160例）三、组成器件说明1、K——电源开关用以接通（或切断）与市电（220V、50赫兹）的联系2、 RT——起动电阻因焊机启动时要给后面的滤波电解电容充电。
为避免过大的开机浪涌电流损坏开关及触发空开跳闸，在开机时接入启动电阻，用以限制浪涌电流。
正常工作后，启动电阻被继电器短路。
实际电路中，为避免因开机浪涌电流冲击造成启动电阻损坏，起动电阻采用了热敏电阻（PTC和NTC），它们具有良好的耐冲击性。
3、 J1——继电器开关接通之后，电流通过启动电阻给滤波电解电容充电，当电容电压达到一定值时，辅助电源开始工作提供24V电，使继电器吸合，将启动电阻短路。
4、 DB——硅桥此硅桥用于一次整流，将市电220V、50赫兹交流电整流后输出308V的直流电。
5、 C1——电解滤波电容整流后输出的308V的直流电为脉动直流，此电容起滤平作用6、 R——放电电阻在关机以后，滤波电容中存有很高电压，为了安全，用此电阻将存电放掉。
7、 C2——高频滤波电容在高频逆变中，需要给开关管提供高频电流，而电解滤波电容因本身电感及引线电感的原因，不能提供高频电流，因此需要高频电容提供。
8、 Q——开关管开关管Q1、Q2、Q3、Q4组成全桥逆变器，在驱动信号作用下，将308V直流转变成100Kz（10万赫兹）交流电的。
9、 C3——隔直电容为避免直流电流流过变压器肇成变压器饱而接入此电容。
10、T1——主变压器变压器的作用是将308V的高压变换成适合电弧焊接所需要的几十伏的低压。
11、D——快速恢复二极管D5、D6的作用是二次整流，即将100KHz的高频交流电流再次转变成直流电流。
12、L1——电抗器电抗器具有平波续流作用，可使输出电流变得连续稳定，保证焊接质量。
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Ｃ ： 接是 利用 Ｃ ： 为保 护气 体 的一 种 电弧 Ｏ焊 Ｏ 作 焊接方法 。Ｃ Ｏ 焊可进 行全 位置 焊接 ， 因其 抗锈 能力 强、 不易 出现气孔 、 综合 力 学性 能 好 、 焊后 不需 清渣 。 已在造船 、 机车和 汽车制 造 、 油化 工 、 石 工程 机 械 、 电 站锅炉等工业领域 广泛应 用 。但是 ， Ｏ 焊也存 在两 Ｃ： 个 突出缺陷 ： 金属 飞溅 大 以及焊 缝 成形 差 ， 响 其近 影
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（． Ｉ兰州商通工业锅炉制造有限公司， 甘肃 兰州 ７ ０５ ； ． ３０ ０ ２ 兰州城市学院 ， 甘肃 兰州 ７ ０７ ） ３０ ０
摘
要： 通过对 １台４ ０ ０ Ａ全桥式 ＩＢ Ｇ Ｔ逆变焊接电源主电路 的设计 ， 详细介绍 了逆变焊接 电源 主电路的设计及主要 元件的计算方法。
关键词： Ｂ ；Ｏ 逆变电源 ； Ｉ ＴＣ ： Ｇ 主电路
中图分 类 号 ：Ｇ ３ ． Ｔ ４４１ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编号 ：０７— ４４ ２０ ）５— ０ １ ０ １０ ４ １ （０ ８ ０ ０９ — ５
Ｍ ａ ｎ ｃｒ ｕ ｔｄｅ ｉ ｎ ｏ ｈｅ Ｉ ｉ ｉｅ ｉ ｓｇ ｆｔ ＧＢＴ ｎｖ ｒｅ ｉ ｅ ｔ ｒ ＣＯ，ｗｅｄ ｒ ｌｅ
一
系统 的响应速 度提高几百甚至几千倍 。
卜入 滤’ 变— 输 路 — －整 波｝ 器卜 出 滤 — 输 流 —谨 ・ 整 波 ＿ ＿
定 比例的氩以取得显 著效 果 ， 失 去 了 Ｃ ， 经济 、 但 Ｏ焊 简便 的特点 ， 况且此 时 由于 电弧 的 电场 强度 较小 ， 如 果再使用 短路过渡形式 ， 会造 成工 件熔合 不足 、堆 将
ＩＨ 堆ｌ ｌｌ 萋 Ｉ组 组
ｌ 塑 Ｈ 型
图 １ 逆变焊接电源的基本组成
器 抗 蓄 直 Ｉ Ｄ ｃ Ｉ ｝
塑 塑
高过 大、 焊缝过窄等缺 陷 ， 不适于 主要 的过渡形 式 ， 短
路过 渡 ， 有较大的局 限性 … 。
与此相反 ， 由焊接设 备 和 电源 方 面人 手 ， 用逆 利 变式焊接 电源 的优势 ， 合现代 电力 电子 技术和计算 结 机技术 的不断发展 ， 电弧 及熔 滴 过渡 加 以控制 ， 对 力 逆变焊接 电源的结构可分 为两 部分 ， 电网将 电 从
能传递给负载的电路称为主电路 ， 其余部分称为控制
电路 。主 电路包 括输人整流滤波 、 变器 和输出整 流 逆 滤波 ， 电路 的核心是 逆变 器 ， 变器 主要 由功 率 电 主 逆 子开关 和 中频变压 器组成 。
求保留短路过渡及 Ｃ Ｏ 气体低成本的优点， 通过电控 和机械力的控制来减小 飞溅 ， 善焊接质量是许 多人 改 努力追求 的 目标 。
● ● ●
步的推广 和应用 。减少 、 除飞溅是 Ｃ 接研究 消 Ｏ焊
整 流 二 极 管
的一个热点和难点 。通 过对飞溅 成 因的分 析 ， 解决上
述 问题 的途径可分为两 个方 面 ： ①通过焊 接材料来改 进 电弧形态 和熔滴 过 渡 形 式 ， 在 Ｃ 气 体 中加 入 如 Ｏ
第２ ｌ卷 第 ６期 ２０ ０ ８年 ｌ ２月
机械研 究与应用
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＲＥＳ ＥＡＲＣＨ ＆ ＡＰＰ ＣＡＴＩ ＬＩ ＯＮ
Ｖｏ Ｎｏ６ ｌ ２ｌ
２ ｏ １ ｏ ８．２
ＩＢ Ｇ Ｔ逆变 Ｃ ２焊 机 主 电路设计 Ｏ
庞健 强 赵得 国 ， ， 徐宏彤
一
１ 工 作 原理
图 １ 目前 常用 逆变式 弧 焊 电源的 的结构 方框 为
图 。具有两个 功能 ： ①把高 电压小电流转换成焊接所 需 的低 电压 大 电流 ； 使 焊 接 回路 和 电 网 电路 隔开 ②
来， 其变流顺 序是 Ａ Ｃ—Ｄ Ａ Ｃ— Ｃ—Ｄ 逆变式 弧焊 电 Ｃ， 源 变压器 的运行 频率为几十千赫兹 ， 从而带来两大显 著优点 ： ①变 压器的质 量 和尺寸 大 幅度减 小 ； 控制 ②
Ｐ ｎ ｉｎ—ｑａ ｇ ，Ｚ ａ ａ ｇＪａ ｉ ｈ ｏＤｅ—ｇ ｏ ，Ｘｕ Ｈ ｎ ｎ ｕ ｏ ｇ—ｔｎ ｏｇ
（． ａｚｏ ｈ ｎｔ ｇｂｉｒｍ ｎ ａｔｒｇ Ｃ． Ｌ ． Ｌ ｎｈ ｕＧ ｎｕ ７０ ５ ， ｈ ａ １Ｌ ｎｈｕＳａｇｏ ｏｅ ａ ｕ ｃ ｉ ｏ ， ｔ ， ａｚｏ ａｓ ３０ ０ Ｃ ｉ ； ｎ ｌ ｆ ｕ ｎ ｄ ｎ