广义软开关焊割电源的设计研究
软开关弧焊逆变电源设计-开题报告
... . ..毕业设计(论文)开题报告题目：软开关弧焊逆变电源的设计开题报告填写要求1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。
2．开题报告容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。
3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。
4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计（论文）说明书》等资料装入文件袋中。
毕业设计（论文）开题报告1．文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。
关损耗很小。
日本Toshiba公司等已开发出大容量的IGBT智能型功率模块IPM。
在弧焊逆变器的开关器件控制中，主要有如下方式可供选择：(1)PWM硬开关型。
在这种工作方式下，开关器件在开通和关断期间，其电压和电流都不为零，存在开通和关断损耗，即硬开关工作状态。
(2)谐振软开关型。
目前，谐振电路的拓朴结构有上百种，总起来说，可分为零电流和零电压两种方式。
由于在电源开通和关断期间，开关管上的电流或电压为零，其损耗亦为零，即软开关工作状态。
(3)软开关相移PWM控制技术，充分利用PWM和谐振软开关二者的优势，这一技术将会成为弧焊逆变器的重要控制方式。
PWM控制芯片由模拟和数字电路组成。
通过模拟电路的反馈决定被调制脉冲的宽度，根据模拟电路反馈方式不同可分为电压型和电流型。
数字电路用来实现解码和脉冲分配等逻辑功能，依据数字电路脉冲分配方式不同可分为同步式和移相式。
半桥有源广义软开关焊割电源的设计研究
由于一 次侧 回路 串联 的饱 和电感 的作 用 ， 电流
２ 主回路 的工作原理
在ｔ 。 时刻 前 ， 电容 Ｃ 。 已经被 放完 电荷 ， 其端 电
先以很小斜率上升 ， 直到 Ｌ 达到饱和安匝数饱和后 才快 速 升 到 负载 额 定值 再 按 二 次侧 电抗 器 决定 的
Ｕ２ ’
图 ２ 驱 动脉 冲 时 序 图 来自开通 ； 而此时… １ ’ 和“ ２ ” 两点等电位 ， Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 被Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ ，
导 通箝 位 ， Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ ／ 处于零偏状态 ， 因此 没 有 电流 流 过， Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 属于零 电流／ 零 电压 软开 通 。
此 时 电流 流 向为 ： ＋ 一Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 一Ｉ Ｊ ｓ —Ｔ １ － － ＊ Ｌ 一
Ｔ１
ｌ
图 ５ 主开关 Ｉ ＧＢ Ｔ 。 关 断 后 期 电流 路 径
此 时 电流 流 向改 为 ： Ｃ 、 Ｃ ： － － ＊ Ｖ Ｄ ： ￣Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 。 一Ｌ ｓ
— Ｔｌ —Ｌ Ｋ —Ｃ ｄ ｌ 、 Ｃ ｄ ２ 。
持 于 Ｔ Ｉ ， ２ ） 之差 加 在 Ｌ Ｓ 和Ｌ Ｋ 上， 随 着 时 间 的推 移 ，
图 １ 主 回路 电气 原 理 图
由图 １ 可以看 出， 开关管 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 。 、 Ｉ ＧＢ Ｔ ２ 顺 向串接 组 成 半桥 拓 扑结构 ， Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 、 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 称 为 主开关 ； 而另
Ｕ１ Ｕｌ
组开关管 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 。 、 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ ２ ＇ 背靠背串接组成一组合 开关 ， Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 、 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ ２ 称 为辅 助 开 关 。 从 主 控制 电路 输出的主开关驱动信号为 ｕ ｌ （ 输 出端 口为 Ｇ １ ， ｓ １ ） 和Ｕ ２ （ 输出端 口为 Ｇ ２ ， ｓ ２ ） ， 它们是相位相差 １ ８ ０ 。 的Ｐ ＷＭ脉冲驱动信号 ； 从主控制电路输出的辅助
软开关型逆变弧焊电源研究现状
它 们 的 基 本 电路 拓 扑 图， 同时进 行 了简 单 的分 析 。最 后 ，对 逆 变 电源 软 开 关 的 发 展 方 向提 出 了看 法 。
关 键 词 ：弧 焊 逆 变 电 源 ；软 开 关 ；拓 扑 结 构
中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ． Ｇ４ ４ １
文献 标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
软 开 关 型逆 变 弧 焊 电源研 究现 状
张振 松 ，吴志 生 ，潘 洪 雷 ，郭建 业。
（ ． 太 原 科 技 大 学 材 料 学 院 ， 山西 太 原 １ ０ ０ ２ ；２ 太 原 星云 焊 接 设 备 有 限公 司 ， 山西 太 原 ３ ０４ ． ００２） ３ ０４
摘 要 ： 顾 了软 开 关 技 术 的 由 来 和发 展 阶 段 ， 绍 了实 现 逆 变 器 软 开 关 的基 本 电路 ， 括 谐 振 Ｄ 环 节 方 式 电 回 介 包 Ｃ 路 、谐 振极 方 式 电路 、负 载 谐 振 方 式 电路 、辅 助 谐 振 缓 冲 电路 、主 辅开 关 电路 、载 波控 制逆 变 电路 等 ，列 出 了
第 ４期 （ 第 １ １期 ） 总 ６
２１ ０ ０年 ８月
机 械 工 程 与 自 动 化
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＡＬ ＥＮＧＩ Ｃ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵ ＴＯＭ ＡＴ１ ０Ｎ
Ｎｏ ．４
Ａｕｇ．
文 章 编 号 ：６２６ １ （０ ０ ０—２ ４０ １ ７ —４ ３２ １ ）４０ ０ —３
时 ，二极 管仍处 于 导通状 态 ，若立 即开通 与其 串联 的 开关 器件 ，容 易产 生很 大 的冲击 电流 。改进 上述不 足 的有 效办 法 ，就是 发展软 开关 技术 。理想 的软 开通 过 程为 ： 电压 先下 降到 零后 ， 电流再 缓慢上 升 到通态值 ，
软开关弧焊电源主电路元器件的选择与设计
￡ ／ ｎ ｓ ｌ
Ｕ ｃ ￣ ＝ ＋ １ ５ Ｖ， － １ ５ ｉ Ｖ
一
７ ０
１ ４ ０
１ 主 开 关 元 器 件 的 选 择
在 实 验过 程 中 ， 采 用西 门康 公 司 的 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ模 块 Ｓ Ｋ Ｍ１ ０ ０ Ｇ Ｂ １ ２ ３ Ｄ作为逆变器 的高速 开关 。 在２ ５ ℃时 ， 它 的工作 电压有 效 值 为 １ ２ ０ ０ Ｖ， 输 出额 定 电流 为
， 口 文
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７ ℃
Ｉ ｎ ｖ ｅｒ ￣ Ｄｉ － ｏ ｄｅ
８ ２ ５
８ ２ ５
Ｃ Ｂ Ｂ电容 并联 的结 构 以改善 其性 能 。 但 由于 电弧焊 中存 在着 强烈 的电磁干 扰 和高频 干 扰 ， Ｃ Ｂ Ｂ电容必
一 一 须 比变 压器 一 次侧 滤 波 电容 器 中 的 Ｃ Ｂ Ｂ电容 大得
蛳 Biblioteka ｐ ｅ ｒ Ｉ ＧＢＴ，
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多。 实 验 中选 用 ４ ． ７ Ｆ的 Ｃ Ｂ Ｂ 电容 。 电容 和 Ｃ 。 是影 响着整 个 逆变 过程 的最重 一 一 器Ｃ
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雹焊梭
■ 讨 论 ； 机 中 电 子 元 器 件 的 选 择 与 应 用
第３ ７ 卷
表 ２ Ｓ ＫＭ １ ０ ０ ＧＢ １ ２ ３ Ｄ 的 电气 特 性④
软开关逆变式弧焊电源的设计
软开关逆变式弧焊电源的设计摘要:软开关技术是解决逆变弧焊电源可靠性的核心技术.本文提出了一种新的软开关逆变弧焊电源的设计方案,该方案基本上可实现空载、短路、燃弧全负载范围内的软开关状态.本文分析了超前臂的关断功耗与并联电容之间的关系,串联电容及回路电感对环流期的电流变化的影响.并指出了滞后桥臂零电流关断区域,以及超前臂和滞后臂的零开通条件.在此基础上提出了引入无功电流分量解决空载及轻载时软开关失败问题的方案,以及几个主要谐振参数的设计方法.在实践中采用本方案表明,降低了开关应力及损耗,提高了整机可靠性,降低了弧焊电源的成本.关键词:软开关; 逆变; 弧焊电源中图分类号: TG444文献标识码: A文章编号: 0253-360X(2002)01-14-050 序言软开关逆变技术已成功应用于众多电源中,但在逆变弧焊电源的应用中,由于弧焊电源经常工作在输出开路、短路、燃弧等状态中,负载范围宽,在整个负载范围内实现软开关难度大.现在逆变焊机中软开关控制方式主要分为两种,第一种是串联谐振式的调频工作方式(PFM),这种方式弧焊电源空载时的无功电流太大,主回路中电流峰值很高,存在电流连续与非连续两种状态,控制复杂,仅美国米勒公司在某些类型的焊机中采用;第二种是全桥移相谐振的脉宽调制工作方式(PWM),由于采用PWM控制,控制特性较好,回路中电流峰值低,但实现软开关的条件范围窄[1] ,本研究提出一种新的软开关逆变弧焊电源的设计方案,解决如何在整个工作范围实现逆变弧焊电源软开关的问题.1主回路设计与实现1.1主回路形式主回路选用改进型的全桥相移谐振式电路,如图1所示.Q1,Q3为超前臂;Q2,Q4为滞后臂;C1, C3为超前臂电容;C2, C4为滞后臂电容;C1=C3≥C2=C4, CX 为抑制环流电容,LX1为变压器回路等效漏感,LX2为饱和电感,B为变压器.E为输入电压,Uo为输出电压.1.2 控制方式(1) 采用峰值电流控制模式, 既保护了开关管又可有效抑制变压器偏磁.(2) 软开关实现模式为Q1,Q3为PWM控制;Q2,Q4为互补180°导通,不进行PWM 调制.整个工作过程分为四个模式.1.3 电路的实现1.3.1 实现中的几个主要问题(1) 元件选择将以上计算应用于ZX7系列及NBC系列逆变焊接电源的设计中,以ZX7-500电源为例,其功率管可用100A/1200V的IGBT,主变压器采用非晶铁芯绕制,串在变压器原边的电容采用高频CBB系列电容.(2)控制回路的实现由于没有此种导通模式的专用芯片,本设计是在电流型芯片UC3846的基础上改造使用. (3)实现中的难点饱和电感由于功耗很大、发热,且电感量易发生变化,设计应选择损耗小、矩形度好的铁芯材料.1.3.2 主电路中的几个波形主电路中的几个波形如图3所示.2主回路中参数选择计算以ZX7系列焊机为例,焊接电源的外特性曲线如图 4所示 .弧焊电源要可靠工作必须满足在ADBO整个包络线内的所有点上 C1, C2, C3, C4要换流充分,否则开通时IGBT两端并联的电容将直接向IGBT放电,使开关器件IGBT损坏.2.1 空载、轻载时 C1, C3的换流问题图4中A点及附近点区域输出电流很小基本上为零,即焊机为空载状态或轻载,此时输出为最大脉宽, C1, C2, C3, C4电容无法进行换流,造成软开关模式失败.解决方法是在逆变桥内引入无功电流,使超前臂和滞后臂电容换流完毕,由于C1=C3,C2= C4 ,故主要考虑超前臂的换流,换流无功电流大小满足式为式中: I[sub]s[/sub]为换流期间的无功电流; t[sub]s[/sub]为死区时间; E为电源电压.2.2 超前臂电容大小的确定超前臂为负载换流, C1, C3的作用是降低关断损耗和改善关断轨迹,等效电路如图5所示. 图中 C是等效的超前臂电容; Io是输出电流折算到原边回路的等效恒流源.假定U是IGBT的 c、e 两端电压, I是流过IGBT中的电流,Ucg 是c 、g 两端电压,Uge是g 、e 两端电压.由于E Uge ,所以Ucg≈U , IC 是流过C中的电流.2.2.2 IGBT的关断功耗IGBT的关断分为两部分,一是场效应管的关断过程,二是内部载流子的自身复合过程.整个关断过程可等效如图6[2]所示.图中t[sub]OFFA[/sub]为电流下降时间;t[sub]OFFB[/sub]为电流拖尾时间,关断过程的IGBT上的功耗主要由 t[sub]OFFA[/sub] , t[sub]OFFB[/sub] 决定,设关断电流简化为线性下降,关断时间为 t[/sub]OFF[/sub] 见图6. IGBT中的电流为根据式(2)可计算出电容量大小.2.3 环流过程分析及串联电容的计算超前臂关断后,电路进入环流阶段,变压器回路中电流通过串联电容CX基本上线性衰减,使回路中通态损耗变小,滞后臂关断时损耗变小,关断时电流为零最理想.假设环流时等效电路如图7 所示,在以下分析略去滞后臂的关断死区时间.LX1为等效漏抗; LX2为饱和电感; CX为串联电容,假设LX2饱和电流相对于工作电流约为零,电容电压幅值为UC , LX1 初始电流为 Io,K在1位为超前臂导通,K在2位时为环流位置. tON 为超前臂导通时间. t是电流衰减约为零的时间.K在位置1时,即导通期间 tON 内,电容 CX上的电压变化为设弧焊电源逆变频率为50 kHz,利用式(8)、(9)可得一簇曲线,如图8所示,曲线与直线 tON + t =10μs的交点为零关断区的范围,在图中取一曲线可看出,当tNO在A~B 范围内都可保证为滞后臂零电流关断.选定一条曲线,来保证tON 工作范围,此曲线对应一个LX·C 值.电路中的LX值已知后,可选定C值.LX主要由漏抗来决定,可以测量出来.2.4 开关管的零开通条件及饱和电感的工作状态饱和电感的磁链数可用伏秒积来表示,饱和电感 LX2 的工作状况主要有几个阶段,如图9所示.(1)在B点之前LX2为饱和状态;(2)在环流期BC段的饱和电感的伏秒数为UC·tBC ;(3)死区CE段中的CD段饱和电感的伏秒数为(UC +E)tCD ,DE 段电流反相饱和电感的伏秒数为UC·tDE ;(4)在IGBT开通初期,LX2上的伏秒数为(UC+E)tEF ,其中A、B、C、D、E、F 定义如图9中所示.A点为超前臂关断点,B点为LX2的饱和电流点,C点为滞后臂关断点,D点为LX2电流反相点,E点为IGBT开通时刻,F点为饱和LX2的饱和点.总之,LX2的总磁链数保证tEF的值大于IGBT的开通时间tON1,来保证IGBT的零电流开通,即tEF-tON1≥0,tEF-tON1的值称为占空比损失,tON1为IGBT的开通时间.实际中LX 随温度改变而变化.故LX2的选择还需通过试验进行调整.3 生产应用该方案已成功应用于实践,并推广至平特性、下降特性弧焊电源,使得此类弧焊电源可靠性增加,成本下降,并且此方案已在奥太焊机上应用,生产数千台弧焊电源,取得明显经济效益.4 结论(1) 本文提出的计算方法,可正确地计算出软开关的工作区域,以及开关管的工作状态.利用本文提出的计算方法,可得到开关管的关断损耗及主回路中几个主要参数值.(2) 本文提出了一种实现全负载软开关的方案,经实际应用取得良好效果.参考文献:[1]张占松,蔡宣三.开关电源的原理与设计[M].北京:电子工业出版社,1998.[2]郑利军,任天良,姜燕.PWM方式开关电源中IGBT的损耗分析[J].电力电子技术,1999,33(5):58~60.选自《焊接学报》2002年第01期。
软开关在开关电源中的应用研究
软开关在开关电源中的应用研究作者：宋臻达来源：《科技资讯》2016年第35期摘要：软开关技术是一种新型技术，在各类领域都有广泛的应用，并不断朝着小型化、轻量化的方向发展。
开关电源的发展不仅进一步减小系统的体积，增大了开关的性价比与功率密度，还提升了开关的瞬时相应速度，抑制来电源音频噪声，成为下一阶段的一个发展趋势，在各个领域中都有着广泛的应用。
该文主要针对软开关技术在开关电源中的应用进行分析。
关键词：软开关开关电源应用中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（b）-0047-02当今，随着科技的不断发展、进步，开关电源也得到了不断的发展和创新。
在开关电源技术发展中，小型化、轻量化的装置已经得到了应用，这是发展的一个方向和潮流。
另外，开关电源也对效率和电磁兼容性有了更高要求。
推广软开关技术，可以有效解决开关噪声问题以及电路中的开关损耗问题，提高开关频率。
1 软开关技术概述软开关技术指的是在电压为零的时候，开关管导通，电流为零的时候，开关管关闭。
软开关技术对于创新开关功能非常有效，且更加具备节能和环保性，将“人”的因素融入其中。
硬开关的开通和关断过程伴随着电压和电流的剧烈变化，产生较大的开关损耗和开关噪声。
而软开关在电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在开关过程前后引入谐振，使开关条件得以改善。
降低开关损耗和开关噪声，软开关有时也被称为谐振开关。
2 软开关电路分类2.1 准谐振开关电路这准谐振开关电路是指在零电压情况下导通，在零电流的情况下关闭。
这种电路简称为QRC。
这种电路的输出电压和频率成正比关系，而和占空比没有必然联系，因此，QRC也属于变频电源。
与PWM进行比较，该种电路在控制上更为复杂，然而耗损为零，效率非常高，在各个领域得到了应用。
2.2 ZVS—PWM开关电路这种电路有很多的优点。
第一，消耗的功率低，而且效率非常高；第二，工作频率非常高。
但是，当关断主开关的时候，其电压比输入电压多一倍，这种电压会对开关电路的运行产生不利影响。
软开关电源的研究与设计的开题报告
软开关电源的研究与设计的开题报告一、课题背景软开关电源是一种新型的电源，其优点是具有高效率、小体积、轻重量等特点。
尤其在功率变换电路中，软开关电源已经成为一种必备的技术。
本研究将从软开关技术的理论基础出发，综合应用电子学、电力电子学等相关学科知识，对软开关电源进行深入研究，设计开发出一种高效、稳定、安全、可靠的软开关电源。
二、研究内容（1）软开关电源的基本原理和特性研究。
对软开关技术的原理、发展历程和特点进行了解和分析，在此基础上，探讨软开关电源的结构和工作原理，并阐述其在电力电子中的应用。
（2）软开关电源的设计与模拟。
利用Matlab、Pspice等软件平台，建立软开关电源的电路模型，进行电路分析、参数计算、组件选型、信号处理等工作，并通过模拟验证电路设计方案的正确性。
（3）软开关电源的测试与实现。
设计并制作软开关电源样机，利用先进的测试仪器，对其进行实验测试，分析测试结果，优化电路设计方案。
三、研究重点（1）软开关电源的关键技术以及其在高频电源领域的应用；（2）对软开关电源的拓扑结构和控制策略进行系统优化和设计；（3）软开关电源的工作效率和安全性能的研究和分析。
四、研究意义该研究拟开发出一种高效率、小体积、轻重量的软开关电源，将更好地推动相关技术的发展，提高电源稳定性和可靠性，为电力变换领域的发展做出一定的贡献。
五、研究方法（1）综合了解软开关技术的学术研究现状和进展动态；（2）通过文献调研、实验测试、仿真分析等方法，深入探讨软开关电源的特点和优点；（3）在电路设计和实验测试过程中，结合电子学、电力电子学等多学科知识，注重理论与实践相结合。
六、进度安排（1）前期准备，了解研究现状和技术应用前景，制定研究计划和进度安排，完成开题报告（2周）；（2）软开关技术的理论研究和分析，确定电路结构和控制策略（6周）；（3）电路设计和仿真分析，进行方案模拟和参数调试（4周）；（4）制作软开关电源样机，进行测试实验和数据分析（6周）；（5）完成研究论文及相关成果的汇报（2周）。
开关电源 软开关技术
通过减小电压和电流的突变，软开关技术可以有效降低电 磁干扰，提高电源的电磁兼容性。
减小开关损耗
软开关技术可以减小开关过程中的电压和电流变化率，从 而降低开关损耗。
提高电源效率
开关损耗的减小可以提高电源效率，使得电源在转换效率 上有更好的表现。
软开关技术的应用与发展
应用
软开关技术广泛应用于各种开关电源领域，如通信电源、电 力电子、电动汽车等。通过采用软开关技术，可以提高电源 的性能和可靠性，满足各种高效率、高功率密度的应用需求 。
功率波形
分析软开关技术中功率波 形的变化规律，研究功率 波形与电路参数之间的关 系。
04 软开关技术的优势与挑战
软开关技术的优势
高效节能
软开关技术能够减少开 关损耗，提高电源效率，
从而降低能源消耗。
降低噪声
软开关技术可以降低电 源产生的电磁干扰和噪 声，提高电源的电磁兼
容性。
延长寿命
软开关技术能够减少开 关器件的应力，降低其 温度，从而延长其使用
脉冲频率调制（PFM）
通过调节脉冲频率，控制开关管导通和截止时间，实现电压和电流 的软切换。
混合调制
结合PWM和PFM的优点，通过优化控制方式，提高软开关技术的 性能。
软开关技术的波形分析
01
02
03
电压波形
分析软开关技术中电压波 形的变化规律，研究电压 波形与电路参数之间的关 系。
电流波形
分析软开关技术中电流波 形的变化规律，研究电流 波形与电路参数之间的关 系。
特点
高效节能、体积小、重量轻、可 靠性高、稳压范围宽等。
开关电源的应用与发展
应用
广泛应用于计算机、通信、家电、工 业控制等领域。
软开关基本理论的研究
软开关基本理论的研究软开关是一种电力电子器件，用于控制交流电源的输出。
它的主要作用是将交流电源的电压和电流进行控制，以满足不同负载需求。
软开关相对于传统的硬开关具有很多优点，例如：较低的开关损耗、逆变器效率的提高、减少电磁干扰等。
因此，软开关被广泛应用于电力电子设备中。
软开关的基本原理是利用电容和电感两个元器件构成的谐振电路，并将交流源引入谐振电路中进行加工，从而实现软开关的过程。
当电流经过MOSFET的通道时，在MOSFET的导通状态下，电容和电感被带入一个交流谐振状态。
此时，电流的振幅会随着时间的推移而发生变化，但是MOSFET内部的压降保持不变。
当MOSFET控制被关闭时，电容和电感之间的能量仍然保持着交换，但是电流的振幅开始下降，直到降至零点时，软开关的过程才算完成。
软开关的优点之一是降低了开关损耗。
由于软开关过程中电路被一定电压和电流重复开闭，内部损耗直接低于传统硬开关，从而可以减少能量的消耗和浪费。
另外，软开关也可以提高逆变器效率。
相比于硬开关，软开关可以更快更精确地控制电源的输出，从而避免逆变器的失效和功率损耗。
此外，软开关还可以减少电磁干扰。
由于软开关的过程基于谐振电路，所产生的噪音和干扰比硬开关更小，能够有效减少频率干扰和电压波动。
然而，软开关也有一些局限性。
一方面，软开关的设计具有一定难度，需要考虑到谐振电路的参数和特性，以及MOSFET和变压器的品质等因素。
另一方面，软开关存在一定的器件限制，例如器件的寿命、压降、温度限制等等，这些都可能导致软开关的使用寿命和性能受到影响。
因此，在实际应用中，需要综合考虑多种因素，才能有效地利用软开关技术，达到最佳效果。
总的来说，软开关技术是电力电子领域中的一项重要进展，具有广泛的应用前景。
它不仅可以提高电子设备的使用效率，减少浪费和损耗，而且还可以增强设备的稳定性和可靠性。
未来，我们可以期待看到更多新型软开关的涌现，以及对软开关应用的深入研究和探索。
广义软开关
广义软开关HB-ZVS-PWM电源的设计研究1. 引言:与传统的软开关相比,本文介绍的半桥广义软开关具有明显的优点:(1) 在全负载(空载、满载、短路)范围内实现软开关,并且可以不接假负载.这一特点非常适合用于各种弧焊设备(如短路过渡的二保焊和手工电弧焊).(2) 采用元器件少,实现辅助开关在超过临界电流时的零电流关断.(3) 该变换器工作状态与高频变压器副边绕组及整流器件连接方式无关,可很方便的应用于不同输出电压焊接电源和切割电源上.(4) 没有传统开关固有的环流电流,主开关通态损耗减小.辅助开关将缓冲电容上的能量传送至副边,一次该电路拓扑具有效率高、发热小、损耗低的特点.(5) 采用电流型PWM控制,有很强的主变压器磁偏自校正能力,加上没有环流电流需要抑制,故可省去隔直电容.避免了因隔直电容品质带来的故障的发生.(6) 由于是软开关,主变压器的漏感及引线电感均纳入谐振槽路,作为软关断的一个参数来利用.故在硬开关中有害的引线电感被变成有益因数加以利用.因此电源结构的设计可有很大的自由度,使结构设计变得简单,可随心所欲地去进行风道结构设计和热设计.(7) 本文所介绍的电路拓扑同样适用于全桥电路,可很方便的将其移植到全桥FB-ZVS-PWM 电路上,对产品的扩容非常方便.2. 电路拓扑结构介绍:如图1所示:图1:有源广义半桥软开关电路图该电路实质上是一个由主开关T1、T2和辅助开关T1'、T2'构成的有源广义软开关电路拓扑.在以电容Cd1、Cd2;IGBT主开关T1、T2变压器B1及饱和电感Lk漏电感Ls构成的半桥硬开关电路拓扑的基础上加装由电容C1、C2;辅助开关T1'、T2'及各自体内二极管D1'、D2'构成的有源软化吸收电路构成的新的电路拓扑,其中:Lk及Ls为主开关零电流开通创造条件;C1、C2为零电压关断创造条件,Cd为直流供电电源Uin的滤波电解电容.辅助开关T1'、T2'是背靠背串联的(可以是IGBT也可以是MOSFET).主开关和辅助开关的通断时序类似于有限双极性FB-ZVZCS-PWM软开关电路,即T1、T2是PWM开关;T1'、T2'是固定宽度相位相差1800的交替导通方式.其中T1和T1'同时导通, T1'比T1滞后关断;T2和T2'同时导通, T2'比T2滞后关断.为满足软开关的条件,考虑主开关IGBT的导通时间(导通延时时间td on和导通上升时间tr)关断时间(关断延时间td off和关断下降时间t f)及辅助开关的导通关断时间,本文中的T1和T2的最大脉宽必须有不小于3uS的死区时间,同时T1'和T2'的死区时间不小于1.5uS(辅助开关容量小一些,速度要快一些).保证T1'比T1延时至少1.5uS关断;T2'比T2延时至少1.5uS 关断,从而使T1'和T2'比T1和T2延迟一个IGBT开关的关断时间(td off+t f)关断.满足上述要求的驱动波形如图2.图2:有源广义半桥软开关驱动脉冲时序图3.电路拓扑的工作原理介绍:本电路拓扑的工作过程及电流电压波形描述如下:假设在此之前上一周期刚结束,上一周期产生的结果尚在且定格于电路中.那么:可认为C2已经充满电荷、C1已经放掉电荷,C2和C1的端电压分别为:UC2＝Uin;UC1＝0.t0时刻T1 、T1'同时导通,由于Lk和Ls的存在,T1为零电流导通,而T1'被T1导通箝位处于反偏状态没有电流流过,属于零电流零电压导通.见图3此时电流流向为:T1→Lk→Ls→B1→Cd1、Cd2.电流先以很小斜率上升,直到Lk饱和才按副边电抗器决定的斜率快速升到最大值Ip.原边能量在此过程中通过B1传给副边.图3:t0时刻电流路径t1时刻T1 PWM关断,电流逐渐切换到辅助支路.见图4此时电流流向为:C1、C2→D2'→T1'→Lk→Ls→B1→Cd1、Cd2.C1充电;C2放电,C1端电压从零开始上升至Uin ;C2端电压从Uin开始下降至零;最后C1和C2的端电压分别为: UC1＝Uin;UC2＝0.由于C1和C2的存在,T1端电压是按一定斜率从零缓慢上升时的,故T1是零电压关断.图4:t1时刻电流路径此后t2时刻T1'关断,电流又会切换到续流支路, T2体内二极管D2'导通.T1'是零电压关断.此时电流流向为:D2'→Lk→Ls→B1→Cd1.这是向原边的馈能过程,这一过程很快就会结束.见图5图5:t2时刻电流路径t3时刻T2 、T2'同时导通,由于Lk和Ls的存在,T2为零电流导通,而T2'被T2导通箝位处于反偏状态没有电流流过,属于零电流零电压导通.此时电流流向为:Cd1、Cd2→B1→Ls→Lk→T2.电流先以很小斜率上升,直到Lk饱和才按副边电抗器决定的斜率快速升到最大值.原边能量在此过程中通过B1传给副边.见图6图6:t3时刻电流路径t4时刻T2 PWM关断,电流逐渐切换到辅助支路.此时电流流向为:Cd1、Cd2→B1→Ls→Lk→D1'→T2'→C1、C2.C1放电;C2充电,C1端电压从Uin开始下降至零;C2端电压从零开始上升至Uin;最后C1和C2的端电压分别为: UC1＝0;UC2＝Uin.由于C1和C2的存在,T2端电压是按一定斜率从零缓慢上升时的,故T2是零电压关断.见图7图7:t4时刻电流路径此后t5时刻T2'关断,电流又会切换到续流支路, T1体内二极管D1'导通.T2'是零电压关断.此时电流流向为:Cd1、Cd2→B1→Ls→Lk→D1'.这是向原边的馈能过程,这一过程很快就会结束.见图8图8:t5时刻电流路径图9所示为一个周期的有关电压电流波形图.图9:有源广义半桥软开关变换器波形图4．电路参数的确定:4.1饱和电感的选取.饱和电感及漏感的作用是保证T1、T2导通时电流从零开始以一小斜率逐渐增长,在T1、T2 上升和导通延时阶段内原边电流Ip保证在一个很小的数值上,以满足零电流开通的条件.待T1、T2彻底导通后Lk饱和,电流上升再不受Lk的限制.开通后,Ip在电感及漏感的限制满足下式的关系:dIp/dt＝Uin/2(Ls+Lk)―――――――――――(1)Ip＝∫0tr+tdon Uin/2(Ls+Lk)―――――――――(2)tr、tdon分别为IGBT导通的上升时间和导通延迟时间.由(2)可以计算出Lk的大小,考虑生产工艺的方便性宜采用铁氧体磁环穿一匝线圈的的结构方式,因其工作点反复穿越磁滞回线的深度饱和区,磁滞损耗很大,应安放在风道内. 4.2缓冲电容的选取.设C1=C2=0.5C,有:Cduin＝Ipdt――――――――――――――――(3)(3)式两边积分:∫0Uin Cduin＝∫0tf+tdoff Ipdt可得:C＝Ip/Uin(tf+tdoff)―――――――――――――(4)由(4)可计算出缓冲电容的取值.缓冲电容宜采用介质损耗小的薄膜电容(如CBB)或瓷片电容.耐压要1.6KV以上的.由式(4)可以看出,要保正在关断时间内C1和C2放掉或充满电荷,需有足够大的原边电流Ip,我们把刚好满足正在关断时间内C1和C2放掉或充满电荷的原边电流称为临界电流Ip0 ,分析得知;最理想的软开关状态是原边电流Ip≧Ip0 ,因此电路的设计需尽量满足这个条件.下面分析Ip﹤Ip0 ;Ip﹦Ip0;Ip﹥Ip04.2.1 Ip﹤Ip0 时:由于C1和C2充放电均不充分,未能充满电荷和放完电荷.造成关断后UC1和UC2不能满足: UC1＝0;UC2＝Uin或者UC1＝Uin;UC2＝0的条件.而是UC1＝UC1 ;UC1＝Uin-UC1 .如T1、T1’工作的周期的T1关断后,C1充电不到Uin而是一任意电压值U1;C2放电不到0而是一任意电压值U2(U1+U2＝Uin),设此时C1、C2连接点电位为Uj.当T2、T2’开通时,当T2为零电流开通T2’反偏无电流流过.当T2关断时,电压跃至Uj而后T2’减除反偏而导通,可见此时T2关断为非零电压的软关断.所以在Ip﹤Ip0情况下主开关管关断的电压应力稍大一些,关断损耗也稍大一些,但此时原边电流Ip很小.这种为非零电压的软关断是可以容许的.4.2.2 Ip＝Ip0 时:由于C1和C2充放电均充分,关断后UC1＝0;UC2＝Uin或者UC1＝Uin;UC2＝0如T1、T1’工作的周期的T1关断后,C1充电到Uin;C2放电到0.当T2、T2’开通时,当T2为零电流开通T2’反偏无电流流过.当T2关断时,电压从零开始上升,T2’减除反偏而导通,可见此时T2关断零电压的软关断.4.2.3 Ip﹥Ip0 时:由于C1和C2充放电均过赢,关断后会出现主开关管体内二极管续流的现象,我们不考虑主开关管体内二极管续流的管压降,那么关断后还是有UC1＝0;UC2＝Uin或者UC1＝Uin;UC2＝0如T1、T1’工作的周期的T1关断后,C1充电到Uin;C2放电到0.当T2、T2’开通时,当T2为零电流开通T2’反偏无电流流过.当T2关断时,电压从零开始上升,T2’减除反偏而导通,可见此时T2关断零电压的软关断.通过上述分析,可以看出合理的选择饱和电感和缓冲电容可以使主开关管零电流导通,零电压关断的软开关状态;辅助开关管工作在零电流开通和零电流关断的软开关状态;由于轻载时的原边电流小于临界电流造成的主开关管的非零电压的软关断也是容许的,而且可以用在副边增加假负载或加装无功电感的方法去很好解决.4.3主开关和辅助开关容量的选取.主开关可和一般的硬开关半桥或全桥PWM电路拓扑的选取方法一样,这里不再熬述.由于辅助开关需要处理的能量很小(缓冲电容能量和饱和电感及漏电感的能量).故可选和主开关一样电压等级,1/4电流容量的开关器件.5.电路拓扑应用于具体产品时的一些考虑.一个电路应用于实际产品时需认真分析电路中个体器件或单元电路失效时带来的毁损程度以及相应的应对措施.我们将从以下几个方面进行分析:5.1辅助开关开路(或无驱动造成的不能导通)的影响:见图1:这种情况相当于没有有源缓冲支路.T1和T2工作在硬开关状态下,电流应力由于Lk的存在还是能保证很小(还是属于零电流开通).但Lk和Ls会在关断时产生很高的尖峰电压故其电压应力很大.针对这种情况相,可适当减小Lk的值,采用漏感很小的变压器以减小Ls.同时在主开关上并连简单的RC缓冲电路,最好做到没有有源缓冲支路时该电路是一个能在额定输入电压下正常工作的硬开关逆变器.这样就可以做到辅助开关开路(或无驱动造成的不能导通)时,逆变器是安全的,只是损耗增大设备暂在率降低.5.2辅助开关短路的影响:这种情况相当于C1和T1;C2和T2直接并联.主开关还是零电压关断,但C1和C2会在开通时产生很高的容性电流故其电流应力很大,并有可能在开通时造成主开关微分热击穿,针对这种情况相,可适当的减小C1、C2的值.5.3辅助开关开通速度和主开关不一致的情况:T1和T1’的开关速度不一致,若T1’快一些,会分担一部分原边电流,但由于有Lk的存在开通时电流从零开始的,因此问题不大,只要T1’提前不超过T1 的一个tr+tdon,是不会有大电流流过T1’的.同理:T2和T2’也是一样的.当有必要时可让T1’和T2’延时一段时间开通,对这个问题的担心就没有了.6.驱动电路的设计.参见图2的驱动脉冲波形,要实现本文电路拓扑,还需配以合式的波形产生电路和驱动电路.由于主开关管是PWM交替导通的开关方式,而辅助开关是固定脉宽的交替导通方式.故采用电流型有限双极性软开关驱动电路,图10所示电路.图10:电流型有限双极性软开关驱动电路7.电路拓扑的延伸.本电路也可用于全桥FB-ZVS-PWM逆变器上,其电路拓扑如图11如图11:有源广义全桥软开关电路图这为电路扩充功率容量提供了方便.8.总结.目前软开关逆变电路拓扑方式众多,各行业刊物有关软开关的研究论文也非常多,其中不乏优秀思路.但用于生产实践的很少.其生产工艺保正性和可实现性、生产过程的可控性、产品的一致性,均无一提及.本文提出的软开关电路拓扑是根据生产实际情况而选择的,故具很高的实用价值.生产工艺的制定和生产的实现都是很容易的.。
软开关逆变式脉冲MIG焊接电源的研究的开题报告
软开关逆变式脉冲MIG焊接电源的研究的开题报告1. 研究背景MIG焊接常用的电源有直流稳压焊机、交流变压焊机和逆变式焊接电源等。
传统的逆变式MIG焊接电源存在电容充电电流大、谐波扰动高等问题，限制了其在工业生产中的应用。
因此，开发一种具有较低电容充电电流和谐波扰动的软开关逆变式脉冲MIG焊接电源，具有重要的现实意义。
2. 研究目的本研究旨在开发一种软开关逆变式脉冲MIG焊接电源，能够有效地降低电容充电电流和谐波扰动，提高MIG焊接质量和效率，为工业生产提供一种新型高效、节能、环保的焊接电源。
3. 研究内容①软开关逆变式脉冲MIG焊接电源原理研究②电容充电电流和谐波扰动分析及其影响因素研究③软开关逆变式脉冲MIG焊接电源的设计与实现④软开关逆变式脉冲MIG焊接电源性能测试与分析⑤软开关逆变式脉冲MIG焊接电源的应用研究与测试4. 研究方法(1) 理论分析法：对软开关逆变式脉冲MIG焊接电源进行原理分析和数学建模。
(2) 数值模拟法：使用MATLAB等软件对电容充电电流和谐波扰动进行数值模拟分析。
(3) 实验研究法：采用自主设计的软开关逆变式脉冲MIG焊接电源进行实验研究，测试其性能和应用效果。
5. 预期成果(1) 获得软开关逆变式脉冲MIG焊接电源的原理及其性能特点；(2) 确定减小电容充电电流和谐波扰动的关键因素；(3) 设计出软开关逆变式脉冲MIG焊接电源并进行性能测试；(4) 实现软开关逆变式脉冲MIG焊接电源的控制策略优化，提高焊接质量和效率；(5) 验证软开关逆变式脉冲MIG焊接电源在工业生产中的应用效果。
6. 计划进度(1) 2021年6月-2021年8月：开展软开关逆变式脉冲MIG焊接电源原理研究；(2) 2021年9月-2021年12月：数值模拟电容充电电流和谐波扰动特性及分析；(3) 2022年1月-2022年4月：设计实验系统并进行性能测试；(4) 2022年5月-2022年9月：进行软开关逆变式脉冲MIG焊接电源的优化研究；(5) 2022年10月-2023年3月：开展软开关逆变式脉冲MIG焊接电源的实际应用测试；(6) 2023年4月-2023年6月：完成论文撰写和论文答辩。
软开关基本理论的研究_脉宽调制
软开关基本理论的研究_脉宽调制引言随着电力电子技术的发展，功率变换器(PowerConverter)在开关电源、电机驱动控制、高频感应加热、焊接电源、电网的无功补偿和谐波治理等众多领域得到日益广泛的应用。
为了实现功率变换器装置的高性能、高效率、高可靠性、减小体积和重量，必须实现功率变换器中开关管的软开关(SoftSwitching)。
软开关变换技术是近年来电力电子学领域中的热门话题，软开关理论的深入研究及软开关技术的广泛应用，使电力电子变换器的设计出现了革命性的变化。
1软开关的定义所谓的软开关是与硬开关对应的，凡用控制的方法使电子开关在其两端的电压为零时导通电流，或使流过电子开关的电流为零时关断，则此开关称为软开关。
它能克服传统的硬开关的开关损耗，理想的软开关的开关损耗为零，从而可提高功率变换器的传输效率。
最理想的软开关开通过程是零电压开通，即：电压先降到零，然后，电流再缓慢上升到通态值，在这个过程中，开通损耗几乎为零，而且开通器件上的电压在开通时下降为零，器件的结电容上的电压也为零，不存在容性开通的问题，此意味着二极管已经截至，其反向恢复过程结束，故也不存在二极管的反响恢复问题；与之相对应的是软开关关断过程（零电流关断）：电流先降到零，然后，电压再缓慢上升到断态值，在这个过程中，关断损耗几乎为零，而且关断器件上的电流在关断时下降为零，线路中的电感上的电流也相应为零，因此不存在感性关断的过程。
上述开关过程对应的波形如图1所示，图中还画出了硬开关的工作波形，以示对比。
软开关硬开关关断波形开通波形图1软开关与硬开关波形比较1.1软开关的分类由图可知，软开关包括软开通和软关断；其中，软开通又包括零电压开通和零电流开通；软关断包括零电压关断和零电流关断。
下面以上图为基础分别对四种方式作一介绍：（1）零电压关断：开关器件在两端的电压为零时实行关断。
此关断命令在t1时刻发出，开关器件上的电流从通态值下降到断态值后，端电压才从通态值上升到断态值，开关器件进入到截止状态。
新型软开关弧焊逆变电源的研究的开题报告
新型软开关弧焊逆变电源的研究的开题报告一、课题背景随着现代工业的发展，电子技术、通讯技术和控制技术的广泛应用，电焊技术也得到了发展。
在现代工业中，焊接技术是非常重要的一种加工方法，而弧焊则是一种最常用的焊接方式。
弧焊为了使电弧稳定，一般需要一定的焊接电源，传统的弧焊电源多采用变压器和整流器，但是这种电源存在功率大，重量大，效率低的缺点，不能满足现代工业的需要。
为了解决传统弧焊电源存在的问题，近年来出现了一种新型软开关弧焊逆变电源，该电源具有高效率、小体积、高精度和稳定性好等优点，越来越得到焊接生产领域的重视。
二、课题研究目的本课题旨在研究新型软开关弧焊逆变电源的原理和工作特性，分析其与传统弧焊电源的差异，优劣势，研究其在焊接领域中的应用前景以及特定场合下的应用优点，探索该电源技术在设计、测试、生产等方面的方法。
三、研究内容和方法本课题的主要研究内容包括：1. 新型软开关弧焊逆变电源的原理和工作特性研究；2. 新型软开关弧焊逆变电源与传统弧焊电源的比较分析；3. 新型软开关弧焊逆变电源在焊接领域中的应用前景及特定场合下的应用优点研究；4. 新型软开关弧焊逆变电源的设计、测试、生产等方面的方法探索。
本课题的研究方法主要采用实验、仿真和理论相结合的方式。
通过实验室实验和仿真分析等手段，研究新型软开关弧焊逆变电源的原理和工作特性，比较分析传统弧焊电源，探索该电源技术在设计、测试、生产等方面的方法。
四、预期研究成果本课题研究的预期成果是：1. 深入了解新型软开关弧焊逆变电源的原理和工作特性；2. 建立新型软开关弧焊逆变电源的仿真模型和实验平台；3. 比较分析新型软开关弧焊逆变电源与传统弧焊电源的优劣势；4. 研究新型软开关弧焊逆变电源在焊接领域中的应用前景及特定场合下的应用优点；5. 探索新型软开关弧焊逆变电源的设计、测试、生产等方面的方法。
五、研究意义本课题的研究对于推动焊接生产技术的发展，提高焊接技术的效率和精度具有重要意义。
软开关型脉冲MIG焊接电源系统原理设计
软开关型脉冲MIG焊接电源系统原理设计1 引言脉冲MIG焊以其在较大电流调节范围内均能够实现射滴过渡、轴向性好，适用于全位置焊接、热输入量方便可调以及焊接质量好等优点，受到国内外广大焊接工作者的关注。
软开关技术采用谐振变流技术，其特点是功率器件在零电压和零电流条件下自然开通和关断。
它从本质上克服了硬开关型弧焊电源的缺点，在较大程度上解决了功率开关损耗过大的问题。
根据脉冲MIG工艺要求，设计了基于80C196KC控制的软开关型脉冲MIG焊机，峰值、基值电流调节范围为20～500 A，输出空载电压70 V，熔滴过渡方式为射滴过渡，焊接参数独立可调。
2 总体设计软开关型脉冲MIG焊接电源系统整体结构如图1所示，由主电路、控制电路、驱动电路3个主要部分组成。
系统采用目前较为常用的AC／DC／AC／DC的逆变模式，脉冲开关信号来自单片机给出的控制指令，经驱动和放大后，为功率开关管提供固定频率为20 kHz的高频脉冲开关信号。
在峰值电流期间，采样实际输出的峰值电流，经A／D 转换后送入单片机与给定的峰值电流进行比较，单片机根据两者间偏差进行离散PI运算，得到1个控制参量，利用该控制参量实时调整20 kHz高频控制脉冲的宽度，使输出峰值电流与给定峰值电流相等；在基值电流期间，采用同样的方法，使输出基值电流与给定基值电流相等。
3电源主电路设计3．1 主电路工作原理全桥软开关型逆变电源主电路结构如图2所示，主要分为：抗共模滤波、三相整流滤波、全桥逆变、功率变换和输出整流滤波5部分。
3．2 全桥软开关的工作原理逆变电路采用软开关全桥逆变电路，由4个IGBT开关管(VT1～VT4)，4个反并联二极管(VD1～VD4和外加IGBT吸收电容C3，C4组成，L4为谐振电感，C12为阻断电容。
其控制原理与常规移相PWM控制原理相同，在大范围内也是PWM控制。
IGBT驱动波形如图3所示。
一种应用软开关技术的大功率开关电源的设计
一种应用软开关技术的大功率开关电源的设计摘要：开关电源随着输出功率的提升无疑会导致开关管所承受的电压或电流增加，如果仅仅使用普通的脉宽调制技术，那么将会导致开关管的开关损耗大幅度的增加。
在硬开关环境下，传统开关器件的电磁干扰与开关损耗也较大，而软开关的出现就有效解决了这一问题。
软开关技术的发展，使开关损耗以及开关噪音都大大减少，电路的效率也有了很大的提高。
基于此，文章就一种应用软开关技术的大功率开关电源的设计进行分析。
关键词：软开关技术；大功率开关电源；设计方法1 软开关技术的工作原理软开关是以硬开关为基础的，是对传统硬开关的继承与改善。
和硬开关不同，软开关增加了一些谐振器件，包括小电感、电容等。
新增加的谐振器件构成了辅助换流网络，开关的条件也因此得到了很大的改善。
硬开关不仅会造成开关损耗，还会产生噪音，但随着开关条件的改善，这一问题也得到了妥善解决。
在软开关技术的支持下，开关损耗以及开关噪音都大大减少，电路的效率也因此有了很大的提高。
软开关主要包括两个方面，一是软开通，二是软关断。
软开通开关又可以称之为零电压开关，而软开断开关就是零电流开关，在运行过程中，一般先将电压下降到零，再将电流提升至通态值，这是理想的软开通过程。
理想的软开关过程是不会产生开关损耗与开关噪音的，符合低碳、节能、环保的要求。
2 软开关技术的分类2.1 谐振变换器谐振变换器的实质是负载谐振变换器，最早被提出来是在上世纪七十年代。
在标准脉宽调制变换器上附加谐振网络就会得到谐振变换器。
根据谐振元件的不同谐振方式，可以将谐振变换器分为串联皆振和并联谐振两大类变换器。
它的工作原理就是通过负载的谐振与谐振网络，调整经过开关元件的电压或电流，成为正弦波形，使开关元件在电流过零开通，在电压过零时关断，从而实现软开关的过程。
2.2 准谐振变换器和多谐振变换器上世纪八十年代初期，李泽元教授在美国的UPEC和众多研究人员一起研究提出了谐振开关。
应用于软开关逆变焊接电源的中频变压器设计
２变压器磁芯的选择
由于应用于逆变焊接电源的中频变压器工作频率设计 为２０ｋＨｚ，传统的铁心材料硅钢由于损耗太大，已不能满 是使用要求。铁氧体虽高频损耗较低，但园其饱和磁感应 强度（既）较低，铁心的体积和质量仍较大，此外，铁氧 体的居里温度较低，热稳定性差，温度稍高即导致既值 降低．易饱和．工作状态不稳定，不适合于高频大功率下 使用㈦。所以磁芯材料只能从坡莫合金、钴基非晶态台金 和超微晶合金（非晶态合金）一种材料中来考虑，但坡奠 合金、钴基非晶态价格高，约为超微晶合盒的数倍，而饱 和磁感应强度毋却为超微晶合金２／３左右，且加工工艺 复杂。因此，综合三种材料的性能比较（如表１所示）， 选择饱和磁感应强度＆高，温度稳定性好．价格低廉． 加工方便的超微晶合金有利于变压器技术指标的实现。考
同理．变压器副边电流如取４００Ａ，电流密度Ｊｌ选择 ４Ａ／ｍｍ２，代人公式（４），变压器次级线圈的导线的截面积 可算得为１００ｍｍ２。
当交变电流通过导体时，沿导体截面上的电流分布不 是均匀的，最大电流密度出现在导体的表面层，该现象称 为集肤效应。集肤效应从根本ｌ说，相当于减少了导体截
面而增加了一个给定负载的发热程度。导线通过高频交流 时，导线的有效面积的减小口ｆ以用穿透深度Ｖ来表示。穿
０．４６７３ｍｍ。
为满足导线截面积要求和充分利用导线．导线可采用
多股线并绕或扁铜线实现导线的方法。本课题采用多股线
并绕的方法，同时综合考虑到方便变压器的绕制和漆包线
的耐温、耐压等因素，变压器原、副边导线选择线径为
一种广义有源软开关逆变式焊割电源电路
专利说明书一种广义有源软开关逆变式焊割电源电路技术领域本发明涉及电力电子技术电路拓扑结构和焊接/切割电源，尤其是一种广义有源软开关逆变式焊割电源电路。
背景技术PWM逆变器的高频化是提升逆变式焊割电源的控制精细度和动态性能，降低逆变式焊割电源铜材、钢材、铝材等有色金属用量的有效途径，通过PWM逆变器的高频化，可以使逆变式焊割电源具有更高的功率密度，更加节约铜材、钢材、铝材等有色金属的用量，使电源结构更加牢固可靠；而且响应能力更加快速，电流、电压控制精度更高。
但由于电力电子开关器件的开关损耗与逆变频率成正比，频率越高，器件和电路的损耗就越大，逆变器的效率就越低。
所以，一般采用硬开关逆变方式的普通逆变式焊割电源的焊割性能和能效比就显得非常不足了，存在以下缺点：1，逆变器的电力开关器件电压、电流应力很大，很容易失效和被损坏。
2，开通和关断时在逆变器的电力开关器件上有很大的电压、电流重叠期间，此期间，电力开关器件工作在线性区，使得开通和关断期间产生很大的功率损耗，开关器件发热严重，极易因过热而损坏。
为降低电力开关器件的工作温度以提高其可靠性，必须设计庞大而复杂的散热降温系统。
3，逆变器的开关器件在开通和关断时有很高的电压变化率和电流变化率，这样会产生很强的电磁干扰，使得电磁干扰的防护变得很困难，EMC器件庞大而复杂，成本高。
4，普通逆变式焊割电源的逆变频率不能过高，一般只能在不高于20KHz的范围内，故其功率密度不大，铜材、钢材、铝材等有色金属的用量也大，同时，由于逆变频率不够高，动态响应速度不够快，控制精度高不够高，大大限制了其自动化、精细化方面的运用。
因此，高频化的软开关逆变电源技术的运用就成为必然。
目前采用软开关技术的逆变式焊割电源主要为移相式全桥软开关电路拓扑结构或有限双极性全桥软开关，这种电路的缺点是：1，移相全桥的软开关逆变电路很难在空载﹑轻载和短路情况下满足软开关的条件。
2，有限双极性全桥软开关虽然可以在空载﹑轻载和短路情况下满足软开关的条件，但需要在主变压器的初级或次级并接无功功率电感。