波控逆變CO-,2-焊接電源驅(qū)動及保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、為研制可靠性高、性能優(yōu)越的波控逆變CO2焊接電源，本文對逆變電源的驅(qū)動電路、保護(hù)電路及以電弧為負(fù)載的逆變CO2焊接電源主電路仿真進(jìn)行了研究。 在驅(qū)動電路設(shè)計(jì)中，首先對IGBT的工作原理、柵極驅(qū)動特性進(jìn)行詳細(xì)分析，在此基礎(chǔ)上探討了IGBT開關(guān)特性參數(shù)在柵極驅(qū)動中的影響，最后根據(jù)柵極驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)原則，針對全橋硬開關(guān)逆變主電路，設(shè)計(jì)出IGBT模塊驅(qū)動電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過Matlab仿真驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的驅(qū)動電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的合理性，最后利用

2、分立元件建立了全橋逆變電路的驅(qū)動電路，該電路滿足IGBT開關(guān)特性驅(qū)動要求，為進(jìn)一步提高驅(qū)動電路的性能打下基礎(chǔ)。 基于軟降柵壓及軟關(guān)斷過流保護(hù)原理設(shè)計(jì)了IGBT過流保護(hù)電路，該電路在出現(xiàn)過流時，立即緩降柵壓，利用IGBT承受短路電流時間延長這個階段，判別真假故障電流，決定是否進(jìn)行信號封鎖。根據(jù)IGBT模塊具體參數(shù)，計(jì)算選擇保護(hù)時序；在保護(hù)過程中，電路具有封閉保持功能，能執(zhí)行一個完整的降柵壓和軟關(guān)斷保護(hù)過程；分析了柵-射極電阻在過流

3、保護(hù)中的影響，該電路既滿足了過流保護(hù)的時間要求，又保證了正常情況下IGBT柵極抗干擾能力。 針對硬開關(guān)全橋逆變主電路工作方式和參數(shù)研制了IGBT過壓保護(hù)電路。首先分析了全橋逆變主電路的工作過程，闡明了RC緩沖電路對IGBT關(guān)斷軌跡的影響。其次建立了全橋逆變主電路IGBT關(guān)斷期間數(shù)學(xué)模型，為RC計(jì)算提供了重要數(shù)學(xué)依據(jù)；再根據(jù)電路的限制條件及具體主電路參數(shù)，求得合理開關(guān)軌跡下RC緩沖電路參數(shù)，最后構(gòu)建了IGBT過壓保護(hù)電路，該電路能

4、夠在IGBT的關(guān)斷期間將浪涌電壓限制在電源電壓以下。 針對基于IGBT的全橋硬開關(guān)波控逆變CO2焊機(jī)系統(tǒng)，建立了CO2焊機(jī)仿真模型，為分析經(jīng)歷短路、燃弧交替工作過程中的IGBT工作情況提供了研究平臺。首先采用最小二乘法擬合了型號為SKM200GB123D的IGBT輸出特性，建立了該IGBT的輸出模型，仿真結(jié)果表明該系統(tǒng)可以針對IGBT不同的柵極－發(fā)射極電壓輸出對應(yīng)的集電極－發(fā)射極電壓和集電極電流的輸出特性曲線。建立了CO2焊電弧