大功率IGBT高频逆变电焊机的研究-屈稳太

文章编号:1000-100X(2001)-02-0031-03大功率IGBT高频逆变电焊机的研究ResearchofWelderBasedonPowerHighFrequencyInverter　　　　(杭州　310027):IGBT,、、IGBT、,。Abstract:Thispaperpresentsadetailanalysisoftheweldersystem,whichisbasedontheIGBThighfrequencyin-verter.ItdealswiththeMaking-upofthesystem,theselectionofparameters,thedriveandprotectcircuitsofIGBT,thehighfrequencytransformerdesign,andsoon.:　/　Keywords:PWM;welder;IGBT;highfrequencyinverter中图分类号:TG434.1　　　文献标识码:A1　　,、、、,。,。IGBT,、、IGBT、、、。2　[1,2]、、,1。1　,PWM30kHzPWM。30kHzPWM,IGBT。PWM,。IGBT,:①,;②,,。,。、、,。,、。,,,,。IGBT。3　3.1　9A,160A,26V,4.2kW。0.9,0.95,PI=4.9kW,7.5A。3.1.1　输入整流、滤波电路380V,,Ud0560V。,,Ud,Pd,Id=Pd/Ud,,2。Δu6%。T1,C,T1-T/6,。2　(Id),2:IdCT1=Δu(1)Ud0-Δu=Ud0cos[ω(T1-T6)](2)31《》20012　2001.4(2)T1=T6-1ωcos-1(1-ΔuUd0),T=20ms,ω=2πf,f=50HzT1=2.2ms。:Ud=6T∫T/60uddt=6T∫T10·　　Ud0-IdCtdt∫T/6T1Ud0cosωt-T6dt　≈540VId=PdUd=8.89AC=IdΔuT1=580μF470μF200μF。3.1.2　逆变电路,。3。(a)　(b)3　ug1、ug2IGBT。uo,Uom,Uo。io,Io,,ioIo。i1,I1Toni1。Ton:i1=I1=Ion(3)U1=nUom(4)　n———3a:i1=ic2-ic1(5)Ud=uc1+uc2(6):Uo=20+0.04Io(7)Io=160A,Uo=26.4V。30kHz,T=1/30ms。uo(4):Uo=2TonTUom=2TonTU1nU1=Ud/2:Ton=7.8μs.n=4.8。(3)I1=34A。I1IGBT。2.5,1.2,IGBTI13,100A。4IGBT。IGBT,。(5)、(6)V1:I1=2C2duc2dt=2C2Δuc2Ton　　(C1=C2):C2Δuc2Ton=I12=17A(8)V1,C2,C1。TonC2Δuc2,Ud0/25%,(8)C2=9.5μF,C1=C2=12μF。3.1.3　高频变压器30kHz,R2kB,A=32×28=890mm2,Bs=0.48T。:U1=4fN1ABm(9)　N1———　Bm———,Bm=Bs/2(9)N1=11.16,12。,Uo=60V。1,Uo=U1/nn=4.7。N2=N1/n=2.55,2.5,n=N1/N2=4.8。32《》20012　2001.43.1.4　滤波电抗器,。3,Ton:uL=Uom-Uh(10)uL=LdiLdt=LΔILTon(11)ΔILToniL,ΔIL=SIo,S,(10)、(11):L=(1-2nUh/Ud)SIoTUh2(12)Io=5A,S20%,(7)Uh=20.4V,(12)L=0.2167mH,Io=160A,S1%,(7)Uh=26.4V,(12)L=0.146mH,。3.2　3.2.1　电流调节器:(1),,。4a,Uct1,t2,ucuo。t1t2,30kHz,T10.017ms。,。K1,uc2V,uo60V,KI=30。(2)uoIo,,KL=1/R,TL=L/R,KL/(1+TL),R,。(7)R≈0.04Ψ。L,,,L0.2mH。TL≈5ms,,。4b,PI。α=0.00375。,:TI=(4～5)T1=0.068～0.085msKp=L/[(1～2)T1K1α]=104～52(a)　(b)4　3.2.2　PWM脉冲发生器5,TL494PWM。ucTL494PWM。TL494,PWMMOS,,IGBT。5　PWM4　,,5～160A,50Hz、380V。,,,。6140A。6aIGBTuge(10V/)uce(100V/),6bu1(70V/),6cio。6　(下转第41页)33《》20012　2001.45　6　56,1(),2(),:250ms/;500r/;20A/。,,,500ms;100%,4%。6　　TMS320F240,DSP,,,。,,,,。1　TMS320F240DSPControlReferenceGuide[M].Vol.Ⅰ,CPUSystemInstructionSet,TexasInstrument.1997.2　.[M].:,1998,9.收稿日期:2000-12-22定稿日期:2001-02-16张维娜:女,1958年生,硕士,讲师。主要从事自动控制及电力电子技术方面的教学和研究开发工作。(上接第33页)　Io(A)Uo(V)(V)(V)520.520.319.518.820.419.920.25021.523.023.622.822.522.682210023.824.524.825.625.324.82414026.225.725.925.026.325.8225.616025.826.226.427.527.426.6626.4　　,,,,,,,1/3,1/2,。1　.[M].:,1990.2　RahulS.etal.GateDriveConsiderationforIGBTModule[J].IEEETrans.onInd.Appl.,1996,31(31):603～611.收稿日期:2000-11-02定稿日期:2001-12-25屈稳太:男,1963年7月生,博士。主要从事控制理论及应用和电力电子技术的开发与应用等方面的研究。41DSP