WBG逆變式SMAW電源研究.pdf

1、我國對逆變式焊機的研究工作起步于80年代初，形成了3代產品，第1代是以晶閘管為開關器件的弧焊逆變器，焊接時噪聲大；第2代是以GTR或MOSFET為開關器件的弧焊逆變器，GTR熱穩(wěn)定性較差，MOSFET電流容量??；第3代為以IGBT為開關器件的中大功率弧焊逆變器，逆變頻率低于GTR和MOSFET。隨著Si半導體功率開關器件性能趨近于其理論極限，逆變焊接電源的進一步發(fā)展受到限制，因此需要尋找一種新型的頻率更高容量更大的開關器件來代替逆變焊接

2、電源中傳統(tǒng)的Si半導體開關器件。本文研究了一種基于WBG（Wide Band Gap）半導體功率器件的焊條電弧焊（Shielded Metal Arc Welding）逆變電源，其開關頻率為50kHz，額定焊接電流160A，相比于傳統(tǒng)的SMAW逆變電源，其具有體積更小，質量更輕，節(jié)能省材等優(yōu)點，而且控制性能優(yōu)越，動態(tài)響應更加迅速，利于實時控制焊接過程。
　　本文對SiC MOSFET與Si IGBT的導通特性、關斷特性和熱學特性進

3、行了研究，當器件兩端電壓較小時SiC MOSFET導通電阻更小，并且相同規(guī)格下SiC MOSFET比Si IGBT關斷速度更快，耐熱性更好。根據總體設計目標和方案設計了全橋式逆變拓撲結構，對功率變換電路中的主變壓器、輸入整流濾波電路、輸出整流電路進行了設計和計算，選擇ROHM公司的SCH2080KE型SiC MOSFET作為逆變開關管，設計了半導體功率器件的保護電路，對所設計的功率變換電路逆變過程進行了分析，證明所設計的功率變換電路的合

4、理性。設計了基于UC3846的恒流帶外拖的外特性控制電路，主要包括電流給定電路、電流采樣電路、推力電流電路、比例積分電路和過流過熱保護電路。分析 SCH2080KE的元器件資料，計算驅動電壓及電流，選擇合適的驅動電源芯片和驅動芯片，設計了基于IR2110的驅動電路。
　　裝配調試所設計的逆變電源，測試了UC3846輸出的PWM波形、IR2110輸出的驅動波形，并采集了所設計的逆變電源的外特性。試驗證明驅動波形滿足設計要求，功率開關