[其他]場效應管弧焊逆變器

無效

• 申請號: 85201941
• 申請日: 1985-05-22
• 公開（公告）號: CN85201941U
• 公開（公告）日: 1986-06-04
• 發明（設計）人: 黃石生;伍月華;李紹斌
• 申請（專利權）人: 華南工學院
• 主分類號: B23K9/16
• 分類號: B23K9/16
• 代理公司: 華南工學院專利事務所
• 代理人: 張培祥,羅觀祥

本發明屬于焊接設備。

弧焊逆變器是八十年代初開始出現在國際市場，被稱之為第四代新型弧焊電源。1979年在美國、荷蘭、丹麥、挪威等四個國家首先研制出以大功率可控硅管為快速開關元件的可控硅式弧焊逆變器，刊登在Weinschenkh.Fischer????W.ZIS????Miheilung????1979.№12（下簡稱文獻1）。接著于1981年在意大利又研制成功以大功率晶體管作為快速開關元件的晶體管弧焊逆變器，在西德有同樣的論文，發表在RosenfeldW.KnappW.，ZIS????Miheilung????1981????№12（下簡稱文獻2）。前者工作頻率一般為2000至3000Hz，頻率較低，要進一步提高效率和減小體積，均受到可控硅元件開關速度的限制，並存在噪聲（文獻1）。后者工作頻率可提高到16000Hz，這對進一步提高效率和減小體積是有利的，而且無噪聲。但是它的控制功率較大，線路復雜，晶體管存在著二次擊穿的問題（文獻2）。

本發明的目的是為了克服已有技術的缺點，進一步提高弧焊逆變器的工作頻率、效率、減小體積和改善弧焊逆變器工作能力。

本發明的要點是采用具有獨特優點的大功率場效應管來作快速開關元件，組成具有保護電路保護的、高頻、大功率場效應管並聯的快速開關電路。以及本發明弧焊逆變器中的主變壓器采用特殊繞制的中頻變壓器B_T。

附圖中圖1、a）、b）為場效應管弧焊逆變器工作電路圖元件規格見附表；圖2為場效應管弧焊逆變器基本原理方塊圖；圖3是該逆變器主電路圖其元件目錄見附表；圖4、a）、b）為中頻變壓器罐形鐵淦氧磁心結構圖；圖5為中頻變壓器繞組在鐵心絕緣框架上的布置圖。

如圖1、圖3所示，大功率場效應管組是全機的關鍵性部件。其由8個耐高電壓U_DS（500V）、大電流I_D（10A）的場效應管分成兩組（T₁～T₄，T₅～T₈）連接成半橋式的並聯電路。其高頻率（50KH_Z），負載電流（50A）。為了保證每個管子的動態電流的均勻分配，T₁～T₈每個管子的柵極串聯入前置柵極電阻R_g1－8，其電阻值在5.1Ω至18Ω之間。每個管子所需的R_g值會有不同，具體數值在調試中確定。如果R_g值大小選擇不適當，會出現管子動態電流分配不均勻，嚴重時影響管子安全工作。調試方法：在場效應管的漏極或源極串入0.1Ω左右的電阻，用示波器來觀察電阻兩端的電壓訊號（它反映電流I_D的波形），並進行I_D波形比較。為了保證每個管子的靜態電流分布均勻，並聯工作的管子應等距離安裝在同一塊冷卻板（散熱器）上，確保散熱條件盡可能一致。

大功率場效應管在輸出負載不斷變化于空載——短路——負載極其復雜的工作狀態，承受較高電壓（310V）和大電流（11A），本身的開關速度又要求特別快（5萬次／秒），占空比0.4，因此它的安全工作事關重大，必須采取有效的保護措施。主要措施：（1）利用由開關時間（t_rr≤0.2μS）三極管BU208接成二極管D₉～D₁₀反極性並聯，作為場效應管組T₁～T₈的截止回復電流的旁路（休止旁路）。（2）利用阻容電路R₅、C₆對電感和漏抗引起的振蕩加以阻尼。（3）輸出端必須並聯一預負載電阻R₆數值的選擇應使其通過電流與負載電流的比例為3.5：100。（4）輸出整流器ZL₂所用的二極管，其開關速度應為（t_rr≤0.1μS）。

作為主變壓器的中頻變壓器B_T的結構參數為：

（1）鐵心采用罐形鐵淦氧磁心PM－Kernsatz??φ87×70（mm）。見圖4。

平均磁路長度l_e＝153mm。

鐵心截面積A_e＝915mm²

鐵心有效截面積Amin＝700mm²

鐵心體積V_e＝140，000m³

電感系數A_L＝12000（材料27、無間隙）