Si半导体功率器件的性能经过几十年的技术研究已经得到了极大的发展和应用，但其实际上已经到达了理论极限。宽禁带（Wide-Band-Gap，以下简称WBG）电力半导体器件的出现使得半导体材料的研究有了新的突破。以SiC、GaN、AlN以及AlGaN为代表的WBG半导体材料禁带在高温高频大功率电力电子器件研制中倍受青睐，被誉为第三代半导体材料，在逆变焊接电源领域具有十分广阔的应用前景[2,3]。

本课题对WBG半导体功率器件的结构原理进行研究，并且在此基础上进行WBG逆变焊机主电路的设计，对WBG逆变焊机的研发有极大的发展。

1。2逆变焊接电源的特点及发展

1。2。1逆变焊接电源特点

（1）高效节能：空载损耗小，功率因数高，电能变换效率高。

保护环境是时代的需要，节能减排是历史的选择，逆变技术是符合未来发展方向的技术。表1-1列出了逆变式弧焊电源的节能效果(与硅整流式焊接电源比较)，从表中可以看出，逆变式焊机的效率可达87%，较传统焊机相比大有提高。

表1-1 逆变式弧焊电源的节能效果

焊机型号 设定焊接电流/A

测    试    结    果

输入电压/V 输入线电流/A 焊接电压/V 焊接电流/A 输入视在功率/W 输入无功功率/W 输入有功功率/W 输出有功功率/W 效率

ZXE1-500/400交直流焊机（单相） 100 390 27。3 23。3 100 10647 9220 5323 2330 44%

170 390 40。3 23。5 170 15717 13612 7858 3995 51%

ZX7-400 IGBT逆变焊机（三相） 100 390 4。6 23。56 101。1 3107 969 2952 2382 81%

170 390 8。4 27。24 172 5674 1773 5390 4685 87%

（2）电气和工艺性能好：若要实现焊机的自动化以及智能化必须要求用不同的工艺要求来设计外特性和动特性。输出电压稳态精度高，电压波形失真度小，开关速度响应快是逆变焊机所要求的。传统焊接电源的工频经常会受电网的制约，约为50Hz或倍频100Hz。较为现代的晶闸管整流焊机的最短控制周期也有3。3ms。30KHz的逆变焊接电源可以有很高的动态相响应，能够进行高速控制，这得益于其控制周期为33µs