比晶闸管整流焊机的最短控制周期少两个数量级。 

(3)性能结构较好:节省铜和铁原材料,制造成本低,体积重量小,使运输、使用方便。

变压器和电抗器占到一般弧焊电源体积和重量的80%。逆变焊接电源在节省成本和体积重量的条件下工作频率为20~30kHz较弧焊电源工作频率提高了400~600倍。变压器设计是根据下列公式: 

                                    (1-1)

式中  S—变压器铁心截面积(cm2);

          N—绕组匝数;

V—输入电压(V);

B—磁感应强度,与硬磁材料有关(T);

          f—工作频度(Hz)。

V为定值时,硬磁材料确定,B也一定。所以上式表述为

-                    (K为常数)                      (1-2)论文网

由上式可知,如果变压器的输入输出电压、硬磁材以及铁心的截面积确定后,逆变器开关频率越大,中频变压器的体积越小。当逆变工频提高到400~600倍时,相应体积、重量也会减小许多。

据统计普通的300A的逆变弧焊电源重约35kg,体积0。06m3;同等电流的晶闸管弧焊整流器重约180kg,体积0。65m3。因此逆变电源在较小空间或频繁移动场合中应用很多。

(4)易适应。

传统焊接电源的工频经常会受电网的制约,约为50Hz或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比晶闸管整流焊机的最短控制周期少两个数量级。

焊接时,引弧、电极熔化等现象都是高速的物理过程。但逆变弧焊电源的响应时间和电弧焊接等物理现象的时间常数相当(或短于),将电源的动态特性有效的设定,可优化电弧焊中各种物理现象。经一定的调查统计,逆变弧焊电源的引弧一次成功率达90%以上高于普通的弧焊电源的70%。并且MAG焊时逆变焊接电源的飞溅仅仅为普通焊接电源的50%。再加上快速的电弧焊接过程传感器,电弧焊的自适应控制将会实现。

若能在焊接过程中实现实时控制,会有很大的发展前景。逆变焊接电源是公认的最有发展前途的焊接电源。在发达的工业国家进行焊条电弧焊、TIG焊以及MIG/MAG焊时已经普遍使用逆变电源[4]。

1。2。2 逆变焊接电源的发展

由逆变焊接电源特点可知,逆变频率对于逆变焊接电源提升性能、减小重量至关重要,而逆变频率取决于功率开关器件的开关频率,因此逆变焊接电源的发展与功率开关器件的发展息息相关。

(1)半控型器件

1957年,世界上第一只硅晶闸管(SCR)出现,标志着电力电子技术的诞生。之后,晶闸管技术发展飞快,器件的容量和性能不断提升,并衍生出如快速晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管等。晶闸管是半控型器件,通过控制门极可以控制开通,不能控制关断,可以通过强迫换相关断器件。晶闸管工作频率一般低于400Hz,装置体积大,电路复杂,效率较低。

(2)全控型器件

①大功率晶体管

大功率晶体管(GiantTransistor—GTR),是三层结构的双极全控型大功率高反压晶体管,具有自关断能力,安全工作区较宽等优点,广泛应用于电力变流装置中。

但GTR属于电流控制型器件,需要的驱动功率较大,驱动电路较复杂,安全工作区因为本身固有的“二次击穿”现象,受各项参数影响。因为GTR热容量小、过流能力低,所以GTR已经基本被GTO取代。

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