О компанииПрайсыКак нас найтиОбратная связь



ПОИСК
Статьи
Книги
Видео





654000, г. Новокузнецк, ул. Ярославская, 21, тел. (3843) 52-88-45, 52-87-14, 8-905-904-99-11

up
Главная » Статьи » Источники питания » Сварочный инвертор - это просто

Типы высокочастотных преобразователей, наиболее часто применяемых для построения сварочных инверторов. (Обзор)

Наиболее часто, при построении сварочных инверторов, применяют три основных типа высокочастотных преобразователей: полумост, ассиметричный мост (или "косой мост") и полный мост. Подвидом полумоста и полного моста, являются резонансные преобразователи. В зависимости от системы управления выходными параметрами, преобразователи бывают с ШИМ (широтно-импульсная), с ЧИМ (частотная регулировка), с фазовой регулировкой, и комбинациями из этих трёх. Все эти типы преобразователей имеют свои, достоинства и свои недостатки.

Предлагаю начать с полумоста с ШИМ. Блок схема такого преобразователя показана на Рис.3.


Рис.3.

Это самый простой преобразователь из семейства двухтактников, но от этого не менее надёжный. Недостатком этой схемы является то, что "раскачка" напряже - ния на первичной обмотке силового трансформатора, равна половине напряжения питания. Но с другой стороны, этот факг является плюсом, можно применить сердеч­ник меньшего размера, без опасения захода в режим насыщения. Для инверторов небольшой мощности (2-ЗкВт), такой преобразователь весьма перспективен. Но ШИМ управление требует особой тщательности при монтаже силовых цепей, для управле - ния силовыми транзисторами необходимо ставить драйверы. Транзисторы такого полумоста работают в режиме жёсткого переключения, поэтому к управляющим сигналам предъявляются повышенные требования. Обязательно наличие "мёртвого времени" между двумя противофазными импульсами, отсутствие паузы, или недоста­точная её длительность, всегда приводит к возникновению сквозного тока через силовые транзисторы. Последствия легко предсказуемы - выход транзисторов из строя.

Весьма перспективным видом полумостового преобразователя, является резонансный полумост. Блок схема такого полумоста приведена на Рис.4.


Рис.4.

Как видно из блок схемы, резонансным полумост гораздо проще, чем полумост с ШИМ. Простота построения преобразователя по такой схеме обусловлена тем, что комутация ключей происходит в нуле тока или в нуле напряжения. Паразитные индуктивности монтажа автоматически учитываются, максимальный ток через тран - зисторы ограничен последовательным резонансным контуром Др.рез,- Срез. Ток протекающий через силовые цепи имеет форму синусоиды, а это снимает нагрузку с фильтрующих конденсаторов. При таком построении силовые ключи не нуждаются в драйверах! Достаточно обыкновенного импульсного трансформатора, чтобы переключить силовые транзисторы. Качество управляющих импульсов не столь существенно, как в схеме с ШИМ, хотя пауза ("мёртвое время") должна быть. Ещё один плюс, эта схема позволяет обойтись без токовой защиты и форма ВАХ (вольт - амперная характеристика) имеет сразу падающий вид и не нуждается в параметри - ческом формировании. Выходной ток ограничен только индуктивностью намагничива - ния трансформатора и может достигать значительных величин при КЗ, это необход и - мо учитывать при выборе выходных диодов, но это свойство положительно влияет на поджиг и горение дуги! Обычно выходные параметры регулируются изменением частоты, однако применение фазовой регулировки дает гораздо больше плюсов и является наиболее перспективной для сварочного инвертора, так как позволяет обойти такое неприятное явление, как совпадение резонанса с режимом КЗ, да и диапазон регулировки выходных параметров намного шире. Фазовая регулировка позволяет менять выходной ток практически от 0 до Imax.

Следующая схема - ассиметричный мост, или "косой мост". Блок схема такого преобразователя показана на Рис.5.

Ассиметричный мост - однотактный, прямоходовой преобразователь. Преобразова - тель такой конфигурации очень популярен, как у производителей сварочных инверто - ров, так и у радиолюбителей. Первые Сварочные инверторы были построены именно, как "косой мост". Простота и надёжность, широкие возможности для регулировки выходного тока, помехозащищённость - всё это привлекает разработчиков сварочных инверторов до сих пор. И хотя недостатки такого преобразователя довольно существенны, это большие токи через транзисторы, высокие требования к форме управ - ляющих импульсов, что подразумевает использование мощных драйверов для управ - ления силовыми ключами, высокие требования к монтажу силовых цепей, большие импульсные токи предъявляют высокие требования к конденсаторам входного фильт - ра, электролитические конденсаторы очень не любят большие импульсные токи. Для удержания транзисторов в ОДЗ (области допустимых значений) требуются RCD це - почки (снабберы).


Рис. 5

Но, несмотря на все эти недостатки и малый КПД, "косой мост" до наших дней применяется в сварочных инверторах. Транзисторы Т1 и Т2 работают синфазно, вместе открываются и вместе закрываются. Энергия накапливается не в трансформаторе, а в выходной катушке индуктивности дросселя. Рабочий цикл не превышает 50%, именно поэтому для получения одинаковой мощности с мостовым преобразователем, требуется двойной ток через транзисторы. Более детально работа такого преобразователя будет рассмотрена на примере реального сварочного инвертора.

Следующий тип преобразователя - полный мост с ШИМ. Классический двух - тактный преобразователь! Блок схема полного моста приведена на Рис.6.


Рис.6.

Мостовая схема даёт возможность получить мощность в 2 раза больше, чем полумост, и в 2 раза больше чем "косой мост", при, тех же величинах токов и потерь на переклю - чение. Это объясняется тем, что "раскачка" напряжения первичной обмотки силового трансформатора, равна напряжению питания. Соответственно для получения одина - ковой мощности, например с полумостом (в котором напряжение раскачки равно 0,5U пит.), потребуется ток через транзисторы в 2 раза меньше!

Транзисторы полного моста работают по диагонали, когда Т1 - ТЗ открыты, Т2 - Т4 закрыты, и наоборот. Трансформатор тока отслеживает амплитудное значение тока, протекающего через включенную диагональ. Регулировать выходной ток такого пре - образователя можно двумя способами: 1) изменять длительность управляющего импульса, оставляя неизменным напрфяжение отсечки; 2) изменять уровень напряже - ния отсечки приходящего с токового трансформатора, оставляя неизменным длитель - ность управляющих импульсов. Оба этих способа позволяют изменять выходной ток в достаточно широких пределах.

Недостатки и требования у полного моста с ШИМ, точно такие, как и у полумоста с ШИМ. (См.выше).

И наконец, рассмотрим наиболее перспективную схему ВЧ преобразователя, для сварочного инвертора - резонансный мост. Блок схема представлена на Рис.7


Рис.7

Как может показаться на первый взгляд, схема резонансного моста не сильно отличается от моста с ШИМ, и это действительно так. Практически дополнительно введена только LC резонансная цепочка, вютюченная последовательно с силовым трансформа­тором. Однако, введение этой цепочюд полностью меняет процессы перекачки мощ - ности. Уменьшаются потери, увеличивается КПД, на порядки снижается уровень электромагнитных помех, понижается нагрузка на входные электролиты. Как видите можно полностью убрать защиту по току, драйверы силовых транзисторов могут понадобиться лишь в том случае, eсли применяются MOSFET транзисторы с ёмкостью затвора больше 5000pF. Для IGBT транзисторов достаточно одного импульсного трансформатора. Более подробное описание работы и настройки, будет приведено чуть дальше, на примере реального сварочного инвертора. Управлять выходным током резонансного преобразователя можно двумя способами, это частотным и фазовым. Оба они упоминались раньше, в описании резонансного полумоста.

И последний тип ВЧ преобразователя - полный мост с дросселем рассеяния. Его схема практически ничем не отличается от схемы резонансного моста (полумоста), точно так включена LC цепочка последовательно с трансформатором, только она не является резонансной. С =22мкф х 63В работает как симметрирующий конденсатор, а L дросселя, как реактивное сопротивление, величина которого линейно зависит от частоты. Управление такого преобразователя - частотное. С увеличением частоты - сопротивление L , увеличивается. Ток через силовой трансформатор уменьшается. Просто и надёжно. Большинство промышленных инверторов построены на таком принципе регулировки и ограничения выходного тока.

Мне кажется, что в общем принципы построения мощного сварочного инвертора понятны. Главное это определиться, что Вы хотите от него получить, и соответствен - но выбрать схему для изготовления. Поэтому, можем переходить к конкретным, многократно проверенным электрическим схемам.





Категория: Сварочный инвертор - это просто | Добавил: Виктор (27.01.2013)
Просмотров: 9076 | Теги: сварочный инвертор | Рейтинг: 3.9/14

Кирея © 2011. Разработка сайтов в Новокузнецке. 8-913-40-30-50-1, 8-904-572-40-43, www.kireya.ru

Сварочные материалы: сварочные электроды, сварочные прутки, сварочные флюсы, маски сварочные. Гвозди строительные.
Сварочные материалы: сварочные электроды, сварочные прутки, сварочные флюсы, маски сварочные. Гвозди строительные.
Качество продукции гарантировано ведущими российскими производителями: ОАО «ЛЭЗ», ОАО «ММК-МЕТИЗ», ЗАО «Электродсервис»,
ОАО «Спецэлектрод», ЗАО «ЭСАБ-СВЕЛ», ОАО
«СЭЗ», ОАО «ЗСМК» UTP, Castolin, Sabaros, ESAB, Lincoln Electric, Capilla, Askaynak ...

Используются технологии uCoz654000, г. Новокузнецк, ул. Ярославская, 21, тел. (3843) 52-88-45, 52-87-14, 8-905-904-99-11

Яндекс.Метрика
города Новокузнецк, Кемерово Бесплатные объявления Казахстана - Freeads.kz