高频感应焊接逆变电源pwm和pfm软开关控制.pdf

第 3 0 卷 第 8 期 焊 　 接 　 学 　 报 Vol . 3 0 　No . 8 2 0 0 9 年 8 月 TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDIN G INSTITUTION August 　2 0 0 9 高频感应焊接逆变电源 PWM 和 PFM 软开关控制 张泰峰 , 　周香全 , 　郭秉楠 (南开大学 机电与冶炼工程中心 , 天津 　300071) 摘 　要 : 高频感应焊接逆变电源具有体积小 、效率高 、加热速度快等优点 ,但是传统设 备采用的是整流调压方式 ,其控制精度低 、动态响应速度慢 ,并且逆变器功率开关管经 常工作在硬开关状态 ,引起较大开关损耗 ,使效率降低. 文中提出一种使用 自关断器件 绝缘栅极晶体管作为功率开关 ,采用脉冲宽度调节方式和脉冲频率调节方式混合调功 方式的高频感应焊接逆变电源的软开关控制方法 ,详细分析了电路的控制原理和工作 模式 ,并设计出以锁相环为核心的控制电路. 结果表明 ,这种方法实现了全部开关器件 的软开关控制 ,具有功率调节范围宽 ,软开关调整范围广的优点. 关键词 : 感应焊接 ; 混合调功 ; 软开关 ( ) 中图分类号 : TG115. 28 　文献标识码 : A 　文章编号 : 0253 - 360X 2009 08 - 0065 - 04 张泰峰 ( ) 0 　序 　　言 开关 zero voltage switch ,ZVS ,滞后臂工作状态为零 ( ) 电流开关 zero current switch ,ZCS ,负载最大功率输 高频感应加热电源具有输出功率因数高 ,损耗 出时的功率因数接近 1 ,设计的以锁相环为核心的 小 , 电磁干扰小 ,加热效率高等一系列优点 ,在透热 、 控制电路具有控制简单 、稳定可靠的优点. 淬火 、焊接等金属热处理领域被广泛应用[ 1] . 目前 , 高频感应加热电源的研究主要集中在调功方式[2 ] 、 1 　主电路原理及工作方式 [3 ] [4 ] 负载谐振回路拓扑 、逆变器控制方式 等几方面. 根据加热工艺的要求 ,加热电源应当对输出功率和 主电路采用全桥串联主回路结构 , 电路原理图 频率进行控制 ,且能在较大功率范围内进行连续快 如图 1 所示. 速调节. 传统的高频感应加热电源一般采用调节整 流电路输出电压的方式实现负载功率调节 ,整流侧 一般接有较大的滤波电容 ,对功率调节动态响应速 度影响很大. 目前中小功率的高频感应加热电源多 ( 采用逆变器脉冲频率调节方式 pulse frequency mod ) [5 ] ( ulation , PFM 和脉冲 宽度调节方式 pulse width modulation ,PWM) [6 ] , 由于负载 自身因素不能很好地 适应大范围的频率变化 ,因此 PFM 只适