因為時間的原因,我先就本人的看法逐個提出,希望高手不吝指教.關鍵-.IGBT電流,電壓波形的檢測及定量分析.具體的電路以半橋逆變手工400A焊機為例.

支持!

1 電壓型PWM控制器過流保護固有問題
  目前國內常見的IGBT逆變弧焊機PWM控制器通常采用TL494、SG3525等電壓型集成芯片,電流反饋信號一般取自整流輸出端.當輸出電流信號由分流器檢出電流與給定電流比較后,經比例積分放大器大,控制輸出脈沖寬度.IGBT導通后,即使產生過電流,PWM控制電路也不可能及時關斷正在導通的過流脈沖.由于系統存在延遲環節,過流保護時間將延長.
2 電流型過流保護
  電流型PWM控制電路反饋電流信號由高頻變壓器初級端通過電流互感器取得.由于電流信號取自變壓器初級,反應速度快,保護信號與正在流過IGBT的電流同步,一旦發生過流,PWM立即關斷輸出脈沖,IGBT獲得及時保護.電流型PWM控制器固有的逐個脈沖檢測瞬時電流值的控制方式對輸入電壓和負載變化響應快,系統穩定性好.

同意老兄的觀點,在實際應用中電壓型PWM確實占了大多數.但過流保護取樣也可以從變壓器初級取,通過互感線圈或霍爾傳感器取得過流信號,比如控制3525的8腳.這點深圳瑞凌的焊機做的不錯,可以很好保護開關管過流.
如何通過檢測手段判斷一種逆變電源的主電路是否可靠,我認為可以從開關器件和主變壓器的空載和負載狀態下的電流電壓波形來分析.從而針對性的調整開關器件參數及過流過壓緩沖元件參數以及高頻變壓器的參數,難點在于如何選擇匹配.

是的,但關鍵是電流型PWM控制器固有的逐個脈沖檢測瞬時電流值的控制方式對輸入電壓和負載變化響應快.

理論上是這樣.電流型控制焊機應該更好一些.實際應用中我感覺主回路參數匹配更重要.老兄能否提供一款電流型控制的焊機簡圖,供參考,感謝.EMAIL:cxdncny@tom.com

只要IGBT功率余量足夠大,電壓型PWM電路可靠性應該沒問題,電流型控制電路正在設計中,搞好了給你發一份,多提意見,先謝謝!

“只要IGBT功率余量足夠大,電壓型PWM電路可靠性應該沒問題”,成本也提高
了很多!電焊機大多數是電流型的,且輸出電壓并不穩定!很會使保護器誤
操作!電流型比較適合我國國情!

九年前我就有電流型逆變焊機啦,到現在也沒見幾家有.

國內的研究人員只知道抄來抄去,有幾個是在自主研發的?九年前的產品直到現在拿出來比較,居然還是數一數二的性能.

其實用的都是很普通的元件,關鍵是線路設計和制作工藝精良才保證了品質,這臺焊機在一家防盜門廠用了九年,每天兩班16個小時在用,標稱130A的小機器比現在標稱200A的都好用,飛濺極少.電焊條都可以燒到4mm的,空載電壓才48V而已.暫載率100%,重量也才10.5KG.當年我設計時是很保守的,光散熱器就用了4.5KG,還有輸入濾波電感,也有1.6KG重,對電網一點干擾都沒有.

當時應用的PWM IC是國內罕見的UC3846J,陶瓷封裝的,工作頻率100KHz.線路板頗難制作,電流反饋采用互感器采樣峰值電流和霍爾采樣平均電流,雙環反饋.電流型控制的好處很多,峰值電流不僅僅是做保護用,更重要的,他參與了大環路反饋的控制.簡單而言,就是用誤差放大器的輸出去控制峰值電流,因此可以做到半個周期(5微秒)內就可以作出響應,放大器的響應速度反而沒那么重要了,盡管UC3846的誤差放大器速度很快.有時為了得到比較慢的響應速度還特意減慢放大器的響應速度,例如在進行氬弧焊時,過快的響應速度反而會使電弧特性變硬.但是,一臺逆變焊機的好壞不僅僅是采用何種IC去控制,另外一個關鍵點就是驅動電路的參數.這個參數要根據主開關元件和輸出整流二極管的特點來作調整,緩沖電路的配置也很重要.一臺成功的焊機每一個環節都要做到完美,并不一定要花很多錢,關鍵還是一個配合問題.國內的工程師知識面太窄,又缺乏技術交流,這樣子會繼續拉大與進口產品的差距,本人愿意把自己所知道的全部提供給大家,以推動我國電力電子技術的發展.

頂!

老兄能給出一種焊機主電路的參數:功率器件,主變壓器參數,電路拓撲及焊機技術參數供大家學習探討嗎?感謝!

給出一種典型的設計方法.
例如:400A手工焊機.
手工焊機在所有逆變焊機中是最難做的一種,他的負載動態范圍是最大的.
基本設計思路:電路極限值的工程估算
1.確定焊機容量,按公式計算有載電壓＝20+0.04*400＝36V,計入整流管壓降以及電纜壓降取40V.空載電壓取60V,這樣主變匝比9(以輸入380V三相計算)
2.估算初級峰值電流以確定主開關元件容量,取最大電流/匝比*120%＝53A,查參數手冊應選用75A,1200VIGBT(以主電路全橋計算).視不同廠家的IGBT工作頻率可在22-28KHz之間選擇.
3.主變的計算,過程略.大家都知道.
4.主控電路的確定,剛才說了,為保證主開關元件的安全和輸出動特性,應采用電流型控制,UC3846或UC3825的資料請上網查尋.反饋還是老一套,電流互感器+霍爾.
5.驅動參數的確定.大家可能都會采用驅動IC吧?其實在輸出電壓不是很高的場合根本沒必要,采用脈沖變壓器單極性驅動就可以了,既便宜又可靠.驅動IC的負壓主要是用在變頻器之類的場合,為防止二極管恢復壓而設置的,焊機就不存在這個問題,用負壓反而容易造成IGBT自鎖而失效.
6.柵電阻的取值.在主變內穿一根線,再接入示波器觀察,此時應用調壓器降低輸入電壓,將輸出短路.看電壓尖峰是在前沿還是后沿,后沿的尖峰高表明整流管的恢復速度慢了,需要降低IGBT的導通速度,前沿尖峰過高表明IGBT關斷速度過快,也應該降低關斷速度.
7.緩沖電路.初級用RC回路直接接入主變兩端,接入點盡量靠近IGBT,次級也用RC回路,接于二極管兩端.
一般來講,大功率最好選擇全橋電路,主開關元件開關應力最小.單向偏磁在電流型IC的控制下不復存在,主變連接時無需隔直電容.注意:電流型控制不能用于半橋電路!!!

好貼!

個人觀點,僅供參考.有不對之處望指正.

電感的確定:正常情況下按3000/f(KHz)=微亨來計算.例如100KHz,30微亨,25KHz,120微亨.制作電感時注意電感電流容量以及磁通是否會飽和,一旦磁通飽和的話,不會燒IGBT,但是電弧特性明顯變差,嚴重時將會頻繁斷弧.120-170微亨,400A的電感采用60*60*200的矩形鐵芯,用4*10的絲包扁銅線立繞,繞滿時電感量就約為170微亨.采用此方法制作的手工焊機電弧穩定,起弧容易,電流不過沖.最大程度的保證了焊接工藝的穩定.大家可以在此基礎上再發展出其他品種的焊機,例如CO2焊機,只要把送絲機的速度控制改成弧長反饋就可以得到變速送絲CO2焊機,他將具有下降特性的所有優點,最明顯的就是飛濺極小,是因為短路時無過沖電流而得到的.改變UC3846放大器的參數,甚至還可以做到短路過渡時電流為一個很小的值,短路恢復后立刻起弧,進入下一個過程.

好!好"話題"就是這樣煉成的.

九年前正是逆變焊機一哄而上的時候,當時我也搞了一臺單端正激式的,只是不太可靠,后來據說電器元件還不過關,沒辦法搞好,就沒干.今天看了您的貼,我想,我已經找到失敗的原因了.

說得對,我想,技術保密是老板的事,我們作為工程師是應該多交流的.

不過,電流型PWM的印刷版走線是很講究的,要注意地線的走向和接地點的選擇.通常來說,要避免功率地和信號地平行走線.對于UC3846來說,接地點是應該接在高頻退耦電容的地端,用星型接地法,使地線呈放射狀散開,另外因為UC3846的功率地和信號地是共用的,所以高頻退耦電容還應該盡量貼近IC的接地端安裝.這個高頻退耦電容通常使用1微法的聚丙烯疊層電容為最好.高頻應用時,UC3846是可以直接驅動脈沖變壓器的,電路比較簡單,如果是要帶功率擴展的話,最好是在他的輸出端對地反接一個肖特基二極管,防止地電位變負.注意:UC3846是高敏感度IC,他的內部有多個超高速放大器.他的安裝位置要遠離干擾源,必要時,使用硅鋼片屏蔽罩也是一個不錯的選擇.

關于絕緣柵類的開關元件其驅動電路的關斷速度均需很快,開關元件的開關速度靠調整柵級電阻來調整.其典型驅動電路請參照MOTOROLA公司的專著--TMOS功率場效應管一書,他是采用二極管單向整流,PNP晶體管放電關斷的辦法,速度很快.典型值可達100ns.這就好比你讓寶馬跑160KM/h是很容易的事,讓夏利去就費力了.在這個基礎上才談得上去調整驅動速度.從成本來說,整套全橋脈沖變壓器驅動線路成本都比不上諸如M57962等等驅動IC的一半價錢,線路又簡單,何樂而不為呢?這種驅動電路對MOS和IGBT都通用.

好貼!!!!!!!!!

厲害!分析的很透徹!

新出的UC3825就比較容易布線.他的功率地和信號地是分開的.用UC3846時地線銅箔宜寬不宜窄,功率地到接地點走線越短越好.此外還需要將線路板的銅箔加厚,盡可能的減少地電阻和地電感.有條件的可以采用三層板,中間層作為地線層,性能可以大幅度提高.

脈沖變壓器驅動電路有一個其他電路不具備的優點,即永遠不可能出現橋臂直通現象.脈沖變壓器不可能將四路電平全部出高,只能是交替出高電平,只要死區時間足夠就永不發生共同導通現象.而用驅動片驅動時,一旦PWM出錯,極有可能兩路全高造成橋臂直通(常有的事),瞬間就會造成IGBT自鎖,這時候片內保護電路是無能為力的,只能傻傻的看著IGBT炸掉.就算不至于自鎖也會發生二次擊穿(IGBT也有二次擊穿,只不過耐量比GTR高得多,他本質上還是GTR.MOSFET也有,但是比SOA寬得多,一般只是在極高的電壓瞬變時發生,典型值為30V/ns,一般不予考慮),結果也是一樣.

當年只研究了一個月,實際制作也就是3個月,后來也沒好好搞過.現在想想真是可惜,如果一直研究到現在的話,想必我們國產的焊機早就和進口的平起平坐了.

可惜!我只能研究、抄襲別人的成果,做個仿制品供自己玩玩,電子這一行丟的太深了!算算焊接又搞了10來年了!匯編語言也早忘的一干二凈了!

沒事,需要哪方面的技術就只管開口問,我是知無不言,畢竟也搞了12年了.大家一起交流,共同提高.不過可惜阿,我提的問題都沒人回復的,可能是太偏了吧.看樣子又只好自行開發了.