ZVZCSPWM弧焊电源电路设计(4)

菜单

行研究，在全面说明了其工作原理和软开关实现原理的基础上给出了主电路的设计原则。

（3）由于弧焊电源开关电源的特殊性，我们必须要对他的动态特性与静态特性进行研究然后在此基础上对控制系统进行设计，并得出实验结果。

1.4 本文主要研究方法

（1）在图书馆借阅关于本课题的文献，并查询了解一些弧焊电源的现状与发展；

（2）在了解移相全桥 ZVS PWM 的基础上进一步了解 ZVZCS PWM 的工作原理及难点，为涉及弧焊电源主电路打好基础；

（3）在关于移相全桥 ZVZCS PWM 电路设计所需要的元器件进行研究；

（4）对于本电路所涉及的保护电路也进行设计。

1.5 本章小结

对弧焊电源的现状进行分析，分析了其优点和缺点，在缺点基础上进行改进，优点继续发扬对他的未来的发展也进行了展望。并对本文所要进行的方法进行了阐述与分析，对弧焊电源电路进行设计，分析矫正以达到原来的目的。从而更好地呼应本文的主题。

2 弧焊电源主电路设计

2.1 移相全桥 ZVZCS PWM 变换器介绍

2.1.1 逆变弧焊电源原理框图

逆变弧焊电源原理框图

2.1.2 移相全桥 ZVZCS PWM 变换器

(1)移相全桥 ZVS PWM 变换器目前在市面上运用比较多的软开关电路之一就是移相全桥 ZVS PWM 变换

器[5][6]。由于其构造较简单，由于独特的移相控制方式，并且相较于硬开关电路，他的方便处在于无需多增加辅助开关便可以在零电压的情况下使电路中的四个开关管开通与闭合。在电路移相控制中，来导通与关断开关管的时间是没有变化的，为了防止桥臂直通，在应用中必须设置一个小的死区时间，在每一个桥臂上的两个开关管需要互补导通即成角度 180 度，而在电路桥臂斜对角的两个开关管诸暨文献综述

的∝隔了一个相位，这就是我们所说的移相角，在电路中调节输出电压就是通过

调节移相角来实现的。S2、S4 分别滞后 S1、S3 一个相位，所以我们称 S1 和 S3

组成的桥臂为超前桥臂，S4 和 S2 组成的桥臂为滞后桥臂。为了实现开关管的零电压开关移相全桥 ZVS PWM 变换器是利用变压器的漏感或者外电路并联电容来实现的，图 2.1 就是移相全桥 ZVS PWM 的电路图。介于功率 MOSFET 自身具有比较大的输出电容，因此我们在移相全桥 ZVS PWM 电路中使用功率 MOSFET。如图所示我们可以看出 D1～D4 分别是 S1～S4 的内部寄生二极管， C1～C4 分别是 S1～S4 的寄生电容或外接电容与寄生电容之和。而谐振电感 Lr 为变压器漏感 Llk 和变压器原边串联电感之和。

移相全桥 ZVS PWM 变换器

（2）移相全桥 ZVZCS PWM 变换器

移相全桥 ZVZCS PWM 变换器是一种新型的软开关变换器，他是基于移相全桥 ZVS PWM 变换器[7][8]基础上所研究开发的，由于性能较于之前得到了较大的提高所以现在得到的关注也较多，发展现对而言也比较快速。在上一小节中，我们也了解到基本的移相全桥 ZVS PWM 变换器的优点比较多，而拥有频率较高、功率较大的开关器件的功率 MOSFET 会在移相全桥 ZVS PWM 变换器经常使用。但是由于时代的进步与人们要求的提高，变换器的缺点也日益显露：因为变压器的二次侧的占空比可能会丢失；并且它的一次侧环流相对而言很大，所以导通损耗大幅度上升；因此滞后桥臂的 ZVS 也被负载可调控的大小所制约。

由于现代经济工业的发展，电力电子器件中使用频率较高的绝缘栅极晶体管 IGBT 研究进一步加深，因为它的通态损耗对比与其他电力电子器件小了很多，成本又比其他作用类似的电力电子器件低，功率 MOSFET 已经逐步被 IGBT 主要在电压较高功率较大的电路取代。同时，由于事物具有相对性，IGBT 的开关损耗要远远大于功率 MOSFET 。电力电子器件[9]IGBT 在停止导通后会出现电流拖尾效应而增加了电力电子器件 IGBT 关断的损耗。所以移相全桥 ZVS PWM 变换器不太适合以 IGBT 作为开关器件。IGBT[10][11]应用于移相全桥 ZVS PWM 变换器的滞后桥臂时他的开关损耗会非常的大，既降低了移相全桥 ZVS PWM 变换器所在电路的工作效率，又无形中增加了开关频率。来!自~751论-文|网www.751com.cn