1、針對弧焊電源保護(hù)電路的設(shè)計(jì)在電氣技術(shù)指標(biāo)滿足正常用法要求的條件下，為使電源的元器件在各種惡劣環(huán)境下能夠平安牢靠地工作，必需設(shè)計(jì)庇護(hù)。設(shè)計(jì)庇護(hù)電路的過程中，如何挑選元件的參數(shù)是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。若參數(shù)挑選不合理，庇護(hù)電路將影響電源的性能，甚至損壞器件，因此對庇護(hù)電路挑選合理的參數(shù)對電源的牢靠性起到至關(guān)重要的作用。針對影響牢靠性的環(huán)節(jié)，本文具體介紹了防浪涌軟啟動(dòng)電路、瞬時(shí)過壓抑制電路以及消退直流偏磁電路的設(shè)計(jì)計(jì)劃，并且對庇護(hù)電路中元件的選型給出了計(jì)算辦法。本文所介紹的庇護(hù)電路特地針對輸出空載70v,輸出160a,頻率20khz，額定功率6kw的弧焊電源。弧焊電源的電路結(jié)構(gòu)數(shù)字弧焊電源由主電路、控制電路兩

2、部分組成。其中，主電路由整流環(huán)節(jié)、濾波環(huán)節(jié)、逆變環(huán)節(jié)、變壓整流濾波環(huán)節(jié)等部分組成。主回路的結(jié)構(gòu)1所示。圖1 電源主回路結(jié)構(gòu)圖整流部分采納三相全波整流模塊，濾波部分采納兩組并聯(lián)和兩組串聯(lián)結(jié)構(gòu)的工頻濾波，濾波后的直流電送入逆變模塊的輸入端。逆變模塊采納智能ipm模塊。從電路形式上看，ipm與全橋結(jié)構(gòu)相同，驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)兩個(gè)對角元件同時(shí)導(dǎo)通，將輸入電壓交叉疊加到高頻變壓器的初級，并且可以用法轉(zhuǎn)變占空比的辦法調(diào)節(jié)輸出電壓。高頻變壓器的輸出經(jīng)和電抗器舉行整流、濾波，輸出穩(wěn)定的直流。工頻整流后的直流輸出電壓ud為537v。輸出最大電流i0=160a。因?yàn)椴杉{兩個(gè)變壓器串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，每個(gè)變壓器次級輸出電流id=i

3、o/2，則變壓器原邊的輸入電流i=n2/n1×id1/5×80=16(a)，變壓器原邊的輸入電壓v=ud/2270v，整流橋溝通側(cè)電流為：（1）弧焊電源庇護(hù)電路的設(shè)計(jì)1 防浪涌軟啟動(dòng)電路的設(shè)計(jì)電源的輸入為輸入型，即采納電容器對直流輸入舉行濾波，因此一旦附加有溝通脈動(dòng)時(shí)，電容中就有電流流過。電源的三相輸入電流在合閘眨眼，因?yàn)殡娙萜魃系某跏茧妷簽榱悖娙萜髟诔潆娬Ｑ蹠?huì)形成很大的浪涌電流。特殊是大功率開關(guān)電源，采納容量較大的濾波電容器，浪涌電流會(huì)達(dá)100a以上。在電源接通眨眼產(chǎn)生如此大的浪涌電流，重者往往會(huì)導(dǎo)致輸入熔斷器燒斷或合閘開關(guān)的觸點(diǎn)燒壞，整流橋過流損壞；輕者也會(huì)使空氣開關(guān)

4、產(chǎn)生打火現(xiàn)象，合不上閘。為此，要設(shè)置防止浪涌電流的軟啟動(dòng)電路，以保證電源正常而牢靠運(yùn)行。浪涌電流的值隨著輸入電壓的增大而增大，當(dāng)溝通側(cè)的輸入電壓相位達(dá)到90o時(shí)為最大值。采納電容舉行濾波通常導(dǎo)致輸入電流的峰值iacp約為iac的34倍。假如能對浪涌電流舉行有效的抑制，那么浪涌電流可以抑制到溝通輸入iac的5倍以下。但是，假如過度抑制浪涌電流，則電容器充分充電的時(shí)光增長，充電尚未結(jié)束前就產(chǎn)生振蕩，有2次性的沖擊電流流通，因此浪涌抑制電路中的挑選十分重要。軟啟動(dòng)電路2所示。圖2 輸入沖擊抑制電路按照（1）式的計(jì)算得出溝通輸入電流iac=14a，則浪涌電流可以按溝通輸入的4倍來抑制i=1/4

5、5;iac=3.5a，輸入相電壓為220v，則輸入相電壓的峰值eip為311v。需要的電阻值為r=eip/iac=89 （2）電阻的眨眼功率為pr=(eip)2/r=1087w （3）電阻的眨眼過功率較大，為了保證電阻對浪涌電流能夠起到有效的抑制作用，應(yīng)挑選繞線式水泥電阻，其耐眨眼過功率可高達(dá)額定功率的100400倍。這里，可挑選阻值為100的限流電阻，功率為10w的水泥電阻。2 直流偏磁消退電路全橋逆變器的原理3所示。圖3 直流偏磁抑制電路驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)兩個(gè)對角元件同時(shí)導(dǎo)通，同相的開關(guān)管不能同時(shí)導(dǎo)通，否則電源將被短路。因此兩組觸發(fā)脈沖應(yīng)有一段共同處于低電平的死區(qū)時(shí)光，死區(qū)時(shí)光必需要大于開關(guān)管的最

6、長導(dǎo)通飽和延遲關(guān)斷時(shí)光。圖3中，t1、t4與t2、t3交替導(dǎo)通時(shí)，a、b兩點(diǎn)的電位按照開關(guān)管的導(dǎo)通而浮動(dòng)。假如開關(guān)管具有不同的開關(guān)特性，那么在相同的基極脈沖寬度作用下，將會(huì)對a，b接點(diǎn)處的電壓波形產(chǎn)生影響，4所示。圖4 變壓器串聯(lián)耦合電容工作波形圖圖4中，矩形a1中的反斜線代表了不平衡的工作特性。假如變壓器原邊的輸入電壓帶有這種不平衡特性，將會(huì)發(fā)生偏磁現(xiàn)象，致使鐵芯飽和并產(chǎn)生過大的集電極電流，從而降低了變換器的效率，使開關(guān)管失控。在變壓器原邊線圈的輸入中串聯(lián)一個(gè)耦合電容，則將直流偏磁濾掉。耦合電容c與輸出端的電抗器組成了一個(gè)串聯(lián)諧振電路，其諧振頻率為（4）其中，lr為折算到變壓器原邊的副邊值。

7、為了使耦合電容充電為線性，要使諧振頻率低于逆變器的開關(guān)頻率。在設(shè)計(jì)中取諧振頻率為逆變器開關(guān)頻率的1/4。按照公式（4）可以算出電容值為（5）電容器在每半個(gè)周期充電或放電一次，充電電壓為v，當(dāng)電容的充電電壓為反極性的v時(shí)，若電壓過大則影響逆變器電壓的調(diào)節(jié)率。電容的充電電壓（6）其中，i為變壓器原邊平均電流， t為電容充電時(shí)光間隔。按照式（6）算得電容的充電電壓vc>(10%20%)v.通過計(jì)算可以看出vc的值過大，這將對逆變器產(chǎn)生不利的影響，因此要重新確定電容值。這里，我們確定耦合電容的值為4f。3 瞬 時(shí)過壓抑制電路的設(shè)計(jì)調(diào)制的全橋電路的全波整流器5所示，d1、d2是快復(fù)原二極管。圖5 緩沖電路原理圖變壓器副邊的輸出電壓為vs，則二極管d1、d2在截止時(shí)承受2vs的反向電壓。因?yàn)楦哳l變壓器的漏電感及整流管的結(jié)間電容在截止時(shí)形成一個(gè)諧振電路，導(dǎo)致瞬時(shí)過壓振蕩將二極管擊穿，造成電源的輸出端短路。因此要在電源的輸出部分設(shè)置rc緩沖電路以庇護(hù)快復(fù)原二極管，提高電路的牢靠性。對于大電流輸出的電源，緩沖器rc要設(shè)置在每個(gè)整流管的兩端。緩沖器的設(shè)計(jì)既要對二極管起到庇護(hù)作用，又要盡量減小損耗。結(jié)論本文對防浪涌軟啟動(dòng)