因?yàn)闀r(shí)間的原因,我先就本人的看法逐個(gè)提出,希望高手不吝指教.關(guān)鍵-.IGBT電流,電壓波形的檢測(cè)及定量分析.具體的電路以半橋逆變手工400A焊機(jī)為例.

支持!

1 電壓型PWM控制器過流保護(hù)固有問題
  目前國(guó)內(nèi)常見的IGBT逆變弧焊機(jī)PWM控制器通常采用TL494、SG3525等電壓型集成芯片,電流反饋信號(hào)一般取自整流輸出端.當(dāng)輸出電流信號(hào)由分流器檢出電流與給定電流比較后,經(jīng)比例積分放大器大,控制輸出脈沖寬度.IGBT導(dǎo)通后,即使產(chǎn)生過電流,PWM控制電路也不可能及時(shí)關(guān)斷正在導(dǎo)通的過流脈沖.由于系統(tǒng)存在延遲環(huán)節(jié),過流保護(hù)時(shí)間將延長(zhǎng).
2 電流型過流保護(hù)
  電流型PWM控制電路反饋電流信號(hào)由高頻變壓器初級(jí)端通過電流互感器取得.由于電流信號(hào)取自變壓器初級(jí),反應(yīng)速度快,保護(hù)信號(hào)與正在流過IGBT的電流同步,一旦發(fā)生過流,PWM立即關(guān)斷輸出脈沖,IGBT獲得及時(shí)保護(hù).電流型PWM控制器固有的逐個(gè)脈沖檢測(cè)瞬時(shí)電流值的控制方式對(duì)輸入電壓和負(fù)載變化響應(yīng)快,系統(tǒng)穩(wěn)定性好.

同意老兄的觀點(diǎn),在實(shí)際應(yīng)用中電壓型PWM確實(shí)占了大多數(shù).但過流保護(hù)取樣也可以從變壓器初級(jí)取,通過互感線圈或霍爾傳感器取得過流信號(hào),比如控制3525的8腳.這點(diǎn)深圳瑞凌的焊機(jī)做的不錯(cuò),可以很好保護(hù)開關(guān)管過流.
如何通過檢測(cè)手段判斷一種逆變電源的主電路是否可靠,我認(rèn)為可以從開關(guān)器件和主變壓器的空載和負(fù)載狀態(tài)下的電流電壓波形來分析.從而針對(duì)性的調(diào)整開關(guān)器件參數(shù)及過流過壓緩沖元件參數(shù)以及高頻變壓器的參數(shù),難點(diǎn)在于如何選擇匹配.

是的,但關(guān)鍵是電流型PWM控制器固有的逐個(gè)脈沖檢測(cè)瞬時(shí)電流值的控制方式對(duì)輸入電壓和負(fù)載變化響應(yīng)快.

理論上是這樣.電流型控制焊機(jī)應(yīng)該更好一些.實(shí)際應(yīng)用中我感覺主回路參數(shù)匹配更重要.老兄能否提供一款電流型控制的焊機(jī)簡(jiǎn)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(yīng)該沒問題,電流型控制電路正在設(shè)計(jì)中,搞好了給你發(fā)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(yīng)該沒問題”,成本也提高
了很多!電焊機(jī)大多數(shù)是電流型的,且輸出電壓并不穩(wěn)定!很會(huì)使保護(hù)器誤
操作!電流型比較適合我國(guó)國(guó)情!

九年前我就有電流型逆變焊機(jī)啦,到現(xiàn)在也沒見幾家有.

國(guó)內(nèi)的研究人員只知道抄來抄去,有幾個(gè)是在自主研發(fā)的?九年前的產(chǎn)品直到現(xiàn)在拿出來比較,居然還是數(shù)一數(shù)二的性能.

其實(shí)用的都是很普通的元件,關(guān)鍵是線路設(shè)計(jì)和制作工藝精良才保證了品質(zhì),這臺(tái)焊機(jī)在一家防盜門廠用了九年,每天兩班16個(gè)小時(shí)在用,標(biāo)稱130A的小機(jī)器比現(xiàn)在標(biāo)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(dāng)年我設(shè)計(jì)時(shí)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(duì)電網(wǎng)一點(diǎn)干擾都沒有.

當(dāng)時(shí)應(yīng)用的PWM IC是國(guó)內(nèi)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(huán)反饋.電流型控制的好處很多,峰值電流不僅僅是做保護(hù)用,更重要的,他參與了大環(huán)路反饋的控制.簡(jiǎn)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(gè)周期(5微秒)內(nèi)就可以作出響應(yīng),放大器的響應(yīng)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(shí)為了得到比較慢的響應(yīng)速度還特意減慢放大器的響應(yīng)速度,例如在進(jìn)行氬弧焊時(shí),過快的響應(yīng)速度反而會(huì)使電弧特性變硬.但是,一臺(tái)逆變焊機(jī)的好壞不僅僅是采用何種IC去控制,另外一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就是驅(qū)動(dòng)電路的參數(shù).這個(gè)參數(shù)要根據(jù)主開關(guān)元件和輸出整流二極管的特點(diǎn)來作調(diào)整,緩沖電路的配置也很重要.一臺(tái)成功的焊機(jī)每一個(gè)環(huán)節(jié)都要做到完美,并不一定要花很多錢,關(guān)鍵還是一個(gè)配合問題.國(guó)內(nèi)的工程師知識(shí)面太窄,又缺乏技術(shù)交流,這樣子會(huì)繼續(xù)拉大與進(jìn)口產(chǎn)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(dòng)我國(guó)電力電子技術(shù)的發(fā)展.

頂!

老兄能給出一種焊機(jī)主電路的參數(shù):功率器件,主變壓器參數(shù),電路拓?fù)浼昂笝C(jī)技術(shù)參數(shù)供大家學(xué)習(xí)探討嗎?感謝!

給出一種典型的設(shè)計(jì)方法.
例如:400A手工焊機(jī).
手工焊機(jī)在所有逆變焊機(jī)中是最難做的一種,他的負(fù)載動(dòng)態(tài)范圍是最大的.
基本設(shè)計(jì)思路:電路極限值的工程估算
1.確定焊機(jī)容量,按公式計(jì)算有載電壓＝20+0.04*400＝36V,計(jì)入整流管壓降以及電纜壓降取40V.空載電壓取60V,這樣主變?cè)驯?(以輸入380V三相計(jì)算)
2.估算初級(jí)峰值電流以確定主開關(guān)元件容量,取最大電流/匝比*120%＝53A,查參數(shù)手冊(cè)應(yīng)選用75A,1200VIGBT(以主電路全橋計(jì)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(jì)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(guān)元件的安全和輸出動(dòng)特性,應(yīng)采用電流型控制,UC3846或UC3825的資料請(qǐng)上網(wǎng)查尋.反饋還是老一套,電流互感器+霍爾.
5.驅(qū)動(dòng)參數(shù)的確定.大家可能都會(huì)采用驅(qū)動(dòng)IC吧?其實(shí)在輸出電壓不是很高的場(chǎng)合根本沒必要,采用脈沖變壓器單極性驅(qū)動(dòng)就可以了,既便宜又可靠.驅(qū)動(dòng)IC的負(fù)壓主要是用在變頻器之類的場(chǎng)合,為防止二極管恢復(fù)壓而設(shè)置的,焊機(jī)就不存在這個(gè)問題,用負(fù)壓反而容易造成IGBT自鎖而失效.
6.柵電阻的取值.在主變內(nèi)穿一根線,再接入示波器觀察,此時(shí)應(yīng)用調(diào)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(fù)速度慢了,需要降低IGBT的導(dǎo)通速度,前沿尖峰過高表明IGBT關(guān)斷速度過快,也應(yīng)該降低關(guān)斷速度.
7.緩沖電路.初級(jí)用RC回路直接接入主變兩端,接入點(diǎn)盡量靠近IGBT,次級(jí)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(guān)元件開關(guān)應(yīng)力最小.單向偏磁在電流型IC的控制下不復(fù)存在,主變連接時(shí)無需隔直電容.注意:電流型控制不能用于半橋電路!!!

好貼!

個(gè)人觀點(diǎn),僅供參考.有不對(duì)之處望指正.

電感的確定:正常情況下按3000/f(KHz)=微亨來計(jì)算.例如100KHz,30微亨,25KHz,120微亨.制作電感時(shí)注意電感電流容量以及磁通是否會(huì)飽和,一旦磁通飽和的話,不會(huì)燒IGBT,但是電弧特性明顯變差,嚴(yán)重時(shí)將會(huì)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(shí)電感量就約為170微亨.采用此方法制作的手工焊機(jī)電弧穩(wěn)定,起弧容易,電流不過沖.最大程度的保證了焊接工藝的穩(wěn)定.大家可以在此基礎(chǔ)上再發(fā)展出其他品種的焊機(jī),例如CO2焊機(jī),只要把送絲機(jī)的速度控制改成弧長(zhǎng)反饋就可以得到變速送絲CO2焊機(jī),他將具有下降特性的所有優(yōu)點(diǎn),最明顯的就是飛濺極小,是因?yàn)槎搪窌r(shí)無過沖電流而得到的.改變UC3846放大器的參數(shù),甚至還可以做到短路過渡時(shí)電流為一個(gè)很小的值,短路恢復(fù)后立刻起弧,進(jìn)入下一個(gè)過程.

好!好"話題"就是這樣煉成的.

九年前正是逆變焊機(jī)一哄而上的時(shí)候,當(dāng)時(shí)我也搞了一臺(tái)單端正激式的,只是不太可靠,后來據(jù)說電器元件還不過關(guān),沒辦法搞好,就沒干.今天看了您的貼,我想,我已經(jīng)找到失敗的原因了.

說得對(duì),我想,技術(shù)保密是老板的事,我們作為工程師是應(yīng)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(diǎn)的選擇.通常來說,要避免功率地和信號(hào)地平行走線.對(duì)于UC3846來說,接地點(diǎn)是應(yīng)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?yàn)閁C3846的功率地和信號(hào)地是共用的,所以高頻退耦電容還應(yīng)該盡量貼近IC的接地端安裝.這個(gè)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(yīng)用時(shí),UC3846是可以直接驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器的,電路比較簡(jiǎn)單,如果是要帶功率擴(kuò)展的話,最好是在他的輸出端對(duì)地反接一個(gè)肖特基二極管,防止地電位變負(fù).注意:UC3846是高敏感度IC,他的內(nèi)部有多個(gè)超高速放大器.他的安裝位置要遠(yuǎn)離干擾源,必要時(shí),使用硅鋼片屏蔽罩也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇.

關(guān)于絕緣柵類的開關(guān)元件其驅(qū)動(dòng)電路的關(guān)斷速度均需很快,開關(guān)元件的開關(guān)速度靠調(diào)整柵級(jí)電阻來調(diào)整.其典型驅(qū)動(dòng)電路請(qǐng)參照MOTOROLA公司的專著--TMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管一書,他是采用二極管單向整流,PNP晶體管放電關(guān)斷的辦法,速度很快.典型值可達(dá)100ns.這就好比你讓寶馬跑160KM/h是很容易的事,讓夏利去就費(fèi)力了.在這個(gè)基礎(chǔ)上才談得上去調(diào)整驅(qū)動(dòng)速度.從成本來說,整套全橋脈沖變壓器驅(qū)動(dòng)線路成本都比不上諸如M57962等等驅(qū)動(dòng)IC的一半價(jià)錢,線路又簡(jiǎn)單,何樂而不為呢?這種驅(qū)動(dòng)電路對(duì)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(hào)地是分開的.用UC3846時(shí)地線銅箔宜寬不宜窄,功率地到接地點(diǎn)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(qū)動(dòng)電路有一個(gè)其他電路不具備的優(yōu)點(diǎn),即永遠(yuǎn)不可能出現(xiàn)橋臂直通現(xiàn)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(qū)時(shí)間足夠就永不發(fā)生共同導(dǎo)通現(xiàn)象.而用驅(qū)動(dòng)片驅(qū)動(dòng)時(shí),一旦PWM出錯(cuò),極有可能兩路全高造成橋臂直通(常有的事),瞬間就會(huì)造成IGBT自鎖,這時(shí)候片內(nèi)保護(hù)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(huì)發(fā)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(zhì)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(shí)發(fā)生,典型值為30V/ns,一般不予考慮),結(jié)果也是一樣.

當(dāng)年只研究了一個(gè)月,實(shí)際制作也就是3個(gè)月,后來也沒好好搞過.現(xiàn)在想想真是可惜,如果一直研究到現(xiàn)在的話,想必我們國(guó)產(chǎn)的焊機(jī)早就和進(jìn)口的平起平坐了.

可惜!我只能研究、抄襲別人的成果,做個(gè)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(shù)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(fù)的,可能是太偏了吧.看樣子又只好自行開發(fā)了.