1、高頻電源工作系統(tǒng)方框圖

高頻開(kāi)關(guān)電源一般是先將交流電直接經(jīng)二極管整流、濾波成直流電，再經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)電源變換成高頻交流電，通過(guò)高頻變壓器變壓隔離后，由快速恢復(fù)二極管高頻整流、電感電容濾波后輸出，見(jiàn)圖1。

2.高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，電器產(chǎn)品的體積重量與其供電頻率的平方根成反比。所以當(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz時(shí)，用電設(shè)備的體積重量大體上降至工頻設(shè)計(jì)的(5～10)%。這正是開(kāi)關(guān)電源實(shí)現(xiàn)變頻帶來(lái)明顯效益的基本原因。逆變或整流焊機(jī)、通訊電源用浮充電源的開(kāi)關(guān)式整流器，都是基于這一原理。

那么，以同樣的原理對(duì)傳統(tǒng)的電鍍、電解、電加工、浮充、電力合閘等各種直流電源加以類似的改造，使之更新?lián)Q代為“開(kāi)關(guān)變換類電源”，其主要材料可以節(jié)約90%或更高，還可節(jié)電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高，促使許多原來(lái)采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化，既可帶來(lái)顯著節(jié)能、節(jié)材的經(jīng)濟(jì)效益，更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價(jià)值。

3.設(shè)計(jì)模塊化、自由組合擴(kuò)容互為備用——提高安全系數(shù)

模塊化有兩方面的含義，其一是指功率器件的模塊化，其二是指電源單元的模塊化。實(shí)際上，由于頻率的不斷提高，致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴(yán)重，對(duì)器件造成更大的應(yīng)力(表現(xiàn)為過(guò)電壓、過(guò)電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性，而把相關(guān)的部分做成模塊。

把開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)、保護(hù)電路也裝到功率模塊中去，構(gòu)成了“智能化”功率模塊(IPM)，這既縮小了整機(jī)的體積，又方便了整機(jī)設(shè)計(jì)和制造。

多個(gè)獨(dú)立的模塊單元并聯(lián)工作，采用均流技術(shù)，所有模塊共同分擔(dān)負(fù)載電流，一旦其中某個(gè)模塊失效，其它模塊再平均分擔(dān)負(fù)載電流。這樣，不但提高了功率容量，在器件容量有限的情況下滿足了大電流輸出的要求，而且通過(guò)增加相對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)功率很小的冗余電源模塊，便極大地提高了系統(tǒng)可靠性，即使萬(wàn)一出現(xiàn)單模塊故障，也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作，而且為修復(fù)提供了充分的時(shí)間。

4.高頻開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品規(guī)格

高頻開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品規(guī)格見(jiàn)附表1、附表2所示。

以上產(chǎn)品重量?jī)H為傳統(tǒng)產(chǎn)品重量的1/5～1/8。

5.國(guó)內(nèi)外IGBT逆變焊機(jī)的發(fā)展情況

IGBT逆變焊機(jī)具有動(dòng)態(tài)特性好、體積小、重量輕、高效節(jié)能、節(jié)材、有利于焊接自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。從70年代起，就受到國(guó)內(nèi)外焊機(jī)界的高度重視。當(dāng)今，許多工業(yè)國(guó)家，如美國(guó)、西歐等把“絕緣柵雙極型晶體管”(IGBT)運(yùn)用到焊機(jī)上，其各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于其他類型焊機(jī)，已形成規(guī)模，并占領(lǐng)了市場(chǎng)，成為焊機(jī)的發(fā)展方向。目前，我國(guó)進(jìn)口的焊機(jī)，大多是這種焊機(jī)。

根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)我國(guó)每年的焊機(jī)銷量以大約40%的速度遞增，同時(shí)有關(guān)部門已決定淘汰老式焊機(jī)，IGBT逆變焊機(jī)以其優(yōu)點(diǎn)，成為用戶更新?lián)Q代的首選產(chǎn)品。

5.1原理框圖

圖2

5.2原理說(shuō)明

380(220)V交流電，經(jīng)全橋整流成直流電源;通過(guò)IGBT逆變器，形成20kHz的高頻矩形波;再由高頻變壓器降壓到幾十伏通過(guò)快速恢復(fù)二極管整流、濾波成為直流焊接電源。