杨延军[1]2006年在《弧焊电源的单相功率因数校正》文中提出逆变弧焊电源是随着开关器件的发展而发展的,随着开关器件性能的提高,逆变弧焊电源的性能也在不断提高。随着电力电子技术的不断发展,带非线性负载的电力电子装置的应用日益广泛,电网系统中的谐波污染也日趋严重。电力电子装置已经成为电网最主要的谐波源之一。这些电力电子装置多数通过整流器与电力网接口,在电网中产生大量的电流谐波。这些谐波电流污染了电网系统,干扰了电气设备,增加了功耗,降低了传送容量,成为“电力公害”。因此,谐波问题引起人们越来越多的关注。论文讨论了单相有源功率因数校正的原理,回顾了已经出现的电路拓扑结构以及它们各自的特点。最终确定选择Boost ZVT-PWM电路作为本次实验的主电路。它既有升压电路的特点,又有软开关特性,使得开关损耗大大减小。控制电路采用集成控制芯片UC3855AN,UC3855AN采用平均电流控制,控制回路用双环控制,即电流控制环和电压控制环融为一体。电流控制环由电流调节器、PWM调节器和功率转换电路组成,其作用是迫使输入电流跟踪输入电压的波形;电压控制环起稳定输出电压的作用。
曾佑富[2]2006年在《模拟实际负载下弧焊逆变电源单相功率因数校正》文中进行了进一步梳理弧焊逆变电源在我国应用越来越广泛,但现行的弧焊逆变电源在交流输入端产生非正弦化的窄脉冲电流,畸变严重,谐波电流大,导致弧焊逆变电源的功率因数低,严重污染电网。论文提出了将单相输入的有源功率因数校正技术(PFC)应用于弧焊逆变电源中。在参阅了国内外的相关文献的基础上,分析了常见的功率因数校正拓扑特点和控制策略,选择了适合于大功率负载情况恶劣的弧焊逆变电源的平均电流型控制的Boost ZVT-PWM变换器作为本次实验的主电路拓扑。鉴于弧焊逆变电源后级在真正施焊条件下对前级功率因数校正的未知影响,本文对弧焊逆变电源的后级负载进行了分析模拟,以SPWM控制的全桥逆变器作为Boost ZVT-PWM变换器的负载。首先,分析了Boost ZVT-PWM变换器的基本工作原理,推导了稳态时的开关管变化规律和流经主要器件的电流和电压公式。在此基础上,得到了功率因数校正的电流环和电压环的传递函数。本文的控制系统是基于软开关集成控制芯片UC3855A设计的,控制回路是融合了电流环和电压环为一体的双闭环控制。控制系统由电压电流检测反馈、电压与电流调节器和PWM调制单元构成。而本文的负载为全桥逆变器形式,因此设计了IGBT控制、驱动保护电路。最终完成了本文的模拟实际负载下的PFC装置的设计。论文中对Boost ZVT-PWM变换器进行了仿真验证,得出了一组典型的仿真波形结果。基于理论的计算,本文设计了主电路拓扑与负载的元器件参数和控制电路的参数。最后,本文建立了弧焊逆变电源Boost ZVT-PWM PFC装置,对其进行了测试实测了波形,结果表明其功率因数高,畸变谐波小。
袁兴华[3]2007年在《基于Cuk变换器的弧焊电源的单相功率因数校正》文中研究说明逆变弧焊电源的应用在我国越来越广泛,但现行的逆变电源在交流输入端产生非正弦化的窄脉冲电流,畸变严重,谐波电流大,导致逆变电源的功率因数低,严重污染电网。本文在参阅大量国内外相关文献的基础上,对单相有源功率因数校正技术作了较为深入的探讨,并将升压型平均电流控制的功率因数校正思想用于Cuk型电路拓扑。全文围绕设计Cuk型平均电流控制的功率因数校正电路展开。首先,在分析有源功率因数校正器的基本工作原理的基础上,通过比较几种PFC变换器的主电路和控制电路的优缺点,明确了本文所要研究的对象-平均电流型控制的Cuk型PFC变换器;分析了各个环节、期间的电压、电流的变化情况及波形,选择IRFP150N作为开关管,并计算主电路中的电感L1,L2,电容Ca,Cb等。介绍了平均电流型功率因数校正控制芯片UC3854BN的结构、功能;根据UC3854BN的具体特点与要求,以设计一个具体、实用的带PFC功能的逆变式弧焊电源为例,设计、计算了控制电路中各器件的参数及相关要求。论文在最后分析了本文所做工作的缺陷和不足,指出了今后需要继续做的工作和其它有关行业需要配合做的工作。
黄继强[4]2003年在《弧焊逆变电源功率因数校正技术的研究》文中研究说明常规弧焊逆变电源的前级多为采用二极管整流的不控桥式整流器，后接较大的电容滤波，这种电路结构将导致弧焊逆变电源在电网端的输入电流产生畸变的尖角波，而并非正弦波。同时，弧焊逆变电源经常出现负载变动过程，变动负载也会造成输入电流的畸变。弧焊逆变电源输入电流的畸变不仅对电网造成污染，而且降低设备本身的功率因数，增加了设备对电网配备容量的要求，造成电网容量的浪费。随着人们对电网污染认识的不断加深以及相关谐波限制标准的出台和实施，解决弧焊逆变电源产生的输入电流的谐波污染势在必行。常规弧焊逆变电源所采用的不控电压型整流器是一种通用整流器的电路结构形式，稳态负载情况下，具有这种电路结构的整流器会产生相应的电流畸变，电流波形呈非连续的尖角波形，输入电流的谐波分布为：单相为2n+1次，叁相为6n±1次。当弧焊逆变电源的负载为理想的稳态负载时，输入电流的谐波具有这一特点。实际焊接负载是变动的，尤其是脉冲焊接时，人为地产生出了脉动的负载，脉动负载会对输入电流产生调制作用，这时的输入电流畸变不仅包含电路结构造成的电流畸变，还包含有负载调制作用产生的电流畸变。负载调制作用使输入电流的谐波分布发生明显变化，出现了偶次谐波和直流分量，因为很多供电系统中设置的滤波设备主要是针对3次、5次、7次和11次等特定次谐波。谐波限制标准中一般不允许有直流分量的出现，且对偶次谐波的限制严格，所以从这个角度来说，偶次谐波和直流分量对电网的污染程度大，也就是弧焊逆变电源对电网的造成污染更为严重。弧焊逆变电源输入电流的谐波分析有利于了解其谐波的分布情况，通过分析可以得到其稳态负载工作时的近似电流解析表达式，对其进行傅立叶级数展开就可以得到各次谐波含量。但是当弧焊逆变电源处于脉动负载工作状况下，其输入电流的表达式比较复杂，为此利用双边带调幅原理(DSBM)，在一定的工作条件下，得到了弧焊逆变电源输入电流谐波的近似解析表达式，经过傅立叶级数展开可得各次谐波含量，对变动负载状况下输入电流谐波的分析作了有益的探索，丰富了输入电流谐波的分析手段。弧焊逆变电源功率因数校正的电路结构采用了叁相PWM整流器。通过理北京工业大学工学博士学位论文论推导，在各坐标系下得出了PWM整流器的开关状态模型和平均状态模型。并在此基础上，得到了叁相PWM整流器小信号模型，为PWM整流器的分析提供了理论基础，同时分析了PWM整流器的系统特性。结合瞬时功率理论和功率平衡的关系，分析了整流器的功率控制的实质，为叁相PWM整流器的控制提供了理论依据。 弧焊逆变电源功率因数校正的控制最终都体现在PWM整流器的开关的动作上，对于PWM整流器的开关调制方式的研究是很有必要的。通过滞环调制方式、SPWM调制方式和空间矢量调制方式等开关方式的对比分析，利用开关周期内纹波电流轨迹的概念，描述了各种开关调制方式谐波电流情况，得出开关调制方式中以空间矢量调制方式的纹波电流最小。通过对比分析，得出空间矢量隐含的调制波为注入零序分量的调制波，并分析了零矢量分配方案。借助调制比的概念解释了空间矢量调制线性调制范围大的特点。 PWM整流器的控制策略的选取也直接关系到弧焊逆变电源功率因数校正的实施效果，所以对整流器的叁种控制方式进行了分析和比较，尤其对电压控制方式和直接电流控制方式进行了详细的分析，得出了各自的控制模型，并由此分析了它们各自的控制特点:电压控制方式为单电压闭环控制，电流为开环控制，动态响应慢，且振荡剧烈;电流控制方式为双闭环控制，引入了电流内环控制作为电压外环的一个随动系统，整个控制可以达到较好的控制品质。 将整流器的控制方式和调制方式结合起来组成弧焊逆变电源功率因数校正系统的整体控制方案，通过仿真分析，结合弧焊逆变电源的特点，采用了矢量调制电流控制方案，电流控制方式使PFC系统既有较好的动态响应品质，适应弧焊逆变电源负载变动的要求，矢量调制方式又具有较低的电流纹波，利于降低输入电流谐波。 在前面研究分析的基础上，研制了一台带有功率因数校正功能的叁相弧焊逆变电源样机。样机的研制工作主要是弧焊逆变电源功率因数校正系统的设计，包括对主电路的构成、以DSP为控制核心的控制电路以及控制软件的编制工作作了详细的介绍，展示了弧焊逆变电源功率因数校正过程实际实施过程和工作要点。最后对研制的样机进行了实验和测试，并对测试结果进行了分析。实验证明研究的实验样机有较好的功率因数校正效果，功率因数可以达到98%以上，同时对输入电流的谐波抑制效果明显，THDi可以控制在16%以下。摘要 采用功率因数校正的弧焊逆变电源在进行脉冲焊时，在一定程度仍然存在脉冲负载的调制效应，不利于降低输入电流的总谐波畸变率和提高弧焊逆变电源的功率因数。在满足其它设计要求下，适当调整PFC系统的响应速度，可以降低调制作用对输入电流产生的影响，改善输入电流的波形，将输入电流畸变率控制在合适的范围内，
沈跃[5]2006年在《弧焊电源叁相PFC的闭环控制研究》文中研究表明普通的弧焊逆变电源大多采用二极管整流，大电容滤波，这样不但功率因数低而且输入电流中谐波含量很高，从而对电网产生了污染，不符合国际上已颁布的相关标准。一般来说弧焊电源功率大，带给电网的污染更是严重，基于此带有功率因数校正的叁相输入弧焊电源的研究逐步成为近年来研究热点。 论文探讨了叁相输入的弧焊电源的功率因数校正方法，回顾了叁相电路功率因数校正的一些基本电路及其特点，选定叁相半桥电路拓扑作为叁相输入的弧焊电源前级功率因数校正器。以矢量变换的思想对其运行原理进行分析。采用空间矢量调制方法进行控制波形调制，并且选择恰当的矢量合成方法来减小谐波及开关损耗。在控制系统中引入DsP，实现了电源系统的数字化。 叁相PFC的控制系统采用了双环思想，外环为电压环，采用经典的PI控制与内环配合；内环为电流环，采用无差拍控制以实现最好的动态性能。双环闭环反馈保证了系统的稳定运行，同时在软件仿真的辅助下，成功的设计了电路系统及软件控制系统。
钟建强[6]2007年在《基于DSP的弧焊逆变电源的研究》文中研究表明论文以弧焊逆变电源为研究对象,针对目前弧焊逆变电源一般采用不控或相控整流方式,通过大电容滤波,导致输入功率因素低、谐波分量大,逆变器的主功率管开关应力大、整机损耗大、可靠性低以及对电网造成的污染等缺点,本课题将软开关技术和功率因数校正技术解决这些问题。为适应负载变化的要求,采用软开关的移相脉宽调制(Phase Shift Pulse Width Modulation,简称PS-PWM)方法,实现系统的输出功率连续可调,同时因IGBT存在较大的拖尾电流造成大量的开关损耗和箱位续流的环流造成的附加导通损耗,本文采用移相控制FB-ZVZCS-PWM逆变器;为适应弧焊逆变电源限制电流谐波的标准,将叁相四开关有源功率因数校正电路应用到弧焊逆变电源中。本文分别对移相控制FB-ZVZCS-PWM逆变器和叁相四开关有源功率因数校正电路进行原理分析和公式推导。在移相控制FB-ZVZCS-PWM电路拓扑和叁相四开关高功率因数变流器的基础上,设计了该变换器的主电路及其控制系统。主电路设计包括不控整流设计、功率因数校正电路设计、逆变电路设计。控制电路设计以TI公司的DSP TMS320LF2407为核心,简化了控制系统,其完成的功能有:读取控制面板的输入;利用DSP的A/D转换器采样通过不同的算法使TMS320LF2407产生相应的PWM信号,满足焊接工艺性能;故障处理;通过DSP的串行通讯口对系统进行在线编程和调试。同时设计了驱动电路、开关管的阻容吸收电路和保护电路,保护电路包括过压、过流、偏磁和热保护几部分。在理论分析和电路设计的基础上进行仿真和实验,其结果表明,本设计能够较好地实现软开关,提高功率因数,降低弧焊逆变电源的功率损耗,满足谐波要求。同时能实现输出功率连续调节和各种保护功能,工作安全可靠,性能良好,适应性强,具有一定的应用价值。
李燕[7]2003年在《单相弧焊逆变电源的功率因数校正技术》文中提出弧焊逆变电源的应用在我国越来越广泛，但现行的逆变电源在交流输入端产生非正弦化的脉冲，畸变严重，谐波电流大，导致逆变电源的功率因素降低，严重污染电网。 论文在参阅国内外大量文献的基础上，将单相输入软开关的有源功率因数校正技术应用于弧焊逆变电源中，为软开关的有源功率因数校正技术在弧焊逆变电源的应用作了一次有益的尝试。论文进行了以下几方面的工作： 在对现有的常用单相输入有源功率因数校正电路进行了分析和总结的基础上，选用平均电流型有源功率因数校正电路作为弧焊逆变电源的功率因数校正装置的控制电路。 详细分析了平均电流法控制的有源功率因数校正电路的主开关管的控制规律，并推导出流经主要器件的电压和电流公式。在此基础上，根据升压式平均电流控制法的双环控制的电路结构特点，得到了平均电流型控制法功率因数校正的电流环和电压环的传递函数。运用Saber电力电子仿真软件对电路进行仿真，优化电路参数。 根据硬开关电路拓扑的缺点，提出了适用于弧焊逆变电源有源功率因数校正装置的零电压转换软开关拓扑结构。详细分析了软开关Boost PFC电路的工作过程，计算谐振电路参数。 研制了适用于3000瓦弧焊逆变电源的软开关平均电流型控制的有源功率因数校正装置样机，并对将所研制的校正装置的实际波形进行了测试。测试结果表明，其功率因数高，谐波畸变率小，达到国际上THD＜5％的要求，有效的减小了对电网的污染。
陈响[8]2011年在《基于PFC功能的MIG逆变焊机的研制》文中指出近几十年来,由于大功率电子装置的广泛应用,使公用电网受到谐波电流和谐波电压的污染日益严重,功率因数低,电能利用率低。为了抑制电网的谐波,提高功率因数,人们通常采用无功补偿、有源、无源滤波器等对电网环境进行改善。近年来,有源功率因数校正技术(APFC)作为抑制谐波电流,提高功率因数行之有效的方法,备受人们的关注。本文在参阅国内外大量文献的基础上,综述了近年来国内外功率因数校正技术的发展状况,简要分析了无源功率因数与有源功率因数的优、缺点,并详细分析了有源功率因数校正技术的基本原理和控制方法。在通过主电路拓扑与控制方法的优、缺点比较后,选择Boost变换器作为主电路拓扑,采用基于平均电流控制的ICE2PCS01为主控芯片,设计了一款大功率且具有宽范围电压输入、稳定直流电压输出的高功率因数开关电源。对其电路的工作原理和各元件参数进行详细分析,并给出该开关电源重要指标的测试结果。最后,将所设计的高功率因数开关电源移植到逆变MIG焊机上,在该技术平台上对PFC功能模块进行可行性和可靠性测试,并提供整机的改进方案,对整机后的样机进行调试。调试结果表明,所设计的以ICE2PCS01为核心的有源功率因数校正器能在100～240V的宽电压输入范围内得到非常稳定的400V直流电压输出,系统性能优越。并使得增加PFC功能的逆变MIG焊机能够实现输入电流为正弦波、谐波含量低、功率因数高,满足国际上对绿色电源的要求。
余新颜[9]2005年在《高功率因数软开关逆变弧焊电源的研究》文中研究表明本文首先对移相全桥ZVS PWM 变换器这种目前在逆变弧焊电源中应用最广泛的拓扑进行了深入研究,详细分析了其工作原理和软开关实现条件,指出了其优缺点。因为传统的移相全桥ZVS PWM 变换器的软开关方案存在一些固有的缺陷,本文进一步对在其基础上发展起来的移相全桥ZVZCS PWM 变换器进行了深入地研究。接着以由饱和电感实现滞后臂ZCS 的移相全桥ZVZCS PWM 变换器拓扑为主电路,结合ZVZCS实现条件进行了主电路设计,给出了设计原则。针对弧焊电源这种特殊电源,本文在深入分析其动、静态特性要求的基础上进行了控制系统设计。在上述研究的基础上设计了一台250A/10kW 实验逆变弧焊电源,并给出了实验结果。实验结果证明实验电源效率高,可靠性好,动静态特性好,体积小,重量轻。功率因数校正技术是当前电力电子领域的一个热点,因为各国相继对谐波污染制定了限制标准,功率因数校正势在必行。本文对叁相功率因数校正技术也进行了较深入地研究。首先分析了目前比较常见的几种叁相PFC 拓扑,指出了其优缺点,然后本文提出了一种能实现完全解耦的单相模块组合式叁相PFC 方案,实现了系统的功率因数校正和谐波抑制。该方案能够充分利用成熟的单相PFC 技术,结构简单、可靠性高、谐波抑制效果好,是一种有实用价值的方案。仿真结果证明了该方案的可行性。
陈树君, 于洋, 韦婉琰, 吴日光, 白韶军[10]2009年在《弧焊设备网侧电流谐波和传导发射的抑制技术》文中进行了进一步梳理分析了弧焊设备的输入电流谐波和传导电磁发射的产生原因,介绍了GB15579.10中关于谐波和传导电磁发射的标准限值,并且阐述了输入电流谐波和传导发射的抑制方法。
参考文献：
[1]. 弧焊电源的单相功率因数校正[D]. 杨延军. 吉林大学. 2006
[2]. 模拟实际负载下弧焊逆变电源单相功率因数校正[D]. 曾佑富. 吉林大学. 2006
[3]. 基于Cuk变换器的弧焊电源的单相功率因数校正[D]. 袁兴华. 吉林大学. 2007
[4]. 弧焊逆变电源功率因数校正技术的研究[D]. 黄继强. 北京工业大学. 2003
[5]. 弧焊电源叁相PFC的闭环控制研究[D]. 沈跃. 吉林大学. 2006
[6]. 基于DSP的弧焊逆变电源的研究[D]. 钟建强. 江南大学. 2007
[7]. 单相弧焊逆变电源的功率因数校正技术[D]. 李燕. 北京工业大学. 2003
[8]. 基于PFC功能的MIG逆变焊机的研制[D]. 陈响. 兰州理工大学. 2011
[9]. 高功率因数软开关逆变弧焊电源的研究[D]. 余新颜. 华中科技大学. 2005
[10]. 弧焊设备网侧电流谐波和传导发射的抑制技术[J]. 陈树君, 于洋, 韦婉琰, 吴日光, 白韶军. 电焊机. 2009
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