焊接逆变电源的应用与发展现状

1、焊接逆变电源的应用与开展现状1 前言焊接电源的制造已有 100 多年的开展历史，进入 20 世纪 60 年代 之后，硅整流元件、大功率晶体管GTR、场效应管MOSFE绝缘 栅双极晶体管IGBT等器件的相继出现，集成电路技术和控制技术 的开展，为电子焊接电源的开展提供了更广阔的空间，其中最引人注 目的是逆变焊接电源。逆变焊接电源体积小、重量轻、节能省材，而 且控制性能好，动态响应快，易于实现焊接过程的实时控制，在性能 上具有很大的潜在优势。从长远观点来看，逆变焊接电源是焊接电源 的开展方向，国外逆变焊机的开展也充分说明这一点。目前在工业发达国家，手工电弧焊/TIG焊/MIG/MAG焊已经广泛采用

2、逆变电源。世界 上几家主要焊机制造厂商都已经完成了逆变焊机产品系列化，并以此 作为技术水平的标志之一。 2 焊接逆变电源的开展与应用现状逆变电源 被称为明天的电源，其在焊接设备中的应用为焊接设备的开展带来了 革命性的变化。首先，逆变式焊接电源与工频焊接电源比节能20%30%,效率可达80%90%;其次，逆变式焊接电源体积小、重量轻， 整机重量仅为传统工频整流焊接电源的1/51/10 ，减少材料消耗80%90%。特别是逆变焊接电源有着动态反响速度快的优势,其动 态反响速度比传统工频整流焊接电源提高了 23个数量级, 有利于实 现焊接过程的自动化和智能控制。这些都预示着逆变焊接电源有着广 泛的应用

3、前景和市场潜力。目前,日本松下公司、大阪变压器公司的 电弧焊机中,逆变焊机都超过了 50%。美国的主要焊机生产厂家生产 的逆变焊机已经超过了 30。其他工业兴旺国家逆变焊接电源的开展 速度也很快。我国逆变焊机的研究开发起步于 20 世纪 70 年代末期， 于 20 世纪 80 年代开始开展。 1982 年，成都电焊机研究所开始了对晶 闸管逆变式弧焊整流器的研究， 于 1983 年研制出我国第一台商品化的 ZX7-250逆变式弧焊电源，并通过了该工程的部级鉴定。随后，清华大 学、哈尔滨工业大学、华南理工大学和时代公司等单位相继推出了采 用各种开关元件的逆变式焊机。现在，我国逆变焊机电源已形成 4

4、 代 产品：第一代是以可控硅 SCR为主攻率器件的逆变器；第二代是晶体 管逆变器；第三代是场效应管逆变器；第四代是 IGBT逆变器，其逆变 频率高，饱和压降低，功耗小，效率高，无噪声，与前 3 代逆变器相 比，优势更明显。 3 逆变电源的开展方向变电源总的开展趋向是向着大 容量、轻量化、高效率、模块化、智能化开展并以提高可靠性、性能 及拓宽用途为核心，愈来愈广泛应用于各种弧焊方法、电阻焊、切割 等工艺中。高效和高功率密度小型化是国际弧焊逆变器追求的主 要目标自之一。高频化和降低主要器件的功耗是实现这一目标的主要 技术途径。当前，在日、欧等国和地区，20KHz左右的弧焊逆变器技术 已经成熟，产品

5、的质量较高且产品已系列化。 4 存在问题 1质量方 面：逆变式焊机虽然在某些场合替代了弧焊整流器，但其可靠性与一 般手弧焊机相比仍有差距。目前制约国产逆变式焊机推广和广泛应用 的主要因素是焊机的可靠性。国外某些著名的电焊机生产厂对逆变焊 机的不断改良，使它的可靠性已接近一般电焊机的故障率， 即 1%左右。 另外一个问题是与国外相比，设备、仪器、工具、工装、检测手段、 人员素质以及原材料元器件水平的差距， 都使焊机的可靠性无从保障， 返修率较高。2科研开发方面：逆变焊机开展的广阔前景吸引了众 多大专院校和研究所。但是由于逆变焊接电源强电和弱电相结合，在 研制时采用传统的实验方法不但要消耗大量的人

6、力、物力和时间，且 有些问题是实验方法难以发现和解决的。因此需要提出新的设计方法 和手段。5 对策逆变式焊机存在可靠性和质量问题，究其原因主要有： 1技术不成熟，新产品开发力量缺乏； 2结构设计和制造工艺结 构安排和布线不合理，保护环节没有到达优化配合； 3质量保证体 系不完善，检测测试手段落后；4原材料元器件 如 IGBT、MOSFYT、 磁芯材料等制造质量不可靠； 5生产规模小，未能使用生产线和 模具进行组装调试。为此建议如下对策来解决： 1抓紧人才开发和 国外信息收集 ,加强专用、成套设备科研测试基地的建设，以确保产品 质量和性能；2理论计算和试验校正相结合，使决定可靠性和质量 上下的关键性主电路设计和保护环节优化配合尽可能合理，最好采用 计算机仿真和CAD既可节省设计和制造调试逆变器的时间，又可减少 逆变主电路元器件的烧损； 3提高职工队伍素质，完善检测手段。 通过电子功率器件的特性测试仪，对关键性的器件IGBT卜快速二极 管等进行认真检测和挑选、