逆变式电阻点焊机EMC设计及PFC装置研制

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作为一种大功率电力电子装置,逆变式电阻点焊机的电磁工作环境相对比较恶劣。电阻点焊时,二次侧回路电流可以达到数万甚至数十万的高电流,在点焊机工作环境中形成强大的磁场;工作中产生的电磁干扰一方面会干扰同一环境下的设备,另一方面会降低输入电网系统的质量。国内焊机生产厂商因各种条件的限制,在逆变式电阻点焊机研究生产时往往较少考虑电磁兼容性方面的问题,并且对逆变式弧焊电源设备的电磁兼容性研究开展较晚。在中国加入WTO后,由于体系标准的不完善以及制度的宽松,国外大量弧焊电源设备尤其逆变式弧焊电源涌入中国市场,对本土逆变式弧焊电源生产厂商造成巨大的冲击,而国内弧焊电源出口时常常遭受到外国技术壁垒的限制。因此,2009年中国逐步依据IEC60974-10标准,出台弧焊电源设备电磁兼容性的国家标准,进一步规范弧焊电源设备市场,提高国内弧焊电源的生产竞争力。针对上述存在的问题,本文在逆变式电阻点焊机的基础上,首先分析了逆变式电阻点焊机存在的电磁兼容性特点与问题。介绍了常用的提高电阻点焊机功率因数的方法,并对有源功率因数校正方面进行了重点讨论。有源功率因数校正电路是一个双闭环控制系统。外环是一个电压控制环,可以无差地跟踪阶跃信号,使输出保持一个高于输入电压最高峰值的稳定电压。内环是一个电流控制环,可以无差地跟踪斜坡信号以及正弦波信号,使输入电流无差地跟踪输入电压的波形,达到功率因数校正的目的。本文以功率因数校正芯片UC3854为核心,在确定了主电路拓扑结构及电路工作模式后,通过选择电路参数,设计一小功率逆变式电阻点焊机PFC装置。对焊机在加入PFC装置前后的输入端电流电压波形及整流桥后电压波形进行测量。实验表明,所设计的校正电路高频电流纹波小,电感及开关管上的电流峰值小,达到降低焊机输入端谐波电流,提高焊机功率因数的目的。
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