文档介绍：摘要
摘要
目前,对地球环境的保护己经成为了人们的共识,对于电力系统环境,无谐
波就是“绿色”、“无污染”的主要标志之一。在电力系统中各种谐波源产生的谐
波对电力系统造成的污染影响到整个系统的电气环境,包括用户本身和其它同一
电网的用户。对谐波抑制技术的研究己成为电力电子技术发展的一个重大方向。
传统的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,可以通过傅立叶级数展开观测其富含大量的高次谐波
分量,这种电压型整流器输入电流特征次谐波单相为十次,三相为士次,
这是具有这种电路结构形式整流器拥有的普遍的规律。由于输入电流畸变产生对
电网的污染显然不能满足“绿色”的要求,而且还大大的降低了设备本身的功率
因数,增加了设备对电网配电容量的要求。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,进行弧焊逆变电源功率因数校正技术的研究对于
清洁电网环境、满足电磁兼容要求具有重要的现实意义。
基于此,本课题在分析基于交流升压方式的三相功率因数校正电路的基础
上,对具有单位功率因数弧焊逆变电源进行了研究,以实现传统弧焊逆变电源的
谐波抑制功能。
本文研究的主要内容包括对单位功率因数弧焊逆变电路系统的总体结构设
计分析分析论证了基于交流升压方式三相功率因数校正电路的谐波抑制性能
对有源功率因数校正技术进行了对比,并对平均电流控制技术双闭环系统的设计
及主电路参数的选择进行了分析借助仿真工具,对系统的主
电参数和控制参数进行了优化设计设计了基于的数字控制系统硬件设计
和软件设计针对平均电流控制的不足提出了一种基于预测占空比控制方
案。
通过以上对单位功率因数弧焊逆变电源的设计分析,研制了一台带有谐波抑
制功能的弧焊逆变电源,其输入级采用本文研究的三相交流升压功率因数校正电
路,后级功率变换器采用全桥逆变电路。通过对平均电流控制方案和基于预
测占空比方案的实验,验证了此系统的谐波抑制性能。
关键词弧焊逆变电源单位功率因数电磁兼容谐波有源功率因数校正
北京工业大学工学硕士学位论文
独创性声明
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果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已
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一价导师签一一
第章绪论
第章绪论
课题的产生背景
世纪年代以后,各种新兴的电力电子器件的诞生以及微电子技术的发
展都有力地推动了电力电子技术的发展,使之几乎遍及各种技术领域,并且呈现
出集成化、高压高容量化、高频化、全控化、电路弱电化、控制技术数字化和多
功能化的特点〔’创。
随着科学技术的进步,电力电子技术、材料加工技术和计算机技术的发展,
焊接电源的研究作为一门交叉性较强的综合性学科研究,其发展也极大的得到推
动。年美国海运科研开发部门研制出一台晶闸管逆变弧焊电源,到
世纪年代初推出了商用逆变弧焊电源。自此,弧焊逆变电源得到了迅速的发
展。焊接电源从电磁控制到电子控制,从整流电源到逆变电源,在短短的年
间,逆变技术得到突飞猛进的发展,主要表现在
、主电路拓扑结构更加完善
器件由于开关性能好、通态损耗小、工作可靠而得到广泛应用
高频变压器普遍使用微晶材料制作,性能优良。
由于逆变焊机性能好、节材、节电,所以倍受欢迎,产量逐渐提高,已成为
主要的焊机种类。
目前,在国外的焊机市场中,逆变焊机颇受用户的青睐,主要是其焊接性能
好,且焊机的可靠性较高,很少出现故障。我国的弧焊逆变电源在世纪年
代初期就开始研制,年华南理工大学研制出一台型逆变场效应管手
弧焊电源样机年成都电焊机研究所研制出我国第一台商品化的
型逆变式弧焊电源。之后,许多科研院所及相关企事业单位纷纷投入开发研制和
生产,如清华大学、哈尔滨工业大学、北京工业大学、华南理工大学及北京航空
航天大学等,生产厂家据不完全统计,全国有上百家之多,一时间掀起了“逆变
热”〔洲。
逆变焊接电源作为一种典型的电力电子装置,虽然具有体积小、重量轻,控
制性