本文基于等离子弧喷焊技术的诸多特点,如等离子弧温度高、焊层冲淡率低以及焊接材料范围广等优点,结合先进的逆变技术与新型的开关器件——绝缘栅型双极晶体管(IGBT),采用最新的移相式PWM软开关控制思想,研制出了用于等离子喷焊设备的移相式逆变电源。 逆变技术发展至今,由于其可靠的动、静态性和节能性,正在逐步取代传统的电源,并逐渐向高频率、大功率方向发展。本文在第一章论述了逆变技术的基本工作原理及分类,回顾了逆变技术用于等离子喷焊设备的国内外发展现状,指出了高频化、高容量化与智能化是其今后的发展趋势。针对目前喷焊逆变电源存在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,本文提出了用移相式软开关控制技术来解决这些问题,并在第二章对软开关技术的发展过程作了简单回顾,指出移相控制软开关技术是目前软开关技术发展的趋势,并详细介绍了两种移相控制的软开关电路拓扑:零电压(ZVS)、零电压零电流(ZVZCS),重点对本文采用的控制方案——移相控制零电压零电流全桥变换器(FB ZVZCS PWM)的工作原理、微观变换过程进行了系统的理论分析。 本文在第三章设计了逆变器的主电路结构,分析了IGBT的特性及其开关过程,详细介绍了主电路各参数的设计计算,并对等离子喷焊设备不可缺少的辅助电路——高频引弧电路作了详实的分析和设计。作为逆变器的核心,控制电路的正确设计至关重要,在第四章首先介绍了移相控制芯片(UC3875)的工作原理,并对其外围电路进行设计,然后对主功率器件IGBT的驱动电路以及各种保护电路进行了设计。试验结果表明,该弧焊逆变器具有良好的静态特性和动态特性,具有高效节能、重量轻、体积小、噪音小等特点,是一种有发展前景的焊接电源。