弧焊逆變電源的諧波分析-諧波發(fā)生原因

自第一臺300A晶閘管弧焊逆變電源以來,弧焊逆變電源有了很大發(fā)展,閱歷了晶閘管逆變,大功率晶體管逆變,場效應(yīng)逆變以及IGBT逆變,其容量和功能大大提高,弧焊逆變電源已成為工業(yè)發(fā)達(dá)國家焊接設(shè)備的主流產(chǎn)品[1]?；『改孀冸娫醋鳛橐环N典型的電力電子裝置,雖然具有體積小、質(zhì)量輕、控制功能好等長處,但其電路中存在整流和逆變等環(huán)節(jié),導(dǎo)致電流波形畸變,發(fā)生很多的高次諧波。高次電壓和電流諧波之間存在嚴(yán)重相移,導(dǎo)致焊機的功率因數(shù)很低。諧波發(fā)生的原因主要有以下兩方面要素:

(1)逆變電源內(nèi)部攪擾源逆變電源是一個強電和弱電組合的系統(tǒng)。在焊接過程中,焊接電流可到達(dá)幾百乃至上千安培。因電流會發(fā)生較大的電磁場,特別在逆變主電路選用高逆變頻率的焊接電源系統(tǒng)中,整流管整流,高頻變壓器漏磁,控制系統(tǒng)振動,高頻引弧,功率管開關(guān)等均會發(fā)生較強的諧波攪擾。

其次,鎢極氬弧焊機假如選用高頻引弧時,因為焊機利用頻率達(dá)幾十萬赫茲,電壓高達(dá)數(shù)千伏的高頻高壓擊穿空氣間隙形成電弧，因而高頻引弧也是一個很強的諧波攪擾源。關(guān)于計算機控制的智能化弧焊逆變電源來說,因為選用的計算機控制系統(tǒng)運行速度越來越高,因而控制板本身也成了一個諧波攪擾源,對控制板的布線也提出了較高的要求。

(2)逆變電源外部攪擾源電網(wǎng)上的污染對電源系統(tǒng)來說是較為嚴(yán)重的攪擾,因為加到電網(wǎng)上的負(fù)載千變?nèi)f化,這些負(fù)載或多或少對電網(wǎng)發(fā)生諧波攪擾,如大功率設(shè)備的使用使電網(wǎng)電壓波形發(fā)生畸變,偶然要素形成瞬時停電,高頻設(shè)備的開啟形成電網(wǎng)電壓波形具有高頻脈沖、尖峰脈沖成分。

別的在焊接車間內(nèi),因為不同焊接電源在使用時接地線可能相互連接,因而如不采納相應(yīng)的辦法,高頻成分的諧波信號很容易竄入控制系統(tǒng),使電源不能正常工作,乃至損壞。