驱动脉冲变压器工作过程分析及参数选择IGBT.pdf

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28 研究与设计 电焊机,Vol.31,2001(8) 视在励磁电感LM。由IT驱动特性可知,在脉冲 R 顶部作用时间内,R1很大,可视为开路,这样,脉冲 变压器等效电阻近似等于脉冲源内阻与脉冲变压器 次侧直流电阻之和,即R≈R+n1。因此,减小 陷及η,可城小脉冲顶部斜度。一般来说,采用较 大的线径和减小绕组匝数可有效地减小n。 由LM的表达式可以看出,要增大脉冲变压器 R1脉冲源内阻Rn与一次侧绕组直流电阻r1之和 的视在励磁电感LM,首先,应提高铁心的视在磁导 C-折合到一次侧绕组的总分布电容值;M-视在励 率μk。对于工作于高烦状态下的脉冲变压器提高 电感 图3脉冲变压器后沿阶段等效电路 铁心磁导率的关键是选择厚度小、电阻率大的磁性 材料,以减小其涡流效应。铁氧体磁罐在这种情況必然产生很大的关断电压尖峰,使逆变器的可靠运 下将是一种比较理想的选择。其次,增加一次侧绕行受到威胁。但是,于IBT的关断速度受到驱动 组匝数也可有效地提高脉冲变压器的视在励磁电脉冲后沿下降速度的控制,因此,i是一个受控电 感。但这一作法又与减小漏感Ls和分布电容C相流源。这样我们就可以通过控制驱动脉冲后沿陡 矛盾,需折衷考虑。一般来说,漏感Ls对脉沖变压度来控制其变化速率,从而限制IBT关断电压尖 器工作稳定怍的影响较大,应以诚小漏感为主要任峰。实验也证明,采用较缓的驱动脉冲后沿,可以有 务,因此脉冲变压器绕组匝数不宜过多。通过我们效的减小关断电压尖峰,提高整机可靠性。 的实际应用,般一次侧绕组30~40师比较合适。 4结论 3脉冲后沿过程 由前面的分析可以看出,单对脉冲变压器来说, 脉冲后沿阶段,IGT输入电容反向放电,脉冲 变压器二次侧可视为一结点,反向放电速度很快,以 影响驱动信号波形的主要参量为漏感Ls、一、二次 加速IBT的关断。对脉冲变压器本身来说,当矩形侧等效直流电阻n和n、分布电容及励磁电感 脉冲后沿到来时,漏感的作用已过去,对波形产生作LM。,合理地选择肽冲变压器绕组的匝数和形式铁 用的参量只有直流电阻R分布电容C和励磁电感心的材料和形状等,使得上述参量得到合理的匹配, I,等效电路如图3所示由于脉冲阶段分布电容是脉冲变压器优化设计的关键。 CD和励磁电感IM的储能在该阶段释放,致使该 参考文献 RC并联电路发生振荡,但由于振荡旱明显的衰减[1美国电气协会,E脉冲变压器标准U电子变压器 性,因此不会使脉冲后沿发生明显的波动。对功率 技术,1995 廾关管IBT来说,在脉冲后沿阶段,随驱动信号的[2]美国电气协会,E脉冲变压器标准[电子变压器 下降,HT的内阻迅速上升。由于后沿时间极短, 技术,19%6 根据边缘过程理论,逆变器高频变压器一次侧反[3]李中友等.半桥式晶闸管弧焊逆变器变换电跸原理分 向动态电流i1急剧上升,电流变化率di1/dt很大, 析[].焊接学报,1996,17(2):104-110 上接第19页) 参考文献 b.在有限元分析中考虑了材料热物理参数的[1求文钺.焊接传热学[M1北京:机械工业出版栏 温度依赖性、熔化濬热以及表面散热等对温度分布 1987 的影响。 2]李景.有限元法[Ⅵ].北京:北京邮电大学出版社, c,有限元分析结果表明,在焊缝两侧40mm内 1999 温度梯度极陡,是后续分析中需重点考察的地方。 [3]孔斧谦,有限单元法在传热学中的应用[M].北京:科 d.为验证有限元分析的可行性,选用A3钢进 学出版社,1986. [4]杋械工程材料性能数据手册编会·机械工程材料性 行了实验验证,结果比较表明只要网格划分得当,位 能数据手册[M].北京:机械工业出版社,1994 移函数选择合适,有限元分析可以取得很高的精度。[51HH雷卡林.烨接热过程计算[M]北京:机械工业 同时为应力应变场分析奠定了基础。 出版社,1958. @1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.

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