逆变焊接电源具有体积小，、重量轻、高效节能、动态响应快等许多优点，被焊接界公认为最有发展前途的焊接电源。随着电力电子技术和各种先进控制方法的发展，和功率器件IGBT的出现及其性能的不断完善，逆变弧焊电源的前景将更加光明。为了减小弧焊电源的体积，可以通过提高其频率的方法来实现。同时弧焊电源频率的进一步提高会带来很多的优良特性。但是传统的PWM控制的弧焊电源中，开关器件均是强迫开关过程，因而存在开通和关断损耗大、感性关断、容性开通、二极管方向恢复等一系列问题。开关损耗随逆变频率的提高而增加，很难进一步高频化。软开关PWM技术能较好地解决传统PWM技术中的问题，越来越成为焊接界所关注的焦点之一。同时传统的焊接逆变电源均为二极管整流、大电容滤波，从而造成输入电流和电压相位相差很大，并且电流畸变很大。这样不仅功率因数很低，而且输入电流中谐波的含量相当高，从而严重污染了电网。现在人们以来时意识到这一点，并开始制定一系列规定来限制接入电网的设备的谐波含量。为了抑制谐波、提高功率因数，人们引入了功率因数校正技术。同时为了减小体积，大多采用有源功率因数校正技术。三相有源功率因数校正技术大多采用boost变换器作为主电路，其输出电压一般为760-800V DC，有时甚至高达1000V，这就要求后级开关管的耐压要高，从而导致电源成本的大幅度提高。而三电平变换器中，管子承受的电压为输入电压的一半，因此非常合适作为三相功率因数校正的后级电路。同时为了减小开关损耗，将软开关技术引入到三电平变换器，从而产生了一种新颖的软开关PWM变换器——三电平软开关变换器。三电平软开关变换器分为ZVS-PWM三电平变换器和ZVZCS-PWM三电平变换器。考虑到ZVS-PWM三电平存在以下缺点：①超前臂是利用输出滤波电感和漏感的能量实现ZVS，比较容易；但后桥只能利用漏感的能量来实现ZVS，由于漏感一般较小，在负载较轻时其能量不足以实现滞后管的ZVS，如够将漏感做得很大，将会带来较大的占空比丢失；②在零状态时，一次侧不给负载提供能量，但一次侧有环流存在，在开关管和变压器一次绕组中产生通态损耗，影响了变换效率的提高。本文采用ZVZCS-PWM三电平变换器作为弧焊电源的主电路。本文详细介绍了ZVZCS-PWM三电平变换器的工作原理，给出了其实现软开关的条件及其参数设计的理论依据。在设计电路前用电路仿真软件Pspice 9.2对主电路进行了仿真，在理论上验证了方案的可行性。同时利用控制理论对系统进行分析，推导出该电源系统的传递函数模型。为了使电压、<WP=68>电流扰动对系统输出影响减小，合理选择了调节器及校正环节，通过选择合适的参数，得到了一个具有较高稳定性、很好动态性能和较高稳定精度的控制系统。并用MATLAB对控制系统进行了仿真，验证了设计的正确性。最后根据参数计算和理论分析，设计了一台最大输出电流为120A的逆变弧焊电源模拟机，其输出电流范围在20A-120A之间，空载电压载65V-70V之间.。实验证明对ZVZCS-PWM三电平变换器的原理分析、参数计算和仿真模拟是完全正确的。该变换器的前桥实现了零电压开关、后桥实现了零电流开关，同时管子承受的压降值为为输入电压值的一半。本论文采用EXB841设计了开关管IGBT的驱动电路，开关管开通时的正相驱动电压为15V，反向截止电压为-5V，同时采用外围电路设计了过流时的保护电路，当IGBT过流时，EXB841将输出低电平，从而关断开关管。同时为了避免电网对控制电路的的干扰，采用双管正激变换器设计了一辅助开关电源，为电路中的各种芯片供电，从而很好的实现了电网和控制电路的严格隔离。避免了电网对控制电路的干扰，实验证明效果很好。本文对整个系统的可靠性和抗干扰能力进行了理论分析和实践，采取减小干扰源，切断传播途径，屏蔽被干扰源的方法增强系统的可靠性。在整个系统的布局上，使强干扰源远离对干扰敏感的器件，器件之间的连线用屏蔽线，IGBT的驱动线用绞合线并且尽可能的短等，在设计PCB时，全方位考虑了EMI问题，采取措施使控制板中的各种信号线尽可能的互不干扰，使整个系统的驱动脉冲和工作时序按计划进行。总之，ZVZCS-PWM三电平变换器不仅有软开关PWM的各种优点，而且开关管承受的电压值为输入电压的一半，特别适用于采用了有源功率因数校正技术或者输入电压很高的场合。三电平技术的发展，必将促进绿色环保电源的飞速发展。