SiC MOSFET对逆变弧焊电源电气特性影响的建模仿真研究

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逆变弧焊电源是为焊接电弧提供电能的装置,是电焊机的核心组成部分,其电气特性对焊接质量有重要影响,SiC MOSFET逆变弧焊电源是具有应用前景的高新技术产品,也是该学科领域研究热点。本文进行的SiC MOSFET逆变弧焊电源电气特性数值模拟研究对促进新型逆变弧焊电源开发与应用具有重要意义。本文基于MATLAB/Simulink软件建立了SiC MOSFET逆变弧焊电源的主电路及其控制系统模型;采用理论计算与系统调试相结合的方法,确定了逆变弧焊电源主电路电阻、电感、电容等电气元件的数值;采用S函数编程规则,编写了电压、电流采样模块的采样程序。数值模拟了模糊控制的逆变弧焊电源整流部分为单相桥式全控整流模块的主电路(A型)在低频25k Hz和高频100k Hz下定值负载电压、电流的变化状态;数值模拟了模糊控制的逆变弧焊电源整流部分为单相全波可控整流模块的主电路(B型)在低频25k Hz和高频100k Hz下定值负载电压、电流的变化状态;数值模拟了25k Hz工作频率的模糊控制A型主电路逆变弧焊电源在动态负载下的恒压外特性仿真波形。数值模拟研究结果表明:25k Hz工作频率的A型主电路逆变弧焊电源定值负载电压达到稳态时比B型主电路稳态电压高13.433V(约2.42倍),定值负载电流在达到稳态时比B型主电路稳态电流要高667.4A(约2.44倍)即采用A型主电路逆变弧焊电源输出更高负载电压、电流;100k Hz工作频率的B型主电路稳态电压、电流值都比A型主电路电压、电流值高(电压约高1.36倍、电流约高1.27倍)即B型主电路逆变弧焊电源较A型主电路获得较快反应速度同时还获得高稳态定值负载电压、电流值;A、B两型主电路在100k Hz下定值负载电压、电流进入稳态时间短即反应速度更快,但稳态定值负载电压、电流值较低。A、B两型主电路在频率为25k Hz时定值负载电压、电流进入稳态时间长即反应速度相对较慢,但稳态定值负载电压、电流值较高;100k Hz逆变弧焊电源获得较快反应速度,低定值负载电压、电流值,25k Hz工作频率的逆变弧焊电源获得较慢反应速度,高定值负载电压、电流值;A型主电路25k Hz工作频率的逆变弧焊电源动特性为Isd/Id=1.16,Ifd/Id=1.11,达到了焊接电源动特性技术指标。系统响应时间为79.31μs,焊接电压精度为±0.81V,焊接电流精度为±37A即系统响应速度快、稳定性好及精度高。
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