鎢電極弧焊逆變電源的諧波產(chǎn)生原因

自從1972年美國(guó)研制出第一臺(tái)300A晶閘管弧焊逆變電源以來(lái)，弧焊逆變電源額發(fā)展有了巨大進(jìn)步，分別經(jīng)歷了晶閘管逆變，大功率晶體管逆變，場(chǎng)效應(yīng)逆變以及IGBT逆變，最后其容量和性能得到大大提高，目前弧焊逆變電源已成為工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家焊接設(shè)備的主流產(chǎn)品。弧焊逆變電源作為一種典型的電力電子裝置，雖然具有體積小、質(zhì)量輕、控制性能好等優(yōu)點(diǎn)，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，產(chǎn)生大量的高次諧波。高次電壓和電流諧波之間存在嚴(yán)重相移，這樣進(jìn)而導(dǎo)致焊機(jī)的功率因數(shù)很低。分析諧波產(chǎn)生的原因主要有以下兩方面因素：

(1)逆變電源內(nèi)部干擾源逆變電源是一個(gè)強(qiáng)電和弱電組合的系統(tǒng)。在焊接過(guò)程中，焊接電流可達(dá)到幾百甚至上千安培。因電流會(huì)產(chǎn)生較大的電磁場(chǎng)，特別在逆變主電路采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)振蕩，高頻引弧，功率管開(kāi)關(guān)等均會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的諧波干擾。

其次，鎢電極氬弧焊機(jī)如果采用高頻引弧時(shí)，由于焊機(jī)利用頻率達(dá)幾十萬(wàn)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，因此高頻引弧也是一個(gè)很強(qiáng)的諧波干擾源。對(duì)于計(jì)算機(jī)控制的智能化弧焊逆變電源來(lái)說(shuō)，由于采用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行速度越來(lái)越高，因此控制板本身也成了一個(gè)諧波干擾源，對(duì)控制板的布線也提出了較高的要求。

(2)逆變電源外部干擾源電網(wǎng)上的污染對(duì)電源系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是較為嚴(yán)重的干擾，由于加到電網(wǎng)上的負(fù)載千變?nèi)f化，這些負(fù)載或多或少對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波干擾，如大功率設(shè)備的使用使電網(wǎng)電壓波形產(chǎn)生畸變，偶然因素造成瞬時(shí)停電，高頻設(shè)備的開(kāi)啟造成電網(wǎng)電壓波形具有高頻脈沖、尖峰脈沖成分。另外在焊接車間內(nèi)，由于不同焊接電源在使用時(shí)接地線可能相互連接，因此如不采取相應(yīng)的措施，高頻成分的諧波信號(hào)很容易竄入控制系統(tǒng)，使電源不能正常工作，甚至損壞。