弧焊逆變電源的諧波分析-諧波發生原因

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展,閱歷了晶閘管逆變,大功率晶體管逆變,場效應逆變以及IGBT逆變,其容量和功能大大提高,弧焊逆變電源已成為工業發達國家焊接設備的主流產品[1]。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、質量輕、控制功能好等長處,但其電路中存在整流和逆變等環節,導致電流波形畸變,發生很多的高次諧波。高次電壓和電流諧波之間存在嚴重相移,導致焊機的功率因數很低。諧波發生的原因主要有以下兩方面要素:

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

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幾十萬赫茲,電壓高達數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上的污染對電源系統來說是較為嚴重的攪擾,因為加到電網上的負載千變萬化,這些負載或多或少對電網發生諧波攪擾,如大功率設備的使用使電網電壓波形發生畸變,偶然要素形成瞬時停電,高頻設備的開啟形成電網電壓波形具有高頻脈沖、尖峰脈沖成分。

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