新一代固態高頻焊機高效節能及高穩定性原因分析

? ? ? ? 目前固態焊機主要分為兩種拓撲結構：串聯型焊機和并聯型焊機。兩種拓撲的焊機各有優缺點，其中串聯型焊機可以采用逆變側調功技術以實現焊機的阻抗匹配；而并聯型焊機只能采用直流調壓+槽路調節方式來實現阻抗匹配。

? ? ? ? 保定三正電氣設備有限公司的新一代固態焊機采用串聯型結構，配以最新研發的逆變側脈沖屏蔽技術，可圓滿實現焊機的全功率范圍阻抗匹配，負載適應能力強、節能效果好。

1.?新一代固態高頻焊機節能原因分析

1.1?圓滿實現焊機阻抗匹配

? ? ? ? 由于焊接鋼管規格或者焊接方式的變化，負載折射的等效阻抗不是固定值。在不自動改變電氣參數的前提下，常規焊機要實現所有規格或焊接方式切換時的負載匹配是不可能的。因此，常規焊機無法保證額定功率輸出，從而限制了機組的產量和焊接效率。

? ? ? ?脈沖屏蔽技術（Pulses Shielded Modulation-PSM）是一種新型的逆變側調功技術，是傳統均勻脈沖密度技術（PDM）的升級。采用該技術使焊機對負載的適應能力大幅度提高，完美解決了常規焊機的負載匹配難題。

 

? ? ?圖1 新型固態焊機的伏安曲線

1.2 脈沖屏蔽技術（PSM）可保證焊機的額定功率輸出、焊速提高、噸耗降低

? ? ? ? 脈沖屏蔽技術在保證直流電壓達到最高額定值后，通過動態調節逆變脈沖的占空比來調節焊機的輸出功率。對于不同規格的鋼管焊接，不需要改變焊機任何參數都可實現額定功率輸出，進而機組的焊接速度得以有效提高。眾所周知，焊速和噸耗是成反比關系的，焊速的提高帶來整線噸電耗的有效降低。

1.2?高功率因數、低諧波提高了供電系統和焊機的整體電效率

? ? ? ? 采用脈沖屏蔽技術（PSM）的固態高頻焊機，功率因數恒定最高（0.9~0.92）、網側諧波電流相對最小。因此，高頻焊機的直流電流相對最小，交流電網側的進線電流相對最小。由于損耗和電流的平方成正比，較小的電流一方面大大降低了供電變壓器和供電電纜的損耗，另一方面也降低了焊機自身的銅損，設備綜合用電效能得到明顯提高。

1.3?脈沖屏蔽技術（PSM）使逆變功率器件損耗降低

? ? ? ? ?脈沖屏蔽技術（PSM）使MOS管和二極管一直工作于諧振軟開關狀態，開關損耗最低。而常規角度控制、脈沖移相控制等逆變調功控制方式，運行環境破壞了MOS管的諧振軟開關條件，增大了器件損耗。因此，逆變功率器件的損耗降低也會帶來設備效率的提高。

1.4?優化的槽路設計和感應器設計有效提高焊接效率

? ? ? ? 焊接效率和焊機的頻率設計、感應器設計、阻抗器設計密切相關！三正電氣可根據用戶的具體焊接需求為用戶設計最優的焊接頻率、感應器、阻抗器，有效提高焊接效率。

2.?新一代固態高頻焊機的高穩定性原因分析

2.1脈沖屏蔽技術確保MOS器件工作在零電流換流，減小了器件損耗

? ? ? ? 脈沖屏蔽技術（PSM）使MOS管一直工作于諧振軟開關狀態，開關損耗最低。而常規角度控制、脈沖移相控制等逆變調功控制方式，運行環境破壞了MOS管的諧振軟開關條件，在實現部分負載匹配功能時，增大了開關損耗，降低了焊機的安全性和可靠性。

2.2逆變橋板新工藝設計使逆變功率器件散熱良好

? ? ? ? 新逆變橋板由全數控機床生產的嵌銅管表面鍍錫工藝，水冷板表面更平整、冷卻效果更好，功率元件溫度在同等環境下比原逆變橋板低3~5℃，提高了功率器件的安全性。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 表一?不同逆變調功方式對比分析

	PS-PWM調功控制技術	脈沖屏蔽技術
調功范圍	80%~100%	30%~100%
MOS管開關損耗	大	小
水冷要求	高	低
輸出頻率	有變化	無變化
功率因數	0.7~0.85	0.9~0.92
諧波電流	大	小
負載匹配調節	中	優
鋼管規格適應能力	中	優
接觸焊和感應焊切換	需手動調節變比	無需任何調節
控制難度	?中	高
綜合噸電耗	中	低

 

2.3 高頻PCB電容工藝改善了逆變功率器件的工作條件

? ? ? ? 逆變橋板的高頻吸收電容布局更加合理，電容數量為原橋板的3倍，吸收效果更好，保證了功率器件的安全運行。

2.4全新MOS驅動板保護更加完善可靠

? ? ? ? 新驅動板增加了MOS負壓檢測功能、MOS管脈沖檢測功能、控制電源檢測功能，可有效防止設備帶病工作、減小維修不徹底帶來的二次損壞。

2.5匹配變壓器和槽路電容的溫度保護防止堵水損壞

? ? ? ? 匹配變壓器和槽路電容加裝溫度保護開關，防止水管管路堵塞造成的器件過熱損壞。