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简析大功率软开关弧焊逆变器的运行原理

时间:2017-01-12 16:25

  大功率软开关弧焊逆变器中,功率变压器一次绕组的电流高达100 A以上,在信号检测器件方面,采用霍尔传感器是一个比较理想的选择。

  霍尔传感器利用霍尔效应来对信息进行传感与处理,测量的线性度好(<1%)、电流跟踪速度高(50 A/μs)、绝缘性能好(>2 500 V),可以直接检测载有直流分量的高频交流信号,而不存在磁通复位等问题,具有较高的性价比。至于霍尔传感器的接入位置,从安装方便程度以及传感信号处理的简化等角度出发,一般将其接在功率变压器的一次侧。

  霍尔传感器采样到的一次电流信号是高频交流信号。采用UC3879作为控制芯片时,其内部的时钟振荡器的频率为逆变频率的2倍,而斜率补偿信号与内部的时钟信号是同步、同频率的。因此,必须要对霍尔传感器检测信号先进行高速精密整流,才能与斜率补偿信号叠加,也就是说霍尔传感器检测信号必须经过精密的绝对值电路处理之后,才可以作为有效的瞬态电流信号参与脉宽调制器的移相控制过程。这是电流峰值控制系统成功与否的一个关键因素。

  对检测的高频交流信号进行精密整流,主要有2种方法。一种就是采用通用的检波绝对值电路,由同相检波器和反相检波器构成。这种方法输出失真很小,但是存在死区电压问题,信号工作频率受到集成电路的带宽和上升速率的限制,电路相对复杂。

  根据霍尔传感器的工作原理,霍尔传感器本质上可以看成一个压控电流源,可以采用4只高频二极管组成的全桥整流电路在霍尔传感器信号输出端直接进行整流,这就得到了瞬态信息整流的第二种方法,本研究采用的就是这种方法。

  将整流好的信号加到检测电阻上,便可以得到规则完整的直流电压信号。电路简单、实用、无干扰噪声,也不存在采用集成电路时的死区电压问题。实验结果表明,采用这种方法获得的信号完全可以满足要求。需要特别注意的地方是,对霍尔传感器电源及其信号处理电路最好采取单独供电的方式,供电电源需要良好的屏蔽和隔离。