아크 용접 인버터에 대한 궁극의 가이드
현대 용접이 어떻게 이러한 정밀도와 효율성을 달성하는지 궁금한 적이 있나요? 아크 용접 인버터가 그 열쇠를 쥐고 있을지도 모릅니다. 이 장치는 전기 에너지를 변환하여 강력한 용접 아크를 생성하여 ...
효율적이고 신뢰할 수 있으며 다양한 기능을 갖춘 장치로 용접 공정을 개선할 수 있다고 상상해 보세요. 아크 용접 인버터는 사이리스터, 트랜지스터, MOSFET, IGBT 및 소프트 스위칭 기술과 같은 첨단 기술을 통해 용접 산업을 혁신하고 있습니다. 이 글에서는 5가지 유형의 아크 용접 인버터를 살펴보고 각 인버터의 고유한 특징과 용도를 강조합니다. 이러한 혁신으로 용접 성능을 개선하고 무게를 줄이며 에너지를 절약할 수 있는 방법을 알아보세요. 이러한 최첨단 도구를 활용하여 우수한 용접 결과를 얻을 수 있는 방법을 자세히 알아보세요.
고속 사이리스터(SCR)를 주 인버터 회로로 사용하고 아크 용접을 위한 트리거 각도로 제어되는 고전력, 고전압 스위치 튜브는 일반적으로 사이리스터 기반이라고 알려져 있습니다. 아크 용접 인버터. 트리거 각도에 의해 제어되며 트리거 각도 제어 아크 용접 인버터라고도 할 수 있습니다.
사이리스터 기반 아크 용접 인버터에 대한 연구는 이미 1970년대 후반에 결과를 도출하여 보고되었습니다. 1980년대 초중반에는 중용량에서 대용량으로, 전극 아크 용접에서 CO2/MAG 용접, 서브머지드 아크 용접 및 저항 용접직류 용접에서 구형파 교류 용접으로, 전자 제어에서 마이크로컴퓨터 및 디지털 제어로, 그리고 그 응용 분야가 계속 확장되고 있습니다.
인버터 주파수는 수 킬로헤르츠에서 수십 킬로헤르츠(공진 포함)까지 다양합니다.
그러나 1980년대 후반에는 낮은 주파수, 제어 성능 저하, 노이즈 간섭 등의 이유로 점차 전계 효과 트랜지스터 및 IGBT 기반 아크 용접 인버터와 같은 최신 기술로 대체되었습니다.
그 적용 비율은 점차 감소했지만 여전히 전 세계에서 일정한 위치를 차지하고 있습니다.
정적 유도 사이리스터(SITH) 및 게이트 턴오프 사이리스터(GTO)와 같은 새로운 유형의 사이리스터의 출현은 그 위치를 바꾸고 지속적인 개발과 홍보에 기여할 것입니다.
사이리스터 기반 아크 용접 인버터의 주요 구성 요소와 기본 원리 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다.
회로의 주요 구성 요소와 그 기능은 다음과 같습니다:
(1) 입력 정류기(UR1): 일반적인 단상 또는 3상 정류기 브리지입니다. 50Hz 또는 60Hz AC 전압을 DC 전압으로 변환합니다.
(2) 입력 필터(LC1): 이 필터는 갭형 인덕터와 커패시터로 구성되어 있어 입력 DC 전압을 비교적 부드럽게 만들어 줍니다.
(3) 고전력 고속 사이리스터 그룹 VH: 고전력, 고전압 전자 스위치로 작동하여 DC 전압(전류)을 수 킬로헤르츠의 중간 주파수 전압(전류)으로 반전시킵니다.
(4) 중간 주파수 변압기(T): 고전압 및 저전류를 저전압 및 고전류 출력에 적합한 저전압 및 고전류 출력으로 변환합니다. 용접 프로세스. 일반적으로 핵심 재료는 페라이트, 비정질 합금, 나노 결정질 합금 또는 고 ρ 값 실리콘 스틸로 만들어집니다.
(5) 출력 정류기(UR2): 저전압 중간 주파수 AC를 DC로 정류합니다.
(6) 출력 필터(LC2): 리플 계수가 높은 DC 전압을 비교적 부드럽게 만듭니다. 그러나 입력 필터의 리플 주파수가 100Hz~300Hz인 반면 출력 필터의 리플 주파수는 수 킬로헤르츠~수십 킬로헤르츠이기 때문에 입력 필터와 다르므로 중간 주파수 필터 장치가 필요합니다.
(7) 트리거 제어 구동 회로(ZD): 사이리스터 그룹 VH에 대한 트리거 제어 구동 펄스 신호를 생성합니다.
(8) 전압 안정화 전원 공급 및 동작 회로(MZ): 트리거 제어 구동 회로, 동작 회로 및 주어진 피드백 비교 회로에 전압 안정화 전원 공급을 제공합니다.
(9) 피드백 비교 회로(MG): 출력 회로에서 아크 전압 및 전류의 음의 피드백 신호를 일정 비율로 받아 주어진 (표준) 전압과 비교 및 증폭하고 트리거 구동 회로에 제어 신호를 제공하여 출력 전압 및 전류를 요구 사항을 충족하도록 변경합니다. 용접 프로세스.
스위칭 소자로 고전력 사이리스터 사용: 이전에는 이미 고용량, 고전압, 고성능 사이리스터가 생산되고 있었으며, 일반적으로 저렴한 비용으로 하나 또는 한 쌍의 사이리스터만 필요했습니다.
그러나 사이리스터 턴오프 시간의 제한으로 인해 인버터의 정격 작동 주파수는 일반적으로 2000Hz에서 5000Hz 사이입니다. 이 주파수 범위 내에서는 특히 아크 노이즈가 인체에 일정한 영향을 미치는 AC 아크 용접 시 상당한 소음이 발생합니다.
일반 아크 용접 인버터와 공통된 특성: 사이리스터 기반 아크 용접 인버터는 아크 용접 발생기 및 아크 용접 정류기에 비해 고효율, 에너지 절약, 경량, 소량, 고역률 및 우수한 아크 용접 성능의 장점을 가지고 있습니다.
트랜지스터 아크 용접 인버터는 트랜지스터를 전원 스위치로 사용하는 아크 용접 인버터의 한 유형입니다. 전류 제어식 아크 용접 인버터 유형에 속합니다. 위상각 제어 아크 용접 인버터의 출현은 의심 할 여지없이 아크의 혁명을 주도하는 데 도움이되었습니다. 용접력 출처. 그러나 앞서 언급했듯이 사이리스터는 느린 스위칭 속도, 낮은 반전 주파수, 낮은 제어 성능, 소음 등 고전력 전자 스위치로서의 한계로 인해 더 이상 발전하는 데 제약이 있었습니다.
따라서 과학자와 엔지니어링 기술자들은 사이리스터 기반 아크 용접 인버터의 단점을 극복하기 위해 빠른 스위칭 속도와 우수한 제어 성능을 갖춘 고전력 전자 스위치 부품을 찾기 시작했습니다. 따라서 인버터 아크 용접 전원의 개발 역사에서 인버터 전원 스위치 부품은 사이리스터에서 GTR로, 이후에는 MOSFET 및 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT) 등으로 발전해 왔습니다.
트랜지스터(또는 트랜지스터 그룹)를 고전력 전자 스위치 부품으로 사용하고 아크 용접 공정에 필요한 전기적 특성을 가지면서 전류 제어를 활용하는 인버터를 전류 제어 아크 용접 인버터라고 하며, 일반적으로 트랜지스터화 아크 용접 인버터로 알려져 있습니다.
주요 구성 요소와 그 기능
트랜지스터 아크 용접 인버터 회로의 주요 구성 요소와 작동 원리는 그림 2에 나와 있습니다. 전체 핵심 회로는 인버터 주 회로와 구동 제어 회로의 두 가지 주요 부분으로 나눌 수 있습니다.
(1) 인버터 주 회로: 여기에는 전력망에서 부하(아크) 회로(인버터 주 회로 포함)로 에너지를 변환하고 전송하는 전원 공급 시스템, 전자 전력 시스템 및 용접 아크가 포함됩니다.
(2) 드라이브 제어 회로: 여기에는 전자 제어 시스템(전자 제어 회로, 트랜지스터 그룹 드라이버, 전압 조정기, 프로그램 제어 회로) 및 아크 용접 특성 회로(피드백 감지 회로 M, 주어진 회로 G, 비교 회로, 증폭기 N)가 포함됩니다.
구동 제어 회로는 고전력 트랜지스터 그룹인 고전압 스위치가 포화 전도를 달성하고 전압 강하를 줄이기 위해 충분히 큰 기본 전류를 갖도록 구동 회로에서 증폭된 직사각형 파 펄스 전압을 제공합니다. 이는 전류 제어 트랜지스터에 매우 중요합니다.
직사각형 파 펄스 전압은 클록 발진기 회로 또는 일정한 펄스 폭 발생기에 의해 제공됩니다. 피드백 감지 회로, 주어진 회로, 비교 회로 및 증폭 회로 등의 도움으로 트랜지스터 아크 용접 인버터의 폐쇄 루프 제어가 이루어지고 필요한 외부 특성 및 조정 특성 (공정 매개 변수 조정), 동적 특성 및 출력 펄스 파형을 얻습니다.
기본적으로 트랜지스터 아크 용접 인버터는 스위치 모드 정전압 및 전류(CV/CC) 용접 전원의 일종이기도 합니다.
기본 원리 관점에서 보면 앞서 소개한 자기 증폭기형, 사이리스터 위상 제어 아크 용접 정류기, 트랜지스터 스위치 아크 용접 정류기로 거슬러 올라갈 수 있으며, 모두 스위치 모드 전원입니다.
그러나 고전력 스위칭 부품을 부하 회로와 직렬로 연결하고 전력 트랜지스터 그룹의 전압 강하 및 온-오프 시간 비율(시간비)을 조정하여 출력 전압 및 전류의 조절 및 안정화를 달성합니다.
따라서 낮은 출력 전압과 고전류의 용접 공정 조건에서 전력 트랜지스터 그룹이 많은 양의 전력을 부담하여 효율이 낮습니다. 또한 주 변압기의 작동 주파수가 50Hz이므로 크기와 무게가 커집니다.
반면, 트랜지스터 아크 용접 인버터는 고전압 및 저전류로 1차측에서 작동하는 전력 트랜지스터 그룹을 갖춘 새로운 스위치 모드 전원입니다. 주 변압기의 작동 주파수는 16-25kHz에 달할 수 있어 효율이 훨씬 높고 크기가 크게 줄어듭니다.
가장 일반적으로 사용되는 인버터 주파수는 20kHz로, "20kHz 전력 기술 혁명"의 또 다른 예가 될 수 있습니다.
트랜지스터 아크 용접 인버터의 주요 특징은 인버터의 고전력 스위칭 부품으로 "고전력 사이리스터" 대신 "고전력 스위치 트랜지스터 그룹"을 사용하고 "정 펄스 폭 발생기"와 "V / F 회로"대신 "클럭 발진기"와 "V / W 회로"를 사용한다는 것입니다.
펄스 폭 변조는 제어 및 변조에 사용되며, 트랜지스터 아크 용접 인버터의 폐쇄 루프 제어는 피드백 감지 회로, 주어진 회로, 비교 회로, 증폭 회로 등을 통해 이루어집니다.
그 결과 원하는 외부 및 조정 특성(프로세스 파라미터 조정), 동적 특성 및 출력 펄스 파형을 얻을 수 있습니다.
분류
트랜지스터 아크 용접 인버터 기술은 여러 각도에서 분류할 수 있습니다.
외부 특성 곡선의 모양에 따라 정전압 특성, 정전류 특성, 슬로우 드롭 특성, 더블 스텝 특성, 정전류+외부 항력 특성 등으로 나눌 수 있습니다.
출력 아크 전압 및 전류 파형에 따라 DC, 펄스, 직사각형파 AC 등으로 나눌 수 있습니다.
주 인버터 회로의 형태에 따라 싱글 엔드 포지티브 인버터 주 회로, 더블 엔드 포지티브 인버터 주 회로, 하프 브리지 인버터 주 회로, 풀 브리지 인버터 주 회로 및 거의 사용되지 않는 병렬 (푸시-풀) 인버터 주 회로로 나눌 수 있습니다.
특징
사이리스터 아크 용접 인버터에 비해 트랜지스터 아크 용접 인버터는 고전력 스위치 트랜지스터의 성능이 더 우수하기 때문에 다음과 같은 특징과 장점이 있습니다:
트랜지스터 아크 용접 인버터의 등장으로 반전 주파수가 20kHz 수준으로 높아져 효율 향상과 부피 및 무게 감소에 도움이 되지만, 2차 고장이 발생하고 대전류 구동(전류 제어형)이 필요합니다.
이에 따라 기술 전문가들은 이를 대체할 더 나은 성능의 전원 스위치, 즉 고전력 전계효과 트랜지스터(MOSFET)를 적극적으로 모색해 왔습니다.
전압 제어 아크 용접 인버터로 알려진 전압 제어 유형에 속하며 일반적으로 전계 효과 트랜지스터 (MOSFET) 아크 용접 인버터로 알려져 있습니다. 전력 전계 효과 트랜지스터의 스위칭 제어를 달성하기 위해 제어 구동 전압과 작은 순간 전류 만 필요하며 스위칭 속도가 더 빠르며 2차 고장이 없습니다.
MOSFET 아크 용접 인버터의 주요 구성 요소와 기본 원리는 트랜지스터형 인버터의 구성 요소와 유사합니다. 주요 블록 다이어그램은 그림 3에 나와 있습니다.
또한 "고정 주파수 펄스 폭 변조(PWM)" 조절 방식을 사용합니다. 트랜지스터형 인버터의 인버터 주파수는 일반적으로 약 20kHz로 고정되어 있고, MOSFET형 인버터는 일반적으로 40~50kHz를 사용하지만 50kHz 이상의 주파수를 사용하는 경우도 있습니다.
출력 펄스 파형의 저주파 변조를 포함하여 구동 펄스 폭의 변화(조정)를 제어함으로써 외부 특성 및 조절 특성(조절 파라미터 조정)의 획득 방법도 달성됩니다.
또한 입력 정류기 필터 회로, 인버터 주 회로의 기본 유형, 출력 필터 회로, 피드백이있는 폐쇄 루프 제어 회로 및 그 원리는 모두 기본적으로 동일합니다. 여기서는 더 자세히 설명하지 않겠습니다.
MOSFET 아크 용접 인버터의 특성
전자식 전원 스위치로 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)를 사용하는 특성을 분석합니다. 트랜지스터와 비교하여 MOSFET은 아크 용접 인버터에 다음과 같은 두드러진 장점과 특성을 부여합니다:
(1) 매우 작은 제어 전력: MOSFET은 게이트 소스의 높은 DC 입력 저항을 가지며 전압 제어가 채택되었습니다. 전력 결합의 관점에서 MOSFET 아크 용접 인버터는 A / D 및 D / A 인터페이스를 통해 마이크로 컴퓨터로 직접 제어 할 수 있으며 제어 회로를 단순화 할 수 있으며 이는 현대 제어 회로가 추구하는 것입니다.
(2) 넓고 안정적인 작업 범위.
(3) 매우 짧은 전환 시간.
(4) 멀티 튜브 병렬 동작을 비교적 쉽게 실현할 수 있습니다: MOSFET은 양의 온도 계수를 가지므로 병렬 작동에는 직렬 전류 공유 저항이 필요하지 않습니다.
분류 및 적용
MOSFET 아크 용접 인버터는 외부 특성뿐만 아니라 출력 DC, 펄스 및 직사각형 파 AC 유형에 따라 분류할 수 있습니다.
이러한 유형의 아크 용접 인버터는 아크 용접봉, 텅스텐 아르곤 아크 용접, 용융 전극의 수동 용접뿐만 아니라 보편적 인 중요성을 가지고 있습니다. 가스 차폐 용접플라즈마 아크 용접 및 절단뿐만 아니라 다양한 아크 전압, 전류 피드백, 매칭 비율을 통해 다양한 외부 특성을 확보하여 기계화 용접, 자동화 용접, 로봇 용접과 같은 고성능 정밀 용접에도 사용할 수 있습니다.
또한 디지털 및 지능형 제어를 통해 용접 성능과 다기능성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
MOSFET의 제한된 전력으로 인해 일반적으로 중소형 전력 상황, 특히 저전력에 사용됩니다. 인버터 주파수를 100~200kHz로 높이면 100A MOSFET 아크 용접 인버터를 3.4kg으로 만들 수 있습니다.
정말 주머니에 쏙 들어가는 크기입니다. 아크 용접 전원 공급 장치 예술 작품처럼 보입니다.
IGBT(절연 게이트 바이폴라 트랜지스터) 아크 용접 인버터는 기존 트랜지스터 대신 전계 효과 트랜지스터를 전자 전원 스위치로 사용하는 트랜지스터 기반 아크 용접 인버터의 일종입니다. 최소한의 전력 제어, 빠른 스위칭 속도, 2차 고장 없음, 높은 인버터 주파수 등 여러 가지 장점이 있습니다.
그러나 전계 효과 트랜지스터를 사용하면 생산 능력 저하, 높은 채널 저항, 낮은 전압 저항, 더 작은 정격 작동 전류 등 몇 가지 단점도 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 제조업체와 연구 기관에서는 기존 트랜지스터의 고용량과 전계 효과 트랜지스터의 전압 제어를 결합하여 IGBT 전력 스위칭 트랜지스터를 개발했습니다.
IGBT 전력 스위칭 트랜지스터는 트랜지스터 용량이 크고 생산 및 디버깅이 상대적으로 쉬워 업계에서 빠르게 널리 채택 및 적용되고 있습니다. IGBT 전력 스위칭 트랜지스터를 사용하는 용접 인버터는 전압 제어 인버터의 일종인 IGBT 아크 용접 인버터라고도 합니다. 그러나 IGBT 아크 용접 인버터의 인버터 주파수는 MOSFET 기반 인버터만큼 높지 않습니다.
MOSFET 기반 및 IGBT 기반 아크 용접 인버터는 각각 고유 한 특성을 가지고 있습니다. 용접 유형 널리 개발되고 홍보되고 있는 전원 소스입니다.
IGBT 아크 용접 인버터의 주요 구성 요소와 기본 작동 원리는 그림 4에 나와 있습니다. MOSFET 기반 및 기존 트랜지스터 기반 용접 인버터와 비교하면 다음과 같습니다. IGBT 인버터 는 크기와 기본 구조는 다르지만 모두 "고정 주파수 펄스 폭 변조" PWM 제어 방식을 사용합니다.
가장 큰 차이점은 MOSFET 또는 기존 트랜지스터 대신 IGBT 트랜지스터가 사용되며 인버터 주파수가 약 20-25kHz라는 점입니다(MOSFET 기반 인버터는 50kHz 이상에 도달할 수 있음). IGBT 트랜지스터는 전압 제어를 사용하며 단일 트랜지스터의 용량이 충분하므로 여러 개의 트랜지스터를 병렬로 작동할 필요가 없습니다.
IGBT 인버터의 외부 특성, 조정 특성(표준 파라미터 조정), 출력 파형 획득 및 제어는 출력 펄스 파형의 저주파 변조를 포함한 펄스 폭의 변화(변환, 변조)를 통해서도 이루어집니다.
입력 정류기 필터 회로의 기본 유형, 인버터 주 회로(여러 유형), 출력 필터 회로, 네거티브 피드백이 있는 폐쇄 루프 제어 회로 및 그 원리 측면에서 보면 MOSFET 기반 용접 인버터와 본질적으로 동일합니다.
IGBT 기반 아크 용접 인버터는 외부 특성에 따라 또는 DC, 펄스 및 구형파 AC와 같은 출력 유형에 따라 분류할 수 있습니다.
두 가지 유형의 용접 인버터 모두 스틱 아크 용접, 텅스텐 아르곤 아크 용접, 용융 전극 가스 차폐 용접, 플라즈마 아크 용접 및 절단과 같은 대규모의 광범위한 용접 공정뿐만 아니라 1250A ~ 2000A의 고출력 단일 / 이중 와이어 서브머지드 아크 자동 용접 공정, 아크 에어 가우징 및 로봇 아크 용접, 이중 와이어 MIG/MAG / 펄스 용접 및 3 와이어 서브머지드 아크 용접 등에도 사용할 수 있으며 보편적인 중요성을 가지고 있습니다.
아크 용접 전원 공급 장치의 전원 장치는 아날로그 또는 스위치 모드로 작동하고 제어됩니다. 스위치 모드 아크 용접 전원 공급 장치에는 하드 스위칭과 소프트 스위칭의 두 가지 유형이 있습니다. 전자는 주로 펄스 폭 변조(PWM) 제어 기술을 사용하며 전원 장치는 강제 꺼짐(전류가 0이 아님) 또는 강제 켜짐(전압이 0이 아님) 상태에서 작동합니다.
회로에 기생 커패시턴스와 인덕턴스가 존재하기 때문에 전원 스위치 장치는 0 또는 그 이상이 아닌 작동 전류 및 전압 값에서 켜지고 꺼지며, 이로 인해 스위칭 손실이 커집니다. 이 손실은 주파수에 비례하여 증가하여 회로 효율을 크게 떨어뜨리고 심지어 회로가 오작동을 일으킬 수도 있습니다.
전통적으로 설계된 아크 용접 인버터는 이러한 문제를 근본적으로 해결하기가 어려웠습니다. 그러나 소프트 스위칭 아크 용접 인버터는 공진 전류 변환 기술을 사용하여 제로 전압 또는 전류 조건에서 전력 장치가 자연스럽게 켜지거나 꺼집니다.
이 기술은 하드 스위칭 아크 용접 전원 공급 장치의 단점을 근본적으로 극복하고 스위칭 손실을 크게 줄이며 전자기 간섭(EMI) 및 무선 주파수 간섭(RFI)을 최소화합니다.
또한 인버터의 무게를 줄이고 주파수를 높이며 회로 내 변압기, 인덕터, 커패시터의 부피를 줄이고 출력 리플을 줄이며 전력 밀도 및 시스템 동적 성능을 향상시킵니다.
따라서 특히 아크 용접 인버터에 소프트 스위칭 기술을 적용하는 것이 점점 더 널리 보급되어 아크 용접 전원 공급 장치를 새로운 차원으로 끌어올리고 있습니다. 소프트 스위칭 아크 용접 인버터는 이 분야에서 유망한 발전이며, 이 섹션에서는 이에 대해 중점적으로 논의할 것입니다.
소프트 스위칭 아크 용접 인버터의 주요 구성 요소와 기본 원리는 하드 스위칭 아크 용접 인버터의 구성 요소와 유사합니다. 주요 차이점은 인버터 주 회로의 구조 세부 사항과 제어 및 구동 회로의 조정 방법에 있습니다.
소프트 스위칭 작동 모드의 공진 전류 변환 기술은 가변 주파수 제어와 정 주파수 제어의 두 가지 방법으로 제어할 수 있습니다. 가변 주파수 제어 회로 분석 및 설계는 복잡하고 간섭에 취약하며 자기 부품의 활용도가 낮고 출력 범위가 작습니다.
정주파수 제어는 인버터 주 회로에 공진 인덕터와 커패시터가 직렬로 연결된 일반적으로 사용되는 PWM을 기반으로 합니다. 제어 시스템은 위상 편이 구형파를 사용하여 스위치 장치를 구동하고 프리휠링 다이오드에 의존하여 전원 장치의 소프트 스위칭 제어를 달성합니다.
풀 브리지 인버터 주 회로에서 대각선 라인의 전원 스위치 장치는 동시에 켜고 끄지 않고 시간 간격을 두고 엇갈리게 작동하여 제로 전류 턴오프 또는 제로 전압 턴온을 달성합니다. 출력 전압 또는 전류 제어는 브리지의 듀티 사이클을 조정하여 이루어집니다.
이 제어 방식은 설계가 비교적 쉽고 출력 범위가 넓으며 회로 구조가 비교적 간단하여 아크 용접 인버터 애플리케이션에 더 적합합니다.
소프트 스위칭 인버터 주 회로의 기본 형태
현재 소프트 스위칭 인버터 주 회로에는 다음과 같은 몇 가지 일반적인 기본 형태가 있습니다:
소프트 스위칭 인버터 주 회로의 작동 원리
아크 용접 전원 공급 장치에 적합한 소프트 스위칭 인버터 주 회로를 선택하려면 다음 네 가지 기본 소프트 스위칭 인버터 주 회로를 자세히 소개해야합니다:
(1) 제로 전류 스위칭(ZCS) 공진 인버터 메인 회로
그림 6a에서 볼 수 있듯이 ZCS는 보조 LC 공진 소자와 전력 디바이스의 전류 파형을 사용하여 제로 전류 조건에서 전력 디바이스가 자연스럽게 꺼지도록 하여 디바이스의 자연 정류를 달성하는 것을 말합니다.
(2) 제로 전압 스위칭(ZVS) 공진 인버터 메인 회로
그림 6b에서 볼 수 있듯이 ZVS는 보조 공진 소자 인덕터 및 커패시터와 전원 장치의 전압 파형을 사용하여 장치를 켜기 전에 전원 장치의 출력 커패시턴스 전압을 0으로 낮추어 장치를 켜기위한 제로 전압 조건을 만들고 장치의 기생 출력 커패시턴스와 관련된 스위칭 손실을 제거하여 스위칭 주파수를 크게 증가시키는 것을 말합니다.
하지만 ZVS에는 두 가지 단점이 있습니다. 하나는 부하 범위에 비례하여 장치에 가해지는 전압 스트레스가 커서 광범위한 부하에서 ZVS를 달성하기 어렵다는 점입니다. 다른 하나는 정류 다이오드가 공진 커패시터와 함께 진동하기 때문에 발생합니다.
댐핑 진동인 경우 고주파에서 큰 전력 손실을 유발합니다. 비댐핑 진동인 경우 인버터의 전압 이득에 불리한 영향을 미치고 폐쇄 루프 진동을 일으킬 수 있습니다.
(3) 멀티 공진 인버터 메인 회로
그림 6c에서 볼 수 있듯이 다중 공진 인버터 주 회로는 ZVS와 ZCS의 특성을 단일 스위칭 구조에 결합한 것을 말합니다. 공진 커패시터는 스위칭 장치와 병렬로 배치되고 다이오드와 병렬로 배치되어 스위칭 장치와 다이오드 모두 제로 전압 스위치가 됩니다.
주요 장점은 모든 주요 기생 파라미터(전원 장치의 출력 커패시턴스, 다이오드의 접합 커패시턴스, 변압기의 누설 인덕턴스 등)가 공진 회로에 통합되어 전압이 0일 때 회로 내 모든 장치가 전도되므로 스위칭 손실이 감소하고 작업 효율이 향상된다는 것입니다.
위의 세 가지 회로의 단점은 가변 주파수에서 작동하므로 장치에 높은 전압 및 전류 스트레스가 발생한다는 것입니다.
직렬 공진 인버터 주 회로, 병렬 하프 브리지 및 풀 브리지 인버터 회로, E 클래스 인버터 주 회로는 소프트 스위칭 아크 용접 인버터의 주 회로 구조와 더 밀접한 관련이 있습니다.
E 클래스 인버터 주 회로는 E 클래스 증폭기 회로의 개선 버전으로 직렬 공진 인버터에서 수정된 것입니다. 그 회로는 그림 7에 나와 있습니다.
E 클래스 인버터 주 회로의 장점은 스위칭 손실을 없애고 전자기 간섭을 줄인다는 것입니다. 가장 큰 단점은 스위치를 통해 흐르는 피크 전류가 크고 스위치 장치가 큰 전압 스트레스를 받는다는 것입니다.
(4) 위상 편이 제어 기능이 있는 풀 브리지 인버터 메인 회로
위상 편이 제어 풀 브리지 소프트 스위칭 회로는 1980년대 후반에 제안된 이후 연구 및 응용 분야에서 점점 더 많은 관심을 받고 화제가 되고 있습니다. 위상 편이 풀 브리지 소프트 스위칭 회로는 공진형 소프트 스위칭과 PWM이라는 두 가지 회로 토폴로지를 완벽하게 결합한 회로입니다.
전원 스위치 디바이스 스위칭 과정에서 공진 정류가 이루어지므로 스위칭 손실이 적고, 스위칭 디바이스가 켜진 후에는 PWM 변조를 사용하여 구형파 전압과 전류가 제공됩니다. 스위칭 파형의 특성에 따라 위상 편이 제어 풀 브리지 소프트 스위칭 회로는 풀 브리지 제로 전압 소프트 스위칭과 제로 전압 및 제로 전류 소프트 스위칭으로 나눌 수 있습니다.
위상 편이 제어 풀 브리지 인버터 회로의 주 회로 및 구동 신호 타이밍은 그림 8에 나와 있습니다:
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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