弧焊逆变电源的谐波分析-谐波发生原因

自第一台300A晶闸管弧焊逆变电源以来,弧焊逆变电源有了很大发展,阅历了晶闸管逆变,大功率晶体管逆变,场效应逆变以及IGBT逆变,其容量和功能大大提高,弧焊逆变电源已成为工业发达国家焊接设备的主流产品[1]。弧焊逆变电源作为一种典型的电力电子装置,虽然具有体积小、质量轻、控制功能好等长处,但其电路中存在整流和逆变等环节,导致电流波形畸变,发生很多的高次谐波。高次电压和电流谐波之间存在严重相移,导致焊机的功率因数很低。谐波发生的原因主要有以下两方面要素:

(1)逆变电源内部搅扰源逆变电源是一个强电和弱电组合的系统。在焊接过程中,焊接电流可到达几百乃至上千安培。因电流会发生较大的电磁场,特别在逆变主电路选用高逆变频率的焊接电源系统中,整流管整流,高频变压器漏磁,控制系统振动,高频引弧,功率管开关等均会发生较强的谐波搅扰。

其次,钨极氩弧焊机假如选用高频引弧时,因为焊机利用频率达几十万赫兹,电压高达数千伏的高频高压击穿空气间隙形成电弧，因而高频引弧也是一个很强的谐波搅扰源。关于计算机控制的智能化弧焊逆变电源来说,因为选用的计算机控制系统运行速度越来越高,因而控制板本身也成了一个谐波搅扰源,对控制板的布线也提出了较高的要求。

(2)逆变电源外部搅扰源电网上的污染对电源系统来说是较为严重的搅扰,因为加到电网上的负载千变万化,这些负载或多或少对电网发生谐波搅扰,如大功率设备的使用使电网电压波形发生畸变,偶然要素形成瞬时停电,高频设备的开启形成电网电压波形具有高频脉冲、尖峰脉冲成分。

别的在焊接车间内,因为不同焊接电源在使用时接地线可能相互连接,因而如不采纳相应的办法,高频成分的谐波信号很容易窜入控制系统,使电源不能正常工作,乃至损坏。