逆变电阻点焊电源研究现状与趋势

研究与设计　雹晖梭　第４０卷　焊电源的二次电流可真正保持恒电流。　（５）焊接时问为ｍｓ级。可对焊接时间进行任意　控制，这特别适用于航天、航空铝合金和特种材料　的焊接。　（６）节能效果明显。与传统交流电源相比，逆变点　焊电源总体节能２５％～３２％。　２逆变电阻点焊电源研究现状　２．１　电源系统　２．１．１　逆变电阻点焊电源原理　目前，逆变电源一般由整流滤波电路、全桥软　开关变换器、功率变压器、次级整流和滤波电路等　几部分组成［３１。逆变电源电路原理如图１所示［４１。输　入的三相交流电经三相整流电容滤波后变成直流　电加到逆变器上，经全桥逆变器后产生的交流电再　加到焊接变压器上进行降压，次级整流则变成可供　点焊的直流电。另外，在逆变频率不变的情况下，通　过调节脉宽调制器（ＰＷＭ）的占空比来调节逆变器　的输出电流，从而实现对焊接电流的调节，最终完　成焊接。　全桥式　整流滤波　逆变开关　０Ｈ　Ｚ＇ｊ相　０Ｖ　ＩＧＢＴ　变压器　・ＶＤ／ｃ７上　／弋　　［＝＝Ｉ　Ｌ　，＿Ｅ＿＂—Ｍ—　Ｖ　￣ＩＪ　＿＿Ｅ斗Ｄ　皿　Ｉ　ＧＤ　Ｈ　ＰＷＭ　图１全桥式逆变点焊电源电路原理　２．１．２主电路拓扑　逆变电源的核心是逆变开关电路，通过功率开　关器件的导通和关断实现逆变功能。目前逆变电阻　点焊电源主电路大都采用大功率晶体管（ＧＲＴ）、场　效应管（ＭＯＳＦＥＴ）和绝缘栅双极性晶体管（ＩＧＢＴ）这　三类功率器件。主电路的形式主要有单端双管正激　式、半桥式和全桥式三种［５－７１。　（１）单端双管正激式主电路拓扑结构如图２所　示。其控制电路简单，不存在直臂导通，既没有因电　路不对称而导致的高频变压器偏磁问题，也没有合　闸瞬间变压器的饱和问题，工作过程中主控管所承　受的管压降较小。但其变压器铁心的利用率只有半　桥和全桥的一半，一般只适用于１　０００　Ｈｚ以下的小　・８・　功率电源。　ＲＬ　图２单端双管正激式主电路拓扑原理　（２）半桥式主电路拓扑原理如图３所示。开关管　关断过程中，由变压器漏感引起的电压尖峰会被二　极管箝位，因此开关管上的最高电压不会超过输入　电压。由于变压器一次绕组上的方波电压幅值只是　电源电压的一半，这将影响其功率输出，因而半桥　式主电路不适用于输出功率较大的场合。不过，半桥　式主电路具有抗不平衡能力强的特点，因此被广泛　应用于中小功率的场合。　Ｃｌ　兰　２　一　ＶＤ　ＩＣｄ：ｌ≠，　ｒ　ＩＧＢＴ，＜ｚ　　ＶＤ；　Ｃ２＝　　ＲＬ　图３半桥式主电路拓扑原理　（３）全桥式主电路拓扑原理如图４所示。在全桥　式主电路中，变压器能工作在双向励激的模式下，　这样可以减小变压器的质量和体积，且变压器二次　侧的最大占空比接近ｌ，从而大大提高输出电流的　上升速度。全桥式主电路的开关管在承受相同电压　和电流的情况下，电源有更大的输出功率。目前国内　外大功率的逆变点焊电源产品都采用全桥式主电　路拓扑。　Ｇ　ｚ　—ＩＧＢＴ３　ｌ　ＶＤ　Ｊ［、２　￣，ｖｉ３　ＶＤ５　Ｌ　ＲＬ　ＧＢＴ２。ＩＧＢ％ＶＤ６　（／、２Ｊ　　Ⅷ：．Ｊ　ｚ　ＸｖＥ　图４全桥式主电路拓扑原理　２．１．３软开关全桥ＰＷＭ逆变电路　２０世纪８０年代发展起来的逆变电源软开关技　术解决了早期硬开关高频时产生的电压尖峰和浪　涌电流的问题，降低了器件的开关应力，提高了逆　变点焊电源的工作可靠性　。目前，基于软开关变换　技术的移相ＰＷＭ控制变换器能实现零电压开关　研究与设计　罗景荣等：逆变电阻点焊电源研究现状与趋势　第７期　（ｚｖｓ）、零电流开关（ｚｃｓ）或零电压一零电流（ｚＶＺＣＳ）　三种软开关方式㈣。　（３）移相控制ＺＶＺＣＳ　ＰＷＭ全桥逆变器电路原　理如图７所示。图７中开关管ＩＧＢＴ　和ＩＧＢＴ，组成　超前臂，ＩＧＢＴ２和ＩＧＢＴ４组成滞后臂。　’　（１）移相控制ＺＶＳ　ＰＷＭ全桥变换器电路原理　如图５所示。开关管ＩＧＢＴ　和ＩＧＢＴ３组成超前桥臂，　ＩＧＢＴ　和ＩＧＢＴ　组成滞后桥臂。该逆变器是利用变　’’。———１，——　压器的漏电感或一次侧串联的电感和功率管的输　出电容作为谐振元件，在一个完整的开关周期中通　Ｃｆ半［　过谐振使全桥变换器中的四个功率开关管依次在　零电压下导通，在功率管输出电容作用下零电压关　断。通过移相控制实现占空比调节，完成对输出电　压的控制。　ＶＤｍ　Ｌｆ　町・－Ｊ　ｚ　：　。、　ｍ　ＶＤ２　Ｊ　Ｒｌｄ　ｌ　Ｊ　ｌ　１　，Ｊ　∞　＜ｚ　Ｉ丰　ｃ　ｖＤＲ２　图５移相控制ＺＶＳ　ＰＷＭ全桥变换器电路原理　该逆变器存在超前臂软开关范围很宽而轻载　时滞后臂软开关范围窄的弊端。为了克服这种弊端，　Ｊ．Ａ．Ｓａｂａｔｅｔ“】等人提出利用变压器一次侧串联线性　电感拓宽滞后臂零电压开关范围的拓扑，该电路同　时也带来了占空比丢失和电路环流能量增加的新　问题；Ｇ．Ｈｕａｉ　等人采用变压器一次侧饱和电感代　替线性谐振电感，达到减小占空比丢失和增加环流　能量的目的；Ｌ．Ｊ．Ｈｉｔｃｈｃｏｃｋ￣　３］在变压器二次侧加阻　断饱和电感，实现滞后臂的ＺＶＳ换相。Ｒ．Ｗａｓｔｏｎｔ４￣等　人采用次级磁开关，利用变压器的激励电感提供滞　后臂软开关的换流能量。　（２）移相控制ＺＣＳ　ＰＷＭ全桥逆变器电路原理　如图６所示。图６中开关管ＩＧＢ％和ＩＧＢＴ３为超前管，　ＩＧＢＴ：和ＩＧＢＴ４为滞后管，电路中的两只超前管（或　滞后管）之间有一个重叠的时间，用来实现开关管的　ＺＣＳ换相。该类型逆变器较少应用于逆变电阻点焊　电源中。　ＩＧＢ三ＴＩ．Ｊ￣遥ＩＧＢＴ２］Ｋ　　ＩＬ　ｊｌ；ｒ　＿ｊ　Ｉ丰ｆｌ　Ｃ　午　Ｒ】ｄ　图６移相控制ＺＣＳ　ＰＷＭ全桥变换器电路原理　ＶＤＲ２　Ｎ　ＶＤ４　图７移相控制ＺＶＺＣＳ　ＰＷＭ全桥变换器　该类型逆变器是在移相控制ＺＶＳ　ＰＷＭ全桥　变换器的基础上发展而成的，能实现超前臂零电压　开关，滞后臂零电流开关。目前已有多种移相控制　ＺＶＺＣＳ　ＰＷＭ全桥逆变器，其主要的区别在于一次　电流复位方式的不同。Ｊ．Ｇ．Ｃｈｏｔ。　等人在变压器一次　侧串联阻塞电容，利用该电容上的电压降使一次电　流复位；Ｊｕｎｇ－Ｇｏｏ　Ｃｈｏｔ　６１等人在变压器二次侧整流器　输出端并联电容，利用二次电容上的电压反射到变　压器二次侧，以阻断一次电流使其快速复位；Ｋ．ＣｈｅｎＩ。７］　等人提出了一种利用超前臂ＩＧＢＴ的反向击穿实现　滞后臂零电流开关的方案。　另外，由于ＩＧＢＴ综合了ＧＲＴ和ＭＯＳＦＥＴ两者　的优点，既有输入阻抗高、开关速度快、热稳定性好　等优点，又有开通损耗小、安全工作区宽等优点，因　此已成为上述三种软开关方式的首选器件【１８１。　２．１－４控制电路　逆变电阻点焊电源的控制电路在实现方式上　主要经历了模拟控制电路和数字控制电路两个阶　段。　（１）模拟控制电路一般是由有源或无源器件组　成的模拟系统。模拟控制系统实现的模拟信号处理　在进行复杂处理，特别是在电阻点焊这种高度非线　性、时变形和不确定性的场合能力有限，并且模拟　系统的性能由分立元件的参数决定，系统调试复杂，　灵活性、一致性和稳定性差。因此，目前的逆变电源　产品大都已采用数字控制电路。　（２）数字控制电路实现了数字信号处理，包括数　值计算、数值分析和实时采集。相对于模拟控制电路，　数字控制电路的优越性体现在精度高、灵活性大、　可靠性好、易于大规模集成等方面。目前可用于数值　信号处理的处理器大致分为三类：微处理器（ＭＣＵ）、信　ｇ　‘　９‘　研究与设计　雹珲俄　第４０卷　号处理器（ＤＳＰ）、通用微处理器ｆＭＰＵ１。　ａ．ＭＣＵ，以ＭＣＳ５ｌ系列单片机为代表。以单片　机为控制核心的点焊控制系统框图如图８所示【１９１。　微机控制器以单片机为核心，配以少量的接口电路　和外围电路，在软件环境下实现对焊接循环、焊接　电流波形调制和热量规范调整的控制。　图８点焊控制系统框图　由于单片机无法完成实时计算和高精度的控　制任务，一般多用于简易控制系统中。另外，采用单　片机控制的系统只是部分实现了数字化，其反馈信　号和ＰＷＭ仍然采用模拟控制电路，因此，数字化　的特点没有得到充分体现。　ｂ．基于ＤＳＰ的控制系统与单片机控制系统相　比，其数据处理能力强、能实时完成复杂计算、单周　期多功能指令、ＰＷＭ分辨率高、性价比高，可实现　理想的数字化处理。如ＺＥＮＧ　Ｍｉｎ　等人所设计的逆　变点焊电源以ＤＳＰ　ｄｓＰｉｃ３０Ｆ６０ｌ０Ａ为控制核心，原　理如图９所示。该逆变电源在供电电压、焊接负载变　化时，输出焊接电流的波动范围小于２％。　ｃ．除了上述以单片机、ＤＳＰ为核心的控制电　路外，目前还出现了以复杂可编程逻辑器件（ＣＰＬＤ）、　现场可编程门阵列（＇ＦＰＧＡ）为核心的数字化控制电　路。　图９系统原理框图　１　０．　Ｉ＿＝　目前，已产品化的控制器（模块）有德国ＢＯＳＣＨ　公司的ＢＯＳＣＨＥ８１、ＰＳ２０００新模块系列，美国Ｓｑｕａｒｅ　Ｄ公司的１ｆＩＭ４００２，日本几家公司的微机计时器ＭＷ、　Ｃｌ＜Ｉ一８—１５／１５系列和Ｍｉｃｒｏ—ＣｏｍｂＳｉＤ一－５０１５等【埘。　２．２质量监控方法　由于点焊广泛应用于车辆制造、航空、航天、家　用电器和电子工业等领域，点焊质量的提高不仅可　以给企业带来经济效益，并且能够提高企业的核心　竞争力。另外，逆变点焊电源对质量监控的实时性、　精确性、稳定性也直接反映了电源的性能。为此，人　们对于有关质量监控方法的研究就从未停止过。目　前，已提出了多种点焊质量监控的方法。　２．２．１　传统质量监控方法　（１）恒电流控制法。大量实验和生产实践表明点　焊电流表征焊接时工件的热输入量，对焊接质量起　着决定性的作用ｌ２”。恒电流控制就是通过比较被检　测的焊接电流与给定值，利用两者的偏差值来调整　开关器件使得实际的焊接电流与给定值相等，从而　达到恒电流控制的目的［２２１。焊接电流信号的采集方　式是影响恒电流控制精度的主要因素。目前，恒电流　控制法是一种较为成熟的监控方法。如旷永红［２３１等　人设计的一种基于ＤＳＰ　ＴＭ￥３２０Ｃ２８１２的数字化点　焊智能恒电流控制器能在外部条件变化时，其输出　电流的波动范围控制在±２％，焊点质量稳定可靠。据　报道，ＡＮＤＲＥＷ　ＣＵＬＬＩＳＯＮ已研制出控制精度高　达１％的恒电流控制系统。　（２）动态电阻法。动态电阻是焊接过程中按一定　规律变化的焊接区（工件）的电阻。该监控方法适用于　低碳钢、低合金钢、镀锌钢板、钛合金等金属的焊　接，但并不适用于铝、奥氏体不锈钢等金属的焊接　，　也不适用于硬规范点焊［２５１。　ｆ３１热膨胀法。该监控方法的原理是点焊时焊点　处金属熔化产生的体积膨胀导致电极产生位移。热　膨胀法以电极位移量和位移量的变化率为控制对　象，以实际的电极位移曲线去跟踪给定的电极位移　曲线来调整焊接电流、焊接时问和电极压力。热膨胀　法对焊接参数、分流、电极磨损、回路感抗、网压等　因素的变化敏感，因此，当这些参数变化时，都能获　得较好的质量监控效果。但对于出现喷溅和板边距　较小的场合则不适用，且位移量会因场合的变化而　改变，需要重新绘制位移曲线。　（４）电极间电压法。该方法是以关于熔核形成过　程中电极间电压发生变化的曲线为依据，取它的某　研究与设计　罗景荣等：逆变电阻点焊电源研究现状与趋势　第７期　些表征参数作为监控对象，从而控制焊点质量的方　法［２６１。黎华［２７１等人采用高速数据采集卡ＰＣＬ１８００和　工控机通用平台，在Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下结合Ｖｉｓｕａｌ　Ｃ什６．０　编程开发出的高速多功能点焊过程电信号测试分　析软件能实现点焊过程电极间电压及焊接电流的　精确测定。　（５）能量控制法。该方法建立在焊接区的焦耳热　是熔化金属形成焊点的唯一热源的基础上，热量越　多，焊点的熔核尺寸就越大，因此，可以用热输入量　作为熔核大小的判据［２８１。不过，由于目前对热输入量　与熔核大小之间的关系认识模糊，影响了能量控制　法的应用。　２．２．２质量监控方法的新进展　由于每种传统的质量监控都有一定的局限性，　自２０世纪９０年代以来，人们又提出了一些新的监　控方法。　（１）数理统计法。它以研究实验数据为基础，去获　得数据以外的信息，从而得出潜在规律的近似表达　式。如张忠典　等人利用线性回归分析技术系统研　究了点焊加热过程中的监测信息与点焊接头质量　参数之间的一元和多元回归模型关系。白钢㈣等人　则对不锈钢建立了熔核直径、焊透率与焊接电流、　焊接时间、电极压力、电极断面尺寸以及工件厚度　之间的数学模型，并取得了较好的效果。　（２）数值模拟法是以数学模型为基础，利用计算　机进行模拟的方法。如曹彪【　１等人利用有限元方法　模拟了低碳钢点焊过程的热膨胀变形，其研究结果　为热膨胀质量监控法提供了理论指导。　（３）智能控制法。目前较为成熟的智能控制方法　有专家系统（ＥＳ）、模糊控制（ＦＬＣ）和人工神经网络　（ＡＮＮ）￣种。该方法无需建立精确的数学模型，特别　适用于高度非线性、不确定性的场合。如Ｍｅｓｓｉｅｒ￣等　人将模糊控制逻辑和神经网络控制相结合，根据焊　接参数建立了实时监控系统并取得了较好的效果；　张忠典Ｉ３３】等人将神经网络理论用于点焊过程的模　型化，并提出了能有效减小点焊质量神经网络监测　模型误差的措施。　（４）图像处理法。由于点焊时在接头表面存在显　著的热、力作用的表象，因而能以接头表面的数字　图像作为信息源。从信息源中选取相关性显著的特　征参数并结合ＲＢＦ神经网络技术建立起的模型能　实现点焊质量的无损评估［　明。　①日本ＡＶＩＯＮＩＣＳ株式会社＿ｈ印：／／ｗｗｗ．ｓｚｉｆｙｏｕ．ｃｏｍ／ｘｉａｎｇ：ｄ．ｐｈｐ？ＩＤ＝５４５１６．　２．３逆变电阻点焊电源设备的进展　在国外，虽然逆变式电阻焊的研究晚于逆变弧　焊，但发展速度迅速。目前，在逆变电阻点焊机领域，　１３本和美国处于世界的领先地位。而自１９８４年日本　东亚精机（ＴＯＡＳＥＩＫＩ）研究出第一台逆变式点焊机　以来，迄今为止，其数量已与次级整流焊机相当。　表１～表４为日本ＡＶＩＯＮＩＣＳ株式会社生产的　ＮＲＷ—ＩＮ４０００Ａ型和ＮＲＷ—ＩＮ８０００Ａ型逆变点焊电　源及配套的焊接变压器、切换器的技术参数④。　号称世界最大的中频电阻焊接系统制造商——　表１　ＮＲＷ型逆变点焊电源参数　焊袋电豫　ｌ　）０ｏ巍　ＮＲＷ．－ｔＮＳ００ＯＡ　ｉ　———————　—　—————一　。■＿■－■　——二０∞０－———－０＿■－‘——０　０■■＿一　控制方式　电流、电压、功率、波形　电流０。４￣４ｋＡ　电流０．４－４ｋＡ　输出设定范围　电压０．４￣４Ｖ　电压０．４　Ｖ　功率０．２～８　ｋＷ　功率０．２～８ｋＷ　电流控制。　ｕＰｌ—ＷＥ　ｏＬ—ｕ　一　监测功能　（１ｓｔ￣ｄ）ｘ（有效值、峰值）×（电流、电压、功率）　焊接条件记忆　ｌ５　信号接口　Ｒ　２３２Ｃ，啪１４　ｐｉｎｓ　电源　３相ＡＣ　２００－２３０Ｖ　５０／６０　Ｈｚ　尺寸／质量　１７０ｘ３５０ｘ２６５／１５　ｋｇ　１７０ｘ４￣２６５／１７　ｋｇ　表２　ＮＴ型焊接变压器参数　焊接变压搦　鬻—　毳　矧　，Ｑ蠢嚣飘　额定功率８．８　ｋＶＡ（５０％使用率）３０　ｋＶＡ（５０％使用率）　最大电流４．０　ｋＡ（５％使用率）８．０　ｋＡ（５％使用率）　表３切换器参数　表４　ＩＳ型逆变点焊电源参数　誊ｊ型号　黧　墨篓琏　拿４Ｃ黧曩　－　－缓　ｔｓ＿４７ｌＣ　额定容量８４／１５１／１６８／１８２　ｋＶＡ　１５０／２７０／３００／３２５　ｋＶＡ　输入电源３相２２０／４００／４４０／４８０Ｖ　ＡＣ　ｌ∞　１５％５０仞｝｛ｚ　输出频率　６００　Ｈｚ，８００　Ｈｚ、ｌ　ｋＨｚ（￣ｎ切换）　焊接规范数　ｌ５种规范　控制方式二　藿　警　ｉ　功率有效值、　时间设定　单位：ｍ８　单位：ｃｙｃｌｅ　脉冲数　１￣９　尺寸　质量　３００ｘ５１０ｘ６７０／４５　ｋｇ　３００ｘ６５５ｘ６７０／４３　ｋｇ　研究与设计　雹珲梭　第４０卷　德国ＢＯＳＣＨ　ＲＥＸＲＯＨ公司，其产品中频焊接控制　器ＰＳＩ６３Ｓ是一个集成了普通中频控制器ＰＳＩ６３００、　焊接监测控制ＰＳＱ６０００（ＩＱＲ恒功率控制技术和　ＵＱＲ超声波控制技术）和伺服运动控制器的全能控　制器，是世界上首套可对全部焊接参数实现全闭环　控制的焊接控制器。　近年来，国外逆变点焊机的功率正不断提高，已　开发出可用于生产的超大功率产品。如美国ＷＴＣ焊　接技术公司和ＲＯＭＡＮ变压器制造公司已使额定　功率１７０　ｋＶＡ的中频逆变点焊机实现产品化；德　国ＮＩＭＡＫ公司生产的Ｘ型和Ｃ型中频逆变直流　悬挂式点焊机，额定功率２５０　ｋＶＡ。　在国内，对逆变点焊电源的研究工作已得到广　泛的重视，在各高校及企业的努力下，已取得了一　定的成绩。如广州精源电子公司自主生产的ＪＹＤ系　列精密直流点焊电源，参数如表５所示①。　表５精密逆变点焊电源（液晶显示）参数　ｉ型号　￣　ＤＯ３Ｌ一　一　。“ＹＪ￣肚ＬＢ　逆变频率ｆ／ｋＨｚ　８／４　ｌ　最大输出电流　３０００Ａ　４０ｏＯＡ　焊接脉冲数　３　电流缓升缓降控制　有　负载持续率　１０％　控制方式　恒电流／恒电压／恒功率／定脉宽　额定功率　１０　ｋＶＡ　１２ｋＶＡ　输入电源　３－３８０Ｖ　储存焊接规范数　２Ｏ组　外形尺寸４３５ｘ１８５￣３２０　４６０ｘ４００ｘ３００　质量　ｌ５　ｋｇ　３３　ｋｇ　另外，上海梅达、上海永志、镇江精工、镇江清　华等焊接设备公司分别与美、德、日等国的公司合　资，引进生产了多种逆变点焊电源。　如今，逆变点焊机在生产上的应用正不断深入，　在某些领域已部分地取代了传统的单相点焊机和　悬挂式交流点焊机。目前，在汽车的焊接自动生产线　上悬挂式点焊机、点焊机器人和多点焊焊机所占的　比例正逐步增大，其目的就是为了更好、更快地完　成轿车上多达４　０００－６　０００个焊点的任务ｆ２１】。　３存在的主要问题　（１）逆变焊接电源是一种复杂的大功率电力电　子装置。目前市场上的逆变焊接电源普遍存在可靠　性差、返修率高等问题，经常发生功率电子器件损　①广州精源电子设备有限公司．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｙｅｅ．ＣＯＢ．ｃｎ／ｐｒｏｄｕｃｔ＿ｌｉｓｔ．ａｓｐ　・ｌ２・　锄　０　一　坏等恶性故障［３６３。　（２）逆变电阻点焊电源主电路采用全桥式逆变　电路时要注意防止直通和输出逆变器偏磁。此外，　由于逆变电路具有较强的高频干扰，电路设计时要　注意强弱电的隔离，输出电路尽可能短。还要采取一　定的硬件和软件抗干扰、保护措施，使逆变器可靠、　安全的工作。　（３）逆变式电阻焊机和次级整流电阻点焊机一　样，也面临着次级整流的问题［３７１。在次级回路中加入　整流回路，其目的是为了消除次级感抗的影响，这就　增加了焊机的功率损耗。为了解决由于在次级中接　人整流元件而产生的上述弊端，有两种途径：一是尽　可能地减少整流元件的管压降，但这种方法并不能　从根本上解决问题；二是设计新型逆变电阻焊机，在　保持原有优点的基础上，实现焊机的无次级整流。　（４）逆变电阻点焊电源专用变压器的性能仍需　进一步提高。由于变压器的运用场合是电阻点焊，这　就决定了其二次电压低、电流大、负载持续率低、工　作不连续和传输功率大等，这也就是此类变压器从　设计、制造等方面不同于一般电力变压器的原因。今　后，有关逆变电阻点焊电源专用变压器的研究仍得继　续深入，以满足电源技术不断发展所提出的要求。　４逆变点焊电源研究趋势［：￣－４１１　（１）高性能化。高性能主要是指电源输出特性的　高性能，它体现在以下几个方面：稳定性好，空载和　负载时输出电压／电流有效值要稳定；波形质量高，　不但要求空载和负载时波形要好，对非线性负载的　适应性也要强；负载突变时电源的瞬态响应特性　好；调制量小等。控制方式的改进是逆变电源实现高　性能的主要手段。　（２）并联化及模块化。虽然目前已有几十、几百　ｋＶＡ的产品化大型逆变点焊电源，完全可以满足大　功率的场合，但是，整个系统的可靠性完全由单台　电源决定，使得系统的可靠性不高。为了提高系统的　可靠性，必须采用模块化的方法。这样，用户可以方　便地将容量小的模块化电源任意组合，构成一个大　容量逆变电源。而实现模块化首先就要解决电源间　的并联问题，在这方面仍需进行大量的研究和实践。　当单台电源出现故障时，就可以很方便地通过热插　拔的方式进行更换和维修。　（３）数字化。这里所说的数字化并不简单地指在　系统中应用了诸如单片机及ＦＰＧＡ此类数字器件，而　研究与设计　罗景荣等：逆变电阻点焊电源研究现状与趋势　第７期　是指整个系统的控制应由数字器件的计算能力和　离散控制的方法来完成。今后逆变点焊电源的数字　化必然是其发展的方向。　ｆ４）智能化。智能化是指逆变电源除具备普通电　【ｌ１】ＳａｂａｔｅＪＡ，Ｖｌａｔｋｏｖｉｃ　Ｖ．Ｄｅｓｉｇｎ　ＣｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓｆｏｒＨｉｇｈ－ｖｏｌｔａｇｅ　Ｈｉｈ－ｇｐｏｗｅｒＦｕｌｌＢｒｉｄｇｅＺｅｒｏ－ｖｏｌｔａｇｅ－ｓｗｉｔｃｈｅｄＰＷＭＣ０ｎｖｅｎｅ吐ＪＪ．　ＩＥＥＥ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，　１９９０：２７５—２８４．　源的功能外，还应具有以下功能：焊机与计算机连　［１２】Ｈｕａ　Ｇ，Ｌｅｅ　Ｆ　Ｃ．Ａｎ　Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　Ｆｕｌｌ—ｂｒｉｄｇｅ　Ｚｅｒｏ—ｖｏｌｔａｇｅ—　ｓｗｉｔｃｈｅｄ　ＰＷＭ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，１９９３，（８）：５３０—５３４．　通，计算机在获取电源工作参数的同时实时监视电　源的运行状态；在故障发生时电源能进行自检，指出　故障的部位并给出处理方法；在程序的控制下能实　现电源的起动和停止，实现无人值守的自动操作等。　（５）焊机工艺性能的研究是逆变电阻焊机迈向　实际应用的基础，因此，有关这方面的研究一直就　是逆变点焊电源的一个研究方向。　（６）开发成熟的逆变点焊机器人以及构建相应　的柔性工作站是国内在逆变电阻点焊方面的一个　发展趋势。目前，国外已大量使用逆变点焊机器人，　并建立起逆变机器人柔性工作站，而国内开发出的　逆变点焊机器人还不能完全进入工业使用阶段。为　了开发出我国自己的、新颖、优质、高效、节能的主　导产品，这不仅需要完善的技术支持，还需要我国　科研单位、生产厂商和使用单位三方面的合作。　（７）目前国内研究的逆变电阻焊机功率仍有很　大的提升空间，提高焊机功率有利于扩大其使用范　围，增强竞争力。　参考文献：　【１】王　东，冯晓云．中频逆变直流电阻焊优势探讨ｆＪＩ．电焊　机，２００６，３６（１１：４１—４３．　［２】唐新新，程方杰，廉金瑞，等．逆变与交流点焊机焊接工　艺性能比较【ＪＪ．电焊机，２００５，３５（２）：４５—４６，６１．　【３］常云龙，邢进．软开关逆变电源电阻焊电路拓扑及参　数仿真　】．系统仿真学报，２００９，２１（２）：６１３—６１６．　［４】张继伟．ＩＧＢＴ逆变点焊电源主回路的研制及计算机仿　真［Ｊ】．制造工程设计，２００８（６）：８１—８７．　【５］朱正行，周富麟，严向明．制罐机用大功率电阻焊的逆变　电源【ＪＪ．焊接学报，１９９４，１５（１）：３６—４０．　【６】方平，唐国保，黄石生，等．逆变技术在电阻焊中应用　研究［Ｊ］．南昌航空工业学院学报，２００１，１５（１）：１６—１９．　［７】伍月华，黄石生，邓上云，等．逆变式电阻焊机的新发展ｌＪ１．　机械工程学报，１９９４，３０ｆ４）：９７—１０１．　［８】张占松，蔡宣三．开关电源的原理与设计【Ｍ】．北京：电子　工业出版社，１９９９．　［９】Ｍａｒｙ　Ｓｃｈｉｅｄｅｒｍａｙ．Ｔｈｅ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｐｏｗｅｒ　ｓｏｕｒｃｅ［Ｊ】．Ｗｅｌｄｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，１９８７（６）：４５—４８．　【１０１王　聪．软开关功率变换器及其应用【Ｍ】．北京：科学出版　社，２０００．　【１３】Ｈｉｔｃｈｃｏｃｋ　Ｌ　Ｊ，Ｗａｌｔｅｒ　Ｍ　Ｍ．Ｒｅｓｏｎａｎｔ．ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　ＤＣ—ｔｏ　ＤＣ　Ｃｏｎｖｅｎｅｒ　Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ［Ｐ］．１９９２（７１：３０－３６．　【１４】Ｗａｔｓｏｎ　Ｒ，Ｌｅｅ　Ｆ　Ｃ．Ａｎａｌｙｓｉｓ，Ｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ａ　ｌｋｗ　ＺＶＳ－－ＦＢ・－ＰＷＭ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ　Ｍａｇｍａ　Ｓｅｃｏｎｄａ￣ＳｉｄｅＣｏｎｔｒｏ￣ｎｇｓ　ｏｆＶｉｒｇｉｎｉａＰｏｗｅｒＨｅｅｔｒｏｎｉｅｓ　Ｃｅｎｔｅｒ　Ｓｅｍｉｎａｒ．１９９３：２０７—２１２．　【１５】Ｃｈｏ　Ｊ　Ｇ，Ｒｉｍ　Ｇ　Ｈ．Ｚｅｒｏ—ｖｏｌｔａｇｅ　ａｎｄ　Ｚｅｒｏ—ｃｕｒｒｅｎｔ—ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　Ｆｕｌｌ　Ｂｒｉｄｇｅ　ＰＷＭ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｗｉｔｈ　Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ａｃｔｉｖｅ　Ｃｌａｍｐ［Ｊ］．　ＩＥＥＥ－ＰＥＳＣ，１９９６：６５７—６６３．　［１６】Ｊｕｎｇ—Ｇｏｏ　Ｃｈｏ，Ｃｈａｎｇ—ｙｏｎｇ．Ｚｅｒｏ・ｖｏｌｔａｇｅ—ｓｗｉｔｃｈｅｄ　ＰＷＭ　Ｃ０丌ｖ酬叫ｑＰｍｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ＶＰＥＣ　Ｓｅｍｉｎａｒ，１９８９：９２—９７．　【１７】Ｃｈｅｎ　Ｋ，Ｓｔｕａ￣Ｔ　Ａ．Ａ　１．６　ｋｗ，１　１０　ｋＨｚ　ＤＣ／ＤＣ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ｏｆｒ　ＩＧＢＴ’ｓ【Ｊ】．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎ．Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ，１９９３，　１８（１）：１８－２５．　［１８】盛祖权，张立．ＩＧＢＴ模块驱动及保护技术［Ｊ］＿电焊机，　２０００，３０（１１）：６－１３．　【１９】朱燕丛．点焊逆变电源控制系统的研制【Ｄ］．北京：北京工　业大学，２００８．　【２０】Ｚｅｎｇ　Ｍｉｎ，Ｃａｏ　Ｂｉａｏ，Ｍａ　Ｃｈｅｎｇ．Ｆｕｚｚｙ　Ｃｃｏｎｔｏｒｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　ｆｏｒ　Ｉｎｖｅｒｔｅｒ－ｂａｓｅｄ　Ｓｐｏｔ　Ｗｅｌｄｉｎｇ　Ｐｏｗｅ￣Ｒ］．　Ｃｈｉｎａ：Ｉｎｔｅｍａｆｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ　ｏｆｒ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２００９．　【２１】赵熹华．压力焊［Ｍ】．北京：机械工业出版社，１９８９．　［２２】王福生．国内外电阻焊设备的发展【ＪＪ．电焊机，２００５，３５（２）：　１－４．３４．　【２３】旷永红，周　鹏．基于ＤＳＰ的数字化点焊智能恒流控制　系统研究［Ｊ】．电力电子技术，２００９，４３（４）：５０—５２．　［２４】Ｌｉｖｓｉｈｔｓ　Ｇ　Ａ．Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　ｑｕａｌｉｔｙ　ａｓｓ￣ｃｅ　ｍｅ￣ｏｄ　ｆｏｒ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｓｐｏｔ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｄｙｎａｍｉｃａｌ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ［Ｊ］．Ｗｅｌｄｉｎｇ　ｉｏｕｒｎａｌ，１９９７，７６ｆ５）：３８３—３９０．　【２５】万晓慧，杨思乾，马铁军，等．不锈钢点焊动态电阻曲线　与熔核直径的关系［Ｊ］．电焊机，２００５，３５（２）：２３—２５．　【２６】杜为民．国外点焊质量控制的研究ｆＪ１．电焊机，１９８０（３）：８—　１２．　［２７】黎华，方平，魏瑞，等．点焊过程电信号分析系统　的研究【ＪＪ．电焊机，２００７，３７（９）：５９—６１．　［２８】Ｔｓａｉ　Ｃ　Ｌ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｏｆ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｓｏｐｔ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｎｕｇｇｅｔ　ｇｒｏｗｔｈ［Ｊ］．　Ｗｅｌｄｉｎｇ　ｊｏｕｒｎａｌ，１９９２，６（２）：４７—５３．　［２９】张忠典，李冬青，尹孝辉．基于回归分析　Ｐａｇｅ　８７　ｇ　国瑶　矽　‘１３・　生产与应用　尹文新：焊接车间教学　第７期　解释，使学习技术的任务在学生心目中得到真正的　认可。　度等项目对各组进行点评，以鼓励为主，指出不足，　提出建议。还可展示优秀的作品，以激发学生追求　完美的品质，根据实际也可采用自评、组评、互评、　“快”，即快速反馈。每一次教学过程中，既有　指导教师的讲解、示范，又有学生的练习和提问，使　两者相互快速沟通，就可把学生在培训中所取得的　每一点进步变成有形的事实，使受训者得到鼓励。　实际上，“低、小、多、快”策略的目的在于：～　师评相结合的方式给出同学们的平时成绩。在期　末的结课考核中，采用实际操作加口试的方法。观察　动作规范程度、电弧长短以及焊接缺陷等情况，从　而给出他们的技能分数（占６０％），并有针对性地提　是学生掌握知识始终置于一个前后连贯、步步跟进　出１～２个问题，给出理论分数（占４０％），最后再给　的循环过程中；二是让学生能亲自参与教学活动，　出总评成绩；对于参加国家焊接技能鉴定学生的考　感受到教师对自己的关注和重视。通过指导教师的　核，除了在培训中的阶段性测评之外，还有最后的　传授和信息的快速反馈，尽快使学生个体活动被群　产品检验。在检验过程中，先对焊接试件进行外观和　体认可，从而起到激励的作用。　尺寸检验，对检验合格的试件再进行无损检验、力　学检验、金相检验和断口检验，最后得出数据，判断　４焊接车间教学考核　试件是否合格，以此来评判学生实际训练的结果。这　现在绝大多数课程都是通过考试而且是闭卷　种考试方式学生的压力较小，又能充分发挥学生学　来对学生的学习情况进行评价，这种单一的评价方　习的积极性，学生十分欢迎。　式造成了部分学生将学习的目的变成了如何去应　总之，焊接车间教学极大地提高了中职学生学　对考试，一切以获取高分为目标，更有甚者以６０分　习的积极性和主动性，不仅在学校能够学到一技之　及格为原则。为了体现中等职业技术学校的工程实　长，而且符合就业岗位的能力要求，有利于帮助学　用型人才的培养特色，学生的考试成绩、操作技能　生成为对社会的有用之才，真正体现以学生的发展　水平和工程实践能力都要重视。在车问当学生每完　为本、因材施教的教学原则，也体现了结合学生特　成一项操作，教师就要利用最后的时间，根据任务　点适应社会需求进行教育改革和教育创新的办学　的完成情况以及各组的协作意识与组员的参与程　特色．。　Ｐａｇｅ　１３‘　毛　理论的点焊质量检测模型　．焊接学报，２００１，　质量检测［Ｊ】．焊接学报，２００６，２７（１２）：５７—６０，６４．　２２（４）：３１－３５．　［３６】曾敏，薛家祥，黄石生，等．ＩＧＢＴ弧焊逆变器可靠性研　【３Ｏ］白　钢，张　勇，杨思乾．点焊熔核尺寸与工艺参数关系　究［Ｊ】．电焊机，１９９９，２９（８）：ｌ１—１３．　的模型化处理ＩＪ１．机械科学技术，２００４，２３（５）：５７０—５７７．　［３７】Ｔａｋａｓａｋｉ　Ｙ，Ｓｏｎｏｄａ　Ｔ．Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｌｏｗ—　【３１】曹彪，姜以宏，王建一．点焊过程热膨胀变形分析　．　Ｖｏｌｔａｇｅ　１０　ｋＡ　ＩｎｖｅｒｔｅｒＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅ［Ｊ］．２００５，４１（１０）４０５４－４０５６．　焊接学报，１９９５，１６（２）：９４—９８．　【３８】Ｐｉｎｈｅｒｉｏ　Ｈ，Ｊａｉｎ　Ｐ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ＵＰＳ　ｔｏｐｏｌｏｇｉｅｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　［３２】Ｒｏｂｅｒｔ　Ｗ．Ｍｅｓｓｉｅｒ　Ｊｒ．，Ｍｉｎ　Ｊｏｕ，ｅｔ　ａ１．Ａｎ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｇｈ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｔｍａｓｆｏｒｍｅｒｓ　ｆｏｒ　ｐｏｗｅｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｍｅｒｇｉｎｇ　ｈｙｂｒｉｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ￣ｓｉｓｔａｎｃｅ　ｓｐｏｔ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｕｓｉｎｇ　ａ　ｎｅｕｒａｌ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｎｄ　ｆｉｂｅｒ—ｃｏａｘｉａｌ　ｎｅｔｗｏｒｋ［Ｃ］．ＩＥＥＥ　ＩＮＴＥＬＥＣ　９９，１９９９：９—１２．　ｆｕｚｚｙ　ｌｏｇｉｃ［Ｊ］．Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，１　９９５（２）：　【３９】Ｙｕ　Ｍｅｎｇ，Ｓｈａｎｘｕ　Ｄｕａｎ，Ｙｏｎｇ＂Ｋａｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｖｏｌｔａｇｅ　ｌ７５７－１７６３．　Ｓｏｕｒｃｅ　Ｉｎｖｅｒｔｅｒｓ　ｗｉｔｈ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｐａｒａｌｌｅｌ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　［３３】张忠典，李冬青，唐大平，等．减小点焊质量神经网络　ＩＰＥＭＣ　２０００．８０８—８１２．　监测模型误差的措施［Ｊ１．焊接学报，２００４，２５（５）：１１３—　【４０］Ｂｙｕｎ　Ｙ　Ｂ．Ｐａｒａｌｌｅｌ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｈｒｅｅ．Ｐｈａｓｅ　ＵＰＳ　Ｉｎｖｅｒｔｅｒｓ　１ｌ６．　ｂｙ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｌｏａｄ　Ｓｈａｒｉｎｇ　Ｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　ＩＮＴＥＬＥＣ＇２０００，　【３４】周　岚，於建伟，曹　静．电阻点焊质量监控技术的发展　５２６－５３２．　现状及趋势［Ｊ】＿电焊机，２００４，３４（５）：ｌ１３—１１６．　ｆ４１】尹显华，王福生，刘国瑛．我国数字化逆变式电阻焊机的　［３５】张鹏贤，陈剑虹，杜文江．基于焊点表面图像处理的点焊　现状和发展［Ｊ］．电焊机，２００８，３８（２）：２８—３２．　更正　２０１０年第６期《镁铝合金薄板焊接用简易夹具》作者高延杰的工作单位更正为：大庆石油工程监理有限公司。　特此更正！