铁芯材料在弧焊逆变器中的应用研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

焊接作为一种基本加工方法，它与国民经济的各个部门，都有着紧密的关系。随着我国经济飞速发展，对焊接技术的要求也越来越高。弧焊电源作为电弧焊机中的主要部分，是对焊接电弧提供电能的一种装置，它需要满足焊接所要求的主要电气特性。弧焊逆变器，顾名思义，它把单相（或三相）交流电经整流后，由逆变器转变为20khz至20khz的交流电，经降压后输出交流或直接电。逆变电源具有体积小，重量轻，省材节能，并且控制性能好，动态响应快，便于实现焊接过程中的实时控制，在性能上具有很大的潜在优势。从长远发展的角度看，逆变焊接电源是焊接电源的发展的方向，国内外逆变电源的发展也充分证明了这一点。目前，在世界上的工业发达国家，焊条电弧焊，TIG焊，MIG/MAG焊已经广泛采用逆变电源这一技术。世界上主要的焊接制造厂商都已经完成了逆变焊机的产品化系列，并且作为自己的技术水平标志之一。近年来，由于国营大中型此类企业大多处于停产，半停产的状态，点焊机的需求大大下降。与此同时国外电焊机设备大举进入中国市场，尤其是中外合资企业的出现，给国内企业带来了很大的压力，很多企业本身竞争能力就很弱，经济效益差，每年都出现亏损。究其主要原因还是管理水平得不到提高和在技术上的投入不够。再加上一些技术的附加值比较高，经济效益好的产品也因为品种少，可靠性差和质量不稳定，售后技术跟不上，导致大部分市场逐渐被外商占领。目前，弧焊逆变器的主电路有这么几种常用的，单端通向逆变主电路，半桥式逆变主电路，全桥式逆变主电路，并联式逆变主电路。弧焊逆变器从不同的角度看可以有不同的分类。例如，按不同的大功率开关器件分类，可以分为晶闸管式呼喊逆变器，晶体管式弧焊逆变器，场效应管式弧焊逆变器，IGBT式弧焊逆变器，随着新功率的开关器件的出现，还可以分为IGHT式、GTO式、SITH式、MCT式、MGT式弧焊逆变器。可以预见，随着社会的进步，将会出先越来越多的不同的大功率弧焊逆变器。目前，国际上弧焊逆变电源正在从20kHz向100kHz频率以上发展，这也引发了新的电子电磁器件在弧焊电源中的应用，功率变压器的铁芯材料的性能及变压器设计对高频逆变电源设计起关键作用。本课题高频逆变器铁芯材料为研究对象，分析材料品种、特性参数逆变电源性能的影响，对变压器铁芯结构设计、绕组线径、线包处理等方面进行研究。

2. 研究的基本内容与方案

2.2.研究硅钢片、铁氧体、微晶态合金、超微晶态合金等铁芯材料的特性参数。研究其在各种逆变频率下的振幅磁导率、损耗角、比总损耗、剩磁、矫顽力、等动态磁特性参数，在各种温度下的电阻特性，绘制其电阻在相关条件下的图像，相互比较，结合实际情况选出各种条件下的理想材料。

2.3.研究逆变频率与铁芯材料特性参数的关系。主要了解逆变频率与铁芯材料特征的关系，了解铁芯材料的各种性能，特点，使用及设计原则。并结合其优缺点及价格情况作出比较和在各种条件下的最优选择。

2.4.变压器铁芯结构设计进行研究探讨，了解变压器的设计原理和一些基本的相关知识，分析铁芯材料对变压器一种或几种结构设计的作用和影响。设计出一种铁芯材料结构的变压器，对其各种性能进行说明，分析其优缺点，以及自己期望在未来能做出的改进，和对将来铁芯材料发展的展望。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究资料，确定技术方案，并完成开题报告。

第4－5周：完成典型铁芯材料的特性参数分析

第6－10周：研究高频逆变器铁芯材料

4. 参考文献（12篇以上）

[1]林渭勋编著.现代电子电力技术 [m].北京：机械工业出版社，2006.1．

[2]张光先 等编著.逆变焊机原理与设计[m].机械工业出版社，2008.3．

[3]胡绳荪 主编.现代弧焊电源及其控制[m]. 机械工业出版社，2007.2．