微弧氧化电源IGBT驱动和保护研究

针对微弧氧化电源中IGBT的保护问题,分析了大功率IGBT的栅极特性以及造成损坏的主要原因;提出了保护IGBT的几种措施,并对CONCEPT公司新近推出的专用于驱动大功率IGBT的驱动模块2SD315A进行了原理、应用等方面的介绍。     

大功率微弧氧化电源的研制--主电路的设计

微孤氧化是一种新型的表面处理方法,需要可输出双端不时称的高压脉冲电源,且电源的脉冲幅值、频率、占空比均在一定范围内连续可调。为此设计了三相半控整流和IGBT斩波相组合的主电路．重点介绍了三相整流同步触发电路及保护电路的实现,控制系统采用以80C196KC单片机为核心．通过对可编程定时器82C54编程,控制晶闸管的导通角,目的是为斩波电路提供输出电压连续可调的直流源。通过波形分析和对产品的微弧氧化性能测试,证明了该电源设计合理．完全可满足微弧氧化工艺的需求。     

AZ91D镁合金微等离子体氧化陶瓷层的耐腐蚀性研究

采用微等离子体氧化方法在AZ91D镁合金表面制备陶瓷层。利用扫描电镜、X射线分析陶瓷层微观组织结构，通过盐雾试验方法测试处理过的AZ91D镁合金耐腐蚀性能。结果表明，AZ91D镁合金经过微等离子体表面氧化处理后，陶瓷层由表面的疏松层和内部致密层所组成，疏松层里有较多的孔隙；致密层孔隙较少且与基体结合牢固；微等离子体氧化陶瓷膜的相结构主要由MgAl2Si3O12，β-Mg2SiO4，（Mg4A114）（Al4Si2）O20等含硅的尖晶石型氧化物和δ-MgAl28O4等Mg，Al复合氧化物构成。AZ91D镁合金经微等离子体氧化处理后，基体被氧化膜覆盖，使其抗腐蚀性能显著提高，试样表面有陶瓷膜的AZ91D镁合金在盐雾试验中的腐蚀速率是AZ91D镁合金腐蚀速率的1／8．61。     

镁合金的应用及其表面处理研究进展

镁合金质轻,具有许多优良的性能,应用日益受到关注,但耐磨、耐蚀性差却制约着其广泛应用,需进行合适的表面处理以提高防护性能.综述了镁合金的主要应用及其表面处理研究的进展.目前,镁合金已广泛应用于汽车、电子、航空、航天等领域,所采取的表面处理方法主要有化学处理、阳极氧化、金属涂层、有机涂层、微孤氧化等,重点介绍了镁合金微弧...     

基于2ED300C17-S的IGBT驱动电路研究

在大功率弧焊电源设计中,IGBT已成为主流的可控功率开关器件.IGBT驱动电路作为功率电路和控制电路之间的接口,应具备驱动延迟小、安全隔离、IGET过电流/过电压保护准确等功能.针对新型高压大功率IGBT驱动模块2ED300C17-S的过电流检测及保护功能进行了研究,提出了与过电流保护功能相关的参数选择原则,并进行了实验验证.     

镁合金微等离子体电解氧化陶瓷层生长及膜层微观形态和耐蚀性能的研究

通过对镁合金微等离子体电解氧化（Plasma Electrolytic Oxidation，PE0）沉积陶瓷层的生长过程、微观形貌及相组成的分析，研究探讨了镁合金微等离子体电解氧化沉积陶瓷层的生长过程与生长机理，并采用盐雾腐蚀试验对镁合金微等离子体氧化沉积陶瓷层耐蚀性进行了研究对比。实验结果表明，镁合金微等离子体电解氧化得到的陶瓷层分为3部分：外层为疏松层，表面有很多孔洞；中间层为紧密层，结构紧密；内层为过渡层，为陶瓷层与基体镁合金相互渗透的衔接部位，是经典的冶金结合；在微等离子体电解氧化处理过程中，由于在高压高温的等离子体环境下，促进了氧负离子和镁离子借助于放电通道向膜层深处的渗透和迁移，形成表面的盲孔，提高了防护膜的致密性和与镁合金基体结合的坚韧度。     

AZ91D镁合金微等离子体氧化陶瓷层的耐腐蚀性研究

采用微等离子体氧化方法在AZ91D镁合金表面制备陶瓷层.利用扫描电镜、X射线分析陶瓷层微观组织结构,通过盐雾试验方法测试处理过的AZ91D镁合金耐腐蚀性能.结果表明,AZ91D镁合金经过微等离子体表面氧化处理后,陶瓷层由表面的疏松层和内部致密层所组成,疏松层里有较多的孔隙;致密层孔隙较少且与基体结合牢固;微等离子体氧化陶瓷膜的相结构主要由MgAl2Si3O12,β-Mg2SiO4,(Mg4Al14)(Al4Si2)O20等含硅的尖晶石型氧化物和δ-MgAl28O4等Mg,Al复合氧化物构成.AZ91D镁合金经微等离子体氧化处理后,基体被氧化膜覆盖,使其抗腐蚀性能显著提高,试样表面有陶瓷膜的AZ91D镁合金在盐雾试验中的腐蚀速率是AZ91D镁合金腐蚀速率的1/8.61.     

过电压对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

采用自行研制的大功率微弧氧化电源在频率700 Hz、占空比20%的条件下进行微弧氧化实验:并测量陶瓷膜层的厚度,观察膜层微观形貌,通过盐雾试验来评定陶瓷膜层的耐蚀性.研究发现:随过电压的升高,镁合金微弧氧化膜层厚度增加,表面熔融物颗粒增大,膜层表面变粗糙,陶瓷层的耐蚀性呈先增加后降低的趋势;并且陶瓷膜层耐蚀性在过电压为100～150 V时较好,因此镁合金微弧氧化要选择适当的过电压.     

镁合金表面防腐蚀超疏水涂层制备研究进展

镁合金是一种有发展前途的绿色工程金属材料，但其较差的抗腐蚀性能限制了它的大规模应用。对镁合金表面进行超疏水处理，能够极大地提高镁合金的耐腐蚀性能。当超疏水试样浸泡在腐蚀溶液中时，该结构将在腐蚀介质中形成固-气-液界面层，减少镁合金表面与腐蚀介质之间的接触面积，从而降低腐蚀速度。超疏水表面需要满足微纳米结构和低表面能2个必要条件。可以采用二步法或一步法在镁合金表面制备超疏水表面，详细介绍了在镁合金表面构造微纳米结构的方法，包括激光处理、机加工、化学刻蚀、化学镀、电化学沉积、阳极氧化、微弧氧化、水热合成和喷涂等方法。超疏水表面一旦受到机械损伤，微纳米结构无法满足条件，超疏水表面的“气垫效应”消失，腐蚀介质就会直接与微纳米结构接触，因此需要保证构建的微纳米粗糙结构对镁基体具有良好的保护作用并具有自愈功能。通过制备复合涂层，提高下层微纳米结构的自愈合性能，上层涂层的超疏水性与下层涂层的良好物理屏障能力的协同效应可以改善涂层的长久耐腐蚀性能。综述了在镁合金上制备具有良好耐腐蚀性能的复合超疏水表面的方法，并对镁合金超疏水表面防护技术的研究方向进行了展望。     

镁合金微弧氧化技术及其膜的耐蚀性能

本文介绍了微弧氧化技术的几种成膜机理;论证了镁合金微弧氧化膜具有很好的耐蚀性能,且微弧氧化工艺比普通的阳极氧化工艺简单。同时,镁合金的微弧氧化膜层还具有耐磨性、电绝缘性等一些优良性能,这使得微孤氧化技术有广泛的应用前景。     

一种用于IGBT模块的新型半桥驱动电路

介绍了一种高性能、高压集成新型半桥IGBT驱动电路.该驱动模块内部集成两路独立驱动和独特的故障"局域网"保护电路,驱动能力强,体积封装小,易于逆变器的小型化设计,并介绍了该驱动模块在便携式柴油发电机逆变电源中的应用,讨论了设计中应注意的问题.实验结果证明,该驱动电路结构简单,性能优越,能够实现对IGBT的可靠驱动和保护.     

全桥逆变电路IGBT模块的实用驱动设计

介绍了全桥逆变电路的工作方式,探讨了IGBT的栅极特性及动态开关过程.IGBT栅-射极和栅-集极间的寄生电容与其他分布参数的综合作用会对驱动波形产生不利影响.栅极驱动电压必须有足够快的上升和下降速度,使IGBT尽快开通和关断,以减小开通和关断损耗.在IGBT导通后,驱动电压应保持在 15 V左右,保证IGBT处于饱和状态;在IGBT关断期间,IGBT的栅极需加反向偏置电压,避免IGBT的误动作.最后给出了针对全桥逆变电路IGBT模块设计的分立元件驱动电路及其实验结果.     

基于80C196KC的脉冲MIG焊机的研究

介绍80C196KC单片机在脉冲MIG焊机中的应用。根据MIG焊机特点,80C196KC单片机主要完成A/D转换、PI控制、焊接过程中的时序控制、故障处理、参数预置、参数显示、PWM以及数据采集等功能。通过脉宽调制芯片SG3525和IGBT专用驱动芯片EXB841配合来驱动IGBT;通过MOSFET的开关电源来调节送丝速度。采用离散的增量型PI算法对采样电流值和给定电流值进行PI控制,其结果经过D/A转换后改变IGBT的输出脉宽,最终得到恒电流脉冲。焊机整机测试静特性动特性,结果表明焊机性能良好,达到预期目标。     

A novel 300 kW arc plasma inverter system based on hierarchical controlled building block structure

To date, the high power arc plasma technology is widely used. A next generation high power arc plasma system based on building block structure is presented. The whole arc plasma inverter system is composed of 12 paralleled units to increase the system output capability. The hierarchical control system is adopted to improve the reliability and flexibility of the high power arc plasma inverter. To ensure the reliable turn on and off of the IGBT module in each building block unit, a special pulse drive circuit is designed by using pulse transformer. The experimental result indicates that the high power arc plasma inverter system can transfer 300 kW arc plasma energy reliably with high efficiency.     

国外典型逆变弧焊电源主电路剖析

本文剖析了五种以ＭＯＳＦＥＴ或ＩＧＢＴ为主开关元件的（３ｌ５Ａ档）国外名牌逆变弧焊电源的主电路结构、特点，并就其关键器件做了阐述，可供逆变弧焊电源设计时参考。     

倍频分时控制IGBT180kHz/50kW高频感应焊接电源

为了提高IGBT组成的逆变器输出频率,IGBT必须增加电流定额,而且输出频率的提高也有限.将两组逆变器进行分时控制,可实现输出频率的提高.采用倍频式IGBI分时控制180 kHz大功率焊接电源.逆变器每个桥臂采用两个IGBT并联,对每个IGBT进行分时控制,每个IGBT的工作频率和开关损耗减小了一半,逆变器的工作频率是IGBT开关频率的两倍,达到了180kHZ.逆变器工作在负载串联谐振状态,开关管IGBT工作在零电流开通(ZCS)和零电压关断(ZVS)的条件下.设计了功率为50 kW、输出频率为180 kHz、基于IGBT的串联谐振焊接电源,给出了设计参数和试验波形.     

基于SiC模块的脉冲变极性焊接电源研制

SiC功率器件具备开关速度快、开关损耗低、导通损耗小等优点,有利于进一步提升焊接电源的逆变频率、响应速度,实现电弧能量的精密化控制. 设计了一套脉冲变极性逆变焊接电源,主电路采用双逆变结构,前级高频逆变电路采用SiC模块,后级低频调制逆变电路采用绝缘栅双极型晶体管 IGBT模块;设计了SiC模块驱动电路,实现了快速短路保护及米勒钳位;设计了基于ARM的全数字化控制系统,实现了PWM (pulse width modulation)以及输出电流波形的数字化控制.研制的脉冲变极性焊接电源逆变频率达到100 kHz,额定输出电流为500 A,可实现规整的脉冲变极性波形输出.结果表明,研制的基于SiC模块的脉冲变极性焊接电源能够实现稳定的焊接流程,可通过波形参数的调整有效控制焊接热输入量,获得良好的镁合金焊缝成形.     

绝缘栅双极晶体管脉冲斩波器的设计与应用

高频脉冲电流加工及光整加工技术能提高零件的加工精度和表面质量。脉冲斩波器的设计是应用该技术的关键所在。介绍了脉冲电源的构成原理及设计思路，并采用绝缘栅双极晶体管(1GBT)设计制造出高频、大电流脉冲斩波器。用所设计的脉冲电源进行了脉冲电化学光整加工实验，得到了满意的结果。     

离子渗氮及等离子热处理用IGBT逆变型脉冲电源

研制成功离子渗氮及等离子热处理用ＩＧＢＴ逆变型脉冲电源，本文介绍了其原理，关键技术，主要技术指标，特点及应用情况，该电源频率高，灭弧速度快，能显著减弱或抑制空心阴极效应，节约电能，并可提高等离子增强化学气相沉积（ＰＣＶＤ）涂层的质量。