首先，我們來聊聊焊機的總體結(jié)構(gòu)，如下圖：

今天我們主要還是針對其中的逆變器部分以及IGBT的選擇方面進行討論。逆變技術(shù)從一開始的硬開關(guān)技術(shù)，到移相軟開關(guān)技術(shù)再到雙零軟開關(guān)技術(shù)的發(fā)展，對IGBT都有著各自不同的要求，也正因為如此，IGBT的正確選擇和使用顯得很是重要。

硬開關(guān)拓撲

電路拓撲如下：

UDC為直流母線電壓，R1~R4和C1~C4對應的串聯(lián)組合形成IGBT1~IGBT4的RC吸收網(wǎng)絡，TX1為逆變中頻變壓器，VD1和VD2為輸出全波整流二極管，R5、R6和C5、C6對應串聯(lián)組成VD1和VD2的吸收網(wǎng)絡，L為輸出濾波電感，R為輸出等效負載。

硬開關(guān)電路的工作方式如下：

IGBT1和IGBT4同時開通和關(guān)斷，IGBT2和IGBT3同時開通和關(guān)斷，在開關(guān)損耗中，關(guān)斷損耗占比較大。因此在選擇IGBT時，選擇快速型IGBT，尤其時關(guān)斷時間較短的較好。因為 時硬開關(guān)，我們開到開關(guān)部分的波形存在較為嚴重的振蕩。

移相軟開關(guān)拓撲

電路拓撲如下：

與硬開關(guān)電路不同，逆變主變壓器的一次側(cè)增加了諧振電感，使用負載特性時不會導致輸出電壓波形畸變。

移相軟開關(guān)工作方式如下：

IGBT1和IGBT2輪流導通，各導通180°，IGBT3和IGBT4也是如此。但是IGBT1和IGBT4不同時導通，若IGBT1先導通，則IGBT4后導通，兩者之間存在一定的相位角，同組IGBT的開通和關(guān)斷存在一定的相位。因此，開關(guān)損耗較小，但是導通損耗會大，且續(xù)流二極管的工作時間較長，選擇IGBT時應選擇低通態(tài)型IGBT，并且續(xù)流二極管的通流能力要強。

雙零軟開關(guān)拓撲

電路拓撲如下：

在AB段串入飽和電感Ls和阻斷電容C，IGBT1和IGBT4同時開通，不同時關(guān)斷，IGBT2和IGBT3亦是如此。根據(jù)雙零軟開關(guān)的電路特點，零電壓開通和零電流關(guān)斷，使得IGBT的開關(guān)損耗非常小，所以，在損耗中，通態(tài)損耗的占比較大，選擇低通態(tài)型IGBT較好。

工作方式如下：

02

IGBT選擇的幾點建議

下面聊聊焊機的中IGBT的選擇，因為焊機的負載較為特殊，具體選型建議如下：

①快速熱能響應

該特性反映了IGBT在單脈沖作用下將結(jié)溫傳遞給外殼的能力，對散熱器尺寸有重要意義;

②IGBT寄生電容參數(shù)

輸入電容Ciss，米勒電容Cres，輸出電容Coss，對于驅(qū)動功率，米勒效應等有著重要意義，所以選擇較小的米勒電容，輸入電容的IGBT較為有利;

③盡可能選擇導通壓降較小的;

電壓、電流等級

三相380V的輸入電壓，母線為√2*380=537V左右，硬開關(guān)的情況下，IGBT的額定電壓一般要求高于直流母線電壓的兩倍，這是考慮到硬開關(guān)尖峰電壓較高的原因;而軟開關(guān)一般 1200V就可以了;

電流：如輸出電流為400A，主變壓器變比為K=37/5，變壓器一次側(cè)的平均電流為400A/K=54A。選擇IGBT時，額定電流Ic=100A，考慮到增強引弧和推力功能，輸出電流最大值 為500A.變壓器一次側(cè)為500A/K=67.6A，這也是IGBT中流過的最大電流ICM，而且維持時間小于1ms，使用時考慮兩倍的裕量，選用額定ICM>150A即可。

焊機的工作情況可能比較特殊，其工作在“空載——短路——負載”的變化中，因此比較在意電流參數(shù)方面。

關(guān)于其他的一些，如驅(qū)動電阻，保護電路等外部的今天我就不再這里再展開了。萬變不離其宗，再結(jié)合具有情況具體分析才是正理。

目前好像部分廠家都在往高頻率發(fā)展，有朋友跟我說他們正在考慮三電平的方案。高頻率主要可以大大地減小主變壓器的尺寸：