计算机仿真技术在逆变焊接电源中的应用

用计算机仿真技术，通过建立控制系统的非线性模型，得到各种动态过程的直接描述，并进行仿真分析，为研究弧焊逆变器输出电流的动态过程提供有效的手段。

仿真时总要涉及参数优化问题，文献围绕逆变电源主电路动态过程的设计问题，重点讨论了功率脉冲变压器及其缓冲电路的设计要点，定性和定量地探讨了器件参数变化对主电路动态过程的影响，在仿真的基础上实现计算机辅助优化设计。深圳大学R>除此以外，有关人员;对电弧焊逆变器的动态电弧模型进行了深入研究，成功地仿真出电弧的动态特性曲线图，并分析了电弧动态特性图与脉冲多折线的有机联系。由于电弧稳定性的依据是控制器的稳定性，因此从动特性图上的稳定性可以校对电源设计的正确性。

变压器是电焊机的心脏，是属于低电压、大电流功率器件。其性能好坏，直接影响焊机焊接质量。文献］对交流弧焊变压器的计算机辅助设计系统进行了研究，把弧焊变压器的设计分割成六个部分分别进行设计，然后再综合在一起，即采用总－分－总的设计方案，不仅提高了计算精度和速度，而且也减轻了设计者的劳动强度及降低设计成本。另外，对于变压器偏磁引起的电路磁饱和及逆变颠覆问题，研究人员通过对全桥逆变电路变压器磁饱和原理的研究，提出了采用双环反馈控制法解决该问题的方案。经过电路设计、仿真和波形分析,从实验的角度证明了该方案的可行性和有效性。

仿真技术在逆变电阻焊机中也得到了一定的应用。从事这方面工作的主要有哈尔滨工业大学和其它一些研究所、高校，他们对逆变电阻焊机的电路进行了仿真、分析，并进行了电路的设计，从而降低了研制成本，提高了焊机效率。至于在其它方面的应用情况相对来说比较零散，综合性不太强，现在见到的也还不是很多。

所以从总体上看，计算机仿真技术在焊接电源领域属于新事物，其进一步发展尚需时间。

4存在的问题和未来发展方向

从前面的介绍可以看出，计算机仿真技术被引入到焊接电源领域以后，发展速度很快，对焊接设备主电路结构的设计、参数的优化起了很大的作用。大大降低了设计成本，缩短了设计周期，提高了产品的可靠性，显示了旺盛的生命力。但是，不可否认，由于焊接电源本身的特殊性，当前与计算机仿真技术的结合还存在下述问题：

（1）焊接电源系统是一个强电和弱电相结合的强非线性系统，其中电和磁的相互作用非常复杂，不易理解。对于这样一个系统很难找到一个数学方程来加以描述，因此不容易用传递函数从整体上对其加以仿真。所以，现有的仿真大多集中于其具体的内部电路部分仿。这样，不便于检验已进行完仿真设计系统的整体效果。
（2）元器件模型的精度对最终仿真结果影响很大，因此建立精确的元件模型至关重要。而在焊接电源电路中包括大量的非线性大功率开关元件和电磁器件，正如前面第二部分所指出那样，对于大功率元件和电磁元件，其建模与参数提取一直是难点，有待于进一步完善。因此，若不能解决该项瓶颈技术，要想让已仿真完成的电路应用于实际电路之中显然是不太现实的。
（3）焊接电源是焊机的一个关键部分，但若想开发一台高性能、高可靠性的焊机，其它辅助部分如驱动电路以及保护电路部分也是不可忽视的，而现在的仿真研究很少把它们看作一个整体加以进行。因此，这方面有待加强。
（4）焊机的种类多种多样，有弧焊机、电阻焊机、激光焊机、等离子焊机等，造成其焊接电源的主电路部分也各不相同。这样，就带来了具体设计电源时的电路选择问题。

总之，笔者认为上述四项问题的解决关系到焊接电源仿真技术能否真正得到推广，而如何解决这些问题则是未来相当一段时间内的研究方向，一旦这些问题得到妥善解决，则不难想像其未来的广阔前景。我们期待着我国焊接设备技术早日达到世界先进水平。