钨电极弧焊逆变电源的谐波产生原因

自从1972年美国研制出第一台300A晶闸管弧焊逆变电源以来，弧焊逆变电源额发展有了巨大进步，分别经历了晶闸管逆变，大功率晶体管逆变，场效应逆变以及IGBT逆变，最后其容量和性能得到大大提高，目前弧焊逆变电源已成为工业发达国家焊接设备的主流产品。弧焊逆变电源作为一种典型的电力电子装置，虽然具有体积小、质量轻、控制性能好等优点，但其电路中存在整流和逆变等环节，导致电流波形畸变，产生大量的高次谐波。高次电压和电流谐波之间存在严重相移，这样进而导致焊机的功率因数很低。分析谐波产生的原因主要有以下两方面因素：

(1)逆变电源内部干扰源逆变电源是一个强电和弱电组合的系统。在焊接过程中，焊接电流可达到几百甚至上千安培。因电流会产生较大的电磁场，特别在逆变主电路采用高逆变频率的焊接电源系统中，整流管整流，高频变压器漏磁，控制系统振荡，高频引弧，功率管开关等均会产生较强的谐波干扰。

其次，钨电极氩弧焊机如果采用高频引弧时，由于焊机利用频率达几十万赫兹，电压高达数千伏的高频高压击穿空气间隙形成电弧，因此高频引弧也是一个很强的谐波干扰源。对于计算机控制的智能化弧焊逆变电源来说，由于采用的计算机控制系统运行速度越来越高，因此控制板本身也成了一个谐波干扰源，对控制板的布线也提出了较高的要求。

(2)逆变电源外部干扰源电网上的污染对电源系统来说是较为严重的干扰，由于加到电网上的负载千变万化，这些负载或多或少对电网产生谐波干扰，如大功率设备的使用使电网电压波形产生畸变，偶然因素造成瞬时停电，高频设备的开启造成电网电压波形具有高频脉冲、尖峰脉冲成分。另外在焊接车间内，由于不同焊接电源在使用时接地线可能相互连接，因此如不采取相应的措施，高频成分的谐波信号很容易窜入控制系统，使电源不能正常工作，甚至损坏。