近年来,软开关变换技术成为新型逆变电源的研究热点。软开关技术和逆变技术相结合,功率器件实现了在零电流或零电压条件下开通和关断,极大地降低了开关损耗,改善器件的运行环境。本课题在广东省自然科学基金的支持下,研制了有限双极性软开关逆变电源,并对其进行电路调试和工艺实验。 本文首先针对有限双极性软开关逆变电源的原理进行深入的研究,并对其控制电路工作时序和开关模式做了详细说明。分析并解决了在传统移相软开关控制中存在的占空比丢失等问题,提高了变压器利用率。然后针对CO2焊存在飞溅大和焊缝成形欠佳两大缺点,根据CO2焊短路过渡的特点,设计了硬件电路实现波控的方案。 本研究采用IGBT全桥主电路拓扑结构,改进了CO2焊逆变电源的主电路。根据主开关器件实现ZVZCS的约束条件,选取合适的元器件。设计了有限双极性软开关硬件电路,包括控制电路、驱动电路、送丝电路以及波形控制电路几个部分。通过建立测试平台对该系统进行全面的性能测试,结果表明所设计的系统具有运行速度快及抗干扰能力强等优点。 建立了有限双极性软开关CO2焊工艺的实验平台,通过大量的工艺实验,利用自行研制的焊接电弧动态小波分析仪,对所设计研究的电源做了全面测试。然后通过正交实验,利用焊接过程采集的电流电压波形图、输入能量波形图、U-I图、焊接电流电压概率密度(PDD)图和焊缝照片,对比分析了不同焊接规范的焊接效果,从而优化了焊接工艺参数。最后进行了起弧收弧、上下坡焊、阶梯焊和不同波控参数下焊接实验,检验了电源的适应性、自调节能力以及不同波控参数对焊接过程的影响。实验结果表明：研制的有限双极性软开关逆变电源工作稳定可靠,并具有波形控制功能。较大程度地降低了飞溅,改善了焊缝成形,实现了综合工艺性能较佳的焊接效果。