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由于核辐射对人体健康的影响,采用焊接机器人代替焊工已成为核电水下焊接维修的必然趋势。局部干法综合了干法焊接的高焊缝质量和湿法焊接技术简便易行的优点,是核电水下机器人焊接修复的优选方式。但是水下焊接过程极易出现引弧/重燃弧困难、断弧、熔滴过渡均匀性差等问题,难以获得优质的焊接效果。提升焊接电源对水下焊接电弧的调节能力是优化水下局部干法焊接效果的关键所在。目前,弧焊逆变电源普遍采用Si功率器件,其开关性能已接近材料特性决定的理论极限,依靠Si功率器件提高弧焊逆变电源性能的潜力已十分有限,迫切需要采用高性能的SiC功率器件来研制能满足核电水下机器人局部干法焊接工艺需求的新型高性能焊接电源。论文首先分析了水下局部干法焊接的研究现状,然后在仿真研究的基础上设计了SiC驱动电路和电源主电路,开发了数字化控制系统,搭建了水下局部干法焊接实验平台并进行了水下焊接工艺实验研究。论文主要工作如下:1)确定了SiC水下焊接电源的总体解决方案。分析了水下局部干法焊接研究现状,明确了影响水下局部干法焊接效果的主要因素;采用SiC功率器件来进一步提高焊接电源的响应速度,改善焊接电源对水下电弧的调节能力;对Si C功率器件与Si功率器件的性能进行了对比分析,明确了将SiC功率器件应用于焊接电源时存在的主要难点。2)从仿真和实验两方面研究了SiC驱动串扰问题。建立了半桥串扰等效电路模型,确定了影响串扰电压的关键参数,为SiC驱动电路的设计提供了理论依据;建立了基于Si C功率器件的双脉冲仿真模型,从理论上分析了驱动参数对SiC MOSFET开关过程的影响;设计了相应的驱动电路和双脉冲试验电路,对仿真结果进行了实验验证。3)设计开发了全数字化的SiC水下焊接电源。结合核电高可靠、高安全性要求,从理论上分析了RC吸收电路参数对焊接电源主电路中MOSFET开关过程的影响,设计了冗余结构的主电路;结合水下机器人局部干法焊接工艺流程,设计水下焊接电源的数字化控制系统。4)开展了SiC焊接电源性能测试及焊接工艺实验。搭建了焊接实验平台,研究了Si C焊接电源样机对电弧的调节能力,探索了陆上MIG焊接试验中的熔滴过渡情况;在此基础上,开展水下局部干法焊接工艺试验,对比了在不同气体流量和焊接速度下的焊缝成形,分析了不同焊接速度下的焊缝金相组织差异。试验结果表明:研制的Si C水下机器人局部干法焊接电源在输出150A电流脉冲时的响应速度可以达到119μs,水下焊接过程稳定,焊缝成形良好且缺陷少;提高焊接电源的响应速度,可以加强对电弧的调节能力,有利于改善水下局部干法焊接的效果。