簡介
1981年在德國埃森舉辦的世界焊接與切割博覽會上，首次展出了4個廠家的晶閘管式和電晶體式弧焊逆變器，主要用於焊條電弧焊、低壓引弧式鎢極氫弧焊和C02氣體保護焊，最大電流為350A。繼1982年瑞典ESAB公司推出了晶閘管弧焊逆變器產品之後，美國的incoln, Miller, Powcon公司，芬蘭的Kemppi，瑞士的ELTRON,日本的大坂變壓器公司等國際著名的焊接設備公司都相繼推出了各自的弧焊逆變器產品。到了1989年在博覽會上已有30多個廠家展出弧焊逆變器。除場效應管式、電晶體式弧焊逆變器以較大的比例增長之外，開始出現IGBT式弧焊逆變器，最大容量SODA，其用途進一步擴展到等離子切割等領域。1993年，在德國埃森國際焊接與切割博覽會上，展出了各種規格和用途的弧焊逆變器，其套用範圍包括手工電弧焊、TIG焊、MIG/MAG焊、C02焊等。容量在130-630A之間，逆變頻率為2-20kHz 。其中，額定電流130A，負載持續率35%的場效應管式弧焊逆變器，重量僅有4Kg,逆變頻率為100-130KHz。據調查，到1996年日本日立公司IGBT逆變焊機己占其生產的MIG/MAG焊機的70%，占TIG焊機的95%以上，占切割機的100%。
在我國逆變式弧焊電源的發展非常快，前景也十分可觀，20世紀70年代末我國著手研製晶閘管式弧焊逆變器，80年代初取得初步成果。1983年，成都電焊機研究所研製出了第一台商品化的ZX7-250可控矽逆變弧焊整流器，通過部級鑑定;1983年一1991年，清華大學、哈爾濱工業大學、華南理工大學等相繼推出各式開關器件的逆變焊機;1992年，深圳瑞凌成功研製出110kHz, MOSFET的逆變焊機，並推向市場;2000年，各種IGBT逆變焊機紛紛登台。目前，北京工業大學、山東大學、華南理工大學、華中科技大學、甘肅工業大學、上海交通大學、鎮江船院、瀋陽工業大學等科研院所以及北京時代、山東奧太等企業研發中心以產學研合作、自主創新、模仿創新、和目標用戶的合作開發等研發組織形式大力研發了各種逆變式弧焊電源。
2000年，我國將IGBT逆變電源列入高科技產品目錄，成為焊接設備行業唯一被列入的產品。近幾年逆變式弧焊電源的產量每年都以較快的速度增長，2003年以來逆變式弧焊電源增漲幅度明顯高於以往，2006年實現增幅150.34%，其普及套用速度超過了同期世界的發展水平，2007年直流弧焊機產量占總產量的比重持續上升，為總產量的36.74%，其中逆變式直流弧焊機產量較上年增長91.11% 。
弧焊電源主電路研究現狀
逆變式弧焊電源已成為目前國際上公認的最先進的弧焊電源，也是最具有發展潛力的一種弧焊電源。其優點為:焊接性能好、頻率回響快、動特性好，有利於實現焊接自動化;重量輕;效率高，可達80%-90%;功率因數高;體積小;引弧可靠、飛濺少;焊接速度快;功能多，且轉換方便;有利於實現焊接機械化和自動化，己成為弧焊電源的發展方向。
逆變式弧焊電源的主電路通常採用中、大功率高頻隔離直流一直流變換拓撲。逆變式弧焊電源的主電路拓撲研究經歷了脈寬調製硬開關電路、頻率調製諧振電路和脈寬調製軟開關電路等三個發展階段。
脈寬調製硬開關電路拓撲
這種電路採用固定逆變頻率、調節占空比的方式，強迫全控型開關器件在高電壓下開通、在大電流下關斷。在逆變式弧焊電源中，脈寬調製硬開關電路拓撲的主要類型就是全橋式、半橋式、雙電晶體單端正激式(簡稱雙管正激)等三種。為了增大逆變器輸出功率，常常採用兩個逆變主電路並聯方式。雙管正激式變換電路突出優點是既無直通的危險，又沒有變壓器偏磁、磁飽和問題，因此，可靠性高。但是存在功率變壓器磁芯利用率低且要求較大輸出濾波電感的缺點。半橋式、全橋式變換電路的優點和缺點則與之相反。目前，這三種脈寬調製硬開關變換電路在弧焊逆變器中都獲得了廣泛套用。
但是，人們逐漸發現，在現有硬開關式逆變弧焊電源中有如下問題沒有得到解決:
(1)由於開關器件工作在硬開關工作方式，功率器件存在開通時的電流衝擊和關斷時的電壓應力，開關損耗大，工作安全性下降，可靠性低。
(2)開通和關斷過程產生可觀的能量損耗，通常在開關兩端設定緩衝電路來消除產生的電壓尖峰Ldi/dt和浪涌電流Cdv/dt，這樣可使功率開關管的動態開關軌跡縮小至安全工作區內，把功率器件內的開關損耗轉移到緩衝電路以減少器件的開關應力。可是，緩衝電路本身就會消耗能量，頻率越高，能耗越大，電源的能量轉換效率就越低 。
(3)輸入側沒有功率因數校正裝置，輸入網側諧波電流大，對電網污染嚴重。
(4)由於逆變迴路工作在硬開關工作方式，向外界電磁輻射干擾大 。
頻率調製諧振電路
逆變式弧焊電源中採用頻率調製諧振電路的最初目的是為了解決半控器件晶閘管不能自動關斷的問題。這種電路採用固定脈衝寬度、調節逆變頻率的方式，通過諧振換流，從而控制逆變式弧焊電源的輸出特性。半橋式頻率調製諧振電路廣泛套用於晶閘管逆變式弧焊電源。
在採用全控型開關器件的逆變式弧焊/切割電源中，套用電感電容網路的諧振原理，迫使功率開關器件的電流或電壓按正弦規律變化，當電流或電壓過零時，使器件自然開通和自然關斷。因為解決了開關動態損耗、電流衝擊及電壓應力和電磁干擾等問題，頻率調製諧振電路也被套用於由全控型開關器件構成的逆變式弧焊/切割電源中。
頻率調製諧振電路拓撲在逆變式弧焊/切割電源中的成功套用，曾經極大地推動了弧焊逆變技術的發展。義大利學者Luigi Malesani等人採用半橋混合諧振電路，變頻控制方式，研製出空載電壓80伏，額定工作電流130安的諧振焊機。國內山東大學的張光先等人根據串聯諧振電路本身具有的恆流源特徵，也採用變頻控制，進行了將其套用於焊接電源的理論與實驗研究。成都科技大學的黃念慈等人也對變頻控制的零開關逆變焊機進行了計算機仿真初步研究。
然而，目前頻率調製諧振式逆變弧焊/切割電源仍有許多不足:(1)控制電路複雜，易受干擾，而且高頻時，還會通過高增益放大器傳輸大量攝動噪聲，限制了有效頻寬。(2)電路分析、設計複雜，不同的負載條件存在不同的工作模式，理解掌握比較困難。(3)輸出調整範圍較小，為了獲得較大的調整範圍，要求開關頻率在很大範圍內變化，這使得磁性元件的設計十分困難且減小了磁性元件的利用率，尤其是脈寬軟開關技術的逐漸成熟，頻率調製諧振電路拓撲的套用範圍將逐步縮小。
脈寬調製軟開關電路
上世紀八十年代末期，脈寬調製軟開關電路拓撲的問世，推動了大功率逆變技術研究與套用水平又上一個新的台階。該電路巧妙地將脈寬調製硬開關電路和頻率調製諧振電路的優點集於一身，同時又克服了兩者的缺點。近二十年來，脈寬調製軟開關電路逐漸占據主導地位。目前，脈寬調製軟開關技術仍然是電力電子學最重要的研究內容之一，脈寬調製軟開關電路拓撲的套用前景十分廣闊。脈寬調製軟開關電路的基本特徵是，僅在短暫的功率器件換流期間，套用諧振原理，實現零電壓或零電流自然導通或自然關斷，而在其它大部分傳輸時間採用脈寬調製方式，完成對電源輸出電壓或電流的控制。它的本質是將器件換流過程能量轉換、控制過程分時加以區別處理。
1988年，移相控制全橋零電壓軟開關變換器首次被報導。所謂移相全橋ZVS就是超前橋臂、滯後橋臂均實現零電壓開關，為方便起見，稱其為基本全橋式軟開關電路。由於它具有高頻零電壓軟開關運行、移相控制實現方便、電流和電壓應力小、巧妙利用寄生元件等一系列突出優點，在國際上引起強烈的反響，受到廣泛的關注。美國維吉尼亞電力電子中心(Virginia Power Electronics Center)的Fred C. Lee教授等人對ZVS軟開關變換器進行了理論和實驗研究，取得了很多的研究成果。在國內阮新波教授等多年來很深入地研究了PWM DC/DC軟開關技術，2000年北京工業大學陳樹君和清華大學的朱志明等進行了將這種軟開關變換技術引入到焊接逆變電源中的研究，取得了一定的成果。近幾年，國內各大科研院所陸續對移相全橋ZVS套用於弧焊電源進行了研究與套用。
大功率弧焊電源廣泛套用移相全橋零電壓開關變換器(PS-FB-ZVS PWMDC/DC )。該電路具有以下幾個主要優點：
①開關管在ZVS條件下運行，開關損耗小，可實現高頻化;
②控制簡單脈寬恆定，只控制移相;
③恆頻運行;
④電流、電壓應力小;
⑤電路結構簡單。
然而這種電路具有3個主要缺點:
①當負載很輕時，尤其滯後橋臂開關管ZVS的條件難以滿足;
②變換器處於零狀態時，原邊有較大環流，導通損耗增大，並且零狀態時間越長，相對損耗越大;
③輸出整流二極體不能實現軟開關，開關損耗大。
改進ZVS全橋式軟開關電路的技術關鍵是，以儘可能簡潔的結構，在負載小和輸入電壓高時，保證滯後橋臂的換流能量不短缺;在負載大和輸入電壓低時，保證換流能量又不嚴重過剩。如果換流能量不足，則必然失去零電壓軟開關條件;如果換流能量嚴重過剩，則終將導致開關管電流應力大大增加。3個缺點中的第2個缺點是實際上不可避免的，只能儘量減小。
對於第1個和第3個缺點上，國內外很多文獻提出了一些拓寬ZVS負載範圍的方法:
①在變壓器原邊串聯給定電流下的可飽和電感，該電路拓撲有效地拓寬了軟開關範圍，消除了大負載時過剩的換流能量，還顯著減弱整流二極體電壓振盪，但是存在可飽和電感損耗及散熱的問題;
②增大高頻變壓器的漏感(甚至外接電感)或增大通過漏感的激磁電流，有限地增大了軟開關範圍，顯然是簡單可行的改進方法，但只是有限地增大了軟開關範圍，基本全橋軟開關電路的其它問題沒有解決;
③Redl指出:串聯箱位諧振電感，可拓寬軟開關範圍，同時顯著減弱整流二極體電壓振盪，但是，此電路拓撲不能改善大負載時換流能量嚴重過剩、占空比明顯損失的缺點。
④用倍流整流方式全橋變換器利用兩個輸出濾波電感的能量可以在很寬的負載範圍內實現開關管的ZVS，而且使其輸出整流管自然換流，從而避免了反向恢復引起的電壓振盪和電壓尖峰，但它要求在零狀態時一次側電流能快速下降，而這只能依靠開關管的通態壓降來實現，一般開關管的通態壓降很小，
⑤在原邊增加阻斷電容，但是在滿載時滯後管實現ZVS很困難;
⑥在變壓器副邊使用開關管和尖峰抑制器或者變壓器副邊使用飽和電感器，來充分實現滯後管的ZVS範圍以及減少輸出整流管的電壓應力，但是，增加的輔助開關及其驅動、控制電路，付出的代價較高。需要指出，任何串聯式ZVS全橋軟開關電路，實現ZVS所需能量直接由負載電流決定，在負載電流很小時，滯後橋臂軟開關條件仍然無法保證。並聯式ZVS全橋軟開關電路也可作為一種選擇。
⑦早在1987年，著名學者開創性地提出了並聯“諧振極”來改進移相全橋電路的性能。相對以前頻率調製的諧振全橋電路而言，該方法給人重要的啟迪。可惜的是，單純並聯“諧振極”，雖然能夠在任何負載下實現軟開關，但要求諧振電感中電流必須大於等效負載電流，導致開關管電流應力大大增加。
⑧在臨界電流可忽略的飽和電感輔助下，變壓器原邊並聯電感或利用勵磁電感的改進電路被提出[[49]，該方法取消了諧振電感中電流必須大於等效負載電流的限制。但換流能量決定於占空比，在占空比較小時，難以實現軟開關。
⑨1994年，專家研究了並聯可控電感的改進方法。此方法幾乎克服了基本ZVS的所有缺點。但是，需增加兩個輔助開關及其驅動、控制電路，付出的代價較高。
移相全橋ZVS軟開關電路存在的問題中:很多問題是互相對立的，如附加導通損耗和ZVS範圍就是一對矛盾，而且為了形成諧振腔，外加的諧振元件有多種組合，各種不同性能特點的外加諧振元件對諧振行為有什麼影響，如何使諧振腔對元件的寄生參數不敏感，並保證變換器的高效率，是一個複雜的問題，目前全波整流抽頭變壓器沒有一個等效電路模型，所以分析基於抽頭變壓器的ZVS電路過渡過程分析相對複雜，每一種拓撲結構在基本電路上增加或者更改一個元件，就得變換各種狀態分析，使得基於移相全橋ZVS的各種電路分析起來相當複雜，而且占空比丟失期變壓器原副邊的具體表現形式也沒有哪個電路模型能夠精確描述。在軟開關變換器的設計中，能充分利用元器件的寄生參數卻又不受寄生參數分散性的影響，一直是軟開關功率變換器的設計中難以解決的問題。
弧焊電源電氣特性要求
弧焊電源的負載是電弧，因此其電氣性能要能適應電弧負載的特性，即具備工藝適應性。弧焊工藝對電源有下列要求:保證引弧容易;保證電弧穩定;保證焊接規範穩定;具有足夠寬的焊接規範調節範圍。為滿足上述工藝要求，弧焊電源的電氣性能要考慮如下幾個方面:弧焊電源外特性的要求;弧焊電源調節特性的要求;弧焊電源動特性的要求。
弧焊電源外特性有下降特性、平特性和雙階梯型特性三種。下降特性中垂直下降(恆流)外特性的電源，焊接工藝參數最穩定，電弧彈性也最好。但是，垂直下降特性其短路電流也最小，這將造成引弧困難，電弧推力弱、熔池淺，而且熔滴過渡困難。因此弧焊電源採用恆流特性時，最好能增加外拖特性，在短路時通過外拖增大短路電流，提高了引弧性能和電弧熔透能力。而且可以根據焊條類型、板厚和工件位置的不同來調節外托拐點和外拖部分斜率，以使熔滴過程具有合適推力從而得到穩定的焊接過程和良好的焊縫成形。下降外特性的弧焊電源，根據生產經驗規定了工作電壓和工作電流的關係為一緩升直線，稱為負載特性，以便根據負載特性確定電源的電流和電壓調節範圍。
不同的弧焊電源選擇不同的動特性達到不同的弧焊工藝要求。影響引弧性能、電弧彈性、焊縫成形、焊接飛濺的各因素為:影響引弧性能的電源特性參數是空載電壓、電流外拖量、短路電流上升率，其中空載電壓對引弧性能的影響最大;影響電弧彈性的電源特性參數是轉折電壓、外特性曲線斜率，其中轉折電壓對電弧彈性影響最大;影響焊縫成形的電源特性參數是外拖拐點電壓、外特性曲線斜率、電流外拖量;影響焊接飛濺的電源特性參數是電流外拖量、外拖拐點電壓、外特性曲線斜率、短路電流上升率和超調量。
弧焊電源數位化控制研究現狀
數位化焊接電源是將數位化技術運用於焊接電源的控制環節中，尤其是焊接電源的核心控制。將數位化核心控制環節拓展將可以實現核心控制環節與外圍電路之間數位化的信息流通。數位化控制最大的缺點就是處理速度低於模擬系統，所以處理速度的提高是數位化控制系統套用的關鍵。
單片機控制的弧焊逆變電源是逆變式弧焊電源數位化控制中非常重要的一個階段。在這種系統中單片機主要完成了控制信號的給定功能以及焊機的總體管理。單片機雖然在控制系統中僅僅完成了信號的給定，但是這己經使得逆變式弧焊電源在實現焊接工藝控制時，如C02波形控制等，獲得極大的靈活性。例如可以通過單片機給出多種斜率、不同幅值的C02短路電流波形，使得C02焊接的工藝效果在不同的電流範圍內都能接近於最佳[[s}]。同時，在單片機控制的逆變式弧焊電源中，我們注意到它的控制核心一PI控制器和PWM控制電路是由模擬元件構成的，PI控制器以運算放大器為核心，PWM控制電路多採用SG3525或SG3526。單片機控制逆變式弧焊電源不是真正的全數位化控制。
通過採用DSP實現弧焊電源的全數位化，具有如下優點[[s5]:數位化焊機實現了柔性化控制和多功能集成;控制精度高。數字系統的控制精度取決於系統的位數;穩定性好;產品的一致性好;接口兼容性好;焊機功能升級方便。
目前，國外已有全數位化焊接電源的產品套用，最具有代表性如奧地利的FRONIUS公司1998開始生產的 TRANSPLUS SYNERGIC系列TPS2700/4000/5000全數位化焊接電源，它的心臟部分是DSP，由它集中處理所有焊接數據，控制和檢測整個焊接過程，焊機具有程式化引弧、精確控制電弧、專家系統、一機多功能、焊接數據接口和評價系統等功能。又如德國EWM公司生產的INTEGRAL系列和PHOENIX系列數位化焊接電源，數字處理系統處理所有焊接數據，控制整個焊接過程，同樣具有專家系統、一機多功能焊接、可與計算機或網路通訊、模組化設計、焊接數據的存儲和分析系統等功能。澳大利亞的WOLLONG大學利用TMS320C32數位訊號處理器高速採樣率控制GMAW焊接過程。以上國外的研究成果主要採用DSP和MCU相結合的控制方案、主迴路採用逆變形式的全數位化焊接電源。日本OTC推出的數位化微電腦控制可控矽C02/MAG自動焊機，它採用MCU控制實現焊接電壓自動跟隨，具有熔深控制功能 。
在國內，數位化焊接電源也有大量研究，某些高校和科研機構己在這方面開展了工作。上海交通大學焊接研究所華學明等在1999年提出了數位化焊接電源研究課題並進行了研究，取得了一些成果，已成功地把數位訊號處理器套用在熔化極氣體保護焊接電源系統的控制並已成功實現了商品化的數位化可控矽焊接電源。北京工業大學材料學院殷樹言等分析了數位化電源的特徵，提出了全數位化控制焊接電源的方案。華南理工大學黃石生等提出了基於DSP的弧焊逆變電源數位化控制系統，給出了利用單片機和數位訊號處理器實現弧焊逆變電源數位化控制的解決方案，探討了套用前景。數位化焊接電源的特點、結構和套用，但是目前數字控制的弧焊電源市場基本都被國外占領，國內產品幾乎不被消費者接受。
大功率弧焊電源數字控制的對象為逆變式移相全橋電路，控制的最終目標是獲得優質的焊縫，與其他加工工藝相比焊接過程由於控制參數的互動作用以及模型的不確定性，從而使得焊縫很難達到一致性。閉環控制意味著控制能夠適應較大外界干擾而生產出較好的焊縫，但閉環控制成功與否的關鍵是如何正確、迅速檢測信號，而這些信號又恰好表征了焊接過程的穩定性，以及如何準確、快速的控制控制對象，最後達到優質的焊縫成型和小的焊接飛濺。
數位化控制是焊接電源的發展方向，儘管國內已經有很多科研院所在研究數位化弧焊電源，但是為何國內電焊機生產單位還是主要占領模擬焊機市場，數位化的高端市場全部被國外占領。2008年的全球經融危機，全世界大部分工業產品都降價，但是美國的H沙ertion空氣等離子切割機價格本來就很昂貴了，還在繼續漲價，這是為什麼呢?這是值得我們思考的問題。事實上，國內目前弧焊電源數位化控制有的基於模擬系統校正，有的基於連續系統的數位化校正，但是僅僅考慮了採樣延遲的影響，真正的數位化弧焊電源應該是基於離散化系統的數位化校正，必須考慮數位化過程的零階保持和延時一拍控制對系統性能的影響。真正的數字控制要考慮數位化的各方面對系統性能的影響和要求，要在離散化系統按要求進行快速可靠調節，最後穩定無誤差輸出。
弧焊電源系統輸入電流諧波研究現狀
近年來逆變焊機有了很大的進展和長足的進步，但也存在著不少問題，其中之一就是逆變焊機的諧波干擾問題，諧波問題本身又包括兩個方面:一是高頻諧波問題，採用軟開關的逆變方式，通過諧振切換的方法使功率開關器件在零電壓和零電流下開關，這種方式不僅可以有效消除高頻干擾的產生，而且由於開關損耗的減少而使焊機的效率和可靠性進一步得到提高。二是低頻諧波問題。由於逆變焊接電源對電網來說，本質上是一個大的整流電源。逆變電源的輸入電流波形是一種尖角波，畸變嚴重。從國內外發展情況來看，具有可靠性、高效性、電磁兼容性、先進的焊接工藝性的智慧型型綠色焊接電源已經成為未來焊接電源的發展方向。“綠色電源概念”為焊接電源的研究提出了更高的要求。國際上有IEEE 519標準以及IEC6100-3-2標準，給出了電壓和電流諧波畸變要求限制，以免影響到交流電網。
針對逆變電源的脈寬調製軟開關電路、功率因素校正(APFC)、電磁兼容和抗電磁干擾設計、仿真研究及智慧型控制技術的套用已成為當前焊接電源研究的新熱點。北京工業大學陳樹君等研究在弧焊逆變電源中採用LDC濾波電路，降低直流線上的電壓紋波，通過最佳化參數設計，提高逆變電源的功率因數和降低電流諧波畸變率。天津大學單平等研究建立了綜合勵磁支路非線性、磁滯、渦流損耗和漏電感等因素的弧焊變壓器通用模型，並對其穩態諧波電流進行計算，提出了抑制主要成分三次諧波污染的措施。北京工業大學殷樹言、陳樹君等在分析了三相大功率弧焊逆變電源功率因數和輸入電流諧波畸變的關係之上提出了抑制焊接電源網側電流諧波的三相功率因數校正電路的方案，理論分析並通過數字仿真進行驗證，但未見在焊接產品中套用。
對於某些小型電力系統，由於系統脆弱，其中任何一個設備的諧波污染超標均有可能影響到其它的用電設備的正常運行，所以必須對所有設備的諧波畸變率進行限制，滿足一定的標準。在造船廠、加工廠等集中焊接場所，可以配備多脈波整流系統輸出直流電供給逆變式弧焊電源，輸入電流的諧波畸變小，功率因數高。這種對輸入電流諧波和功率因數要求嚴格的小電網系統或者集中焊接場所，可以考慮逆變式弧焊前端用多脈波整流方式以滿足工程要求，在此稱其為特種弧焊電源。
傳統的多脈波整流電路的缺陷在於，所使用的整流變壓器容量太大，使整體電路的效率受到影響，更是令整流系統重量非常大，體積笨重。在不需要電氣隔離的情況下，如果採用自禍變壓器取代，同樣能實現“移相”的目的，變壓器的初級功率除一小部分通過電磁禍合傳遞給次級外，其餘功率均直接傳遞給次級，使其等效容量大幅度的降低，實現相同的功率傳輸，所用自禍變壓器的體積重量都將大大減小。逆變式弧焊電源後級DC/DC為具有高頻變壓器隔離的軟開關拓撲，前級AC/DC可以採取不需要電氣隔離的拓撲，所以可以採用簡單、可靠和伏安容量小的基於自禍變壓器的多脈波整流技術。
總結
弧焊電源是電力電子技術的一大套用領域，逆變式弧焊電源是目前國際上公認的最先進的焊接電源，焊接性能好，對控制指令的回響快，動態特性好，易於實現焊接自動化，重量輕，體積小，效率高，引弧可靠，燃弧穩定，功能多且易於切換，研究和發展先進的弧焊電源對國民經濟有重大意義。從國內外發展情況看，具有可靠性、高效性、電磁兼容性、先進焊接工藝性的智慧型型綠色焊接電源已經成為未來焊接電源的發展方向。致力於弧焊電源的幾個關鍵方面:
(1)我國民用逆變式弧焊電源的輸入部分幾乎都是採用三相不控整流結構，電流諧波畸變嚴重，功率因數低。受歐盟指令的限制，我國逆變弧焊電源產品很難進入歐洲市場，為此，加強弧焊電源“綠色化”設計工作，對國產弧焊電源產品占領國內外市場，推動電焊機行業技術進步具有重要意義。軍用弧焊電源對前端整流系統輸出電壓等級、輸入電流諧波畸變和功率因數有嚴格要求，稱之為特種弧焊電源。本文將研究特種弧焊電源的整流技術，以期得到弧焊電源這種整流負載的輸入電流諧波畸變小，功率因數高，達到某種國內外標準，進一步指導弧焊電源綠色化進程。
(2)能否建立全波整流抽頭變壓器等效模型，給基於此模型的移相全橋ZVS主電路過渡過程分析更加直觀，可以讓後續研究人員更快理解目前主導大功率弧焊電源的ZVS主電路，更方便分析各種基於普通主電路而衍生的各種拓撲?移相全橋ZVS主電路中各元件參數對電路工作模式具體作了什麼貢獻?幾乎所有文獻都對移相全橋ZVS拓撲中實現ZVS的兩個必要條件進行了描述，但是很少有文獻對它的充要條件進行量化，那么電路各參數相互有什麼制約關係?弧焊工藝對數位化弧焊電源主電路有哪些特殊要求。
(3)數位化過程中，零階保持過程引起的移相全橋特性改變對弧焊電源性能的影響，滯後一拍控制引起的移相全橋特性改變對弧焊電源性能的影響。在分析的基礎上期望獲得相應的解釋並作出相應的對策，進一步提高數位化弧焊電源的性能 。
