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一般直流逆变电焊机是为了满足焊接工艺过程的动特性和静特性的要求。
首先要选择适当的焊接电源（建议直流输出400A）。
然后就要设计一个可靠的电路结构。可采用IGBT作为电力电子器件组成单端正激式
逆变主电路,利用小功率的IGBT并联型式、两路逆变弧焊电源并联来满足大容量输出的
要求.该系统的控制电路采用脉宽调制技术(PWM),PWM调制器采用典型的集成电路SG3525。
该系统的工作特点为,在焊接电弧正常工作时采用PWM控制方式,设定逆变频率为20kHZ,
并进行恒流外特性控制;系统在空载时由于采用电压反馈控制使PWM调制器间断地输出脉冲,
间歇振荡的频率低而脉冲宽度窄,不但空载损耗小,而且使变压器不易饱和。 系统对焊接
电弧的短路过程采用了短路分频的控制方式,并进行短路电流的控制.系统还采用了小给定
值和最小脉宽控制电路,使焊接容易起弧、焊弧稳定、焊接特性好。
用ZX7逆变直流弧焊机工作原理为例子来说明
主电路主要由输入整流器、逆变电路和输出整流器所组成，现以逆变电路为半桥式串联逆变电路为例，如图1所示。
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图1(1) ZX7系列晶闸管逆变直流弧焊机主电路电气原理图(1)
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图1(2)ZX7系列晶闸管逆变直流弧焊机主电路电气原理图(2){{分页}}
(一) 输入整流器 输入整流电路由三相整流桥堆VC1、限流电阻R2和滤波电容C1~C4所组成。此外，还有自动空气开关QF1、电阻R1。QF1内有热脱扣和电磁脱扣装置，当发生过载、短路等故障时，能自动切断电源以保护焊机。本开关只作保护用。启动焊机和停止焊接时，应由用户配电板的空气开关控制。R1为压敏电阻，作过电压保护。三相380V的电压经三相桥式整流后以及由于滤波电容的作用，电压高达600V，带电检查焊机的故障时，应特别注意人身安全，做好防护工作。 (二) 逆变电路 这是主电路的核心部分，它由换向电容C5~C8、开关元件——晶闸管VT7和VT8、主变压器T1、限制冲击电流的电感L1等组成。现通过其电路简图来说明逆变的原理和过程。
逆变电路简图
参看图2，当VT7被触发导通而VT8为关断时，C5、C6经VT7、变压器T1的一次绕组N1放电，电流为I1’，电压U5-6逐渐下降至零，于是C5、C6中电场的能量转变成变压器的磁场能量。接着，磁场释放能量而向C5、C6反向充电；与此同时，输入整流器经VT7、N1给电容C7、C8充电，充电电流为I1”。I1’和I1”构成了变压器T1一次侧绕组N1中的正半波电流I1，即I1=I1’+I1”。当C5、C6被反向充电，U5-6为负值时促使VT7关断。 VT7关断后，VT8被触发导通，逆变工作过程与上述相似，即C7、C8经T1的N1、VT8放电，电流为I’2。放电至零时，接着变压器磁场能量向C7、C8反向充电，UC7-8为负值；与此同时，输入整流器向C5、C6充电，电流为I2”。显然，与电流I1方向相反，因而构成了N1中的负半波电流。在UC7-8为负值时，促使VT8关断。 这样，每当VT7和VT8交替导通、关断一次，就在主变压器T1绕组中产生一个周波的电流。晶闸管每秒钟通、断的次数就决定了逆变器的工作频率。 由上述逆变过程可以看出：一个晶闸管关断后，另一个晶闸管才能导通。否则，将造成短路，烧坏晶闸管，并使逆变过程失败。为使逆变器能正常工作，在任意工作范围内，必须使流经晶闸管的瞬时电流过零的时刻（即换向电容放电，电压降到零后又出现负值）至其关断的这段时间间隔tx（称晶闸管的休止时间）均应大于晶闸管的关断时间tq，即 tx>tq 而且，还应该对晶闸管的最高工作频率加以限制，即要求： fm≤1/2tx 这样，才能确保逆变过程稳定地进行。{{分页}} 另外，防止过大的冲击电流、冲击电压损坏晶闸管，这也是逆变电路至关重要的问题。在弧焊逆变器中，晶闸管的工作条件十分恶劣。在电压高达数百V的初级侧，开关数千次/s；由于变压器的漏感，一个晶闸管导通时，就会在另一个关断的晶闸管两端施加上很大的骤增电压；在焊接过程中，电弧负载由空载到短路、燃弧之间频繁交替变化，特别是在由空载到短路和晶闸管本身的开、关过程中，都会引起电流上升率di/dt和电压上没有足够大的电感L1A、L1B来限制di/dt，并通过R16、C15和R18、C16阻容吸收环节来限制dv/dt，以保证晶闸管的可靠工作和避免损坏。 关于规范参数的调节和外特性的控制：本机是采用“定脉宽调频率”的方法来调节规范参数，即通过改变晶闸管的开关频率（即逆变器工作频率）来调节输出电流。开关频率愈高，则焊接电压愈高，焊接电流愈大。 应当指出，逆变器的频率有2种参数。一种是逆变器主电路电感L和电容C决定的固有频率fo，在忽略主电路的电阻时，有： fo愈大，则逆变器脉冲周期愈小。另一种是人为调节（电流调节电位器）的逆变器工作频率f，它由触发脉冲的频率来确定。 电流的调节分粗调和细调。粗调即调节fo，通过开关S2，改变电容的个数（即容量）来实现。本机粗调分2挡（即两大范围），电容量小的挡fo较高，焊接电流较大；细调，即通过调节电位器RP1（或RP2），以“定脉宽调频率”的方式，改变逆变器的工作频率f，使之对应的焊接规范在某一挡范围内均匀调节。 晶闸管弧焊逆变器的外特性，是通过电流、电压负反馈以改变频率f来控制的。（三）输出整流器 由二极管VD9、VD10、电感L2、电容C9~C12、分流器FL等元件所组成。VD9、VD10与变压器的二次侧绕组构成单相全波整流电路，L2与C9~C12组成滤波电路。 |
