ZX7逆变焊机工作原理

ZX7逆变焊机工作原理

核心提示: 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。

图1(1) ZX 7 系列逆变直流弧焊机主电路电气原理图(1)

图1(2)ZX 7 系列晶闸管逆变直流弧焊机主电路电气原理图(2)

(一) 输入整流器

输入整流电路由三相整流桥堆VC1、限流R2和滤波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T1、限制冲击电流的L1等组成。现通过其电路简图来说明逆变的原理和过程。

图2 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、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。

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）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。