ZX7逆变焊机工作原理

ZX7逆变焊机工作原理

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) ZX7系列晶闸管逆变直流弧焊机主电路电气原理图(1)

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) (一)输入整流器

输入整流电路由三相整流桥堆VC

1、限流电阻R

2

和滤波电容C

1

~C

4

所组成。此

外，还有自动空气开关QF

1、电阻R

1

。QF

1

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。R

1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C

5~C

8

、开关元件——晶闸管VT

7

和VT

8、主变压器T

1

、限制冲击电流的电感L

1

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VT

7被触发导通而VT

8

为关断时，C

5

、C

6

经VT

7

、变压器T

1

的一

次绕组N

1放电，电流为I

1

’，电压U

5-6

逐渐下降至零，于是C

5

、C

6

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C

5、C

6

反向充电；与此

同时，输入整流器经VT

7、N

1

给电容C

7

、C

8

充电，充电电流为I

1

”。I

1

’和I

1

”

构成了变压器T

1一次侧绕组N

1

中的正半波电流I

1

，即I

1

=I

1

’+I

1

”。当C

5

、C

6

被反向充电，U

5-6为负值时促使VT

7

关断。

VT

7关断后，VT

8

被触发导通，逆变工作过程与上述相似，即C

7

、C

8

经T

1

的

N 1、VT

8

放电，电流为I’

2

。放电至零时，接着变压器磁场能量向C

7

、C

8

反向充

电，U

C7-8为负值；与此同时，输入整流器向C

5

、C

6

充电，电流为I

2

”。显然，

与电流I

1方向相反，因而构成了N

1

中的负半波电流。在U

C7-8

为负值时，促使

VT

8

关断。

这样，每当VT

7和VT

8

交替导通、关断一次，就在主变压器T

1

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t

x

（称晶闸管的休止

时间）均应大于晶闸管的关断时间t

q

，即

t

x >t

q

而且，还应该对晶闸管的最高工作频率加以限制，即要求：

fm≤1/2t

x

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L

1A

、

L 1B 来限制di/dt，并通过R

16

、C

15

和R

18

、C

16

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f

o

，在忽略主电路的电阻时，有：

f

o

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f

o ，通过开关S

2

，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f

o

较高，

焊接电流较大；细调，即通过调节电位器RP

1（或RP

2

），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VD

9、VD

10

、电感L

2

、电容C

9

~C

12

、分流器FL等元件所组成。VD

9

、

VD

10与变压器的二次侧绕组构成单相全波整流电路，L

2

与C

9

~C

12

组成滤波电路。