移动式钢轨交流闪光焊专用晶闸管方波逆变器主电路分析

Ｃ 充 电 ， 经 Ｌ 流 回电源负 ， 。 并 一 且其充 电电流受 Ｌ 限 － 制不能很快增大 ， Ｃ 此时极性为上负下正 ， 电结 束 ， 充 由于 Ｖ ５ Ｔ 尚未导 通且 Ｖ ｓ Ｄ 反偏截 止 ， Ｃ 保 持过充 故 。 电 ， 过 充 电压 高 于 电源 电压 ， 可靠 关 断逆 变 Ｈ 其 为 桥 做好 准备 。 当 需 要 闪 光 焊 接 钢 轨 时 ，Ｔ、Ｔ 导 通 ，１ Ｖ － ｚ Ｖ Ｔ 得 电 ， 电流方 向为从 上至 下 ， 其 但对 于 Ｖ ５Ｖ ５ １ Ｔ、 Ｄ 、 、 Ｃ Ｌ
要 大一 些 ； 晶 闸管通态 压 降 比 Ｉ Ｂ 但 Ｇ Ｔ小 ， 晶闸管 通 态 压降损 耗 比 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ稍小 。 综合 来看 ， 在低频开关 电
路 中， 晶闸管逆变器总损耗 比 Ｉ 盯 逆变器稍小 ， 较 Ｇ 能 好 地处理 主回路元件 的散热问题 ， 护成本低 。 维
图 １ 晶 闸 管 方 波逆 变 器 主 电 路 原理
焊 设 接备
雹焊梭
第２ ４卷
时设 备 维修 不 便 、 件短 缺 等 特点 ， 虑到 我 国铁 备 考 路 焊 接施工 和 维修 条件 ， 择 晶闸管 方波逆 变器作 选
为钢 轨交 流 闪 光 焊机 的逆 变 主 电路 阁 并 采 用模 块 ， 化 结 构 。 焊机 逆 变 主 电路 结 构 示 意如 图 １ 示 ， 该 所
Ｖ ３ Ｔ 工 作 时 ， 变器 同样按 上述原 理工作 。 Ｔ、 ４ Ｖ 逆
此 电路 的最 大特 点是 主 电路 元器 件成 本较 低 ，
该 电路 实 际 上为 反 振 式逆 导 晶闸 管斩 波 器 的 种 变形 。 １中 ，ａ 图 Ｃ 为逆 变器 输入 直流支 撑 电容 ， Ｖ Ｖ ４ Ｈ桥 逆变 晶 闸管 ， Ｄ － Ｄ 为逆 变桥 续 Ｔ～ Ｔ 为 Ｖ Ｖ
一
２ 晶 闸管 方波逆 变器 参数 计算 和设 计
根 据上述 晶闸管方 波 逆变 器原 理和 文献 ， 制 试
４ 结 论
现有 的移动 式 交 流 钢轨 闪光 焊 机 因采 用 双 向
晶 闸管 调压 而普 遍存 在三 相负 荷不 均衡 现象 ， 之 加
过零 点存 在延 迟使 得 焊 接 电流 中断 而 造成 焊 接 质
量不 高 。 用 晶 闸பைடு நூலகம்逆 变 方 波 电源 ， 缩 短过 零 点 采 可
延迟 时 间 ， 稳定 闪光 电压 ， 有效 提高 焊 接质 量 ， 降低
焊接 能耗 ， 消除三 相负 荷不 均衡现 象 。
参考文献 ：
【］ 杨来 顺． 轨 焊接 工［ 】 京 ： 国铁 道 出版 社 ，００２ ８ １ 钢 Ｍ． 北 中 ２０ ：１． 【］ 蔡君时－ 电车 的斩波控制 ｂ ： ２ 无轨 京 中国铁道出版社 ，０ ０ ２０ ．
器 主 电路结 构 比 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ逆变 器 复杂 。 晶 闸管关 断 而
速 度 较 慢 ， 本 逆 变 器 的 开 关 损 耗 比 Ｉ Ｔ逆 变 器 故 ＧＢ
为方便 分析 ， 图省 略 了并 联在 各半 导体 元 件上 的 该
阻容 吸收 电路和 串联在 主 电路 中的快速 熔断 器 。
电， 由于 Ｖ 。Ｖ 是正偏 导 通 ， Ｄ 也 正偏 导 通 ， Ｄ－ Ｄ 都 Ｖ ｓ 而 Ｖ Ｖ 皆反 偏 截 止 ， 此 在 这 次 Ｃ 放 电时 ， Ｔ－ Ｔ 因 ｔ Ｖ 。Ｖ ４ Ｔ～ Ｔ 电流 逐渐 下 降直 至关 断 ， 同时 Ｖ ５ 因为 Ｔ也
反偏 而 关 断 ， 电路 又恢 复 到 阻断 状态 ， 下一 次 逆 为 变器 工作做 好 准备 。
特性 好 ， 晶闸管可 靠关 断 ， 主 焊接 波形 较好 ， 由于 且 焊 机 电源三相 负荷 平衡 ， 接节 能效 果 比通常 双 向 焊
晶闸管调 压 的交流 闪光焊 机节 能 约 ３ ％， ０ 配合 三相 四线 可控整流 电路 ， 本机 总功率 因数 达 Ｏ ５ 谐 波分 ． ， ９ 量 少 ， 电网干扰小 。 对
回路 而言 ， 由于 Ｖ ｓ Ｄ 反偏 截止 ， Ｔ 未 导通 ， Ｃ 无 Ｖ ５ 故 法放电， 仍保 持过 充 电状态 。
３ 实 验 结 果
模 拟样 机试 验 负载 为碳棒 电弧负 载 ， 采用 微 型 计算 机 对 该逆 变 器 进行 全 数字 化 控 制 ， 验 发 现 ： 实 电路逆 变 效果 稳 定 ， 电弧稳 定 燃 烧 ， 电弧 负 载 调节
的微 型 闪光 焊 模 拟样 机参 数 如 下 ： 统 供 电 电 压 系
Ｄ ０ Ｖ Ｄ ０ Ｃ ３ ０ － Ｃ５０Ｖ； 额定负载功率 ５０Ｗ， ０ 最大 功率
流二 极管 ， Ｔ 为逆 变桥辅 助关 断 晶 闸管 ， Ｄ 为辅 Ｖ ５ Ｖ ｓ 助关 断电路 充 电二极管 ， Ｃ 为反 振电容 ， Ｌ 为反振 电
Ｔ Ｎ１ ２ ） 型关 断 时 间 ｔ ７ ＳＣ ＝ ． ｎ ， 压 Ｙ ２ ５典 ｑ ５ ＝ ； Ｉ７３ Ｆ 耐
１ ０ Ｃ，１７ Ｈ， ０Ｖ Ｄ Ｌ＝ ３ ６ 额定 电流 ２Ａ， Ｔ～ Ｔ 型号 Ｖ １Ｖ ５ Ｔ Ｎ１ ２ ， 型 晶 闸管 额 定 电流 ＩＡ）１ Ｕ Ｒ＝ Ｙ ２５ 该 ＴＶ ６Ａ， ＤＭ （＝ １２０Ｖ Ｄ Ｖ １ Ｄ 选 型 为 Ｆ ６ ７快恢 复二极 管 。 ０ Ｃ， Ｄ￣ ５ Ｖ Ｒ０
经过一 定 时 间（ 这段 时 间即 为 Ｔ 得 电时 间） ， 。 后 触 发 Ｖ 之 导 通 ， 时 Ｃ 经 Ｖ ５Ｖ １ Ｔ 、 Ｔ使 此 。 Ｔ 、 Ｔ 、 ２Ｌ 放 Ｖ
电到 Ｌ 形 成 Ｌ Ｃ振荡 回路 ， 此时 通过 Ｖ ｔＶ ｚ Ｔ 、 Ｔ 的电 流为 振荡 电流 和负 载 电流 ， 通过 Ｖ ５ Ｔ 的电流 即为振 荡 电流 ， 向充 电直至 上正下 负 。 Ｃ反 已处 于上正 下负过 充 电状态 的 Ｃ 再 次经 Ｌ 放
已完 全 实现 国产 化 ， 工 作 于低 频 状 态 ， 可 采 用 且 故
国产快 速 晶闸管 实 现 本逆 变 电路 ； 同时 ， 速 晶 闸 快 管 耐 电流 的能 力 大 ， 因此这 种 逆 变器 比 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ逆 变 器更 适合 在短 路工 况下 工作 ， 且过 电流保 护 可采用 快 速熔 断器 实 现 ， 护 电路 相对 简 单 。 晶闸 管 属 保 但 于半 控 器件 ， 须使 用 辅 助关 断 电路 ， 必 因此 该逆 变
１ ０ ； 变 器最 大不 失 控 电流 ２Ａ； 闸管（ 号 ０Ｗ 逆 ０ 晶 型
感 ， 闪光焊 变压 器 负载 。 Ｔ为 当逆变 电路 上 电且 Ｃ ａ 充满 电后 ， 变 电路两 端 电压 达到 Ｃ 等 电 势 ， 时 逆 ａ 此
Ｖ Ｄ 正偏 导 通 而 Ｖ Ｔ 反偏截 止 ， 电源正 通 过 Ｖ ｓ Ｄ 向