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一般直流逆變電焊機(jī)是為了滿足焊接工藝過程的動(dòng)特性和靜特性的要求。
首先要選擇適當(dāng)?shù)暮附与娫矗ńㄗh直流輸出400A）。
然后就要設(shè)計(jì)一個(gè)可靠的電路結(jié)構(gòu)。可采用IGBT作為電力電子器件組成單端正激式
逆變主電路,利用小功率的IGBT并聯(lián)型式、兩路逆變弧焊電源并聯(lián)來滿足大容量輸出的
要求.該系統(tǒng)的控制電路采用脈寬調(diào)制技術(shù)(PWM),PWM調(diào)制器采用典型的集成電路SG3525。
該系統(tǒng)的工作特點(diǎn)為,在焊接電弧正常工作時(shí)采用PWM控制方式,設(shè)定逆變頻率為20kHZ,
并進(jìn)行恒流外特性控制;系統(tǒng)在空載時(shí)由于采用電壓反饋控制使PWM調(diào)制器間斷地輸出脈沖,
間歇振蕩的頻率低而脈沖寬度窄,不但空載損耗小,而且使變壓器不易飽和。 系統(tǒng)對焊接
電弧的短路過程采用了短路分頻的控制方式,并進(jìn)行短路電流的控制.系統(tǒng)還采用了小給定
值和最小脈寬控制電路,使焊接容易起弧、焊弧穩(wěn)定、焊接特性好。
用ZX7逆變直流弧焊機(jī)工作原理為例子來說明
主電路主要由輸入整流器、逆變電路和輸出整流器所組成，現(xiàn)以逆變電路為半橋式串聯(lián)逆變電路為例，如圖1所示。
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圖1(1) ZX7系列晶閘管逆變直流弧焊機(jī)主電路電氣原理圖(1)
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圖1(2)ZX7系列晶閘管逆變直流弧焊機(jī)主電路電氣原理圖(2){{分頁}}
(一) 輸入整流器 輸入整流電路由三相整流橋堆VC1、限流電阻R2和濾波電容C1~C4所組成。此外，還有自動(dòng)空氣開關(guān)QF1、電阻R1。QF1內(nèi)有熱脫扣和電磁脫扣裝置，當(dāng)發(fā)生過載、短路等故障時(shí)，能自動(dòng)切斷電源以保護(hù)焊機(jī)。本開關(guān)只作保護(hù)用。啟動(dòng)焊機(jī)和停止焊接時(shí)，應(yīng)由用戶配電板的空氣開關(guān)控制。R1為壓敏電阻，作過電壓保護(hù)。三相380V的電壓經(jīng)三相橋式整流后以及由于濾波電容的作用，電壓高達(dá)600V，帶電檢查焊機(jī)的故障時(shí)，應(yīng)特別注意人身安全，做好防護(hù)工作。 (二) 逆變電路 這是主電路的核心部分，它由換向電容C5~C8、開關(guān)元件——晶閘管VT7和VT8、主變壓器T1、限制沖擊電流的電感L1等組成?，F(xiàn)通過其電路簡圖來說明逆變的原理和過程。
逆變電路簡圖
參看圖2，當(dāng)VT7被觸發(fā)導(dǎo)通而VT8為關(guān)斷時(shí)，C5、C6經(jīng)VT7、變壓器T1的一次繞組N1放電，電流為I1’，電壓U5-6逐漸下降至零，于是C5、C6中電場的能量轉(zhuǎn)變成變壓器的磁場能量。接著，磁場釋放能量而向C5、C6反向充電；與此同時(shí)，輸入整流器經(jīng)VT7、N1給電容C7、C8充電，充電電流為I1”。I1’和I1”構(gòu)成了變壓器T1一次側(cè)繞組N1中的正半波電流I1，即I1=I1’+I1”。當(dāng)C5、C6被反向充電，U5-6為負(fù)值時(shí)促使VT7關(guān)斷。 VT7關(guān)斷后，VT8被觸發(fā)導(dǎo)通，逆變工作過程與上述相似，即C7、C8經(jīng)T1的N1、VT8放電，電流為I’2。放電至零時(shí)，接著變壓器磁場能量向C7、C8反向充電，UC7-8為負(fù)值；與此同時(shí)，輸入整流器向C5、C6充電，電流為I2”。顯然，與電流I1方向相反，因而構(gòu)成了N1中的負(fù)半波電流。在UC7-8為負(fù)值時(shí)，促使VT8關(guān)斷。 這樣，每當(dāng)VT7和VT8交替導(dǎo)通、關(guān)斷一次，就在主變壓器T1繞組中產(chǎn)生一個(gè)周波的電流。晶閘管每秒鐘通、斷的次數(shù)就決定了逆變器的工作頻率?！ ∮缮鲜瞿孀冞^程可以看出：一個(gè)晶閘管關(guān)斷后，另一個(gè)晶閘管才能導(dǎo)通。否則，將造成短路，燒壞晶閘管，并使逆變過程失敗。為使逆變器能正常工作，在任意工作范圍內(nèi)，必須使流經(jīng)晶閘管的瞬時(shí)電流過零的時(shí)刻（即換向電容放電，電壓降到零后又出現(xiàn)負(fù)值）至其關(guān)斷的這段時(shí)間間隔tx（稱晶閘管的休止時(shí)間）均應(yīng)大于晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq，即 tx>tq 而且，還應(yīng)該對晶閘管的最高工作頻率加以限制，即要求： fm≤1/2tx 這樣，才能確保逆變過程穩(wěn)定地進(jìn)行。{{分頁}} 另外，防止過大的沖擊電流、沖擊電壓損壞晶閘管，這也是逆變電路至關(guān)重要的問題。在弧焊逆變器中，晶閘管的工作條件十分惡劣。在電壓高達(dá)數(shù)百V的初級側(cè)，開關(guān)數(shù)千次/s；由于變壓器的漏感，一個(gè)晶閘管導(dǎo)通時(shí)，就會(huì)在另一個(gè)關(guān)斷的晶閘管兩端施加上很大的驟增電壓；在焊接過程中，電弧負(fù)載由空載到短路、燃弧之間頻繁交替變化，特別是在由空載到短路和晶閘管本身的開、關(guān)過程中，都會(huì)引起電流上升率di/dt和電壓上沒有足夠大的電感L1A、L1B來限制di/dt，并通過R16、C15和R18、C16阻容吸收環(huán)節(jié)來限制dv/dt，以保證晶閘管的可靠工作和避免損壞?！ ￡P(guān)于規(guī)范參數(shù)的調(diào)節(jié)和外特性的控制：本機(jī)是采用“定脈寬調(diào)頻率”的方法來調(diào)節(jié)規(guī)范參數(shù)，即通過改變晶閘管的開關(guān)頻率（即逆變器工作頻率）來調(diào)節(jié)輸出電流。開關(guān)頻率愈高，則焊接電壓愈高，焊接電流愈大?！ ?yīng)當(dāng)指出，逆變器的頻率有2種參數(shù)。一種是逆變器主電路電感L和電容C決定的固有頻率fo，在忽略主電路的電阻時(shí)，有： fo愈大，則逆變器脈沖周期愈小。另一種是人為調(diào)節(jié)（電流調(diào)節(jié)電位器）的逆變器工作頻率f，它由觸發(fā)脈沖的頻率來確定。 電流的調(diào)節(jié)分粗調(diào)和細(xì)調(diào)。粗調(diào)即調(diào)節(jié)fo，通過開關(guān)S2，改變電容的個(gè)數(shù)（即容量）來實(shí)現(xiàn)。本機(jī)粗調(diào)分2擋（即兩大范圍），電容量小的擋fo較高，焊接電流較大；細(xì)調(diào)，即通過調(diào)節(jié)電位器RP1（或RP2），以“定脈寬調(diào)頻率”的方式，改變逆變器的工作頻率f，使之對應(yīng)的焊接規(guī)范在某一擋范圍內(nèi)均勻調(diào)節(jié)?！ 【чl管弧焊逆變器的外特性，是通過電流、電壓負(fù)反饋以改變頻率f來控制的。（三）輸出整流器 由二極管VD9、VD10、電感L2、電容C9~C12、分流器FL等元件所組成。VD9、VD10與變壓器的二次側(cè)繞組構(gòu)成單相全波整流電路，L2與C9~C12組成濾波電路。 |
