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){{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。

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、变压器T₁的一次绕组N₁放电，电流为I₁’，电压U_5-6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，U_5-6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，U_C7-8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U_C7-8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。{{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L_1A、L_1B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f_o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。