逆變電阻焊機的晶閘管逆變器的製作方法
2023-12-02 02:33:51
專利名稱：逆變電阻焊機的晶閘管逆變器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電阻焊接機，涉及一種逆變電阻焊機的晶閘管逆變器。
目前逆變電阻焊機基本上都屬於小功率焊機，其原因是逆變器的功率器件均採用開關電晶體，其輸出功率受到限制，而國外一些功率較大的逆變電阻焊機其功率器件採用專控大功率器件，低格昂貴，備件難求，而我國目前還不具備開發此類器件的能力。應用大功率晶閘管作上述焊機的功率器件的成功方案尚未見報導，共同面對的技術難題是晶閘管的反向阻斷特性難以適應電阻焊機負載電阻變化範圍大、啟動頻繁極易產生逆變失敗的工作條件。逆變失敗時，逆變器的開關橋臂形成「直通」狀態，由此引發電源短路。因此應用晶閘管作逆變器的功率器件必須解決合理的逆變電路和防逆變失敗的可靠措施。
本實用新型的目的是提供一種電路設計合理、防逆變失敗可靠的逆變電阻焊機的晶閘管逆變器。
上述目的通過以下技術方案予以實現控制櫃1中裝有本逆變器的三相不可控整流器ZL及濾波儲能電路的電感L1、電容Cd、晶閘管共陽橋組2和共陰橋組3，主機殼體6中裝有本逆變器的焊接變壓器T、補償電感L2及中頻補償電容C，各電路及部件的連接關係是，三相交流輸入端分別經正向整流二極體D1、D2、D3，並經由電感L1、濾波電容Cd構成的濾波儲能電路接共陽橋組的晶閘管Kp1、Kp3陽極，其陰極分別連接共陰橋組晶閘管Kp2、Kp4陽極，晶閘管Kp2、Kp4陰極與三相交流輸入端連接的反向整流二極體D4、D5、D6的正極相接，各晶閘管陽、陰極分別反向並接回流二極體Zp1-4；焊接變壓器T原邊一端接晶閘管Kp1陰極與Kp2陽極連接點，原邊另一端經中頻補償電容C接晶閘管Kp3陰極與Kp4陽極連接點，原邊兩端還並聯有補償電感L2，焊接變壓器副邊由順向串接兩繞組構成，中心端接焊搶一極，首尾端分別經整流二極體接焊搶另一極。
各晶閘管Kp1-4陽極分別並接有由電阻R和電容C相串聯的吸收回路；各晶閘管Kp1-4主迴路中分別串接有扼流圈LF。
濾波儲能電路輸出端串接有熔斷器F1。
下面以附圖和實施例說明本實用新型。
附
圖1、本實用新型設在控制櫃部分結構示意圖；附圖2、本實用新型設在主機殼體部分結構示意圖；附圖3、電原理圖；附圖4、逆變等效電路及關係曲線。
如
圖1、2所示實施例，本逆變器組成中的三相不可控整流器ZL、濾波儲能電路、熔斷器F1及晶閘管共陽橋組2、共陰橋組3設在控制框中，其入出線由入線板5、出線板4轉接。焊接變壓器T、中頻補償電容C和補償電感L2設在主機殼體6中。電路連接關係及工作過程參見圖3予以說明，交流三相各相線輸入端分別接有正、反向整流二極體D1-D6組成的三相不可控整流器，把I頻電能整流為直流電源，其輸出端接有由電感L1和濾波電容Cd組成的濾波儲能電路，還接有熔斷器F1，電容Cd應足夠大，其端電壓可視為直流恆壓535V。中頻逆變由晶閘管LP1-4及反向並聯的回流二極體ZP1-4，和焊接變壓器T的等效電感L、中頻補償電容C組成的串聯諧振迴路完成，各晶閘管的觸發脈衝由控制櫃提供並決定本逆變器工作頻率。逆變過程結合圖4的逆變等效電路及關係曲線簡述如下，在t=0時，共陽橋組的晶閘管KP1和共陰橋組的晶閘管KP4首先被觸發導通，濾波電容Cd端電壓Vcd向中頻補償電容C充電其端電壓為Vc，迴路電流i很快上升，隨著Vc增加i上升速度減慢至最大值後開始減小，t=ta時，Vc=Vcd，但由於迴路電感作用，電流i將逐漸減小，在ta-t1時段，Vc因中頻補償電容C被變壓器等效電感L的感應電勢作用繼續充電而上升，並使Uc＞Ucd。t=t1時迴路電流i=0，晶閘管KP1、KP4為反向阻斷，中頻補償電容C經回流二極體ZP1、ZP4放電，形成反向迴路電流並維持至t=t2時，迴路電流i重新為0，使晶閘管KP1、KP4阻斷後維持t1-t2反壓時間，使之可靠關斷。當t＞t2，雖然Ucd＞Uc，可是KP1、KP4由於設有觸發脈衝而不會導通。
共陽橋組的晶閘管KP3和共陰橋組的晶閘管KP2的觸發過程同上敘述，但迴路電流方向相反，說明等效電感L和中頻補償電容C組成了串聯諧振電路並處于振蕩狀態，迴路振蕩條件應滿足迴路等效電阻Rin2L/C,]]>才能確保逆變可靠，而Rin包括焊接變壓器副邊等效電阻r折合的成份，經理論計算可知，只有r＜0.004Ω時情況下，才能使Rin2L/C]]>。允許副邊等效電阻如此小的變化範圍是難以實現的，為此，本實用新型在焊接變壓器原邊兩端並聯有補償電感L2，其電感量選擇適宜，就可保證副邊等效電阻r從0-∞範圍內變化時，迴路等效電阻Rin2L/C,]]>該結論經實驗已被證明，其理論計算的依據是，設焊接變壓器等效阻抗為Z1，等效電阻為R，補償電感L2等效阻抗為Z2，等效電阻為R2，則總等效阻抗Zin=Z122/Z1+Z2=(R+jwl)(R2+jwl2)/(R+jwl)+(R2+jwl2)式中L為焊接變壓器總等效電感，從式中可看出總等效阻抗Zin中的等效電阻成份即Rin其值主要取決於並聯的補償電感L2的等效電阻R2，若R2=0，則Rin也必然接近為0，而等效電阻R2為常量，無論焊接變壓器副邊包括負載電阻在內的等效電阻如何變化，也不會破壞串聯諧振電路的振蕩條件，即Rin2L/C]]>。以功率100KVA逆變電阻焊機為例，焊接變壓器等效電感取值範圍為0.05-0.1mh，補償電感L2取值範圍為0.5-1mh，中頻補償電容C取值範圍為20-100μf,均可有效防止逆變失敗。
圖3中各晶閘管KP1-4陽、陰極分別並接有由電阻R1-4、電容C1-4組成的吸收回路，各晶閘管KP1-4的主迴路中分別串接有扼流圈LF1-4以便抑制浪湧電流。
本實用新型的顯著優點是，採用晶閘管功率器件可獲得功率從數十KVA-100KVA的逆變電阻焊機，可徹底避免逆變失敗工作可靠，與I頻電阻焊機相比，節能達50％以上，三相供電電網平衡，對電網幹擾小，且生產成本較低。
權利要求1.逆變電阻焊機的晶閘管逆變器，由整流器、濾波儲能電路和焊接變壓器所組成，其特徵是控制櫃中裝有本逆變器的三相不可控整流器及濾波儲能電路的電感L1、電容Cd和晶閘管共陽橋組和共陰橋組，主機殼體中裝有本逆變器的焊接變壓器T、補償電感L2及中頻補償電容C，三相交流輸入端分別經正向整流二極體接由電感L1、濾波電容Cd構成的濾波儲能電路，其輸出接共陽橋組的晶閘管Kp1、Kp3陽極，其陰極分別連接共陰橋組晶閘管Kp2、Kp4陽極，晶閘管Kp2、Kp4陰極與三相交流各相線輸入端連接的反向整流二極體的正極相接，各晶閘管陽、陰極分別反向並接回流二極體Zp1-4；焊接變壓器T原邊一端接晶閘管Kp1陰極與Kp2陽極連接點，原邊另一端經中頻補償電容C接晶閘管Kp3陰極與Kp4陽極連接點，原邊兩端還並聯有補償電感L2，焊接變壓器副邊由順向串接兩繞組構成，中心端接焊搶一極，首尾端分別經整流二極體接焊搶另一極。
2.如權利要求1所述的晶閘管逆變器，其特徵是各晶閘管Kp1-4陽極分別並接有由電阻R和電容C相串聯的吸收回路。
3.如權利要求1所述的晶閘管逆變器，其特徵是各晶閘管Kp1-Kp4主迴路中分別串接有扼流圈LF。
4.如權利要求1所述的晶閘管逆變器，其特徵是濾波儲能電路輸出端串接有熔斷器F1。
專利摘要本實用新型是逆變電阻焊機的晶閘管逆變器,其電路結構由三相不可控整流器、濾波儲能電路、4個晶閘管開關橋臂和焊接變壓器及中頻補償電容組成的中頻逆變電路組成,焊接變壓器原邊兩端並接防逆變失敗的補償電感,本實用新型可實現應用大功率晶閘管做逆變器的功率器件,可徹底避免逆變失敗,工作可靠,焊機功率可達到100KVA,從而可降低焊機生產成本,節約能源,保持三相供電電網的平衡。
文檔編號B23K11/24GK2329476SQ9820490
公開日1999年7月21日 申請日期1998年6月8日 優先權日1998年6月8日
發明者任志強, 陳怡 申請人:中國船舶工業總公司第七研究院第七○七研究所