2021年逆变器.ppt

晶闸管式弧焊逆变器
以快速晶闸管(SCR)为逆变主电路的大功率高压开关管，通过其触发角来进行控制的弧焊逆变器，通常称为晶闸管式弧焊逆变器。它是以触发角来控制的，也可称为触发角控制式弧焊逆变器。
早在70年代末就有晶闸管式弧焊逆变器的研究成果，并有报道。80年代初中期它有较大发展，从中等容量到大容量；从焊条电弧焊到CO2/MAG焊、埋弧焊和电阻焊；从直流焊到矩形波交流焊；从电子控制到微机、数字化控制等，应用领域也不断发展，逆变频率从几千赫兹到数万赫兹 。
到了80年代后期，由于它的频率毕竟偏低，控制性能欠佳，有噪声干扰等，而逐渐为后起之秀—“场效应管式、IGBT式弧焊逆变器”所代替。它应用的比例逐渐减少，但在世界上仍有一定地位。这里应指出，新型晶闸管类，例如静电感应晶闸管(SITH)和场控晶闸管(MCT)等的出现，将会改变它的地位，有利于它的继续发展和推广。
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逆变器
2021/1/15
一、 主要组成与基本原理
输入整流器（单相或三相整流桥），把50Hz（或60Hz）工频电压变成直流电压。
输入滤波器，由带间隙的普通电抗器和电容器组成，使输入直流变得比较平滑。
大功率快速晶闸管组VH，作为大功率高压电子开关，把直流电压(电流)逆变成为数千赫兹的中频电压(电流)。
中频变压器，把高压小电流转变为符合焊接工艺需要的低电压大电流输出。它的铁心材料常用铁氧体或用非晶态合金、微晶、高ρ值硅钢片。
输出快速整流器，把低电压中频交流电整流为直流电。
输出滤波器，使脉动系数较大的直流电变得比较平滑，需采用中频滤波器。
触发控制驱动电路：用于产生晶闸管组VH的触发控制驱动脉冲信号。
稳压电源和操作电路：为触发控制驱动电路、操作电路和给定-反馈比较电路提供稳压电源。
反馈比较电路：从输出电路按一定比例取出电弧电压、电流的负反馈信号，与给定(标准)电压进行比较和放大，为触发驱动电路提供控制信号，以便改变输出电压、电流。
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二、 逆变主电路的形式与基本原理
晶闸管式弧焊逆变器将快速晶闸管用于逆变器，成熟程度高、容量大，但本身的开关速度较慢。与其它类型的逆变器相比，具有如下特点：
单管的容量大、价格低，驱动功率低；
工作可靠性高，控制电路比较简单；
逆变频率低、功率因数小、效率低、冲击电流大。
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逆变主电路的基本形式
逆变主电路的换流原理
串联式逆变主电路
并联(全桥)式逆变主电路
逆变主电路的工作原理
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1 逆变主电路的基本形式
弧焊逆变器是工作在焊接电弧这样的特殊负载下。在焊接过程中电弧电流变化幅度大、频率高，特别是在空载起动、短路引弧和熔滴过渡时，弧焊逆变器处在“空载一短路一负载”等频繁变化的复杂状态，每秒钟内这种周期性变化达几十次以上，而逆变器本身的工作频率又有几千赫兹。因此需对弧焊逆变器提出特殊要求。必须根据弧焊方法、容量大小、直流输入电压和工作频率等各种参数来选择和设计逆变主电路。
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图6-8 晶闸管式弧焊逆变器的逆变主电路基本型式
串联不对称半桥式电路
串联对称半桥式电路
串联对称半桥式电路
串联对称桥式电路
并联式全波电路
并联式麦克默利电路
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2 逆变主电路的换流原理
在逆变主电路中，使晶闸管由导通转为关断的方法不能像晶闸管弧焊整流器那样依靠交流各相相位的高低变化产生反压关断来进行换相，其晶闸管的换流方法为：
(1) 自然换流
它利用负载回路中电阻、电容和电感所形成的振荡特性，使电流自动过零，只要负载电流超前于电压的时间大于晶闸管的关断时间，就能保证晶闸管自然关断，再触发另一路晶闸管导通，使电流换流。
(2) 强迫换流
在电路中设置电感、电容等元件构成换流回路。换流时，让辅助晶闸管或另一只主晶闸管导通，使换流回路产生一个脉冲电压，反向施加于原先导通的晶闸管上，强迫其电流迅速下降到零，其持续时间必须大于管子的关断时间，使之关断，故称为强迫换流，或称脉冲换流。
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图6-9 强迫换流电路和串联式逆变主电路原理图
a)强迫换流电路 b)串联式逆变主电路
3 串联式逆变主电路
换向电容与负载串联的逆变主电路称为串联式逆变主电路，也称串联式谐振逆变主电路
三种工作状态
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4 并联(全桥)式逆变主电路
换流电容与负载电路并联。它的换流方式是基于并联谐振的原理，故称为并联式谐振