逆变直流电焊机的工作原理

1、.逆变电焊机的基本工作原理逆变电焊机主要是逆变器产生的逆变式弧焊电源， 又称弧焊逆变器， 是一种新型的焊接电源。是将工频（ 50Hz ）交流电，先经整流器整流和滤波变成直流，再通过大功率开关电子元件（晶闸管SCR、晶体管GTR 、场效应管MOSFET 或 IGBT ），逆变成几kHz 几十 kHz 的中频交流电，同时经变压器降至适合于焊接的21-28V 电压，再次整流并经电抗滤波输出相当平稳的直流焊接电流。其变换顺序可简单地表示为：工频交流（经整流滤波） 直流（经逆变） 中频交流（降压、整流、滤波）直流。即为： AC DCACDC因为逆变降压后的交流电，由于其频率高， 则感抗大， 在焊接回路中

2、有功功率就会大大降低。所以需再次进行整流。这就是目前所常用的逆变电焊机的机制。逆变电源的特点：弧焊逆变器的基本特点是工作频率高，由此而带来很多优点。因为变压器无论是原绕组还是副绕组，其电势E 与电流的频率f、磁通密度B 、铁芯截面积S 及绕组的匝数W 有如下关系：E=4.44fBSW而绕组的端电压U 近似地等于E，即：UE=4.44fBSW当 U 、B 确定后，若提高 f，则 S 减小， W 减少，因此，变压器的重量和体积就可以大大减小。就能使整机的重量和体积显著减小。还有，频率的提高及其他因素而带来了许多优点，与传统弧焊电源比较，其主要特点如下：1.体积小、重量轻，节省材料，携带、移动方便。

3、2.高效节能，效率可达到 80%90% ，比传统焊机节电 1/3 以上。3.动特性好，引弧容易，电弧稳定，焊缝成形美观，飞溅小。4.适合于与机器人结合，组成自动焊接生产系统。5.可一机多用，完成多种焊接和切割过程。电焊机之 IGBT 系列焊机工作原理一、功率开关管的比较常用的功率开关有晶闸管、 IGBT 、场效应管等。其中，晶闸管（可控硅）的开关频率最低约 1000 次 /秒左右，一般不适用于高频工作的开关电路。1、效应管的特点：场效应管的突出优点在于其极高的开关频率，其每秒钟可开关50 万次以上，耐压一般在500V 以上，耐温 150（管芯），而且导通电阻，管子损耗低，是理想的开关器件，尤其

4、适合在高频电路中作开关器件使用。但是场效应管的工作电流较小，高的约 20A ，低的一般在 9A 左右，限制了电路中的最大电流，而且由于场效应管的封装形式， 使得其引脚的爬电距离 （导电体到另一导电体间的表面距离）较小，在环境高压下容易被击穿，使得引脚间导电而损坏机器或危害人身安全。2、 IGBT 的特点：IGBT 即双极型绝缘效应管， 符号及等效电路图见图 11.1，其开关频率在 20K Hz 30K Hz 之间。但它可以通过大电流（ 100A 以上），而且由于外封装引脚间距大，爬电距离大，能抵御环境高压的影响，安全可靠。;.一、场效应管逆变焊机的特点由于场效应管的突出优点，用场效应管作逆变器

5、的开关器件时，可以把开关频率设计得很高，以提高转换效率和节省成本（使用高频率变压器以减小焊机的体积，使焊机向小型化，微型化方便使用。（高频变压器与低频变压器的比较见第三章逆变弧焊电源整机方框图。但无论弧焊机还是切割机，它们的工作电流都很大。使用一个场效应管满足不了焊机对电流的需求， 一般采用多只并联的形式来提高焊机电源的输出电流。这样既增加了成本，又降低了电路的稳定性和可靠性。二、 IGBT 焊机的特点IGBT 焊机指的是使用IGBT 作为逆变器开关器件的弧焊机。由于IGBT 的开关频率较低，电流大，焊机使用的主变压器、 滤波、储能电容、电抗器等电子器件都较场效应管焊机有很大不同，不但体积增大

6、，各类技术参数也改变了。三、 IGBT 焊机工作原理：半桥逆变电路工作原理如图11.2。工作原理：tl 时间：开关 K1 导通， K2 截止，电流方向如图中，电源给主变 T 供电，并给电容 C2 充电。t2时间：开关K1、K2都截止，负截无电流通过（死区） 。t3时间：开关K1 截止， K2 导通，电容 C2 向负载放电。t4时间：开关K1、K2均截止，又形成死区。如此反复在负载上就得到了如图11.3 的电流，实现了逆变的目的。2、 IGBT 焊机的工作原理;. 电源供给：和场效应管作逆变开关的焊机一样，焊机电源由市电供给，经整流、滤波后供给逆变器。 逆变：由于 IGBT 的工作电流大，可采用

7、半桥逆变的形式，以IGBT 作为开关，其开通与关闭由驱动信号控制。 驱动信号的产生：驱动信号仍然采用处理脉宽调制器输出信号的形式。使得两路驱动信号的相位错开（有死区），以防止两个开关管同时导通而产生过大电流损坏开关管。驱动信号的中点同样下沉一定幅度，以防干扰使开关管误导通。 保护电路：IGBT 焊机也设置了过流、 过压、 过热保护等， 有些机型也有截流， 以保证焊机及人身安全，其工作原理与场效应管焊机相似。逆变与整流是两个相反的概念，整流是把交流电变换为直流电的过程，而逆变则使把直流电改变为交流电的过程，采用逆变技术的弧焊电源称为逆变焊机。逆变过程需要大功率电子开关器件，采用绝缘栅双极晶体管I

8、GBT 作为开关器件的逆变焊机成为IGBT 逆变焊机。逆变焊机的工作过程如下：将三相或单相工频交流电整流，经滤波后得到一个较平滑的直流电，由 IGBT 组成的逆变电路将该直流电变为几十KHz 的交流电，经主变压器降压后，再经整流滤波获得平稳的直流输出焊接电流。逆变电焊机优点： 由于逆变工作频率很高，所以主变压器的铁心截面积和线圈匝数大大减少，因此，逆变焊机可以在很大程度上节省金属材料，减少外形尺寸及重量，大大减少电能损耗，更重要的是， 逆变焊机能够在微秒级的时间内对输出电流进行调整，所以就能实现焊接过程所要求的理想控制过程，获得满意的焊接效果。日朗逆变直流电焊机本机采用三相交流 380V 电压

9、经三相桥式整流、 滤波后供给以新型 IGBT 为功率开关器件的逆变器进行变频（ 20KC）处理后，由中频变压器降压，再经整流输出可供焊接所需的电源，通过集成电路构成的逻辑控制电路对电压、 电流信号的反馈进行处理， 实现整机闭环控制， 采用脉宽调制 PWM为核心的控制技术， 从而获得快速脉宽调制的恒流特性和优异的焊接工艺效果。主电路电气原理图;.;.;.主控制板电器原理图：;.;.逆变触发电路图：;.;.脉冲及时序板原理图：;.;.ZX7-500S 逆变直流弧焊机工作原理日期： 2011-12-20作者：杨华ZX7-500S 采用 ICBT 功率模块器件，及先进的电子电路，比传统焊机节电1/3

10、以上，是一种新型的高效节能机电一体化产品。具有动态响应快，焊接电弧稳定，功率输出能力强，调节精确，效率高，空载损耗小，保护功能完善，可靠性更高等特点。工作原理见图所示。三相电源经断路器K1 供给三相桥式整流 D6 的输入端，整流输出600V 直流电压，由限流电抗器 Ll 进行限流。 因为电容 C 5、C6 的容量比较大，又因为电容两端的电压不能突变，因此在电源接通的瞬间，电容 C5、C6 中产生较大的冲击电流。为了减小此冲击电流，串入电感L1 （因为 Ll 两端的电流不能突变）。另外， 当直流脉冲电压从最大值减小到零时Ll 所产生的反电势通过续流二极管D5 构成回路，以免对 ICBT 管构成威

11、胁。电容 C22、 C23 是滤除电源高次谐波：限流后经电容C5、 Cl0 滤波。电阻 Rl 、R2 是放电电阻，电容C8 、C9 是换向电容，由于C8、C9 是串联容量又相等，所以在每个电容上充有 300V 的直流电压。当Vl 触发导通，电源 + V1 变压器初级线圈 b 端 a 端（ C8 负极），B2 线圈 h+、a-。当 V2 导通，电容C9 的正端变压器初级线圈b 端 V2 C9 负极， B2线圈 a+、 b-。因此ICBT 模块中的 Vl 、 V2 在主控板 PCB3-7 的控制下轮流导通（频率为20kHz ）即高频变压器B2 初级线圈就有交变电流通过。这样B2 的次级线圈感应出电

12、压经D1 D4 整流、电抗滤波器L2 及滤波板 LB2组成的滤波电路，滤波后输出直流80V 弧焊电压。保护电路：由于B2 初级线圈在 IGBT 通断瞬间所产生的反峰电势，由C7 、R4、 C6、 R3 组成的阻容吸收保护电路，防止IGBT 过电压击穿。此外，过电压保护还由于压敏电阻RY1 并在直流输出回路中，当电压高于所设定值时 RYI 导通迫使断路器 Kl 断开；过热保护是由热敏继电器J 置于 ICBT 的散热片上，当温度高于 75时 J 断开，由主控板 PCB 内部处理迫使振荡电路停振，使Bl/El 、 B2/E2 无驱动信号输;.出。控制电路是由主控板PCB 组成，通过集成电路构成的逻辑控制电路对输出反馈电压P、F，和电流传感器 Fl 反馈的电流信号进行处理，实现整机闭环控制。本