专利名称：逆变电阻焊机的晶闸管逆变器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电阻焊接机，涉及一种逆变电阻焊机的晶闸管逆变器。
目前逆变电阻焊机基本上都属于小功率焊机，其原因是逆变器的功率器件均采用开关晶体管，其输出功率受到限制，而国外一些功率较大的逆变电阻焊机其功率器件采用专控大功率器件，低格昂贵，备件难求，而我国目前还不具备开发此类器件的能力。应用大功率晶闸管作上述焊机的功率器件的成功方案尚未见报导，共同面对的技术难题是晶闸管的反向阻断特性难以适应电阻焊机负载电阻变化范围大、启动频繁极易产生逆变失败的工作条件。逆变失败时，逆变器的开关桥臂形成“直通”状态，由此引发电源短路。因此应用晶闸管作逆变器的功率器件必须解决合理的逆变电路和防逆变失败的可靠措施。
本实用新型的目的是提供一种电路设计合理、防逆变失败可靠的逆变电阻焊机的晶闸管逆变器。
上述目的通过以下技术方案予以实现控制柜1中装有本逆变器的三相不可控整流器ZL及滤波储能电路的电感L1、电容Cd、晶闸管共阳桥组2和共阴桥组3，主机壳体6中装有本逆变器的焊接变压器T、补偿电感L2及中频补偿电容C，各电路及部件的连接关系是，三相交流输入端分别经正向整流二极管D1、D2、D3，并经由电感L1、滤波电容Cd构成的滤波储能电路接共阳桥组的晶闸管Kp1、Kp3阳极，其阴极分别连接共阴桥组晶闸管Kp2、Kp4阳极，晶闸管Kp2、Kp4阴极与三相交流输入端连接的反向整流二极管D4、D5、D6的正极相接，各晶闸管阳、阴极分别反向并接回流二极管Zp1-4；焊接变压器T原边一端接晶闸管Kp1阴极与Kp2阳极连接点，原边另一端经中频补偿电容C接晶闸管Kp3阴极与Kp4阳极连接点，原边两端还并联有补偿电感L2，焊接变压器副边由顺向串接两绕组构成，中心端接焊抢一极，首尾端分别经整流二极管接焊抢另一极。
各晶闸管Kp1-4阳极分别并接有由电阻R和电容C相串联的吸收回路；各晶闸管Kp1-4主回路中分别串接有扼流圈LF。
滤波储能电路输出端串接有熔断器F1。
下面以附图和实施例说明本实用新型。
附
图1、本实用新型设在控制柜部分结构示意图；附图2、本实用新型设在主机壳体部分结构示意图；附图3、电原理图；附图4、逆变等效电路及关系曲线。
如
图1、2所示实施例，本逆变器组成中的三相不可控整流器ZL、滤波储能电路、熔断器F1及晶闸管共阳桥组2、共阴桥组3设在控制框中，其入出线由入线板5、出线板4转接。焊接变压器T、中频补偿电容C和补偿电感L2设在主机壳体6中。电路连接关系及工作过程参见图3予以说明，交流三相各相线输入端分别接有正、反向整流二极管D1-D6组成的三相不可控整流器，把I频电能整流为直流电源，其输出端接有由电感L1和滤波电容Cd组成的滤波储能电路，还接有熔断器F1，电容Cd应足够大，其端电压可视为直流恒压535V。中频逆变由晶闸管LP1-4及反向并联的回流二极管ZP1-4，和焊接变压器T的等效电感L、中频补偿电容C组成的串联谐振回路完成，各晶闸管的触发脉冲由控制柜提供并决定本逆变器工作频率。逆变过程结合图4的逆变等效电路及关系曲线简述如下，在t=0时，共阳桥组的晶闸管KP1和共阴桥组的晶闸管KP4首先被触发导通，滤波电容Cd端电压Vcd向中频补偿电容C充电其端电压为Vc，回路电流i很快上升，随着Vc增加i上升速度减慢至最大值后开始减小，t=ta时，Vc=Vcd，但由于回路电感作用，电流i将逐渐减小，在ta-t1时段，Vc因中频补偿电容C被变压器等效电感L的感应电势作用继续充电而上升，并使Uc＞Ucd。t=t1时回路电流i=0，晶闸管KP1、KP4为反向阻断，中频补偿电容C经回流二极管ZP1、ZP4放电，形成反向回路电流并维持至t=t2时，回路电流i重新为0，使晶闸管KP1、KP4阻断后维持t1-t2反压时间，使之可靠关断。当t＞t2，虽然Ucd＞Uc，可是KP1、KP4由于设有触发脉冲而不会导通。
共阳桥组的晶闸管KP3和共阴桥组的晶闸管KP2的触发过程同上叙述，但回路电流方向相反，说明等效电感L和中频补偿电容C组成了串联谐振电路并处于振荡状态，回路振荡条件应满足回路等效电阻Rin<2L/C,]]>才能确保逆变可靠，而Rin包括焊接变压器副边等效电阻r折合的成份，经理论计算可知，只有r＜0.004Ω时情况下，才能使Rin≤2L/C]]>。允许副边等效电阻如此小的变化范围是难以实现的，为此，本实用新型在焊接变压器原边两端并联有补偿电感L2，其电感量选择适宜，就可保证副边等效电阻r从0-∞范围内变化时，回路等效电阻Rin<2L/C,]]>该结论经实验已被证明，其理论计算的依据是，设焊接变压器等效阻抗为Z1，等效电阻为R，补偿电感L2等效阻抗为Z2，等效电阻为R2，则总等效阻抗Zin=Z122/Z1+Z2=(R+jwl)(R2+jwl2)/(R+jwl)+(R2+jwl2)式中L为焊接变压器总等效电感，从式中可看出总等效阻抗Zin中的等效电阻成份即Rin其值主要取决于并联的补偿电感L2的等效电阻R2，若R2=0，则Rin也必然接近为0，而等效电阻R2为常量，无论焊接变压器副边包括负载电阻在内的等效电阻如何变化，也不会破坏串联谐振电路的振荡条件，即Rin<2L/C]]>。以功率100KVA逆变电阻焊机为例，焊接变压器等效电感取值范围为0.05-0.1mh，补偿电感L2取值范围为0.5-1mh，中频补偿电容C取值范围为20-100μf,均可有效防止逆变失败。
图3中各晶闸管KP1-4阳、阴极分别并接有由电阻R1-4、电容C1-4组成的吸收回路，各晶闸管KP1-4的主回路中分别串接有扼流圈LF1-4以便抑制浪涌电流。
本实用新型的显著优点是，采用晶闸管功率器件可获得功率从数十KVA-100KVA的逆变电阻焊机，可彻底避免逆变失败工作可靠，与I频电阻焊机相比，节能达50％以上，三相供电电网平衡，对电网干扰小，且生产成本较低。
权利要求1.逆变电阻焊机的晶闸管逆变器，由整流器、滤波储能电路和焊接变压器所组成，其特征是控制柜中装有本逆变器的三相不可控整流器及滤波储能电路的电感L1、电容Cd和晶闸管共阳桥组和共阴桥组，主机壳体中装有本逆变器的焊接变压器T、补偿电感L2及中频补偿电容C，三相交流输入端分别经正向整流二极管接由电感L1、滤波电容Cd构成的滤波储能电路，其输出接共阳桥组的晶闸管Kp1、Kp3阳极，其阴极分别连接共阴桥组晶闸管Kp2、Kp4阳极，晶闸管Kp2、Kp4阴极与三相交流各相线输入端连接的反向整流二极管的正极相接，各晶闸管阳、阴极分别反向并接回流二极管Zp1-4；焊接变压器T原边一端接晶闸管Kp1阴极与Kp2阳极连接点，原边另一端经中频补偿电容C接晶闸管Kp3阴极与Kp4阳极连接点，原边两端还并联有补偿电感L2，焊接变压器副边由顺向串接两绕组构成，中心端接焊抢一极，首尾端分别经整流二极管接焊抢另一极。
2.如权利要求1所述的晶闸管逆变器，其特征是各晶闸管Kp1-4阳极分别并接有由电阻R和电容C相串联的吸收回路。
3.如权利要求1所述的晶闸管逆变器，其特征是各晶闸管Kp1-Kp4主回路中分别串接有扼流圈LF。
4.如权利要求1所述的晶闸管逆变器，其特征是滤波储能电路输出端串接有熔断器F1。
专利摘要本实用新型是逆变电阻焊机的晶闸管逆变器,其电路结构由三相不可控整流器、滤波储能电路、4个晶闸管开关桥臂和焊接变压器及中频补偿电容组成的中频逆变电路组成,焊接变压器原边两端并接防逆变失败的补偿电感,本实用新型可实现应用大功率晶闸管做逆变器的功率器件,可彻底避免逆变失败,工作可靠,焊机功率可达到100KVA,从而可降低焊机生产成本,节约能源,保持三相供电电网的平衡。
文档编号B23K11/24GK2329476SQ9820490
公开日1999年7月21日 申请日期1998年6月8日 优先权日1998年6月8日
发明者任志强, 陈怡 申请人:中国船舶工业总公司第七研究院第七○七研究所