弧焊电源第3版教学配套课件王建勋任廷春第六单元弧焊逆变.pptx

第六单元 弧焊逆变器? 学习目标：（1）孰悉弧焊逆变器的基本组成、基 本原理，逆变主电路及控制电路，外特性及调节特 性的获得方法，弧焊逆变器的特点、分类及应用；（2）掌握各种常用弧焊逆变器主要组成、基本原理、输出电气特性，特别是要重点掌握晶闸管式、 晶体管式、场效应管式及IGBT式等弧焊逆变器的特 点及典型产品和应用；（3）了解软开关弧焊逆变 器的有关问题。综合知识模块一弧焊逆变器的基本知识? 直流-交流之间的变换称为逆变，实现这种变换的装 置称为逆变器。为焊接电弧提供电能，并具有弧焊方 法所要求性能的逆变器，即为弧焊逆变器。? 自70年代初以来，随着大功率电子元件和集成电路技 术的发展，使先进的中频逆变技术迅速推广、应用。 它从应用于中频加热、稳压电源、电化学加工，发展 到被应用于电弧焊接、电阻焊接和电子束焊接等。第 一台晶闸管式弧焊逆变器于1978年问世，1981年又出 现了晶体管式弧焊逆变器，1982年我国学者研制成功 了场效应管式弧焊逆变器。1989年在埃森世界焊接与 切割博览会上又展出了IGBT式弧焊逆变器。由于这 种弧焊电源具有高效节能等突出优点，可应用于各种 弧焊方法，因此，弧焊逆变器是一种很有发展前途的 新型弧焊电源。弧焊逆变器的组成及作用能力知识点 1? 弧焊逆变器的基本组成框图如图6-1所示。图6-1 弧焊逆变器的基本组成框图? 1．主电路主电路由供电系统、电子功率系统和焊接电弧等组 成。? (1)供电系统 把工频交流电经整流器UR变换为直流电 供给电子功率系统（逆变器）。 此外，还通过变压、整流、滤波及稳压系统对电子控 制系统提供所需的各组不同大小的直流稳压电源。? （2）电子功率系统 是弧焊逆变器的逆变器主电路， 起着开关、变换电参数（电压、 电流及波形）的作 用，并以低电压大电流向焊接电弧提供所需的电气性 能和工艺参数。这里必须指出，一个电子功率系统， 其本身并不能焊接，必须与电子控制系统结合起来才 能焊接。也就是说，只有两者的结合才能对焊接电弧 提供所需的电气性能和焊接工艺参数。? 2．电子控制系统 对电子功率系统提供足够大的、按电弧所需变化规律的开关脉冲信号，驱动逆变主电路 的工作。确切地说，它用于产生焊接电弧所 需的外特性和动特性，其主要组成是静态单 元和动态单元。电子控制系统往往包括驱动 电路。? 3．反馈给定系统 由检测电路P、给定电路G、比较放大电路N等组成。检测电路P主要用于提取电弧电压和电流的反馈信号；给定电路G用于提供给定信号，决定对电 弧提供焊接工艺参数的大小；比较放大电路N用于把反馈信号与给定信号比较后进行放大，与电子控 制系统一起，实现对弧焊逆变器的闭环控制，并使 它获得所需的外特性和动特性。能力知识点 2弧焊逆变器的基本工作原理? 弧焊逆变器的基本工作原理，如图6-2所示。图6-2 弧焊逆变器基本原理框图? 在供电系统中，单相或三相交流电网电压，经UR1 整流和L1C1滤波后获得UI所需的平滑直流电压。该直流电压在电子功率系统中经逆变器的大功率开关 器件（晶闸管、晶体管、场效应晶体管或IGBT）组 Q的交替开关作用，变成几千至几万赫兹的高压中 频电，再经中频变压器降至适合于焊接的低压中频 电，并借助于电子控制系统的控制驱动电路和给定 反馈电路（P、G、N等组成）及焊接回路的阻抗， 获得焊接工艺所需的外特性和动特性。如果需要采 用直流电进行焊接，还需经UR2整流和L2C2的滤 波，把中频交流电变成稳定的直流输出。? 弧焊逆变器主电路的基本工作原理，可以归纳为： 工频交流（AC）→直流（DC）→高、中频交流（AC）→降压→交流（AC）并再次变成直流（DC），必要时再把直流变成矩形波交流（AC）。? 因而在弧焊逆变器中可采用三种逆变体制：AC － DC － ACAC － DC － AC － DCAC － DC－ AC － DC － AC （矩形波）? 目前常采用的是第二种逆变体制，在国外常 把它称为弧焊整流器、逆变式弧焊整流器或 逆变式弧焊电源。第三种逆变体制也有不少 应用，主要用在铝合金的焊接，由于它最终 输出的是矩形波交流电，故被称为逆变式矩 形波交流弧焊电源或矩形波交流弧焊逆变 器。弧焊逆变器的外特性 及焊接工艺参数调节能力知识点 3? 1．弧焊逆变器的外特性? 根据各种弧焊工艺方法的要求，通过电子控制电路 和电弧电压反馈、电弧电流反馈，弧焊逆变器可以 获得各种形状的外特性，如图6-3所示。图6-3a、b 所示的外特性用于焊条电弧焊；图6-3c所示的外特 性用于TIG焊；图6-3d所示的外特性用于MIG/MAG 焊。图6-3 弧焊逆变器常用的几种外特性? 2．弧