[实用新型]矿用直流电源可控硅逆变电焊机

说明书

本实用新型属于一种矿用直流电源可控硅逆变电焊机。（HO2M）

利用可控硅逆变技术制作的弧焊机是近几年才研制成功的新产品，它具有体积小，效率高，输出功率稳定，节约稀有金属等优点，所以国内外都有一些同类产品。

这些逆变弧焊机的共同特点都是采用一相或三相交流电源供电方式，它们只适用于地面具有交流电源的场所。

国内外交流电源逆变弧焊机原理方框图（见图1）

如美国cyclomatic工业公司的powcon可控硅逆变交流电焊机原理图（见图2）。

它的输入为三相380V的交流电源，经过Z1－Z6的整流，R1、L1、C1、C2滤波变为直流，供可控硅串联逆变回路SCR3、SCR4变为高频电流，经变压器B1、D3、D4整流二极管提供直流焊接电源。图1中方框Ⅱ为触发控制电路板（此电路未公开）a、b、c、d、e、f各监测点提供不同的信号保证焊机稳定工作。H、I、J、K为控制板输出的触发可控硅的信号，控制板所需低压直流电源由A、O接入，经降压稳压后供触发电路板使用。

Powcon焊机的逆变主回路是采用PFM脉冲频率调制的串联可控硅逆变电路，可控硅在RLC回路中利用电流过零自然关断。此焊机为了限制在空载状态和断弧状态时变压器产生的反向高电压，防止电容器C3－C6的过充而损坏，故设计了由D1、D2、SCR1、SCR2、DW1、DW2、R5－R9组成的瞬时电压吸收电路。这个电路安装复杂，成本较高。

Powcon焊机工作于电压比较稳定的三相交流电源，用三相整流器Z1－Z6将交流电变为直流，以供逆变电路工作，其供电电源稳定可靠。本实用新型的焊机工作于直流电源，不需要整流装置，但它工作的直流电源是煤矿井下运输巷道供电机车使用直流电源，电压波动范围很大。（450－700），或（180－320）电机车启动和行走时会产生较大的火花干扰，所以Powcon焊机不能适应此工作条件。

本实用新型的目的是设计一种能利用井下裸体的直流电机车架线为焊机电源，能在电压波动很大的条件下工作，且体积小，重量轻，效率高的矿用直流电源可控硅逆变电焊机。

本实用新型焊机的方框图见图3。

本实用新型的焊机为直流电源供电，且适用于电源电压变化很大的井下运输系统。

此焊机的逆变主回路采用PFM脉冲频率调制的串联可控硅逆变电路，由于提高了逆变频率，使其体积缩小，重量减轻。可控硅在RLC回路中利用电流过零自然关断，其吸收保护电路采用2只TVP1、TVP2瞬时电压抑制二极管来完成。从而简化了电路，降低了成本，提高了可靠性。

该焊机的工作原理（见图4）。

直流电源正极经BX、ZD1、R1再进入L1和ZC1组成的LC滤波电路。

由SCR3、SCR4、B1、R12、C7、R13、C8、RY1、RY2、L2A、L2B、ZC2、ZC3、ZD2、ZD3、TVP1、TVP2、R7组成半桥式串联逆变电路。其逆变过程为：接通直流电源，当触发电路Ⅱ产生的两路输出交替脉冲信号（其触发电路板的波形见图6）使SCR3导通时，ZC2的放电电流由ZC2上端→L2A→SCR3→B1→ZC2下端，ZC3的充电电流由电源“＋”→L2A→SCR3→B1→ZC3→电源“－”，从而主变压器B1次级便感应出正半周电压。当ZC3充电电流小于可控硅的维持电流时，SCR3自行关断。当触发电路的脉冲使SCR4导通时，ZC3的放电电流由ZC3的上端→B1→SCR4→L2B→ZC3下端，ZC2的充电电流由电源“＋”→ZC2→B1→SCR4→L2B→电源“－”，从而主变压器B1的次级又感应出负半周电压。当ZC2充电电流小SCR4的维持电流SCR4自行关断。这样SCR3、SCR4每交替开通和关断一次，在B1的次级上就感应出一个周波的交流电压，而且每秒钟开通和关断的次数越多，逆变频率就越高，在本焊机逆变频率的高低与输出焊接电流成正比，另外本焊机的外特性，电流调节，也是借助改变频率而获得的。

为了保证SCR3  SCR4两只可控硅交替换流的可靠性避免换向失败（即不致发生两只可控硅同时导通造成电源短路现象）在电路中，从SCR3  SCR4阳极通过R10、R11取出关断信号，进入触发电路Ⅱ的M、N端，使之任意一只可控硅由导通到关断时，产生一个控制信号作为另一只可控硅触发信号的必要条件。就是说：SCR3不关断，SCR4控制信号加不上或SCR4不关断SCR3控制信号加不上，因而保证了焊机工作的稳定性和可靠性。