1、第五章 晶閘管弧焊整流器1第五章 晶閘管弧焊整流器2第一節第一節 概述概述第二節第二節 主電路主電路第三節第三節 觸發電路觸發電路第四節第四節 外特性控制電路外特性控制電路第五節第五節 晶閘管式弧焊整流器典型產品介紹晶閘管式弧焊整流器典型產品介紹第六節第六節 晶閘管式脈沖及矩形波交流弧焊電源晶閘管式脈沖及矩形波交流弧焊電源第五章 晶閘管弧焊整流器3第一節第一節 概述概述二極管：一個PN結三極管：PNP，NPN晶閘管：兩個PN結 陽極A 陰極K 控制極G P N P N A G N N P P KPN一個晶閘管等效為兩個三極管。一個晶閘管等效為兩個三極管。第五章 晶閘管弧焊整流器4 晶閘管導通條

2、件：晶閘管導通條件： 1）晶閘管）晶閘管陽極加上正向電壓陽極加上正向電壓U； 2）控制極控制極加上適當的加上適當的同步正向觸發電壓同步正向觸發電壓Ug 。 晶閘管導通后，只要正向電流晶閘管導通后，只要正向電流 I 的大小等于或大的大小等于或大于晶閘管的維持電流，即使去掉控制極上的觸發于晶閘管的維持電流，即使去掉控制極上的觸發電壓電壓 Ug ，晶閘管也仍然維持導通狀態。晶閘管也仍然維持導通狀態。 晶閘管關斷方法：晶閘管關斷方法： 1）使晶閘管的陽極電流低于維持電流）使晶閘管的陽極電流低于維持電流或切斷陽極電流（適合于低頻電路）。或切斷陽極電流（適合于低頻電路）。 2）在晶閘管陽極和陰極之間加一反

3、向在晶閘管陽極和陰極之間加一反向電壓電壓（常用的方法）。（常用的方法）。第五章 晶閘管弧焊整流器5圖圖5-1 晶閘管式弧焊整流器基本原理圖晶閘管式弧焊整流器基本原理圖晶閘管式弧焊整流器的主要組成晶閘管式弧焊整流器的主要組成第五章 晶閘管弧焊整流器6 晶閘管整流器的主要特點晶閘管整流器的主要特點 1 . 動特性好，響應速度快動特性好，響應速度快 2 . 控制性能好控制性能好 3 . 調節特性好調節特性好 4 . 節能、省材節能、省材第五章 晶閘管弧焊整流器7第二節 晶閘管式弧焊整流器主電路一、一、 三相橋式半控整流電路三相橋式半控整流電路二、二、 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路三、三、

4、 六相半波整流電路六相半波整流電路四、四、 帶平衡電抗器雙反星形可控整流電路帶平衡電抗器雙反星形可控整流電路第五章 晶閘管弧焊整流器8一、三相橋式半控整流電路1. 1. 電阻性負載電阻性負載2.2.電阻電感性負載電阻電感性負載 第五章 晶閘管弧焊整流器91 1、 電阻性負載電阻性負載 TVT1VT3VT5VD2VD4VD6abcRfzifzufz圖6-6 電阻性負載的三相橋式半控整流電路= 0= 60 VT1、3、5：三個共陰極晶閘管，三個共陰極晶閘管，其管子導通規律是陽極電位最高且其管子導通規律是陽極電位最高且控制極加有有效脈沖的管子導通；控制極加有有效脈沖的管子導通； VD2、4、6：三個

5、共陽極二三個共陽極二極管，其管子導通規律是陰極極管，其管子導通規律是陰極電位最低的管子導通。電位最低的管子導通。第五章 晶閘管弧焊整流器10abacbcbacacbabaca) 相 電 壓u2uauaubuco t t1 t2 t3 t4 t5 t6 t1 t2 t3 tb)電 流 電 壓oufzifzc)觸 發 電 壓 tug1ug3ug5ug1ug3ugd)管 子 導 通 順 序圖 6-7 a=0 三 相 半 控 電 阻 負 載 波 形 1351344626三個二極管導通情況三個二極管導通情況三個晶閘管導通情況三個晶閘管導通情況負載電壓為三相電壓信號上包絡線與下包絡線之差。負載電壓為三相電

6、壓信號上包絡線與下包絡線之差。控制角控制角 = 0第五章 晶閘管弧焊整流器11acbacba) 相 電 壓u2uauaubuco t t1 t3 t5 tb)電 流 電 壓oufzifzc)觸 發 電 壓 tug1ug3ug5ug1ug3ugd)管 子 導 通 順 序圖 6-8a=60 三 相 半 控 電 阻 負 載 波 形 1351446265a6060 后便會發生波形不連續了后便會發生波形不連續了。Ufz 控制角控制角 = 60三個晶閘管導通情況三個晶閘管導通情況 t1 時，三個共陰極晶閘管中VT1陽極電位Ua最高，VT1導通，其電位鉗位到VT3、VT5的陰極，使VT5的陰極電位比陽極電位

7、高而截止。t1 至t3中點處之后，出現UbUa，但仍然是VT1導通，是因為此時盡管Ub最大，但VT3觸發端沒加觸發脈沖，故仍截止。t3時，VT3陽極電位Ub最高，且控制極加觸發脈沖，VT3導通；VT3導通后陽極電位鉗位到VT1陰極使它截止。每個管子導通角為120，導通順序為1、3、5循環三個二極管導通情況三個二極管導通情況t2時，Uc最低，對應的二極管VD6導通，導通后Uc鉗位到VD2、VD4陽極使VD2、VD4截止。依次類推每個管子導通角為120。管子導通順序為6、2、4、6循環。負載電壓為：負載電壓為：Ufz = 1.17 U2 ( 1 + cos ) U2是相電壓的有效值。是相電壓的有效

8、值。電阻性負載三相橋式半控整流電路的電流波形在一個周期中只有電阻性負載三相橋式半控整流電路的電流波形在一個周期中只有三個波峰，脈動大，甚至出現不連續，因此不能滿足弧焊要求。三個波峰，脈動大，甚至出現不連續，因此不能滿足弧焊要求。第五章 晶閘管弧焊整流器12TVT1VT3VT5VD2VD4VD6abcRfzifzufz圖6-9 電阻電感性負載的三相橋式半控整流電路LVT7VD7 2 、 電阻電感性負載L足夠大時，負載電壓足夠大時，負載電壓 Uf z 為零為零時，負載電流減少產生自感電勢時，負載電流減少產生自感電勢，i f z不中止。在不中止。在VT1、VD6繼續導繼續導通。至通。至 t3時，雖然

9、時，雖然Uac=0，但二但二極管中由極管中由VD6自然換相為自然換相為VD2導導通，于是通，于是L、Rfz、VD2和和VT1之之間構成回路，由間構成回路，由L上的自感電動上的自感電動勢繼續為勢繼續為VT1提供正向電壓使其提供正向電壓使其不能及時關斷。不能及時關斷。VT1繼續導通多繼續導通多長時間取決于長時間取決于L中存儲的能量的中存儲的能量的大小，甚至延長到大小，甚至延長到VT3被觸發為被觸發為止。止。與純電阻負載相比，晶閘與純電阻負載相比，晶閘管的導通角失控，不能正管的導通角失控，不能正常關斷。常關斷。避免失控的方法：避免失控的方法： 在負載兩端接上在負載兩端接上續流續流二極管二極管VD7，

10、這樣當整流這樣當整流電壓間斷時，由電壓間斷時，由L、Rfz和和VD7構成回路續流，既使構成回路續流，既使ifz不中止，又使晶閘管按不中止，又使晶閘管按時關斷。時關斷。第五章 晶閘管弧焊整流器13二、三相橋式全控整流電路TVT1VT3VT5VT4VT6VT2abcRfzifzufz圖6-12 三相橋式全控整流電路L 電阻性負載電阻性負載 電阻電感性負載電阻電感性負載第五章 晶閘管弧焊整流器14abacbcbacacbabaca) 相電壓u2aabcott1t2t3t4t5t6t1t2t3tb)負載電流、電壓oufzifzc)觸發電壓t1ugd)晶閘管導通順序圖6-13 a=0 三 相 橋 式 全

11、 控 整 流 電 路 波 形 13514462623456123355116262電阻性負載電阻性負載控制角 = 0 各晶閘管分別導通各晶閘管分別導通120第五章 晶閘管弧焊整流器15控制角控制角 =0時的觸發脈沖信號時的觸發脈沖信號a)雙窄脈沖觸發ugottb)單寬脈沖觸發otug圖6-14 三 相 橋 式 全 控 整 流 電 路 觸 發 方 式ugtug6123456562134560o1356246第五章 晶閘管弧焊整流器16ufz taab ac bc ba cacb ab aca=60ug t6516213243546516baaufzbcacababcbcaaca=90ug t t

12、6562311235445661圖 6-15 電 阻 性負 載 三 相 橋 式 全控 電 路 不 同 a角時 負 載 電 壓 波 形a) a=60 時b) a=90 時電阻性負載三相橋式全控電路a=60時負載電壓波形時負載電壓波形TVT1VT3VT5VT4VT6VT2abcRfzifzufz圖6-12 三相橋式全控整流電路L各晶閘管依然分別導通各晶閘管依然分別導通120，但輸出功率降低。，但輸出功率降低。 第五章 晶閘管弧焊整流器17ufz taab ac bc ba cacb ab aca=60ug t6516213243546516baaufzbcacababcbcaaca=90ug t

13、t6562311235445661圖 6-15 電 阻 性負 載 三 相 橋 式 全控 電 路 不 同 a角時 負 載 電 壓 波 形a) a=60 時b) a=90 時電阻性負載三相橋式全控電路電阻性負載三相橋式全控電路a=90時時的負載電壓波形的負載電壓波形TVT1VT3VT5VT4VT6VT2abcRfzifzufz圖6-12 三相橋式全控整流電路L各晶閘管導通時間不足各晶閘管導通時間不足120，輸出波形不再連續。，輸出波形不再連續。 第五章 晶閘管弧焊整流器18 電阻電感性負載電阻電感性負載baaufzbcacababcbcaaca=90to圖6-16 a=90電阻電感性負載三相橋式全

14、控整流電壓波形三相橋式全控整流電路的負載電壓平均值： Ud = 2.34 U2 cos第五章 晶閘管弧焊整流器19三、六相半波整流電路TVT3bRfz圖6-18 六相半波整流電路aVT1cVT5-c-b-aVT2VT6VT4o+-bufz-ca-b-bc-aat0-ct1t2t3t4t5t6t1t2a）ufz波形0612345612b）晶閘管導電順序圖6-20 a=0時六相半波可控整流波形鐵心有三個心柱，每個鐵心有三個心柱，每個心柱上各有一個一次繞心柱上各有一個一次繞組和兩個二次繞組（如組和兩個二次繞組（如a和和-a），兩個二次繞），兩個二次繞組的非同名端相連。組的非同名端相連。只要控制級有觸

15、發信號，只要控制級有觸發信號，六個共陰極晶閘管的導六個共陰極晶閘管的導通規律是陽極電位最高通規律是陽極電位最高的管子導通。只需單管的管子導通。只需單管導通即可構成回路。六導通即可構成回路。六個管子輪流導通。個管子輪流導通。第五章 晶閘管弧焊整流器20 電阻性負載電阻性負載 =0 相電壓相電壓60時為自然換相點。時為自然換相點。六個管子輪流導通各六個管子輪流導通各60 。bufz-ca-b-bc-aat0-ct1t2t3t4t5t6t1t2a）ufz波形612345612b）晶閘管導電順序圖6-20 a=0時六相半波可控整流波形第五章 晶閘管弧焊整流器21bufz-ca-b-bc-aato-ca

16、）ufz波形b）ug波形圖6-21 a=60時三相半波可控整流波形ugota561234561 =60時時 六相半波可控整流波形六相半波可控整流波形6060 后后,便會發便會發生波形不連續了生波形不連續了。 =120時，時，輸出電壓輸出電壓 Ufz=0TVT3bRfz圖6-18 六相半波整流電路aVT1cVT5-c-b-aVT2VT6VT4o+-第五章 晶閘管弧焊整流器22 （ 2）電阻電感性負載）電阻電感性負載baufz-ca-b-bc-aaa=90to圖6-22 a=90六相半波可控整流電路ufz波形-c六相半波整流電路的負載電壓平均值：六相半波整流電路的負載電壓平均值： Ud =1.35

17、U2cos =0 時，時， Ufz =1.35U2 ； =90時，時， Ufz = 0第五章 晶閘管弧焊整流器23四、帶平衡電抗器雙反星形可控整流電路1、 組成2、平衡電抗器LB的作用3、管子導通的波形圖4、不同控制角情況下波形圖5、晶閘管弧焊整流器主電路的比較第五章 晶閘管弧焊整流器24Rfza)ZDK-500型焊機主電路VT1、3、5oabc-a-c-bVT2、4、6PLMNLBb)ZX5-400型焊機主電路VT1、3、5MoLBVT2、4、6PRfzNLabc-a-c-b圖6-23 帶平衡電抗器雙反星形電路圖VT1、3、5VT4、6、2VT1、3、5組成三相半波整流電路，稱為正極性組；組

18、成三相半波整流電路，稱為正極性組； VT2、4、6組成三相半波整流電路，稱為反極性組。組成三相半波整流電路，稱為反極性組。平衡電抗器平衡電抗器第五章 晶閘管弧焊整流器25（ 1）將將LB短接短接 成六相半波整流電路。 = 0 ，t1+時Ua最高，U-b次高，VT1導通后因 Ua U-b， 故VT6承受反向電壓而截止。平衡電抗器平衡電抗器LB的作用的作用bufz-ca-b-bc-aat0-ct1t2t3t4t5t6t1t2a）ufz波形0612345612b）晶閘管導電順序圖6-20 a=0時六相半波可控整流波形第五章 晶閘管弧焊整流器26 （2）接入）接入LB t1+時時Ua最高，最高，VT1

19、導通，電導通，電流通過流通過LB的的OM流至負載，在流至負載，在OM上產生的電勢極性是右正左上產生的電勢極性是右正左負。在負。在ON上也是右正左負。上也是右正左負。UOM與與Ua極性相反，使極性相反，使VT1的陽的陽極電位降低了極電位降低了UOM；而而UON與與U-b極性相同，使極性相同，使VT6的陽極電位提的陽極電位提高了高了UON。從而使從而使VTI、VT6陽極陽極電位相同而同時導通。電位相同而同時導通。 UON=UOM=（Ua-U-b）/22BAfzuuu第五章 晶閘管弧焊整流器27bufz-ca-b-bc-aat0-ct1t2t3t4t5t6t1t2a）ufz波形0612345612b

20、）晶閘管導電順序圖6-20 a=0時六相半波可控整流波形Rfza)ZDK-500型 焊 機 主 電 路VT1、 3、 5oabc-a-c-bVT2、 4、 6PLMNLBb)ZX5-400型 焊 機 主 電 路VT1、 3、 5MoLBVT2、 4、 6PRfzNLabc-a-c-b圖 6-23 帶 平 衡 電 抗 器 雙 反 星 形 電 路 圖VT1、3、5VT4、6、2圖6-26 t2-時刻LB上感應電動勢極性oVT1aMPVT2-cNLB-+-+u-c-ua+ t2+時時 當當Ua過了峰值之后至過了峰值之后至wt2之前，反極性組中之前，反極性組中u-c高于高于u-b，于是于是VT2導通而

21、導通而VT6關斷，則該階段由關斷，則該階段由VT1、VT2同時導通。過了同時導通。過了wt2之后之后u-c電壓最高，電壓最高，VT2繼續導通且該支路電繼續導通且該支路電流較大，于是流較大，于是LB的感應的電動勢極性的感應的電動勢極性如右所示。如右所示。借此提高了借此提高了M點與點與VT1陽極電陽極電位，而降低了位，而降低了N點與點與VT2陽極陽極電位，使二者陽極電位趨于相電位，使二者陽極電位趨于相等。因而等。因而VT1繼續導通。直到繼續導通。直到過了過了U-c的峰值之后，則正極性的峰值之后，則正極性組中組中Ub電壓最高，于是電壓最高，于是VT3導導通，通，VT1關斷，由關斷，由VT3與與VT2

22、同同時導通。時導通。第五章 晶閘管弧焊整流器28MP tcabcaa) t1 t3 t5 t1 t3正 極 性 組 的 整 流電 壓 波 形 t2b)uNP-b t6 t4 t2-a-c-b反 極 性 組 的 整 流電 壓 波 形 t-cc)ufz t負 載 電 壓 波 形-ba-cb-ac-bad)uMN平 衡 電 抗 器 兩 端電 壓 波 形56162123434565612132e)整 流 元 件 導 通 次序圖 6-27 帶 平 衡 電 抗 器 雙 反 星 形 整 流 器 波 形 圖(a=0 時 ） 特特 點：點：1）每個整流元件）每個整流元件最大導通角為最大導通角為120度，負載電流

23、度，負載電流Ifz同同時由兩個整流元件時由兩個整流元件和兩個變壓器組提和兩個變壓器組提供，提高了利用率，供，提高了利用率，也提高了電源功率。也提高了電源功率。2）負載電壓瞬時值等于與導通管相應的兩相電壓瞬時值的平均值。3）平衡電抗器兩端電壓近似于三角波，頻率為電網電壓的三倍。第五章 晶閘管弧焊整流器294、不同控制角情況下波形圖uM P tabcaa )正 極 性 組 電 壓 波 形b )uN P- a- c- b反 極 性 組 電 壓 波 形 t- cc )uf z t負 載 電 壓 波 形a = 3 0 a圖 6 - 2 9 帶 平 衡 電 抗 器 雙 反 星 形 整 流 電 路a = 3

24、 0 時 整 流 電 壓 波 形 = 30 第五章 晶閘管弧焊整流器30uta=60a-ba -c b -a c -ba -cMPNPfz圖6-30 帶平衡電抗器雙反星形整流電路a=60時整流電壓波形 = 60 第五章 晶閘管弧焊整流器31uMPtabcduNP-a-c-bt-ca-b = 90 帶平衡電抗器雙反帶平衡電抗器雙反星形整流電路的負星形整流電路的負載電壓平均值：載電壓平均值： Ud =1.17U2cos 第五章 晶閘管弧焊整流器32 帶平衡電抗器雙反星形整流器的特點帶平衡電抗器雙反星形整流器的特點 （1）它相當于兩組三相半波整流電路并聯，各相電流流通時）它相當于兩組三相半波整流電路

25、并聯，各相電流流通時間可達間可達120，因此變壓器和整流元件的利用率高。每個晶閘，因此變壓器和整流元件的利用率高。每個晶閘管只分擔六分之一負載電流。管只分擔六分之一負載電流。 （2）觸發電路比三相橋式半控整流電路的復雜，比三相橋式）觸發電路比三相橋式半控整流電路的復雜，比三相橋式全控整流電路的簡單。全控整流電路的簡單。 （3）整流電壓波形為每個周波六個波峰，其脈動程度較小，）整流電壓波形為每個周波六個波峰，其脈動程度較小，因此輸出電抗器體積較小。因此輸出電抗器體積較小。 （4）應避免鐵心被直流成分所磁化，要求兩組整流電路的參）應避免鐵心被直流成分所磁化，要求兩組整流電路的參數（變壓器匝數和漏感

26、）應基本對稱。數（變壓器匝數和漏感）應基本對稱。 第五章 晶閘管弧焊整流器33晶閘管弧焊整流器主電路比較晶閘管弧焊整流器主電路比較30第五章 晶閘管弧焊整流器34第三節 觸發電路一、對觸發電路的要求二、需要的觸發電路套數三、單結晶體管觸發電路四、晶體管觸發電路 第五章 晶閘管弧焊整流器35 一、對觸發電路的要求 1. 生成生成足夠功率足夠功率的觸發脈沖。的觸發脈沖。 2. 觸發脈沖與晶閘管的陽極電壓觸發脈沖與晶閘管的陽極電壓必須同步必須同步。 3. 觸發脈沖觸發脈沖應能移相應能移相并達到要求的移相范圍。并達到要求的移相范圍。 三相橋式全控、帶平衡電抗器雙反星形與六相半波三相橋式全控、帶平衡電抗

27、器雙反星形與六相半波可控整流電路要求觸發脈沖移相范圍為可控整流電路要求觸發脈沖移相范圍為090度；三度；三相橋式半控整流電路觸發脈沖移相范圍為相橋式半控整流電路觸發脈沖移相范圍為0180度。度。第五章 晶閘管弧焊整流器36 二、需要的觸發電路套數二、需要的觸發電路套數 1. 六套六套 移相范圍為移相范圍為090度度 主電路適用的形式：三相橋式全控、六相半波主電路適用的形式：三相橋式全控、六相半波可控整流電路。可控整流電路。 適用于適用于ZDK-500型、型、GS400SS型弧焊整流器。型弧焊整流器。 缺點：觸發套數過多，難以保證三相電路平衡，缺點：觸發套數過多，難以保證三相電路平衡，增加電路故

28、障的可能性。增加電路故障的可能性。第五章 晶閘管弧焊整流器372. 三套三套u2tabca-a-b-c-bug1t180ug2t180120ug3t120180b)波形圖bacVT1L-a-b-cRfzVT2VT6VT4VT3VT5ug3ug2ug1ug3ug2ug1a)電路圖圖6-32 三套觸發電路的觸發脈沖分配第五章 晶閘管弧焊整流器38u2tabcug1t120b)LBabcRfzVT5VT3VT1120LRVTVD5VD3VD1oa)c)圖6-34 一套觸發電路觸發一組三相半波可控整流電路時脈沖的分配 a）電路圖 b）相電壓波形 c）觸發脈沖波形ug13. 兩套兩套一套觸發正極性組一套

29、觸發正極性組a、b、c所對應的晶閘管所對應的晶閘管VT1、3、5；另一另一套觸發負極性組套觸發負極性組-a、-b、-c所對應的晶閘管所對應的晶閘管VT2、4、6。當第一個觸發脈沖當第一個觸發脈沖Ug1出現時，出現時，Ua最負，使最負，使VT1導通，其正向電壓很導通，其正向電壓很小，且電阻小，且電阻R上的壓降忽略不計，因而上的壓降忽略不計，因而Q點的電位近似為點的電位近似為Ua。VT5、VT3承受反向壓降而截止。因而承受反向壓降而截止。因而VT陽極不與陽極不與VT3、5的陰極相通。的陰極相通。VT承受相隔承受相隔120度的一系列脈沖觸發。在度的一系列脈沖觸發。在wt1+時時VT觸發脈沖觸發脈沖1

30、使使VT導通，從而使導通，從而使VT1控制極承受其陽極電壓控制極承受其陽極電壓ua的一部分，也導通。的一部分，也導通。VT1一旦導通，其正向壓降只有一旦導通，其正向壓降只有1V左右，不足以維持左右，不足以維持VT繼續導通，繼續導通，而使其關斷，為觸發另一晶閘管做準備。而使其關斷，為觸發另一晶閘管做準備。wt2+時，脈沖時，脈沖2觸發觸發VT，ub最負，最負，VT3導通。最后導通。最后VT5導通導通Q第五章 晶閘管弧焊整流器39 三、單結晶體管觸發電路三、單結晶體管觸發電路 1. 1. 單結晶體管單結晶體管 一個一個PN結，兩個基極。結，兩個基極。 B2 RB2 E RB1 B1B2B1E單結晶

31、體管導通原理單結晶體管導通原理第五章 晶閘管弧焊整流器40T2R13C13VS1610111213VD14V174R58V2RP4RP6V3V4RP5VS7C4T474cdVU1VU2145T3C5UkR15ab-15V圖6-35 ZX5系列晶閘管弧焊整流器的觸發電路2. 2. ZX5ZX5系列晶閘管弧焊整流器的觸發電路系列晶閘管弧焊整流器的觸發電路 脈沖產生與移相電路同步信號產生電路第五章 晶閘管弧焊整流器41 脈沖產生與移相原理脈沖產生與移相原理 當當Uk輸入負值時，晶體輸入負值時，晶體管管V3、V4導通，導通，C4、C5充充電，到達電，到達VU1、VU2的峰值的峰值電壓時，電壓時， VU

32、1、VU2導通。導通。由于由于C4 和和VU1、C5和和VU2組成馳騁振蕩電路，組成馳騁振蕩電路，C4、C5不斷的進行充放點，在不斷的進行充放點，在脈沖變壓器脈沖變壓器T4、T3兩端產兩端產生兩套觸發脈沖。生兩套觸發脈沖。 移相原理：移相原理：Uk越負，則越負，則C4、C5充電越快，產生充電越快，產生第一個脈沖越早，主電第一個脈沖越早，主電路中相應的晶閘管的控路中相應的晶閘管的控制角就越小；反之控制制角就越小；反之控制角越大。因而控制角越大。因而控制Uk的的大小就控制了脈沖的移大小就控制了脈沖的移相。相。T2R13C13VS1610111213VD14V174R58V2RP4RP6V3V4RP

33、5VS7C4T474cdVU1VU2145T3C5UkR15ab-15V圖6-35 ZX5系列晶閘管弧焊整流器的觸發電路Uk值確定控制角的大小值確定控制角的大小第五章 晶閘管弧焊整流器42T2R1 3C1 3VS1 610111213VD1 4V174R58V2RP4RP6V3V4RP5VS7C4T474cdVU1VU2145T3C5UkR15ab-15V圖 6-35 ZX5系 列 晶 閘 管 弧 焊 整 流 器 的 觸 發 電 路 同步電路的工作原理同步電路的工作原理 要求產生兩套觸發脈沖，同套之間相鄰脈沖相位相差要求產生兩套觸發脈沖，同套之間相鄰脈沖相位相差120度，兩套之間相度，兩套之間

34、相鄰脈沖之間相位相差鄰脈沖之間相位相差60度。通過度。通過C4、C5兩端各并聯一個晶體管兩端各并聯一個晶體管V1、V2，控控制制C4、C5的充放電實現的充放電實現 。在各自的同步點上，由同步信號使。在各自的同步點上，由同步信號使V1、V2瞬間瞬間飽和導通，則飽和導通，則C4、C5 瞬即放完電，起清零作用，以便在同步點后按瞬即放完電，起清零作用，以便在同步點后按Uk 確定確定的速度從零開始充電。這樣產生第一個有效脈沖。的速度從零開始充電。這樣產生第一個有效脈沖。1）T2三相次極電壓信號三相次極電壓信號Ua、Ub、Uc經經R1-3分壓，分壓，VS1-6正、反方正、反方向雙向穩壓，在向雙向穩壓，在1

35、0、11、12對點對點13之間各得正、反方向矩形波之間各得正、反方向矩形波如下圖所示。如下圖所示。2）各矩形波經過各矩形波經過C1-3、R58構成的微分電路，在正矩形波的上升構成的微分電路，在正矩形波的上升沿、負矩形波的下降沿分別產生尖的脈沖與負脈沖信號。沿、負矩形波的下降沿分別產生尖的脈沖與負脈沖信號。3）每個每個正脈沖（或負脈沖）之間相差正脈沖（或負脈沖）之間相差120度度。4）在在R58上產生正、負脈沖相間，相位相差上產生正、負脈沖相間，相位相差60度的脈沖信號。度的脈沖信號。5）正脈沖經正脈沖經VD1、VD4連接到連接到V1的基極；負脈沖經的基極；負脈沖經VD3、VD2連連接到接到V2

36、的基極，控制的基極，控制V1、V2的導通，從而滿足同步要求。的導通，從而滿足同步要求。u2 tabcaa )bu1 0- 13 tb )u1 1- 13c ) tu1 2- 13d ) tuR5 8e ) tabbccaaaccbbcab圖 6- 36 同 步 電 路 波 形 圖a )相 電 壓 波 形 圖b )、 c） 、 d） 各 項脈 沖 波 形e )R5 8脈 沖 波 形第五章 晶閘管弧焊整流器43u2tabcaa)bu10-13tb)u11-13c)tu12-13d)tuR58e)tabbccaaaccbbcab圖6-36 同 步 電 路 波 形 圖a)相電壓波形圖b)、c）、d）各

37、項脈沖波形e)R58脈沖波形第五章 晶閘管弧焊整流器44 四、晶體管觸發電路（同步電壓為正弦波的觸發電路）（同步電壓為正弦波的觸發電路） utUyR13R19R57R25R31TIVD7R39VD36C19c3V3c2V2e2b2C13c1V1Uk圖6-43 同步電壓為正弦波的晶體管式觸發電路V1（開關）、開關）、V2（跟隨器）、跟隨器）、V3（功放），功放），TI（脈沖變壓器）脈沖變壓器）Uy（直流電源電壓），直流電源電壓），Uk（直流控制電壓），直流控制電壓），Ut（同步電壓）同步電壓）uttuta)uc1tb)ub2c)tub3d)tuMe)圖6-44 同步電壓為正弦波的晶體管觸發電路的

38、電壓波形圖a)輸入電壓波形b)V1集電極電壓波形e)觸發脈沖波形Uktoooooc)V2集極電壓波形d)V3集極電壓波形t2t1第五章 晶閘管弧焊整流器45 （1） 觸發脈沖的產生原理觸發脈沖的產生原理ut tuta )uc 1 tb )ub 2c ) tub 3d ) tuMe )圖 6 - 4 4 同 步 電 壓為 正 弦 波 的 晶 體 管觸 發 電 路 的 電 壓 波形 圖a ) 輸 入 電 壓 波 形b ) V1集 電 極 電 壓 波形e ) 觸 發 脈 沖 波 形Uk toooooc ) V2集 極 電 壓 波 形d ) V3集 極 電 壓 波 形t2t1第五章 晶閘管弧焊整流器4

39、6（2） 脈沖的移相脈沖的移相uttutoukukuktuao12030圖6-45 觸發脈沖移相范圍及ut與電源電壓的相位關系第五章 晶閘管弧焊整流器47（3） 同步電壓的產生同步電壓的產生T21/T22-tc -tb -tatctbtaT11/T12ABC-c-b-abca圖6-46 變壓器接線圖第五章 晶閘管弧焊整流器48UaUABU-tbU-bUtcUCUCAUcU-taU-aUtbU-tcUBUBCUbU-cUtaUA圖6-47 電壓矢量圖第五章 晶閘管弧焊整流器49第四節 外特性控制電路一、閉環控制基本原理一、閉環控制基本原理二、閉環控制電路舉例二、閉環控制電路舉例第五章 晶閘管弧焊

40、整流器50晶閘管式弧焊整流器開環控制框圖控制電壓控制電壓Uk系統傳遞函數系統傳遞函數電源的等效內阻電源的等效內阻Rf為負載電阻為負載電阻第五章 晶閘管弧焊整流器51晶閘管式弧焊整流器的閉環特性晶閘管式弧焊整流器的閉環特性 f =0k -f0外特性控制方程：外特性控制方程：Uk = Uk u + Uk i = Am（Ug u - m Uf ）+ An（Ugi - n If ）陡降特性弧焊電源外特性曲線陡降特性弧焊電源外特性曲線電流、電壓負反饋外特性電流、電壓負反饋外特性常用外特性常用外特性弧壓負反饋弧壓負反饋電流負反饋電流負反饋第五章 晶閘管弧焊整流器52 不同外特性控制原理：不同外特性控制原理

41、： （1）恒流外特性：）恒流外特性：只采用電流負反饋只采用電流負反饋 An（Ug i n If）= 0 I f = U g i （2）恒壓外特性：恒壓外特性：只采用電壓負反饋只采用電壓負反饋 Am（ Ug u m Uf ）= 0 Uf = Ug u （3）混合反饋：混合反饋： 1）采用電流與電壓聯合反饋采用電流與電壓聯合反饋 Am( U g u m Uf ) + An( Ug i - n I f ) = 01n1m 2）按電壓大小采用反饋按電壓大小采用反饋 當電壓大于一定值時只采用電流負反饋，當電壓大于一定值時只采用電流負反饋， 當電壓小于一定值時采用電壓與電流聯合反饋形式。當電壓小于一定值時

42、采用電壓與電流聯合反饋形式。mAnAIUmnff第五章 晶閘管弧焊整流器53 oUI52314圖6-63 閉環控制所獲得的外特性只用電壓負反饋只用電壓負反饋只用電流負反饋只用電流負反饋用電流截止負反饋用電流截止負反饋同時采用電流、同時采用電流、電壓負反饋電壓負反饋上端采用電流負反饋，上端采用電流負反饋， 下端同時采用電流負下端同時采用電流負 反饋與電壓負反饋。反饋與電壓負反饋。采用閉環控制后所獲得的外特性第五章 晶閘管弧焊整流器54外特性控制電路外特性控制電路a) 分流器采樣與放大電路分流器采樣與放大電路b) 誤差放大器電路誤差放大器電路Uk= - R1 / R2 ( Ugi - Ufi )電

43、流采樣反饋控制電路（陡降外特性）電流采樣反饋控制電路（陡降外特性）Uk = - k（ Ugi n If ）第五章 晶閘管弧焊整流器55電壓反饋控制電路（電壓反饋控制電路（平特性控制電路）第五章 晶閘管弧焊整流器56電流負反饋帶截止電流負反饋帶截止 145點與接地之間接有穩壓點與接地之間接有穩壓管管VS7，使電流負反饋帶截止。使電流負反饋帶截止。If很小時，很小時，|Uk |很大，若很大，若|Uk |大大于于VS7的穩壓值，的穩壓值，145點與接地點與接地間的電壓將維持為間的電壓將維持為VS7的穩壓的穩壓值，即電流負反饋作用被截止。值，即電流負反饋作用被截止。只有在只有在If達到某個臨界電流值達

44、到某個臨界電流值之后，使之后，使|Uk |小于小于VS7的穩壓值的穩壓值時，時，145點與接地的電壓才與點與接地的電壓才與nIf有關，才有電流負反饋作用。有關，才有電流負反饋作用。 T2R13C13VS1610111213VD14V174R58V2RP4RP6V3V4RP5VS7C4T474cdVU1VU2145T3C5UkR15ab-15V圖6-35 ZX5系列晶閘管弧焊整流器的觸發電路電流截止負反饋電流截止負反饋Uk = Am（Ug u - m Uf ）+ An（Ugi - n If ）第五章 晶閘管弧焊整流器57第六節 晶閘管式脈沖及矩形波交流弧焊電源一、晶閘管式脈沖弧焊電源一、晶閘管式

45、脈沖弧焊電源二、晶閘管式矩形波交流弧焊電源二、晶閘管式矩形波交流弧焊電源以晶閘管作為開關產生脈沖波形的弧焊電源。以晶閘管作為開關產生脈沖波形的弧焊電源。第五章 晶閘管弧焊整流器58一、晶閘管式脈沖弧焊電源一、晶閘管式脈沖弧焊電源 晶閘管給定值式脈沖弧焊電源晶閘管給定值式脈沖弧焊電源 晶閘管斷續器式脈沖弧焊電源晶閘管斷續器式脈沖弧焊電源第五章 晶閘管弧焊整流器59K1(Ugu-mUf)-K2(Ugi-nIf)UkUMIf、UfK1(Ugu-mUf)Ugu-mUfUgumUfUf-放大 K3觸發電路整流器放大 K1電壓采樣放大 K2電流采樣K2(Ugi-nIf)Ugi-nIfUginIfIf圖6-

46、62 晶閘管弧焊整流器閉環控制系統示意圖 其控制電路與晶閘管式弧焊整流器基本相同。不同之處在其控制電路與晶閘管式弧焊整流器基本相同。不同之處在于控制電路中比較環節的于控制電路中比較環節的給定值為脈沖電壓，而不是直流電給定值為脈沖電壓，而不是直流電壓。壓。第五章 晶閘管弧焊整流器60晶閘管斷續器式脈沖弧焊電源晶閘管斷續器式脈沖弧焊電源按晶閘管斷續器的結構形式可分為兩類：按晶閘管斷續器的結構形式可分為兩類：雙電源式雙電源式單電源式單電源式交流斷續器交流斷續器直流斷續器直流斷續器第五章 晶閘管弧焊整流器61 串連式串連式并連式并連式 由并聯工作的兩個由并聯工作的兩個電源供電。基本電流電源供電。基本電

47、流由額定電流較小的直由額定電流較小的直流電源供電；脈沖電流電源供電；脈沖電流由直流弧焊電源流由直流弧焊電源(弧焊整流器或直流弧焊整流器或直流弧焊發電機弧焊發電機)和晶閘和晶閘管斷續器串聯或并聯管斷續器串聯或并聯組成的電源裝置供電，組成的電源裝置供電，其額定電流較大。其額定電流較大。第五章 晶閘管弧焊整流器62采用單電源直流斷續器的晶閘管式脈沖弧焊電源采用單電源直流斷續器的晶閘管式脈沖弧焊電源晶閘管直流斷續器晶閘管直流斷續器輸出電流波形輸出電流波形直直流流弧弧焊焊電電源源第五章 晶閘管弧焊整流器63晶閘管式矩形波交流弧焊電源矩形波交流弧焊電源又稱方波交流弧焊電源。矩形波交流弧焊電源又稱方波交流弧

48、焊電源。常用于鋁合金交流鎢極氬弧焊。常用于鋁合金交流鎢極氬弧焊。晶閘管橋的開關直流電抗器的儲能正弦波交流電流矩形波交流電流逆變器式逆變器式晶閘管電抗器式晶閘管電抗器式數字開關式數字開關式 與單相橋式全控整流電路相比較，不是把電弧放在直流與單相橋式全控整流電路相比較，不是把電弧放在直流一側與一側與DK相串聯，而是將其放在交流一側與變壓器二次繞相串聯，而是將其放在交流一側與變壓器二次繞組相串聯。組相串聯。DK是帶有間隙的電抗器，由于其電感量很大，是帶有間隙的電抗器，由于其電感量很大，具有儲能及續流作用，從而保證了小電流的連續性。具有儲能及續流作用，從而保證了小電流的連續性。第五章 晶閘管弧焊整流器

49、64第五節第五節 晶閘管式弧焊整流器典型產品介紹晶閘管式弧焊整流器典型產品介紹ZX5系列晶閘管式弧焊整流器系列晶閘管式弧焊整流器 由主電路、觸發電路與控制電路組成。由主電路、觸發電路與控制電路組成。 主電路為帶平衡電抗器雙反星形形式。主電路為帶平衡電抗器雙反星形形式。 觸發電路為單結晶體管觸發電路。觸發電路為單結晶體管觸發電路。第五章 晶閘管弧焊整流器65圖圖5-66 ZX5-400型晶閘管式弧焊整流器電氣原理圖型晶閘管式弧焊整流器電氣原理圖交流接觸器，用于接通與斷開主電路交流接觸器，用于接通與斷開主電路主變壓器的一次為星形連接主變壓器的一次為星形連接二次為帶平衡電抗器的雙反星形連接二次為帶平衡電抗器的雙反星形連接六只晶閘管均采用共陽極接法，有利于散熱與觸發六只晶閘管均采用共陽極接法，有利于散熱與觸發電風扇電風扇第五章 晶閘管弧焊整流器66圖圖5-67 控制電路簡化圖控制電路簡化圖晶閘