弧焊电源课程设计--晶闸管触发电路的设计

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1、 弧焊电源课程电路设计综述报告弧焊电源课程电路设计综述报告 弧焊电源课程设计 课题名称： 晶闸管触发电路的设计 学 院: 材料科学有工程学院 班 级： 焊接三班 姓 名： 学 号： 指导教师： 一、引言一、引言 自从 1956 年美国贝尔实验室发明晶闸管， 1957 年美国通用电气公司发出世界上第一只 晶闸管以后，从此揭开了电力电子技术发展和应用的序幕。由于晶闸管容量大、耐压高、功 耗小、具有良好的可控性，因此很适合制作弧焊电源。在 20 世纪 60 年代初期，便出现了以 晶闸管为整流元件的弧焊电源晶闸管弧焊整流器。 它采用小功率信号改变晶闸管的导通 角来实现对弧焊电源外特性的控制以及焊接参数

2、的调节。 目前在各种弧焊电源中， 晶闸管弧 焊整流器的应用较为广泛。 二、二、晶闸管弧焊电源主电路形式及原理晶闸管弧焊电源主电路形式及原理 晶闸管式弧焊整流器主电路主要有三种：三相桥式半控电路、三相桥式全控电路以及 带平衡电抗器双反星形电路。 2.1、三相桥式半控电路、三相桥式半控电路 电阻性负载 其电路如图 5-6。图中 T 为变压器，整流电路由三个晶闸管 V1、V3、 V5 和三个二极管 VD2、VD4、VD6 组成，Rf 为负载，其中三个晶闸管构成共阴极，三个 二极管构成共阳极。 当晶闸管 控制角= 。 0时波形分析如图 5-7 所示。分别在自然换向点 t1、t3、t5，触发三只 晶闸管

3、，使其轮流导通。而二 极管则在自然换向点t2、t4、t6 处自然换向。 图 5-7 0三相桥 式半控整流电路电阻负载 波形 a) 相电压 b) 负载电压 c)触发电压 d) 管子导通顺序 当30时，如图 5-8 所 示，t1 时刻 V1 管触发导 通，电源电压 uab 通过 V1 和 VD6 加 于负载 Rf 两端。在t2 时，共阳极组 整 流二极管 VD2 与 VD6 自然换向， 所以在t2 之后，VD2 导通，电源电 压 uac 通过 V1、VD2 加于负载，一直 到t3 时刻，V3 管导通后使 V1 承受 反压而关断，电路转换为 V3 与 VD2 导通。Rf 两端电压是 ubc。依此类推

4、。 从输出电压波形看每个周期有六次脉动，且脉动是不均匀的。 当60时，即在滞后于自然换相点 60处触发晶闸管得到的负载波形如图 5-8 所示。 其特点是，在触发晶闸管时正值二极管的自然换相点，因而晶闸管与二极管同时换相。 2.2、三相桥式全控整流电路三相桥式全控整流电路 当60时，三相桥式半控整流电路的整流电压波形每周只有三个波峰脉动较大。 如果将其三个二极管 VD2、VD4、VD 6 换成三个晶闸管，就变成了三相桥式全控整流电路， 如图 5-11 所示，其输出电压波形较 好。 1.电阻性负载电阻性负载 其电路如图 5-11 所示，六只晶 闸管：V1、V3、V5 接成共阴极组， V2、V4、V

5、6 接成共阳极组。现讨 论电阻性负载时的工作情况，先将 输出电抗器 L 短路起来。要使负载 中流过电流，必需让上述二组晶闸 管中各有一个同时导通。与其它全 波整流电路一样，由于管子压降可 以忽略， 负载上承受的是线电压。 工作过程中， 共阳极组和共阴极组的晶闸管都在不断相换， 换相时刻取决于产生触发脉冲的相位。 为了获得一周有六个波峰的负载电压波形， 则需同时 触发两组晶闸管。即要求同组各晶闸管的触发电压互差 120 ，二组之间互差 60 。如图 5-12 所示是，即在自然换点t16 上，由互差 60 的 ug16 按序触发对应的晶闸管 VH16 的 波形。 图5-12 a0三相桥式全控整流电

6、路电阻负载波形a) 相电压 b) 负载电流、 电压c) 触 发电压 d) 管子导通顺序 2.3、带平衡电抗器双反星形可控整流电路带平衡电抗器双反星形可控整流电路 其基本电路，如图 5-16 所示，可接成图 5-16a、b 形式，其工作原理及组成是一样的。 其结构由六个晶闸管，一个平衡电抗器 LB和一个主变压器组成。主变压器是三相的，二次 有两组绕组，各以相反极性联成星形，故称“双反星形” 。 带平衡电抗器双反星形整流电路，相当于正极性和反 极性两组三相半波整流电路的并联。 各组输出电压波形如 图 5-21a、 b 中实线所示， 是各相电压的包络线。 任何瞬时， 正、反极性组均有一支电路导通工作，故可将该电路简化 成如 5-22 所示。图中 ua、ub 各为某瞬时同时导通的正、 反极性支路的变压器相电压瞬时值， 晶闸管的正向压降略 去不计 。平衡电抗器是维持两组三相半波电路