[其他]矿用晶体管直流高压逆变电焊机

说明书

本发明属于晶体管逆变式电气焊接设备。

目前国内煤矿、冶金、化工等矿山井下大巷运输工具仍以架线电机车为主。由于作为驱动架线电机车动力的直流供电线路，其正极是架空线，负极是巷道中的道轨，而道轨系采用夹板、螺钉联接固定，接触电阻大。在井下大巷运输线路长达数公里甚至十几公里的情况下，因道轨接触电阻所产生的电压降有的高达100伏以上，这样不仅造成很大的电能损耗，而且还会产生杂散电流严重干扰井下通信。为此国家煤炭部要求井下轨道全部进行无缝焊接，但是由于井下运输大巷距离长，220伏单相交流电源和380伏三相交流电源不易解决，使现有各种常规电焊机无法在井下大巷使用。据了解国内有的厂家专为矿井大巷生产的直流电动机带发电机组电焊机，重达1.1吨，搬运使用很不方便。而最近出现的几种可控硅逆变电焊机，有的仍重达180公斤，有的虽轻一些，但输出焊接电流小，不能满足使用。普遍存在体积大，噪声大，干扰大，效率低，可靠性差，焊接特性差等缺点。

据查在原理上与本发明最接近的已有技术是美国ASTRO－MATIC公司生产的E－300－P型TIG晶体管弧焊电源，以及国外市场上出现的晶体管逆变式交流焊接电源。（其电路可见清华大学何方殿主编“弧焊整流电源及控制”一书中118页至119页中图3－12至图3－15）。已有技术与本发明虽然都属于晶体管脉冲弧焊电源，但已有技术的前者是在50伏低压下工作的电流截止反馈式晶体管脉冲弧焊电源；已有技术的后者是单相交流电源整流后逆变输出功率3千瓦的交流弧焊电源；而本发明则是应用在缺乏单相或三相交流电源的矿山井下大巷，直接利用架线电机车用架空线直流高压进行逆变的脉冲弧焊电源。

同已有技术相比，本发明直流逆变工作电压高达800伏；电网电压变化范围大，为400伏～800伏；（已有技术工作直流电压最大仅为300伏，电压变化一般为±10％），输出功率大，为12千瓦；（已有技术3千瓦）等。故本发明不仅在电路设计上有明显独特的技术特征，而且在使用性能上与已有技术相比也有着重大实质性的区别。

针对上述问题，本发明的目的是从矿山井下大巷轨道焊接及设备维修这一特点出发，运用新型器件与电子技术研制适用于井下大巷实施电弧焊，而不需交流电源，直接利用架空线直流高压作为电源供给的一种体积小，重量轻、便于携带、使用方便、焊接性能优良，安全可靠的晶体管新型逆变电焊机。

本发明是按如下方式实现的：本发明主要由电源输入电路，辅助逆变电源、200KHz高频引弧电路，12千瓦高压大功率逆变电源四大部分组成。以下将结合附图对本发明作进一步的详细描述。

附图1为本发明之方框图。图中A为限制浪涌电压、浪涌电流输入滤波电路，B为辅助逆变电源，C为主控制电路，D为频率调正和死区控制电路，E为高速大功率驱动电路，F为此例电压产生电路，G为大功率逆变电路，H为焊接输出电路，I为焊接电流检测电路，J为焊接电流控制及显示电路，K为焊接电压控制显示电路，L为空载检测控制节电及防触电电路，M为大功率晶体管组温度检测及过热保护电路，N为大功率晶体管组过压过流高速保护电路，O为引弧控制电路，P为引弧驱动电路，Q为高频引弧功率转换电路，R为引弧可变电源电路，S为引弧功率输出峰值型取样电路及功率限制电路，T为引弧频率调正电路。

附图2为输入直流电压400V～800V或180V～360V，输出功率为12KW，焊接电流调节范围为10A～450A，最大焊接电流500A，空载电压5V，引弧电压60～80V，焊接主脉冲电流频率为16KHZ～30KHZ，引弧和维弧脉冲电流频率为100KHZ～200KHZ，整机效率达90％以上，具有恒流和恒压焊接特性，具有空载节电和防触电安全保护功能的晶体管逆变电焊机电原理图。因电路复杂，故分别绘在2a～2e5张图上。

现以图2为例，阐述本发明各部分电路的原理、构成和功能。