逆变焊机用实现焊机空载、轻载时软开关装置

《逆变焊机用实现焊机空载、轻载时软开关装置》涉及的是一种工业上用于焊接的焊机，尤其是一种逆变焊机用实现焊机空载、轻载时软开关装置。

截至2004年12月，软开关弧焊逆变器多采用全桥逆变电路，而控制方式则采用脉宽调制方式（PWM），零电压开关脉宽调制方式（ZVS-PWM）中，两桥臂均实现零电压开关，但滞后桥臂零电压条件是受负载和输入电压极大的影响，当负载在空载或轻载时，就将失去零电压开关的条件，出现环流能量大、占空比丢失等问题，使得开关损耗和开关噪声加大。

图1为《逆变焊机用实现焊机空载、轻载时软开关装置》的结构示意图。

2017年12月，《逆变焊机用实现焊机空载、轻载时软开关装置》获得第十九届中国专利优秀奖。 2100433B

通过附图可以看出，《逆变焊机用实现焊机空载、轻载时软开关装置》主要包括由大功率绝缘栅双极型晶体管Q1、Q3为超前臂，大功率绝缘栅双极型晶体管Q2、Q4为滞后臂，电容C1、C3为超前臂并联电容，电容C2、C4为滞后臂并联电容组成的全桥移相谐振式电路，全桥移相谐振式电路通过高频变压器T初级线圈N1输岀，高频变压器T次级输出线圈N2输出逆变电源，该方案是在高频变压器T的次级还有一个次级辅助线圈N3，次级辅助线圈N3的匝数与次级输出线圈N2的匝数相同。在辅助线圈N3两端连接一个换流电感L。换流电感L是在U型铁氧体铁芯上用导线缠绕14-21匝，具体匝数要根据负载输出电流的大小而定。

逆变焊机用实现焊机空载、轻载时软开关装置专利目的

《逆变焊机用实现焊机空载、轻载时软开关装置》针对2014年12月之前技术所存在的不足而提供一种逆变焊机用实现焊机空载、轻载时软开关装置技术方案，该方案釆用在高频变压器T的次级加装次级辅助线圈N3和换流电感L的方法，改善焊机负载在空载或轻载时，保持零电压开关的条件，不增加开关损耗和开关噪声。

逆变焊机用实现焊机空载、轻载时软开关装置技术方案

《逆变焊机用实现焊机空载、轻载时软开关装置》主要包括由大功率绝缘栅双极型晶体管Q1、Q3为超前臂，大功率绝缘栅双极型晶体管Q2、Q4为滞后臂，电容C1、C3为超前臂并联电容，电容C2、C4为滞后臂并联电容组成的全桥移相谐振式电路，全桥移相谐振式电路通过高频变压器T初级线圈N1输出，高频变压器T次级输出线圈N2输出逆变电源，该方案的特点是在高频变压器T的次级还有一个次级辅助线圈N3，辅助线圈N3连接一个换流电感L。该方案具体特点还有，换流电感L是在U型铁氧体铁芯上用导线缠绕14-21匝。次级辅助线圈N3的匝数与次级输出线圈N2的匝数相同。

逆变焊机用实现焊机空载、轻载时软开关装置改善效果

《逆变焊机用实现焊机空载、轻载时软开关装置》在高频变压器T的次级还有一个次级辅助线圈N3，辅助线圈N3连接一个换流电感L。这一结构，当逆变器负载在空载或轻载时，通过高频变压器次级辅助线圈N3上的换流电感L，使谐振回路引入适当的环流，实现了零电压开关的条件，并不增加开关损耗和开关噪声。这个环流当逆变器有负载时，还起到斜坡补偿的作用，这又有利于系统的稳定工作。

1.《逆变焊机用实现焊机空载、轻载时软开关装置》主要包括由大功率绝缘栅双极型晶体管Q1、Q3为超前臂，大功率绝缘栅双极型晶体管Q2、Q4为滞后臂，电容C1、C3为超前臂并联电容，电容C2、C4为滞后臂并联电容组成的全桥移相谐振式电路，全桥移相谐振式电路通过高频变压器T初级线圈N输出，高频变压器T次级输出线圈N2输出逆变电源，其特征是：在高频变压器T的次级还有一个次级辅助线圈N3，辅助线圈N3连接一个换流电感L。

2.根据权利要求1所述的软开关装置，其特征是：所述的换流电感L是在U型铁氧体铁芯上用导线缠绕14-21匝。

3.根据权利要求1或2所述的软开关装置，其特征是：所述的次级辅助线圈N3的匝数与次级输出线圏N2的匝数相同。

空载（变压器）是指变压器的一次绕组接入电源，二次绕组开路的工作状态。此时，一次绕组中的电流称为变压器的空载电流。空载电流产生空载磁场。在主磁场（即同时交联一、二绕组的磁场）作用下，一、二次绕组中便感应出电动势。[1]

空载定义

空载试验，是指检验水轮发电机组在不带负荷空转工况下运转稳定性和可靠性的启动程序。这属于水力机组在无负载状态下的性能测试。空载试验是同步发电机的基本试验之一。通过空载试验，不仅可以检查励磁系统的工作情况，电枢绕组联结是否正确，还可以了解电机磁路饱和程度。

空载内容

空载试验是为了考核自动操作控制的准确性，测定空载特性和整定有关继电保护值。启动前需对机组进行全面检查，主要包括：①各转动与固定部件的四周间隙合格，内部无异物。②转子磁极接头对附近导体的安全距离不小于10 mm。⑧各轴承油位在规定范围内。④推力轴承及上导轴承对地绝缘电阻符合规程要求，推力轴承高压油顶起油泵工作正常。⑤水轮发电机组测温装置、信号装置己能投入使用。⑥各油、气、水系统阀门的开启和关闭位置均正常无误。⑦各部位冷却水压力调整至规定的范围内，并能正常通水。⑧操作水轮发电机制动闸动作正确。⑨水轮发电机内部洁净，无金属等遗留物。⑩励磁滑环炭刷需拔出。⑩水轮发电机引出线出口断路器和隔离开关处于切断状态。上述检查符合要求后，按操作程序命令进行开机操作。

新建水电站机组第1次开机均为手动操作，并在额定转速60%、80%时稍事停留，以便有时间检查和发现问题。无异状后，再升至额定转速，空载运行。在第1次启动运行过程中，要重点监视以下内容：①监听水轮机室，水轮发电机定子风洞及上、下部风洞盖板处有无异常声音，若有异声，迅速判别部位及原因，必要时紧急停机检查处理。②临视水轮机工作密封漏水和顶盖排水是否可靠，必要时紧急停机检查处理。③监测各轴瓦温度上升情况，瓦温上升过快或温度接近允许极限时，要立即停机处理。④监测水导、下导、上导、滑环的摆度及顶盖和上、下机架的振动，检查各部轴承油位变化，必要时进行相应调整。⑤检查油、气、水管路接头及阀门的渗漏情况，并进行相应处置。⑥检查受油器润滑摩擦是否良好。

在上述运行情况止常、各部位温度均稳定在限额范围内时，作空载工况下的试验，主要项目：①测定水轮发电机残压并核对相序。②水轮机调速器自动调节试验，测各项特性及参数整定，最后做扰动试验，检验灵敏度和稳定性。③装复并磨励磁滑环炭刷，试验和调整励磁系统，录制励磁机空载特性。④若水轮发电机组摆度、振动过大时，需进行水轮发电机组动平衡试验，并加配重。⑤水轮发电机短路试验，检查二次电源回路，整定水轮发电机电流保护，录制水轮发电机短路特性及短路消磁特性，以及带主变压器升流试验，必要时进行短路干燥。⑥水轮发电机组过速度试验，整定转速继电器。⑦停机检查，并做水轮发电机定子线圈交流、直流耐压试验等。

变压器的损耗是变压器的重要性能参数，一方面表示变压器在运行过程中的效率，另一方面表明变压器在设计制造的性能是否满足要求。变压器空载损耗和空载电流测量、负载损耗和短路阻抗测量都是变压器的例行试验。

变压器的空载试验就是从变压器任一组线圈施加额定电压，其它线圈开路的情况下，测量变压器的空载损耗和空载电流。空载电流用它与额定电流的百分数表示。

1、空载试验是测量额定电压下的空载损耗和空载电流，试验时高压侧开路，低压侧加压，试验电压是低压侧的额定电压，试验电压低，试验电流为额定电流百分之几或千分之几。

2、变压器空载试验的电源容量的选择：保证电源波形失真不超过5%，试品的空载容量应在电源容量的50以下；采用调压起加压，空载容量应小于调压器容量的50%；采用发电机组试验时，空载容量应小于发电机容量的25%。

空载试验的试验电压是低压侧的额定电压，变压器空载试验主要测量空载损耗。空载损耗主要是铁损耗。铁损耗的大小可以认为与负载的大小无关，即空载时的损耗等于负载时的铁损耗，但这是指额定电压时的情况。如果电压偏离额定指，由于变压器铁芯中的磁感应强度处在磁化曲线的饱和段，空载损耗和空载电流都会急剧变化，因此，空载试验应在额定电压下进行。

注意：在测量大型变压器的空载或负载损耗时，因为功率因数很低，可达到cosφ小于和等于0.1。所以一定要求采用低功率因数的瓦特表。

3、通过空载试验可以发现变压器以下缺陷：硅钢片间绝缘不良。铁芯极间、片间局部短路烧损，穿芯螺栓或绑扎钢带、压板、上轭铁等的绝缘部分损坏、形成短路，磁路中硅钢片松动、错位、气隙太大，铁芯多点接地，线圈有匝间、层间短路或并联支路匝数不等、安匝不平衡等，误用了高耗劣质硅钢片或设计计算有误。2100433B