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1.概述
近些年，我国电站锅炉朝着大容量、高参数和高效率的方向发展，电站机组容量也从300MW等级机组发展成为600MW、1000MW等级，锅炉制造、安装技术水平也有着非常大的提高。焊接是锅炉制造和安装过程中最为关键的工艺方法之一，焊接技术的发展直接影响着我国发电装备制造行业的发展，锅炉技术的发展进一步加快了焊接技术的发展，同时焊接技术水平的提高也推动了锅炉行业的发展[1][2]。为了提高焊接质量，除了研究材料的焊接性能，采用先进的焊接工艺，开发相应的新型焊接材料，焊机或焊接电源的性能对于焊接质量的保障也至关重要。
2.技术原理及特性
2.1技术原理
传统焊机往往根据不同的焊接规范或工艺，采用专门的焊机对焊材进行焊接，即被动地适应电弧变化，焊机既要充当电源，又要满足工艺过程需要，因此传统焊机具有品种繁多，互换性差，固定资产投入大等缺点。同时传统焊机为了加强耐冲击力，而使得焊机设备复杂，降额使用。二次变流器是一种新型的焊接电源，其思想是通过主动控制，对不稳定的焊接电弧为稳定的负载，同时做到等弧长、等熔深、熔深可控。二次变流器简化了焊机功能，让焊机成为只承担一个稳定负载的简单电源。二次变流器的原理如图2-1所示。
图2-1 二次变流器原理图
弧焊二次变流器的整个控制电路由电压环调节器、电流环调节器、PWM波形发生器组成，外环是电压环保证焊接电压稳定，用于恒压工作模式；内环是电流环，由波形控制器和电流环来保证焊接电源的动特性，用于恒流工作模式。主回路中，功率可控硅控制主电流通断，避免输入接错对IGBT器件和变流器损坏现象。IGBT器件在PWM波驱动控制下实现对主电流的变频，电抗器主要用于保证焊接电流的连续。
2.2特性及参数
弧焊二次变流器由直流电源供电，输入电压范围为DC50V～DC115V，由以上技术原理分析可以看出，其主要特性如下：
（1）安全性高：特有的电流/电压复合感应控制技术，空载待机电压只有12VDC，提高了安全性；
（2）可靠性高：原理及主要回路简单、控制集成度高，只需要一根输入电缆，大幅提高了设备的可靠性；
（3）性能优异：二次变流器CC/CV（恒流/恒压）多特性，输出电流品质高、纹波电流小、几乎不受网压影响，加长线长度对电流品质影响小，保证了工艺性能；
（4）通用性强：适用于手工焊、半自动焊和自动焊，适用于任何类型的焊接材料，能够将一款大容量CC电源转换为多工位和多用途焊机；
（5）扩展性强：多台二次变流器可随意并联使用，并带有可扩展数字接口；
（6）适应性强：输入电压范围宽广，电压范围为DC50V～DC115V，焊接电流不受电网电压波动影响，电缆可延长至1.5km；
（7）对电网污染小：屏蔽了焊接电弧对电源的影响，大幅减少对电网的污染；
（8）便于携带：体积小、重量轻，输出电流为500A的二次变流器重量仅为25kg，便于携带。
弧焊二次变流器主要性能参数如表2-1所示。
序号 | 名称 | 单位 | 数值 | 1 | 额定输入电流 | A | 290 | 2 | 额定输入容量 | KVA | 22.5 | 3 | 额定持续负载率 | % | 60 | 4 | 输出电流 | A | 0～500 | 5 | 输出电压 | V | 0～40 | 6 | 输入电压 | V | 50～115VDC | 7 | 空载电压 | V | 12 | 8 | 空载一次电流 | A | <0.5 | 9 | 空载损耗 | W | <30 | 10 | 功率因数 | | >0.90 | 11 | 效率 | | >0.90 |
表2-1 弧焊二次变流器主要性能参数表
弧焊二次变流器具有两种工作模式：恒流工作模式和恒压工作模式。弧焊二次变流器两种工作模式的静外特性曲线分别如图2-2和2-3所示。
 
图2-2 恒流静外特性曲线 图2-3 恒压静外特性曲线
图2-2为恒流工作模式的静外特性曲线，恒流模式要求电源具有陡降外特性，即焊接电流随着焊接电压的变化而产生的变化量尽量小，恒流工作模式适用于手工焊。图2-3为恒压工作模式的静外特性曲线，恒压模式要求电源的焊接电流无论怎样变化，焊接电压都要保持相对的恒定，恒压工作模式主要适用于MIG/MAG焊机上。
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