一种大功率等离子切割电源制造技术

本实用新型专利技术提供一种大功率等离子切割电源，包括降压变压器、第一整流器、第二整流器、第一斩波器、第二斩波器、输出滤波、控制器、驱动电路、过流保护电路、高频高压引弧电路、变压器过温保护电路、人机界面、报警器、水路故障信号、气路故障信号。本实用新型专利技术采用工频变压器将电网的380VAC三相交流电经三相变压器隔离降压为两路三相200V交流电，再经三相桥整流和电容滤波为直流电供给斩波器，斩波器为两个Buck变换器模块并联，斩波器将直流电切换成15.5kHz的高频脉冲电，经输出滤波后输出平稳的直流电流供给切割电弧；具有控制电路简单、开关频率高、控制特性好、可靠性高、成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种大功率等离子切割电源
本技术涉及切割机电源
，具体涉及一种大功率等离子切割电源。
技术介绍
随着机械加工技术中“以焊代铸”趋势的加速，人们对等离子切割的关注目光已经不只局限于切割薄钢板和非铁金属，更多的是用它来满足高速度、高质量、低成本的加工制造业中用量最大的中厚碳钢板切割的需求。恰逢此时国际上水射流等离子切割技术、长寿命氧气等离子切割技术和精细等离子切割技术相继诞生并发展成熟，及时给予了数控空气等离子切割机制造商以技术上的有力支撑。外部市场的迫切需求，加上内在技术准备的日臻完善，促成了数控等离子切割技术在许多领域得到了广泛的应用，如其应用在汽车、机车、压力容器、化工机械、核工业、通用机械、工程机械、钢结构等各行各业。等离子切割是利用等离子弧的高温将待切割处的金属迅速熔化，同时借助高速等离子流的巨大冲力把熔化了的金属吹除，从而形成切口并把工件割开，因此是一种利用电能的熔融切割方法。等离子弧柱温度高，通常可达18000-24000K，远远超过所有金属和非金属的熔点，可以切割任何黑色和有色金属以及非金属材料，适用范围广。等离子切割电源作为等离子切割机的核心，一般采用直流电源，根据等离子弧的需要，对电源有以下基本要求：(1)具有陡降的外特性。等离子弧的静特性在小电流时为下降特性，一般常用电流范围内为水平特性，大电流时为上升特性。对于等离子弧这种非线性负载，若采用平硬的恒压外特性曲线的电源，与等离子弧的水平状静特性曲线要么全部重合，要么没有交点，故不是引不起电弧，就是造成电流极大，将电源烧毁；与等离子弧上升或下降状静特性曲线虽有一个交点，但只是一个理论的工作点，实际使用过程中或不能稳定工作，或仍满足不了工艺上的要求。此外，在进行等离子切割工艺时，等离子电弧的阳极斑点，将沿着工件的厚度或喷嘴的孔道，上下频繁的游动，因此电弧长度也随着频繁地变化，弧长的变化将引起电流的变化，具有陡降外特性的电源电流变化最小。(2)引燃主电弧时，电流上升不能太快。(3)要求高的空载电压。为了保证等离子弧有足够压缩作用，以形成高温高速的焰流，有利于切割的穿透力和吹走熔渣，这就要求有较大的工作气流，有较大焰流长度和较高的电场强度，这些都会使工作电压大大提高，工作电压提高必然要求空载电压相应提高，而且空载电压高，有利于引弧和工作稳定，提高切割质量。逆变式等离子切割电源由于高频变压器分布参数作为谐振电路的一部分，变压器漏感参与谐振，漏感太大会限制变压器的输出功率，影响谐振频率以及增大开关管的电压应力，损坏半导体器件，因而存在返修率高，可靠性低的问题，一般应用在20kW以下的场合。
技术实现思路
(一)解决的技术问题本技术针对上述大功率等离子切割电源存在的缺陷问题，提供一种大功率等离子切割电源，采用工频变压器将电网的380VAC三相交流电经三相变压器隔离降压为两路三相200V交流电，再经三相桥整流和电容滤波为直流电供给斩波器，斩波器为两个Buck变换器模块并联，斩波器将直流电切换成15.5kHz的高频脉冲电，经输出滤波后输出平稳的直流电流供给切割电弧；具有控制电路简单、开关频率高、控制特性好、可靠性高、成本低的优点，是当前大功率空气等离子切割电源的理想选择。(二)技术方案为实现以上目的，本技术通过以下技术方案予以实现：一种大功率等离子切割电源，包括降压变压器、第一整流器、第二整流器、第一斩波器、第二斩波器、输出滤波、控制器、驱动电路、过流保护电路、高频高压引弧电路、变压器过温保护电路、人机界面、报警器、水路故障信号、气路故障信号；降压变压器输入端与电网相连，降压变压器的输出端分别与第一整流器、第二整流器输入端相连；第一整流器输出端与第一斩波器输入端相连，第二整流器输出端与第二斩波器输入端相连，第一斩波器、第二斩波器的输出端分别与输出滤波相连；驱动电路、过流保护电路、高频高压引弧电路、变压器过温保护电路、人机界面、报警器、水路故障信号、气路故障信号为控制器的外围电路分别与控制器相连；驱动电路的输出端分别与第一斩波器、第二斩波器相连，过流保护电路、高频高压引弧电路分别与输出滤波相连，变压器过温保护电路与降压变压器相连。根据本技术的一实施例，所述降压变压器副边设有两个绕组，两个副边绕组分别与第一整流器和第二整流器输入相连，所述第一整流器、第二整流器为三相硅整流桥模块；所述第一斩波器、第二斩波器为第一BUCK电路、第二BUCK电路，所述第一BUCK电路包括晶体管Q1、电容C11、续流二极管VD1、电感Lm1，晶体管Q1的发射极与电容C11一端相连，晶体管Q1的集电极与续流二极管VD1阳极相连，续流二极管VD1阴极分别与电容C11另一端、电感Lm1一端相连；所述第二BUCK电路包括晶体管Q2、电容C12、续流二极管VD2、电感Lm2，晶体管Q2的发射极与电容C12一端相连，晶体管Q2的集电极与续流二极管VD2阳极相连，续流二极管VD2阴极分别与电容C12另一端、电感Lm2一端相连；电感Lm1、电感Lm2另一端分别与输出滤波相连。根据本技术的一实施例，所述降压变压器将电网三相380V交流电降压为两路三相200V交流电。根据本技术的一实施例，所述第一整流器、第二整流器为三相硅整流桥模块DF100AA120。根据本技术的一实施例，所述续流二极管VD1、VD2为快恢复二极管，所述晶体管Q1、Q2为开关管IGBT。根据本技术的一实施例，所述控制器为单片机PIC16F877。根据本技术的一实施例，所述驱动电路包括驱动芯片U1、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10，电容C1、C2、C3、C4，二极管D1、D2，所述驱动芯片U1为SG3526，占空比信号通过电阻R1与U1的1脚相连，U1的1脚还分别与电阻R6、R7、电容C1一端相连，电阻R7、电容C1另一端接地，电阻R6与U1的18脚相连；U1的2脚分别与电阻R2、电容C3一端相连，电阻R2、电容C3另一端接地，U1的3脚与2脚相连，U1的4脚通过电容C2接地，U1的6脚和7脚接地；U1的9脚与电阻R4一端相连，电阻R4另一端与电阻R3一端相连，电阻R3另一端接地，U1的10脚通过电容C4接地；U1的11脚通过电阻R5接地，U1的12脚通过电阻R8与U1的18脚相连；U1的13脚与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与第一斩波器相连，U1的16脚与二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极与第二斩波器相连。根据本技术的一实施例，所述过流保护电路包括电阻R11、R12、R13、R14、R15、R16，运算放大器U2、U3，电容C5、C6、C7，二极管D3，所述运算放大器U2的同相输入端分别与电阻R11、电容C5一端相连，电容C5另一端接地，运算放大器U2的反相输入端与输出端相连，运算放大器U2的输出端通过电阻R14与运算放大器U3的反相输入端相连，运算放大器U3的同相输入端分别与电阻R12、R13、电容C6一端相连，电阻R12、电容C6另一端接地，电阻R12另一端与参考电压Vref相连，电阻R5连接在运算放大器U3的反相输入端与输出端之间，电阻R16与电容C7串联后并联在电阻R5两端，运算放大器U3的输出端与二极管D3的阴极相连，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率等离子切割电源，其特征在于：包括降压变压器、第一整流器、第二整流器、第一斩波器、第二斩波器、输出滤波、控制器、驱动电路、过流保护电路、高频高压引弧电路、变压器过温保护电路、人机界面、报警器、水路故障信号、气路故障信号；降压变压器输入端与电网相连，降压变压器的输出端分别与第一整流器、第二整流器输入端相连；第一整流器输出端与第一斩波器输入端相连，第二整流器输出端与第二斩波器输入端相连，第一斩波器、第二斩波器的输出端分别与输出滤波相连；驱动电路、过流保护电路、高频高压引弧电路、变压器过温保护电路、人机界面、报警器、水路故障信号、气路故障信号为控制器的外围电路分别与控制器相连；驱动电路的输出端分别与第一斩波器、第二斩波器相连，过流保护电路、高频高压引弧电路分别与输出滤波相连，变压器过温保护电路与降压变压器相连。

【技术特征摘要】
1.一种大功率等离子切割电源，其特征在于：包括降压变压器、第一整流器、第二整流器、第一斩波器、第二斩波器、输出滤波、控制器、驱动电路、过流保护电路、高频高压引弧电路、变压器过温保护电路、人机界面、报警器、水路故障信号、气路故障信号；降压变压器输入端与电网相连，降压变压器的输出端分别与第一整流器、第二整流器输入端相连；第一整流器输出端与第一斩波器输入端相连，第二整流器输出端与第二斩波器输入端相连，第一斩波器、第二斩波器的输出端分别与输出滤波相连；驱动电路、过流保护电路、高频高压引弧电路、变压器过温保护电路、人机界面、报警器、水路故障信号、气路故障信号为控制器的外围电路分别与控制器相连；驱动电路的输出端分别与第一斩波器、第二斩波器相连，过流保护电路、高频高压引弧电路分别与输出滤波相连，变压器过温保护电路与降压变压器相连。2.如权利要求1所述的一种大功率等离子切割电源，其特征在于，所述降压变压器副边设有两个绕组，两个副边绕组分别与第一整流器和第二整流器输入相连，所述第一整流器、第二整流器为三相硅整流桥模块；所述第一斩波器、第二斩波器为第一BUCK电路、第二BUCK电路，所述第一BUCK电路包括晶体管Q1、电容C11、续流二极管VD1、电感Lm1，晶体管Q1的发射极与电容C11一端相连，晶体管Q1的集电极与续流二极管VD1阳极相连，续流二极管VD1阴极分别与电容C11另一端、电感Lm1一端相连；所述第二BUCK电路包括晶体管Q2、电容C12、续流二极管VD2、电感Lm2，晶体管Q2的发射极与电容C12一端相连，晶体管Q2的集电极与续流二极管VD2阳极相连，续流二极管VD2阴极分别与电容C12另一端、电感Lm2一端相连；电感Lm1、电感Lm2另一端分别与输出滤波相连。3.如权利要求2所述的一种大功率等离子切割电源，其特征在于，所述降压变压器将电网三相380V交流电降压为两路三相200V交流电。4.如权利要求3所述的一种大功率等离子切割电源，其特征在于，所述第一整流器、第二整流器为三相硅整流桥模块DF100AA120。5.如权利要求4所述的一种大功率等离子切割电源，其特征在于，所述续流二极管VD1、VD2为快恢复二极管，所述晶体管Q1、Q2为开关管IGBT。6.如权利要求1所述的一种大功率等离子切割电源，其特征在于，所述控制器为单片机PIC16F877。7.如权利要求1所述的一种大功率等离子切割电源，其特征在于，所述驱动电路包括驱动芯片U1、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10，电容C1、C2、C3、C4，二极管D1、D2，所述驱动芯片U1为SG3526，占空比信号通过电阻R1与U1的1脚相连，U1的1脚还分别与电阻R6、R7、电容C1一端相连，电阻R7、电容C1另一端接地，电阻R6与U1的18脚相连；U1的2脚分别与电阻R2、电容C3一端相连，电阻R2、电容C3另一端接地，U1的3脚与2脚相连，U1的4脚通过电容C2接地，U1的6...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘传洋，刘景景，孙佐，
申请(专利权)人：池州学院，
类型：新型
国别省市：安徽,34