一种逆变式空气等离子切割电源系统技术方案

一种逆变式空气等离子切割电源系统，包括依次连接的三相交流电模块、第一整流滤波模块、斩波模块、逆变模块、第二整流滤波模块、电流采样模块、控制器、驱动模块，所述驱动模块另一端分别与斩波模块、逆变模块连接。本实用新型专利技术具有电弧稳定，引弧特性好，对电网波动的补偿能力强，电流调节范围宽，体积小，重量轻，逆变噪音小等优点。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种切割电源系统，尤其涉及一种逆变式空气等离子切割 电源系统。
技术介绍
逆变式空气等离子切割是一种新型的热切割^技术，与传统切割才几相比具有引 弧成功率高、弧压高、能量集中、切割能力强、切割速度快、割缝窄、切口光 滑、变形小等优点。近些年来，随着逆变技术的进步,相应的逆变式等离子切割 技术也朝着大功率，高效率，稳定性好的方向发展，其切割电流也由原来的几十 安培上升到一百多安培，不仅大大提高了切割速度，而且提高了切割质量。但在切割电流(国内最大切割电流为160A，国外为200A)、逆变输出波形控制 技术和可靠性上存在不足之处。
技术实现思路
本技术的目的在于提出 一种逆变式空气等离子切割电源系统，使得所 述电源系统具有电弧稳定，引弧特性好，对电网波动的补偿能力强。 为达到上述目的，本技术采用如下解决方案一种逆变式空气等离子切割电源系统，包括依次连接的三相交流电模块、 第一整流滤波模块、斩波模块、逆变模块、第二整流滤波才莫块、电流采样模块、 控制器、驱动模块，所述驱动模块另一端分别与斩波模块、逆变模块连接。所述逆变模块采用单相桥式结构。所述第 一整流滤波模块和第二整流滤波模块是单相半波整流电路模块。 所述三相交流电才莫块的输入电压为三相380V、 50Hz。 所述电源系统采用绝缘双极晶体管开关器件。与传统的硅整流式、晶闸管整流式空气等离子切割电源相比，本技术具有电弧稳定,弓I弧特性好,对电网波动的补偿能力强,电流调节范围宽,体积小,重量 轻,逆变噪音小等优点.附图说明图l是本技术较佳实施例的原理框图。图2是电流反馈运算电路示意图。 图3是电流采样反馈电路示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步描述如图1所示， 一种逆变式空气等离子切割电源系统，包括依次连接的三相 交流电模块、第一整流滤波模块、斩波模块、逆变模块、第二整流滤波模块、 电流采样模块、控制器、驱动模块，所述驱动模块另一端分别与斩波模块、逆 变模块连接。所述逆变模块采用单相桥式结构。所述第 一整流滤波模块和第二整流滤波模块是单相半波整流电路模块。 所述三相交流电才莫块的输入电压为三相380V、 50Hz。 所述电源系统釆用绝缘双极晶体管开关器件。IGBT逆变式空气等离子切割电源由主电路、驱动电路、控制电路和保护电 路四部分组成.主电路用IGBT作为开关元件，逆变电路采用单相桥式结构，其特 点是IGBT射集两极承受电压较小，稳定性好，输出功率较高，能耗低，采用单相半 波整流电路实现整流功能，结构简单，结合滤波扼流圏，实现大电流平滑输出.该 电源关键技术指标有输入电压为三相380V， 50 Hz;输出空载电压为270 V DC; 切割工作电压为150 V DC;切割电流调节范围为30~160 A;切割厚度(碳钢)为 10 ~ 40 mm;暂截率为85%.逆变式空气等离子弧一般都采用直流电源，对电源有两 个重要的要求陡降外特性和高的空载电压.如图2所示，图2为电流反馈运算电路.WF是PWM控制器TL494CN内装的 误差放大器，电流给定信号^ /和电流反馈信号^V/构成差动输入方式，这样误 差放大器WF的输出电压WT洞PWM控制器输出触发脉宽相关J为WT= i 2 Wl x46& 2' - y/V/J aJ式^U中&/给定，WV/随电流增加而增加，ttT= ; l x (^g / - WV/ 逐渐P争低，当M大于4V f触发电路参考电压上限值J时，ttT始 终稳定在4 V f对应触发信号脉宽最大J .同时，由于电源回路阻抗压降随电流 增加呈线性增加，在这一区间，对应电源外特性曲线是以空载电压M)为起点的 一条稍孩t下斜的直线，当"/〈4V, M迅速下降,对应电源输出电压急剧下降 直至零伏，电源获得陡降外特性.如图3所示，直流电源利用分流器对电流反馈信号采样，采样信号经LC滤波 电路处理后进行放大，并由过流保护电路进行检测.未发生过流现象时，。输 入电压低于安全阈值欣EF ,其输出电压为负，D反偏截止，T关断，采样信号 KL -将被送往PM控制器.当发生过流事故时，W输入电压超过安全阈值 欣EF ,其输出电压为正，放大倍数一般取10可满足系统要求，D快速导通(^开 环运放倍数很大)，使T立刻进入饱和导通状态，采样信号H-被迅速箝位至零 电位，实现过流保护。逆变式空气等离子切割电源中逆变器是其核心部分，要设 计好一台逆变式切割电源，尤其是大功率电源，首要的问题是根据需要对逆变 主电路进行精心选取。全桥式逆变电路开关管工作电压和工作电流都比较小， 因此抗浪涌能力强，可靠性高，全桥式逆变电路的输出功率大。开关器件是逆 变电源核心之一，IGBT集M0SFET和GTR的优点于一身，频率高，能耗低，可 靠性和可控性好，是目前最理想的高频开关元件。在选用变压器时应考虑到以 下两方面l)频率对材质的要求。在该系统中，要求变压器的工作频率在15~ 20kHz范围内，倘若使用一般的材质，例如硅钢片，系统的工作频率就会低于 2 kHz，这显然无法满足系统正常工作的要求，而且工作频率越高，相应的硅钢 片价格也就越高。可以采用铁基非晶合金铁芯，其使用频率可达50 kHz，足以 满足系统要求，而且价格较同等功能硅钢片来说要低的多。2)节能的要求。非 晶合金铁芯变压器具有高饱和磁感应强度、低矫顽力、低损耗(相当于硅钢片的 1 /3~1 /5)、低激^t电流、良好的温度稳定性等特点，使空载损失远低于硅 钢变压器，可以通过减少漏磁，提高能量传递效率。无论是从满足系统快速性， 还是从节能的角度来看，采用非晶态合金铁芯变压器都是比较合适的做法。上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本技术的，本 领域普通技术人员可在不與离本技术思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本技术的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是 符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围、。权利要求1. 一种逆变式空气等离子切割电源系统，其特征是包括依次连接的三相交流电模块、第一整流滤波模块、斩波模块、逆变模块、第二整流滤波模块、电流采样模块、控制器、驱动模块，所述驱动模块另一端分别与斩波模块、逆变模块连接。2. 如权利要求1所述的一种逆变式空气等离子切割电源系统，其特征是 所述逆变模块采用单相桥式结构。3. 如权利要求1所述的一种逆变式空气等离子切割电源系统，其特征是 所述第一整流滤波模块和第二整流滤波模块是单相半波整流电路模块。4. 如权利要求1所述的一种逆变式空气等离子切割电源系统，其特征是 所述三相交流电才莫块的输入电压为三相380V、 50Hz。5. 如权利要求1所述的一种逆变式空气等离子切割电源系统，其特征是 所述电源系统采用绝缘双极晶体管开关器件。专利摘要一种逆变式空气等离子切割电源系统，包括依次连接的三相交流电模块、第一整流滤波模块、斩波模块、逆变模块、第二整流滤波模块、电流采样模块、控制器、驱动模块，所述驱动模块另一端分别与斩波模块、逆变模块连接。本技术具有电弧稳定，引弧特性好，对电网波动的补偿能力强，电流调节范围宽，体积小，重量轻，逆变噪音小等优点。文档编号B23K10/00GK20131本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变式空气等离子切割电源系统，其特征是：包括依次连接的三相交流电模块、第一整流滤波模块、斩波模块、逆变模块、第二整流滤波模块、电流采样模块、控制器、驱动模块，所述驱动模块另一端分别与斩波模块、逆变模块连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘荣春，
申请(专利权)人：上海沪工电焊机制造有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]