一种空气等离子切割机用电源系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种空气等离子切割机用电源系统，包括三相AC380V输入、初级三相整流模块、功率因数校正模块、半桥逆变电路模块、变压器T、次级整流电路模块、引弧电路模块和控制电路模块，引弧电路模块包括切割回路和引弧回路；功率因数校正模块的输入端安装有霍尔电流传感器H1，变压器T原边的输入端安装有霍尔电流传感器H2，切割回路上安装有霍尔电流传感器H3，引弧回路上安装有霍尔电流传感器H4，控制电路模块与各霍尔电流传感器均信号连接，并根据电流信号控制功率因数校正模块、半桥逆变电路模块和所述引弧电路模块的工作状态。本实用新型专利技术用以解决现有技术中存在的耗能大、效率低、功率因数低、易断弧的缺点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于等离子切割设备
，具体涉及一种空气等离子切割机用电源系统。
技术介绍
等离子切割是以高温高速的等离子弧作为热源，将被切金属局部熔化并蒸发，由高速气流将已经熔化的金属吹离母材而形成狭窄切口。由于等离子弧柱的温度远高于一般金属及其氧化物的熔点，故可切割各种常见金属。在等离子切割设备制造领域中，除国外如美国海宝个别设备厂商能够制造新型非高频引弧等离子切割设备外，大部分厂商等离子切割机产品是采用增强漏磁型变压器高频引弧电源，由高频高压振荡信号将切割气体击穿引弧。这类电源的最突出缺点是耗能大、效率低、功率因数低，且国内离子切割机产品存在切割金属网状物易断弧的问题。随着全球工业领域的迅速发展，切割材料的总量不断增加，而国内切割行业大部分使用进口的切割设备，这正是我国等离子切割设备制造商遇到的巨大机遇与挑战。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种空气等离子切割机用电源系统，以解决现有技术中存在的耗能大、效率低、功率因数低、易断弧的缺点。本技术所采用的技术方案是，一种空气等离子切割机用电源系统，包括依次连接的三相AC380V输入、初级三相整流模块、功率因数校正模块和半桥逆变电路模块，半桥逆变电路模块通过变压器T与次级整流电路模块相连接，次级整流电路模块和引弧电路模块相连接，引弧电路模块包括用于和工件相连接的切割回路以及用于和割枪的喷嘴相连接的引弧回路，还包括控制电路模块，控制电路模块分别与功率因数校正模块、半桥逆变电路模块以及引弧电路模块相连接；功率因数校正模块的输入端安装有霍尔电流传感器H1， 变压器T原边的输入端安装有霍尔电流传感器H2，切割回路上安装有霍尔电流传感器H3， 引弧回路上安装有霍尔电流传感器H4，控制电路模块与霍尔电流传感器Hl、霍尔电流传感器H2、霍尔电流传感器H3和霍尔电流传感器H4均信号连接，并根据霍尔电流传感器Hl测得的电流信号控制所述功率因数校正模块的工作状态以实现系统功率因数的提高，根据霍尔电流传感器H2、霍尔电流传感器H3和霍尔电流传感器H4测得的电流信号控制半桥逆变电路模块和引弧电路模块工作状态以实现割枪电弧在转移型弧与非转移型弧之间变化。功率因数校正模块包括与初级三相整流模块相连接的电感Li，电感Ll和IGBT管 Ql串联，IGBT管Ql的集电极上连接有二极管D，电阻Rl与电阻R2串联后并联在二极管D 和IGBT管Ql的发射极之间；半桥逆变电路模块包括与功率因数校正模块串联连接的电容Cl和电容C2，电容 Cl上并联有电阻R3，电容C2上并联有电阻R4，IGBT管Q2与IGBT管Q3串联后并联在电容 Cl的阳极和电容C2的阴极之间，IGBT管Q2上并联有二极管Dl，IGBT管Q3上并联有二极管D2 ； 引弧电路模块包括与次级整流电路模块的阳极相连接的IGBT管Q4，IGBT管Q4的发射极用于构成引弧回路，IGBT管Q4的集电极用于构成切割回路；控制电路模块包括DSP控制器，DSP控制器与所述霍尔电流传感器H2、霍尔电流传感器H3和霍尔电流传感器H4信号连接，DSP控制器还通过HCPL316驱动板与IGBT管Q2、 IGBT管Q3和IGBT管Q4相连接，并根据三者信号驱动IGBT管Q2、IGBT管Q3和IGBT管Q4 的工作状态；控制电路模块还包括UC3854控制器，UC3854控制器与霍尔电流传感器Hl信号连接，还连接在电阻Rl与R2之间，UC3854控制器通过另一个HCPL316驱动板与IGBT管Ql相连接，并通过霍尔电流传感器Hl的电流信号与电阻Rl与R2之间的电压信号驱动IGBT管 Ql的工作状态。初级三相整流模块的电路连接为二极管VDl的正向和二极管VD4的负向、二极管VD2的正向和二极管VD5的负向以及二极管VD3的正向和二极管VD6的负向分别对应连接在AC380V输入的三相线上，二极管VD1、二极管VD2和二极管VD3的负向相连接，二极管 VD4、二极管VD5和二极管VD6的正向相连接。变电器T原边的一端连接在IGBT管Q2的发射极上，变电器T原边的另一端连接在电容Cl和电容C2之间；次级整流电路模块5包括二极管VDl 1、二极管VD22、二极管VD33 和二极管VD44，二极管VDll的正向和二极管VD33的负向均与所述变电器T副边的一端连接，二极管VD22的正向和二极管VD44的负向均与变电器T副边的另一端连接，二极管VDl 1 和二极管VD22的负向相连接，二极管VD33和二极管VD44的正向相连接后串联有电感L2。本技术一种空气等离子切割机用电源系统，用霍尔电流传感器取代电流检测电阻来检测电流，减小损耗，提高电源效率；由UC3854控制器通过HCPL316驱动板来驱动功率因数校正模块中的IGBT管Q1，从而达到提高功率因数及宽范围电压输入的目的；通过霍尔电流传感器H2、霍尔电流传感器H3和霍尔电流传感器H4的检测信号送入DSP控制器， DSP控制器通过输出PWM波控制信号，经过另一个HCPL316驱动板的隔离驱动，分别控制半桥逆变电路模块4的IGBT管Q2和IGBT管Q3以及引弧电路模块6的IGBT管Q4，从而能够实现在对非连续金属(如网格和栅格)和连续金属的切割及气刨等三种模式下连续工作， 并且达到切割速度快、割缝窄、切割面光滑、挂渣少等效果。附图说明图1是本技术一种空气等离子切割机用电源系统的电路图；其中，1.三相AC380V输入，2.初级三相整流模块，3.功率因数校正模块，4.半桥逆变电路模块，5.次级整流电路模块，6.引弧电路模块，7.控制电路模块，8.电极，9.喷嘴， 10.工件。具体实施方式如图1所示，本技术一种空气等离子切割机用电源系统，包括三相AC380V输入1、初级三相整流模块2、功率因数校正模块3、半桥逆变电路模块4、变压器T、次级整流电路模块5、引弧电路模块6和控制电路模块7。其中，三相AC380V输入1、初级三相整流模块2、功率因数校正模块3和半桥逆变电路模块4依次连接，半桥逆变电路模块4通过变压器T与次级整流电路模块5相连接，次级整流电路模块5和引弧电路模块6相连接，引弧电路模块6包括用于和工件10相连接的切割回路以及用于和割枪的喷嘴9相连接的引弧回路。控制电路模块7分别与功率因数校正模块3、半桥逆变电路模块4以及引弧电路模块6 相连接。初级三相整流模块2的电路连接为，二极管VDl的正向和二极管VD4的负向、二极管VD2的正向和二极管VD5的负向以及二极管VD3的正向和二极管VD6的负向分别对应连接在所述AC380V输入1的三相线上，二极管VD1、二极管VD2和二极管VD3的负向相连接， 二极管VD4、二极管VD5和二极管VD6的正向相连接。三相AC380V输入1经过初级三相整流模块2输出直流电流，该直流电流一般情况下最大值为537V，负载加重后趋于514V。功率因数校正模块3包括与初级三相整流模块2相连接的电感Li，电感Ll和IGBT 管Ql串联，IGBT管Ql的集电极上连接有二极管D，电阻Rl与电阻R2串联后并联在二极管 D和IGBT管Ql的发射极之间。功率因数校正模块3的输入端安装有霍尔电流传感器HI。半桥逆变电路模块4包括与功率因数校正模块3串联连接的电容Cl和电容C2，电容Cl本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种空气等离子切割机用电源系统，其特征在于，包括依次连接的三相ＡＣ３８０Ｖ输入（１）、初级三相整流模块（２）、功率因数校正模块（３）和半桥逆变电路模块（４），所述半桥逆变电路模块（４）通过变压器Ｔ与次级整流电路模块（５）相连接，所述次级整流电路模块（５）和引弧电路模块（６）相连接，所述引弧电路模块（６）包括用于和工件（１０）相连接的切割回路以及用于和割枪的喷嘴（９）相连接的引弧回路，还包括控制电路模块（７），所述控制电路模块（７）分别与所述功率因数校正模块（３）、所述半桥逆变电路模块（４）以及所述引弧电路模块（６）相连接；所述功率因数校正模块（３）的输入端安装有霍尔电流传感器Ｈ１，所述变压器Ｔ原边的输入端安装有霍尔电流传感器Ｈ２，所述切割回路上安装有霍尔电流传感器Ｈ３，所述引弧回路上安装有霍尔电流传感器Ｈ４，所述控制电路模块（７）与所述霍尔电流传感器Ｈ１、霍尔电流传感器Ｈ２、霍尔电流传感器Ｈ３和霍尔电流传感器Ｈ４均信号连接，并根据所述霍尔电流传感器Ｈ１测得的电流信号控制所述功率因数校正模块（３）的工作状态以实现系统功率因数的提高，根据所述霍尔电流传感器Ｈ２、霍尔电流传感器Ｈ３和霍尔电流传感器Ｈ４测得的电流信号控制所述半桥逆变电路模块（４）和所述引弧电路模块（６）工作状态以实现割枪电弧在转移型弧与非转移型弧之间变化。...

【技术特征摘要】
1.一种空气等离子切割机用电源系统，其特征在于，包括依次连接的三相AC380V输入 (1)、初级三相整流模块(2)、功率因数校正模块(3)和半桥逆变电路模块(4)，所述半桥逆变电路模块(4)通过变压器T与次级整流电路模块(5)相连接，所述次级整流电路模块(5) 和引弧电路模块(6)相连接，所述引弧电路模块(6)包括用于和工件(10)相连接的切割回路以及用于和割枪的喷嘴(9)相连接的引弧回路，还包括控制电路模块(7)，所述控制电路模块(7)分别与所述功率因数校正模块(3)、所述半桥逆变电路模块(4)以及所述引弧电路模块(6)相连接；所述功率因数校正模块(3)的输入端安装有霍尔电流传感器H1，所述变压器T原边的输入端安装有霍尔电流传感器H2，所述切割回路上安装有霍尔电流传感器 H3，所述引弧回路上安装有霍尔电流传感器H4，所述控制电路模块(7)与所述霍尔电流传感器Hl、霍尔电流传感器H2、霍尔电流传感器H3和霍尔电流传感器H4均信号连接，并根据所述霍尔电流传感器Hl测得的电流信号控制所述功率因数校正模块(3)的工作状态以实现系统功率因数的提高，根据所述霍尔电流传感器H2、霍尔电流传感器H3和霍尔电流传感器H4测得的电流信号控制所述半桥逆变电路模块(4)和所述引弧电路模块(6)工作状态以实现割枪电弧在转移型弧与非转移型弧之间变化。2.按照权利要求1所述的一种空气等离子切割机用电源系统，其特征在于，所述功率因数校正模块(3)包括与所述初级三相整流模块(2)相连接的电感Li，所述电感Ll和 IGBT管Ql串联，所述IGBT管Ql的集电极上连接有二极管D，电阻Rl与电阻R2串联后并联在所述二极管D和IGBT管Ql的发射极之间；所述半桥逆变电路模块(4)包括与所述功率因数校正模块(3)串联连接的电容Cl和电容C2，所述电容Cl上并联有电阻R3，所述电容C2上并联有电阻R4，IGBT管Q2与IGBT 管Q3串联后并联在所述电容Cl的阳极和所述电容C2的阴极之间，所述IGBT管Q2上并联有二极管Dl，所述IGBT管Q3上并联有二极管D2 ；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙强，陈桂涛，姬军鹏，黄西平，仵书婷，查波文，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：实用新型
国别省市：87