[实用新型]等离子切割机逆变电源

说明书

技术领域：

本实用新型与采用IGBT器件实现变频的切割电源有关，IGBT是绝缘栅双极晶体管，是一个高频开关器件。

背景技术：

等离子弧切割这种方法要达到的目标是“快速、高效、精细”这六个字，所谓“快速”就是在适当的材料厚度内，其切割速度为火焰切割的数倍；所谓“高效”就是切割工件变形小，不需二次加工；所谓“精细”就是尺寸精度和表面质量达到激光切割的下限。要达到“快速、高效”前提必须是大容量的切割电源；要达到“精细”则必须是电流波形平滑，外特性很陡，调节精细的切割电源。目前，国产可线性调节的等离子弧切割机的电源实际上已形成一个统一的格局，那就是200A以下使用逆变电源，200A以上使用晶闸管整流电源，250A以上的IGBT逆变切割电源在目前国内外仍是缺项，能配数控机床的大功率IGBT逆变切割电源更是一片空白。现有的1GBT逆变切割电源不能解决三相电源换相时因缺相带来的对电源滤波环节的影响，主变压器次级采用耐高压快恢复整流二极管降压成本高，二极管使用寿命短。已有的等离子切割机逆变电源工作可靠性差，控制性能差，工作电流在200A以下，耗能高，切割效果差。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种控制性能好，工作可靠性高，工率大，耗能低，切割效果好的等离子切割机逆变电源。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型等离子切割机逆变电源，控制及缺相电路1的输入端与三相电源连接，两输出端与第一驱动电路2和第二驱动电路3的两输入端连接，第一变压器T1的第一初线线圈与第一过流传感器串连后与第一逆变器的两输出端连接，第一变压器的第二初级线圈与第二过流传感器串连后与第二逆变器的两输出连接，第一、二逆变器的输入端与三相整流器的二输出端连接，三相整流器的三输入端与三相电源连接，第一、二驱动电路分别与第一、二逆变器连接，第一变压器T1的次级线圈为两个低压线圈，两个低压线圈分别整流滤波后串联，输出端与切割枪连接。

控制及缺相电路由缺相电路和控制电路组成，所述缺相电路由二极管V1—V8和光藕合器N1—N3，电容C18—C20构成，电容C18—C20与光藕合器N1—N3连接，与运算放大器的负输入端连接，运算放大器的正输入端与可调电源连接，运算放大器的输出端与光藕合器N4的输入连接，光藕合器N4的输出与控制电路连接，控制电路的输出与驱动电路连接。

三相电源与第二变压器T2的初级线圈连接，第二变压器的次级线圈与切割枪按钮电路连接，与稳压电路的输入连接，稳压电路的输出与控制及缺相电路、驱动电路连接。

本实用新型有如下优点：

1、缺相电路：通过三相电源换相时取出瞬时值进行放大控制，解决了普通电源及晶闸管至今未解决的因缺相带来对电源滤波环节的影响；

2、主变压器初级分两组独立的软开关逆变器同时提供原边能量，通过L1、L2过流传感器，使得两个逆变器传输的能量完全相等不至于“单边”，从而很经济地解决超大功率原边能量变换的传输。单台大功率变换器不但成本很高，主要是整个电流调节范围内很难实现“软开关”电源，特别是功率大产生的振荡尖峰极高，电源的可靠性与节能难以实现。

3、主变压器副边的解决方案：对于目前国外高耐压(1200V以上)快恢复整流二极管管压降及成本较高，加上逆变整流的特点：高压、高速整流，因冲击大尖峰很高，耗损很大，对管子的要求很高，基于上述情况，本实用新型的线路将副边绕组同样分设两组低压线圈，先进行低压整流滤波后串联输出，由于低压管的开关损耗及通态管压降均比高压的低得多，加上低压整流尖峰降低约2/3，大大减轻整流管两端尖峰吸收器件的压力，从而保证其可靠性。

4、软开关技术进行逆变则几乎消除了IGBT的逆变时的开关峰值，大大缓解了关键器件IGBT的电压应力，同硬开关比较，又进一步提高了整机的效率及可靠性，特别在大功率切割电源中，表现得更加突出明显，同普通增强漏磁式切割电源及可控硅切割电源相比，其节电效率提高近20％！

5、逆变大功率切割电源，其逆变频率为20KHz，其电源整流后的纹波是晶闸管整流的纹波的1/66，电流平滑加上逆变特性陡降，容易实现高质量、高速度切割效果。

6、采用电流表指示电流，容易获得精准的切割电流值及最佳的切割效果。

附图说明：

图1为本实用新型的电路原理图。

图2为控制及缺相电路原理图。

图3为第一驱动电路原理图。

图4为第二驱动电路原理图。

图5为切割枪按钮电路原理图。