[发明专利]一种空气等离子切割机单传感器引弧电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于弧焊电源技术领域，更具体地，涉及一种空气等离子切割单传感器引弧电路及其控制方法。

背景技术

弧焊电源是焊接设备中的重要组成部分，对弧焊设备产业的发展有重要意义，对国家工业的发展密切相关。弧焊电源是一种低压大电流输出的，在动态响应特性、可靠性方面较一般电源要求更高的特殊电源。现有等离子切割电源的主电路通常采用移相全桥拓扑，实现电网和后级电路的隔离，确保切割操作的安全，而且通过选取谐振电容参数实现桥臂的软开关技术。等离子切割电源引弧方式分为接触式引弧和非接触式引弧两种。接触式引弧无需使用高频高压，所以该方法对电源系统的干扰较小，适用于电流强度小于100A的场合。非接触式引弧需要通过高频高压将气体电离，多用在大功率的切割电源中。

现有的非接触引弧方式，割枪喷嘴的电极接主电路输出负极，工件接输出正极，再在输出正极线上引出一根引弧线到割炬。这样的连接就可以在割炬不触碰工件的基础上，先在割炬和钨极之间形成一个稳定的横弧，横弧被气管中压缩的空气吹到工件上，电弧从割炬和钨极间转移到钨极和工件间，完成了电弧的转移，建立了纵弧。一般情况下，横弧电流是指引弧时钨极和割炬之间的电流，引横弧过程指从按下割枪开关到输出电流达到某一比较小电流值之间的过程，纵弧电流是指钨极和工件之间的电流，引纵弧过程是指引横弧过程结束后到输出电流稳定期间的过程。

当前的引弧控制方法大多数都是基于两个电流传感器的设计，一个检测引弧电流，一个检测主电路电流，而且对横弧的控制方法多为电流闭环控制。

现有的高频非接触引弧切割机有一缺点，即横弧电流的限制是靠引弧线上的引弧电阻来实现，该引弧电阻需要承受上千瓦的功率，经常损坏，并导致切割机重量体积大，效率低。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种空气等离子切割单传感器引弧电路及其控制方法，旨在解决现有高频非接触引弧电路引弧电阻功率等级高、效率低的问题。

本发明提供了一种空气等离子切割单传感器引弧电路，包括引弧吸收模块、维弧模块和滤波模块；所述滤波模块的输入端用于连接移相全桥模块的输出端，所述滤波模块的输出端用于连接至检测模块的输入端；所述引弧吸收模块的第一输入端连接至所述滤波模块的输出端，所述引弧吸收模块的第二输入端连接至高频模块的第二输出端，所述引弧吸收模块的第一输出端与移相全桥模块的第二输入端连接，所述引弧吸收模块的第二输出端与所述维弧模块的第一输入端连接，所述引弧吸收模块的第三输出端与割炬连接；所述维弧模块的第二输入端连接至所述滤波模块的输出端，所述维弧模块的输出端与割炬连接。

更进一步地，所述滤波模块包括滤波电感L_r，其一端作为所述滤波模块的输入端，另一端作为所述滤波模块的输出端。

更进一步地，所述引弧吸收模块包括第一电容C₁、第二电容C₂、第三电容C₃和第三电阻R₃；所述第一电容C₁的一端作为所述引弧吸收模块的第一输入端，所述第二电容C₂的一端作为所述引弧吸收模块的第二输出端，所述第一电容C₁的另一端和所述第二电容C₂的另一端连接后作为所述引弧吸收模块的第一输出端；所述第三电容C₃的一端和所述第三电阻R₃的一端相连后作为所述引弧吸收模块的第三输出端，所述第三电容C₃的另一端和所述第三电阻R₃的另一端相连后作为所述引弧吸收模块的第二输入端。

更进一步地，所述维弧模块包括第二电阻R₂、第一开关管Q₁、第一二极管D₁和引弧瓷管电阻R_arc；所述第二电阻R₂的一端和所述第一开关管Q₁的一端连接后作为所述维弧模块的第二输入端，所述第二电阻R₂的另一端作为所述维弧模块的第一输入端；所述引弧瓷管电阻R_arc的一端与所述第一开关管Q₁的另一端连接，所述引弧瓷管电阻R_arc的另一端作为所述维弧模块的输出端。

本发明还提供了一种空气等离子切割单传感器引弧电路的控制方法，包括下述步骤：

(1)判断割枪开关是否闭合，若是，则转入步骤(2)；若否，则引弧过程结束；