[发明专利]一种降低等离子切割机空载电压的移相全桥变换器及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种等离子切割机技术领域，尤其涉及一种降低等离子切割机空载电压的移相全桥变换器及方法。

背景技术

等离子是加热到极高温度并被高度电离的气体，它将电弧功率将转移到工件上，高热使工件融化并被吹掉，形成等离子弧切割的工作状态。压缩空气进入割炬后由气室分配两路，即形成等离子气体及辅助气体。等离子气体弧融化金属作用，而辅助气体则冷却割炬的各个部件并吹掉已熔化的金属。

等离子切割机是现代工业的常用工具。例如在定制汽车车间以及汽车制造商定制底盘和车身制造等方面都有大规模的应用，建筑公司在大规模的工程中应用等离子切割机，用于切割和制造大型的横梁和金属板件。

等离子切割设备的切割工艺参数直接影响切割过程的稳定性、切割质量和效果。其中对等离子切割设备影响最大的工艺参数为空载电压和弧柱电压。等离子切割电压有足够高的空载电压，才能容易引弧和使等离子弧稳定燃烧。空载电压一般为120-600V，而弧柱电压一般为空载电压的一半。

图1是现有技术中所使用的等离子切割机的电路结构示意图。如图1中所示，现有技术中采用的是零电压开关（ Zero VoltageSwitching, ZVS）PWM 全桥变换结构，由于谐振电感和输出整流二极管结电容谐振而引起的输出整流二极管（DR1、DR2）上的电压尖峰，使得输出整流二极管的电压应力增大，空载电压过高。这将带来电路损耗，降低输出整流二极管的使用寿命。

因此，现有技术中急需要一种新的等离子切割机，能消除输出整流二极管上的电压尖峰。从而降低离子切割机空载电压。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供降低等离子切割机空载电压的移相全桥变换器及方法，该移相全桥变换器及方法能消除输出整流二极管上的电压尖峰，从而降低离子切割机空载电压。

为了实现上述发明目的，本发明公开一种降低空载电压的移相全桥变换器，其特征在于，包括第一桥臂、第二桥臂、谐振电感、变压器以及输出整流二极管，该第二桥臂与两个钳位二极管连接，用于消除由谐振电感和输出整流二极管结电容谐振而引起的输出整流二极管上的电压尖峰，该谐振电感与该两个钳位二极管之间串联一电阻。

更进一步地，该第一桥臂包括晶体管Q1和晶体管Q2，该晶体管Q1与一寄生电容C1连接，该晶体管Q2与一寄生电容C2连接；该第二桥臂包括晶体管Q3和晶体管Q4，该晶体管Q3与一寄生电容C3连接，该晶体管Q4与一寄生电容C4连接。该Q1和Q3分别超前于Q4和Q2一个相位。

更进一步地，该第二桥臂与该变压器的原边之间还连接一隔直电容Cb。

本发明同时公开一种降低空载电压的等离子切割机，其特征在于，该等离子切割机使用如上文任一项所述的移相全桥变换器。

本发明同时一种降低等离子切割机空载电压的方法，使用一移相全桥变换器，该移相全桥变换器包括第一桥臂、第二桥臂、谐振电感、变压器以及输出整流二极管，在该第二桥臂上连接两个钳位二极管连接，用于消除由谐振电感和输出整流二极管结电容谐振而引起的输出整流二极管上的电压尖峰，在该谐振电感与该两个钳位二极管之间串联一电阻。

更进一步地，该第一桥臂包括晶体管Q1和晶体管Q2，该晶体管Q1与一寄生电容C1连接，该晶体管Q2与一寄生电容C2连接；该第二桥臂包括晶体管Q3和晶体管Q4，该晶体管Q3与一寄生电容C3连接，该晶体管Q4与一寄生电容C4连接。该Q1和Q3分别超前于Q4和Q2一个相位。

更进一步地，该第二桥臂与该变压器的原边之间还连接一隔直电容Cb。

与现有技术相比较，本发明所提供的移相全桥变换器及方法，通过将电感Lr中的能量通过电阻R1、钳位二极管D1、D2反馈到主电路中去，降低输出整流二极管上的尖峰电压，从而降低输出空载电压，提高了变换效率。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是现有技术中所使用的等离子切割机的电路结构示意图；

图2是本发明所涉及的等离子切割机的电路结构示意图；

图3是输入输出参数均相同的情况下的电压波形对比图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。