[发明专利]交错并联等离子切割电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源，尤其是涉及一种采用交错并联的设计方式对等离子切割装置进行供电的电源，属于等离子切割领域与电力电子变换领域。

背景技术

机用等离子切割装置是由机械设备、电控设备、供气设备等组成，其中电控设备包括电源系统、数控系统、割炬系统和ECAN总线，电源系统又包括等离子切割电源、引弧箱、气控箱、冷却系统、管线等主要部分；

等离子切割电源是机用等离子切割装置的核心部件之一，按照发展历程，可以包括各式硅整流式电源、晶闸管整流式电源、逆变式电源、斩波式电源。其中，逆变式电源、斩波式电源是最具发展潜力的电源机种。鉴于整体成本较低和效率较高，在大功率等离子切割装置中，斩波式电源日益受到青睐，功率电路支持输出电流等级已经由130A、260A、400A、530A、650A、800、1000A，用于切割更厚的金属板材和管材，功率等级也由22kW超175kW方向增加。另一个方面，对金属工件切割的质量要求也越来越高。影响切割质量指标的因素有多种，包括割炬水平运动精度、割炬垂直运动精度、保护气与切割气的稳定度、切割电流的精度等等。仅就切割电流而言，等离子切割电源输出电流精度和响应速度是影响切割质量的重要指标，而这又与滤波电感感值、开关频率、线路阻抗、直流电源密切相关。其中，直流电源品质包括电压稳定度和纹波峰峰值以及纹波频率，如果这几项指标较差，切割电流的纹波就会较大，切割质量肯定较差。为此需要改进这些指标，目前常用手段为增加电解电容的容值，但是一味增加电解电容容值也会带来低频振荡和成本、体积过大问题，因此，大功率设计和输出电流精细化是交错并联等离子切割电源必需面对和解决的问题；

为此，已有相关学者对此进行了深入的研讨：如“陈要玲”于2008年在“兰州理工大学”发表的硕士学位论文“IGBT逆变式等离子切割电源”；“何伟军”于2009年在“南京航空航天大学”发表的硕士学位论文“大功率空气等离子切割电源的设计与研究”；“伍健”于2010年在“南京航空航天大学”发表的硕士学位论文“等离子切割高性能电源系统的研究”； 前者属于逆变式等离子切割电源，功率等级难以提升；后二者只适用于输出直流电流低于130A以下的应用场合，功率等级不会超过30kW。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种交错并联等离子切割电源，支持输出直流电流可达260A，电路简单、控制方便，同时具有输入功率因数高（0.96以上）、输出直流电流纹波低等优点。

本发明的目的是这样实现的：一种交错并联等离子切割电源，所述电源包含有降压电路和斩波电路；所述降压电路为一工频变压器，该工频变压器包含一个初级绕组和两个次级绕组，所述斩波电路包含有两组并联的BUCK电路，且两组BUCK电路分别与两个次级绕组相连。

本发明一种交错并联等离子切割电源，所述电源包含有降压电路和斩波电路；所述降压电路为一工频变压器，该工频变压器包含有一个星形接线的初级绕组（就是指原边绕组）、一个星形接线（就是Y接）的次级绕组和一个三角形接线（△接）的次级绕组， 所述斩波电路包含有第一交错BUCK电路、第二交错BUCK电路

所述第一交错BUCK电路包含有第一二极管不控三相整流桥，所述第一二极管不控三相整流桥的输入端与星形接线的次级绕组相连，所述第一二极管不控三相整流桥的正负输出端之间并联连接有第一电解电容、第一功率电阻以及第一IGBT逆变电路，

所述第二交错BUCK电路包含有第二二极管不控三相整流桥，所述第二二极管不控三相整流桥的输入端与三角形接线的次级绕组相连，所述第二二极管不控三相整流桥的正负输出端之间并联连接有第二电解电容、第二功率电阻以及第二IGBT逆变电路，

上述第一IGBT逆变电路和第二IGBT逆变电路的输出端并联后对外输出。

本发明一种交错并联等离子切割电源，所述星形接线的初级绕组输入380V的三相交流电源，星形接线的次级绕组和三角形接线的次级绕组的初相分别为0°和30°，输出电压均为220V。