[实用新型]一种大功率等离子切割电源

说明书

本实用新型提供一种大功率等离子切割电源，包括降压变压器、第一整流器、第二整流器、第一斩波器、第二斩波器、输出滤波、控制器、驱动电路、过流保护电路、高频高压引弧电路、变压器过温保护电路、人机界面、报警器、水路故障信号、气路故障信号。本实用新型采用工频变压器将电网的380VAC三相交流电经三相变压器隔离降压为两路三相200V交流电，再经三相桥整流和电容滤波为直流电供给斩波器，斩波器为两个Buck变换器模块并联，斩波器将直流电切换成15.5kHz的高频脉冲电，经输出滤波后输出平稳的直流电流供给切割电弧；具有控制电路简单、开关频率高、控制特性好、可靠性高、成本低的优点。

技术领域

本实用新型涉及切割机电源技术领域，具体涉及一种大功率等离子切割电源。

背景技术

随着机械加工技术中“以焊代铸”趋势的加速，人们对等离子切割的关注目光已经不只局限于切割薄钢板和非铁金属，更多的是用它来满足高速度、高质量、低成本的加工制造业中用量最大的中厚碳钢板切割的需求。恰逢此时国际上水射流等离子切割技术、长寿命氧气等离子切割技术和精细等离子切割技术相继诞生并发展成熟，及时给予了数控空气等离子切割机制造商以技术上的有力支撑。外部市场的迫切需求，加上内在技术准备的日臻完善，促成了数控等离子切割技术在许多领域得到了广泛的应用，如其应用在汽车、机车、压力容器、化工机械、核工业、通用机械、工程机械、钢结构等各行各业。等离子切割是利用等离子弧的高温将待切割处的金属迅速熔化，同时借助高速等离子流的巨大冲力把熔化了的金属吹除，从而形成切口并把工件割开，因此是一种利用电能的熔融切割方法。等离子弧柱温度高，通常可达18000-24000K，远远超过所有金属和非金属的熔点，可以切割任何黑色和有色金属以及非金属材料，适用范围广。

等离子切割电源作为等离子切割机的核心，一般采用直流电源，根据等离子弧的需要，对电源有以下基本要求：(1)具有陡降的外特性。等离子弧的静特性在小电流时为下降特性，一般常用电流范围内为水平特性，大电流时为上升特性。对于等离子弧这种非线性负载，若采用平硬的恒压外特性曲线的电源，与等离子弧的水平状静特性曲线要么全部重合，要么没有交点，故不是引不起电弧，就是造成电流极大，将电源烧毁；与等离子弧上升或下降状静特性曲线虽有一个交点，但只是一个理论的工作点，实际使用过程中或不能稳定工作，或仍满足不了工艺上的要求。此外，在进行等离子切割工艺时，等离子电弧的阳极斑点，将沿着工件的厚度或喷嘴的孔道，上下频繁的游动，因此电弧长度也随着频繁地变化，弧长的变化将引起电流的变化，具有陡降外特性的电源电流变化最小。(2)引燃主电弧时，电流上升不能太快。(3)要求高的空载电压。为了保证等离子弧有足够压缩作用，以形成高温高速的焰流，有利于切割的穿透力和吹走熔渣，这就要求有较大的工作气流，有较大焰流长度和较高的电场强度，这些都会使工作电压大大提高，工作电压提高必然要求空载电压相应提高，而且空载电压高，有利于引弧和工作稳定，提高切割质量。

逆变式等离子切割电源由于高频变压器分布参数作为谐振电路的一部分，变压器漏感参与谐振，漏感太大会限制变压器的输出功率，影响谐振频率以及增大开关管的电压应力，损坏半导体器件，因而存在返修率高，可靠性低的问题，一般应用在20kW以下的场合。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

本实用新型针对上述大功率等离子切割电源存在的缺陷问题，提供一种大功率等离子切割电源，采用工频变压器将电网的380VAC三相交流电经三相变压器隔离降压为两路三相200V交流电，再经三相桥整流和电容滤波为直流电供给斩波器，斩波器为两个Buck变换器模块并联，斩波器将直流电切换成15.5kHz的高频脉冲电，经输出滤波后输出平稳的直流电流供给切割电弧；具有控制电路简单、开关频率高、控制特性好、可靠性高、成本低的优点，是当前大功率空气等离子切割电源的理想选择。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：