[发明专利]等离子电弧电源装置

说明书

本发明涉及一种等离子电弧电源装置，用于一个用等离子电弧来切割或焊接工件的等离子电弧系统，比如一个等离子电弧切割机及一个等离子电弧焊接机。

例如，一个具有等离子电弧电源装置的现有技术等离子电弧切割机利用主电极与喷嘴电极之间产生的一个导引电弧，在主电极与工件之间产生一个等离子电弧。主电极与喷嘴电极安排在一个等离子喷枪上。例如，日本审查的专利出版物No.HEI 6-75791叙述了一种稳定导引电弧与等离子电弧的技术。按照这个日本专利出版物中所公开的技术，一个把交流电源变换成直流电源的直流电源装置的第一输出端，通过一个包括电弧电流探测装置、一个电流限制电阻以及一个开关的串联电路，与等离子喷枪上的一个喷嘴电极连接，而该直流电源装置的第二输出端通过一个高频发生器与等离子喷枪上的一个主电极连接。高频发生器是用来对主电极与喷嘴电极之间施加一个高频电压，以在它们之间产生一个导引电弧。这些元件构成一个在主电极与喷嘴电极之间用于产生一个导引电弧的导引电弧产生电路。通过该导引电弧产生电路的直流电流，亦即导引电流Ip，由电弧电流探测装置探测。

直流电源的第一输出端还通过电弧电流探测装置及切割电流探测装置与一个工件连接，这样构成一个在主电极与工件之间用于产生一个等离子电弧的等离子电弧产生电路。在等离子电弧产生电路中的直流电流，亦即等离子电弧电流Ic，由电弧电流探测装置及切割电流探测装置探测。

电弧电流探测装置输出的表示所探测的导引电流Ip或等离子电流Ic的探测信号被施加到一个恒定电流控制电路。该恒定电流控制电路接收参考值设定装置输出的一个参考值。该恒定电流控制电路以这样方式控制直流电源，以使电弧电流探测装置输出的探测信号等于该参考值。当切割电流探测装置输出的探测信号的电平达到一个预定电平时，由参考值设定装置设定的参考值被转换到一个用于控制等离子电流Ic的参考值。

在上述等离子切割机的操作中，当开关闭合且高频发生器激活时，在主电极与喷嘴电极之间产生一个导引电弧，因此一个导引电流Ip流通。在这个阶段，在主电极与工件之间还没有等离子电弧产生，并且通过电弧电流探测装置的电流Ia仅是导引电流Ip。因此，电弧电流探测装置只探测到导引电流Ip。恒定电流控制电路以这样方式控制直流电源装置，以便由电弧电流探测装置探测的导引电流Ip为一个由参考值设定装置设定的参考值所确定的恒定值。

在导引电弧存在的同时使等离子喷枪更靠近工件，在主电极与工件之间产生一个等离子电弧，因此等离子电流流通。然后，断开开关以使导引电弧熄灭，这样通过电弧电流探测装置的电流Ia仅由等离子电流Ic提供。同时，等离子电流探测装置的探测信号的电平达到预定电平。因此，由参考值设定装置设定的参考值被转换到用于控制等离子电流Ic的参考值。于是，恒定电流控制电路以这样方式控制直流电源装置，以使等离子电流Ic保持在一个由用于控制等离子电流Ic的参考值所确定的恒定值。

按照上述现有技术装置，等离子电流Ic在电弧电流探测装置与切割电流探测装置两者中流通。通常，等离子电流Ic要比导引电流Ip大得多，并且例如是几百个安培的强电流。为了探测这样的强电流Ic，探测装置必须有大的电流容量。那么，上述现有技术装置要求两个这样大容量的电流探测装置，这又不利地使得等离子电弧切割机的尺寸变得更大。

因此，本发明的一个目的是提供一种等离子电弧电源装置，通过使用具有适于分别探测导引电流Ip与等离子电流Ic的电流容量的电流探测装置，它能比现有技术装置的尺寸小，这样在上述现有技术装置中所要求的大电流容量的探测装置的数目能减少到一个，因此整个等离子电弧切割机能构造得更小。本发明的另一目的是提供一种等离子电弧电源装置，其中导引电流Ip与等离子电流Ic能由单个电流探测装置探测。

按照本发明的第一方面，提供一种对一个等离子负载供给一个直流电流的等离子电弧电源装置。该等离子负载包括一个主电极，一个环绕主电极在它们之间安排有一个间隙的喷嘴电极，以及一个在主电极与工件之间安排有一个间隙的待处理工件。

电源包括一个适应与主电极连接的主电极端，一个适应与喷嘴电极连接的喷嘴电极端，以及一个适应与工件连接的工件端。

电源还包括具有第一及第二输出端的可变直流电源装置。该可变直流电源装置响应一个电流控制信号，提供一个可变的直流输出电流。第一输出端与主电极端连接。

开关装置安排在第二输出端与喷嘴电极端之间。开关装置分别响应一个断开控制信号及一个闭合控制信号，断开及闭合。