CN101574749A - 一种新型的热切割方法 - Google Patents

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CN101574749A CNA2008102038455A CN200810203845A CN101574749A CN 101574749 A CN101574749 A CN 101574749A CN A2008102038455 A CNA2008102038455 A CN A2008102038455A CN 200810203845 A CN200810203845 A CN 200810203845A CN 101574749 A CN101574749 A CN 101574749A
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刘荣春
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Shanghai Hugong Electric Welding Machine Manufacturing Co Ltd
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Shanghai Hugong Electric Welding Machine Manufacturing Co Ltd
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Abstract

本发明一种新型的热切割方法，其特征是包括如下步骤：交流电经整流滤波斩波后送入逆变器，产生中频交流电；所述中频交流电经功率变压器降压，再进行二次整流滤波形成平稳的直流电流供给切割电弧。本发明的优点包括：设定陡降特性为电源外特性，引弧成功率高，功耗低；逆变技术是逆变式空气等离子切割电源实现大功率输出的关键，以IGBT作为开关元件，采用全桥式逆变电路，可以实现快速，低功耗可控交流输出；有效提高驱动功率，选择最优驱动电压，实施过压过流保护是IGBT模块的基本使用原则；合理选用中频变压器可以提高系统可靠性。

Description

一种新型的热切割方法
技术领域
本发明涉及一种热切割方法，尤其涉及一种逆变式空气等离子切割方法。
背景技术
逆变式空气等离子切割是一种新型的热切割技术，与传统切割机相比具有引弧成功率高、弧压高、能量集中、切割能力强、切割速度快、割缝窄、切口光滑、变形小等优点.近些年来，随着逆变技术的进步，相应的逆变式等离子切割技术也朝着大功率，高效率，稳定性好的方向发展，其切割电流也由原来的几十安培上升到一百多安培，不仅大大提高了切割速度，而且提高了切割质量。
但在切割电流(国内最大切割电流为160A，国外为200A)、逆变输出波形控制技术和可靠性上存在不足之处。
发明内容
本发明的目的在于提出一种新型的热切割方法，使得引弧特性好，实现快速、低功耗可控交流输出。
为达到上述目的，本发明采用如下解决方案：
一种新型的热切割方法，其特征是包括如下步骤：
交流电经整流滤波斩波后送入逆变器，产生中频交流电；
所述中频交流电经功率变压器降压，再进行二次整流滤波形成平稳的直流电流供给切割电弧。
还包括对所述直流电进行电流反馈信号采样，并经滤波电路处理后进行放大。
还包括将放大后的电流送入PWM控制器、驱动电路后反馈至逆变器。
所述整流滤波是由单相半波整流电路模块完成的。
所述交流电由三相380V、50Hz电源产生。
本发明的优点包括：设定陡降特性为电源外特性，引弧成功率高，功耗低；逆变技术是逆变式空气等离子切割电源实现大功率输出的关键，以IGBT作为开关元件，采用全桥式逆变电路，可以实现快速，低功耗可控交流输出；有效提高驱动功率，选择最优驱动电压，实施过压过流保护是IGBT模块的基本使用原则；合理选用中频变压器可以提高系统可靠性。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的流程图。
图2是电流反馈运算电路示意图。
图3是电流采样反馈电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
如图1所示，一种新型的热切割方法，其特征是包括如下步骤：
交流电经整流滤波斩波后送入逆变器，产生中频交流电；
所述中频交流电经功率变压器降压，再进行二次整流滤波形成平稳的直流电流供给切割电弧。
还包括对所述直流电进行电流反馈信号采样，并经滤波电路处理后进行放大。
还包括将放大后的电流送入PWM控制器、驱动电路后反馈至逆变器。
所述整流滤波是由单相半波整流电路模块完成的。
所述交流电由三相380V、50Hz电源产生。
IGBT逆变式空气等离子切割电源由主电路、驱动电路、控制电路和保护电路四部分组成.主电路用IGBT作为开关元件，逆变电路采用单相桥式结构，其特点是IGBT射集两极承受电压较小，稳定性好，输出功率较高，能耗低，采用单相半波整流电路实现整流功能，结构简单，结合滤波扼流圈，实现大电流平滑输出.该电源关键技术指标有：输入电压为三相380V，50Hz；输出空载电压为270V DC；切割工作电压为150V DC；切割电流调节范围为30～160A；切割厚度(碳钢)为10～40mm；暂截率为85％.逆变式空气等离子弧一般都采用直流电源，对电源有两个重要的要求：陡降外特性和高的空载电压。
如图2所示，图2为电流反馈运算电路.WF是PWM控制器TL494CN内装的误差放大器，电流给定信号Ugi和电流反馈信号Ufd构成差动输入方式，这样误差放大器WF的输出电压UK(同PWM控制器输出触发脉宽相关)为UK＝R2R1×(Ugi-Ufd)(1)式(1)中Ugi给定，Ufd随电流增加而增加，UK＝R2R1×(Ugi-Ufd)逐渐降低，当UK大于4V(触发电路参考电压上限值)时，UK始终稳定在4V(对应触发信号脉宽最大)。同时，由于电源回路阻抗压降随电流增加呈线性增加，在这一区间，对应电源外特性曲线是以空载电压U0为起点的一条稍微下斜的直线.当UK＜4V，UK迅速下降，对应电源输出电压急剧下降直至零伏，电源获得陡降外特性。
如图3所示，直流电源利用分流器对电流反馈信号采样，采样信号经LC滤波电路处理后进行放大，并由过流保护电路进行检测.未发生过流现象时，U2输入电压低于安全阈值VREF，其输出电压为负，D反偏截止，T关断，采样信号V1-将被送往PWM控制器。当发生过流事故时，U2输入电压超过安全阈值VREF，其输出电压为正，放大倍数一般取10可满足系统要求，D快速导通(U2开环运放倍数很大)，使T立刻进入饱和导通状态，采样信号V1-被迅速箝位至零电位，实现过流保护。逆变式空气等离子切割电源中逆变器是其核心部分，要设计好一台逆变式切割电源，尤其是大功率电源，首要的问题是根据需要对逆变主电路进行精心选取。全桥式逆变电路开关管工作电压和工作电流都比较小，因此抗浪涌能力强，可靠性高，全桥式逆变电路的输出功率大。开关器件是逆变电源核心之一，IGBT集MOSFET和GTR的优点于一身，频率高，能耗低，可靠性和可控性好，是目前最理想的高频开关元件。在选用变压器时应考虑到以下两方面：1)频率对材质的要求。在该系统中，要求变压器的工作频率在15～20kHz范围内，倘若使用一般的材质，例如硅钢片，系统的工作频率就会低于2kHz，这显然无法满足系统正常工作的要求，而且工作频率越高，相应的硅钢片价格也就越高。可以采用铁基非晶合金铁芯，其使用频率可达50kHz，足以满足系统要求，而且价格较同等功能硅钢片来说要低的多。2)节能的要求、非晶合金铁芯变压器具有高饱和磁感应强度、低矫顽力、低损耗(相当于硅钢片的1/3～1/5)、低激磁电流、良好的温度稳定性等特点，使空载损失远低于硅钢变压器，可以通过减少漏磁，提高能量传递效率。无论是从满足系统快速性，还是从节能的角度来看，采用非晶态合金铁芯变压器都是比较合适的做法。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (4)

1.一种新型的热切割方法，其特征是包括如下步骤：
交流电经整流滤波斩波后送入逆变器，产生中频交流电；
所述中频交流电经功率变压器降压，再进行二次整流滤波形成平稳的直流电流供给切割电弧。
2.如权利要求1所述的一种新型的热切割方法，其特征是：还包括对所述直流电进行电流反馈信号采样，并经滤波电路处理后进行放大。
3.如权利要求2所述一种新型的热切割方法，其特征是：还包括将放大后的电流送入PWM控制器、驱动电路后反馈至逆变器。
4.如权利要求1所述的一种逆变式空气等离子切割电源系统，其特征是：所述整流滤波是由单相半波整流电路模块完成的。
如权利要求1所述的一种逆变式空气等离子切割电源系统，其特征是：所述交流电由三相380V、50Hz电源产生。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103280983A (zh) * 2013-05-03 2013-09-04 中国石油天然气集团公司 一种用于石油测井的电缆地层测试器的电源系统
CN110026654A (zh) * 2019-04-26 2019-07-19 吴忠市黄河电焊机有限公司 一种宽范围输入的抗干扰高性能数字焊接电源

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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20091111