CN203817608U - 大功率类激光等离子弧切割系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种大功率类激光等离子弧切割系统，其输入端连接三相交流输入电源；该系统包括等离子弧切割机、磁控装置和协同控制器；所述磁控装置的一端与三相交流输入电源连接，另一端分别与协同控制器和等离子弧切割机连接；所述协同控制器与等离子弧切割机相互连接。该实用新型大功率类激光等离子弧切割系统适应性宽，扩展便利，不仅能够提高大功率等离子弧切割机的切割精度和对中厚板的切割能力，割口留量小，材料利用率高，而且能够改善电极烧损情况，延长使用寿命，降低运行成本。

Description

大功率类激光等离子弧切割系统

技术领域

本实用新型涉及焊接工艺及设备技术，更具体地说，涉及一种大功率类激光等离子弧切割系统。

背景技术

近年来，在海洋工程、核电、航空航天、汽车、风电、火电、船舶、轨道交通、石油化工等装备制造业，其设备日趋大型化、结构日益复杂化以及材料趋于多元化，迫切需要大量高效、高性能切割加工技术和设备。其中，气割、等离子切割和激光切割是工业生产中应用较广泛的热切割方法。激光切割主要适用于薄板的切割，其具有精度高、割口窄和能够节约大量切割材料的优点，但是采用激光切割的设备成本以及生产成本都较高。相比传统的气割方法，等离子弧切割具有热变形小、切割速度更快、生产率高、适用范围更广和能切割几乎所有材料的特点，在切割同样厚度的碳钢时，其切割速度是氧乙炔切割的5～7倍；而相对于激光切割，等离子弧切割设备和工作成本较低，并能达到很高的切割质量，尤其是在中、厚板切割方面，其更具有成本和效率的优势。

但是，现有的大功率等离子弧切割的割口相对较宽，切割精度还不够高，切割加工过程还需预留较大的留量，甚至达到火焰气割的1.5-2倍，材料利用率不高，损耗较多。目前，我国等离子弧切割的材料利用率在68%左右，而国外工业发达国家已超过80%，按照我国一年切割钢材7000万吨计算，如果能够将材料利用率提高到80%，每年可节省钢材840万吨，将产生巨大的经济效益和社会效益。

目前，国外正在大力开发精细等离子弧切割方法，国内也有不少厂家开展了相关的研发工作，部分产品的切割精度已接近激光切割的水准，但是切割厚度还是有限的，并且切割延时时间长，从而影响了生产效率。此外，随着切割厚度的增加，必须要提高切割电流和切割电压；同时，为了提高切割精度，减少割口留量，又需要进一步压缩等离子弧，使热源更集中，使得电弧斑点处的能量密度非常高。上述两个因素会导致电极产生严重烧损，影响到切割电极的寿命，甚至影响生产效率和成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种切割精度高、切割能力强、使电极端部的热量分布更为均匀、能减少电极烧损和使用寿命长的大功率类激光等离子弧切割系统；该等离子弧切割系统在中厚板切割时的切割精度接近于激光切割水平，材料利用率提高5%以上，从而提高生产效率和生产成本。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种大功率类激光等离子弧切割系统，其特征在于：其输入端连接三相交流输入电源；包括等离子弧切割机、磁控装置和协同控制器；所述磁控装置的一端与三相交流输入电源连接，另一端分别与协同控制器和等离子弧切割机连接；所述等离子弧切割机一端与三相交流输入电源连接，另一端与协同控制器相互连接。

在上述方案中，本实用新型的等离子弧切割系统在等离子弧切割机上增加一个高性能的磁控装置，通过协同控制器的协同控制，利用外加磁场提高等离子弧射流的磁致压缩效应，使电弧更集中，减少割口宽度，使得该等离子弧切割系统在中厚板切割时的切割精度接近于激光切割水平，材料利用率提高5%以上，从而提高生产效率和生产成本。此外，本实用新型利用外加磁场控制电极上等离子弧斑点进行匀质化运动，使电极端部的热量分布更为均匀，减少电极烧损，从而延长电极的使用寿命。

所述等离子弧切割机包括等离子弧切割电源、压缩气体装置、冷却水装置、等离子弧割枪和执行机构；所述等离子弧割枪分别与等离子弧切割电源、压缩气体装置、冷却水装置和执行机构连接；所述冷却水装置与等离子弧切割电源连接；所述协同控制器分别与执行机构和等离子弧切割电源相互连接；所述等离子弧切割电源与三相交流输入电源连接。

更具体地说，所述等离子弧切割机为模拟控制型等离子弧切割机，或者所述等离子弧切割机为数字化控制的等离子弧切割机。本实用新型的等离子弧切割机既可以是传统的模拟控制型等离子弧切割机，也可以是数字化控制的等离子弧切割机。

所述协同控制器包括ARM微控制系统、可视化人机界面、继电器模块、信号检测模块、通信接口模块和信号驱动模块；所述ARM微控制系统分别与可视化人机界面、继电器模块、信号检测模块、通信接口模块和信号驱动模块连接；

所述协同控制器分别与执行机构和等离子弧切割电源相互连接是指：所述继电器模块与等离子弧切割机的执行机构相互连接以控制执行机构的运动；所述信号检测模块与等离子弧切割机的等离子弧切割电源和执行机构连接；所述等离子弧切割机为模拟控制型等离子弧切割机时，协同控制器的信号驱动模块与等离子弧切割机的等离子弧切割电源连接，以实现信号驱动模块的驱动信号代替等离子弧切割电源的给定；所述等离子弧切割机为数字化控制的等离子弧切割机时，协同控制器的通信接口模块与等离子弧切割机的等离子弧切割电源连接，以实现信息交互和协同控制。

所述磁控装置包括主电路、与主电路相互连接的控制器和与主电路连接的励磁线圈；所述励磁线圈与等离子弧切割机的等离子弧割枪相连，并设置在等离子弧割枪上；所述控制器与协同控制器相互相连。

所述主电路由整流滤波电路、前级恒流源和后级逆变桥依次连接组成；其中，整流滤波电路的输入端与三相交流输入电源连接，后级逆变桥的输出端与励磁线圈连接；所述前级恒流源的工作模式为移相全桥软开关模式；所述后级逆变桥的工作模式为低频全桥硬开关调制模式。

所述控制器包括ARM最小系统、故障保护模块、高频驱动模块、低频驱动模块、供电模块、电流反馈模块和CAN接口电路；所述ARM最小系统分别与故障保护模块、高频驱动模块、低频驱动模块、供电模块、电流反馈模块和CAN接口电路连接；所述故障保护模块的一端和供电模块的一端均与三相交流输入电源连接；所述高频驱动模块和电流反馈模块分别与主电路的前级恒流源连接；所述低频驱动模块与主电路的后级逆变桥连接；所述CAN接口电路与协同控制器的通信接口模块相互连接。

所述ARM最小系统由型号为LM4F232H5QC的ARM微处理器一、JTAG接口电路一、晶振电路一和复位电路一通过外围电路连接组成；所述晶振电路一由晶振Y1、电容C125和电容C126通过外围电路连接组成；所述复位电路一由开关S1、电阻R106、电阻R107和电容C127通过外围电路连接组成；所述JTAG接口电路一由JTAG接口芯片和电阻R100、R101、R102和R103连接组成。

所述协同控制器的ARM微控制系统由型号为LM4F232H5QC的ARM微处理器二、晶振电路二、JTAG接口电路二和复位电路二通过外围电路连接组成。

所述协同控制器的可视化人机界面由型号为RA8875的液晶驱动芯片、型号为TPS61040的供电电源boost调整器、CAT4139LED背光驱动电路以及型号为AT070TN92的液晶屏通过外围电路连接组成，以实现参数的设定、状态显示和故障诊断的人机交互功能；所述可视化人机界面通过可编程GPIO口与ARM微控制系统连接；

所述协同控制器的信号检测模块由电流传感器、电压传感器、温度传感器、流量传感器和相应的信号调理电路通过外围电路连接组成；所述信号检测模块通过AD转换器端口与ARM微控制系统连接，实现模数转换；

所述协同控制器的通信接口模块由以型号为SP3232E的芯片为主构成的RS-232通信电路、以型号为SP3485的芯片构成的RS-485通信电路和以型号为CTM8251T芯片为主构成的CAN通信电路通过外围电路连接组成；所述RS-232通信电路和RS-485通信电路通过UART端口与ARM微控制系统连接；所述CAN通信电路通过CAN端口与ARM微控制系统连接；

所述协同控制器的信号驱动模块由型号为TLC5615的数模转换器芯片和光耦电路通过外围电路连接组成，实现信号的数模转换以及隔离放大；所述信号驱动模块通过GPIO端口与ARM微控制系统连接。

本实用新型的原理是这样的：电弧在机械压缩效应、热收缩效应以及磁致压缩效应的作用下产生收缩，形成压缩等离子弧，等离子弧切割就是利用这种高能量密度的等离子弧来熔化被切割工件，并通过高速的压缩气体将熔化金属吹开而形成切割割口，这就是等离子弧切割的基本原理。本实用新型为大功率类激光等离子弧切割系统，在通用的等离子弧切割机的切割枪上安装一套高性能的磁控装置；在等离子弧切割时，利用磁控装置产生强磁场，通过协同控制器的协同控制,利用该磁场增强等离子弧的磁致压缩效应，使得等离子弧进一步压缩，缩小弧柱截面积，电弧的挺度和能量密度得到提高，从而减少割口宽度，提高等离子弧切割系统对中厚板的切割精度和切割能力。此外，由于强外磁场的作用，导致电极上的电弧斑点在电极端面进行匀质化的运动，使得电极表面的热量分布趋于均匀，降低了电极烧损，从而提高电极使用寿命。

本实用新型与现有的技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型的大功率类激光等离子弧切割系统适应性宽，不仅可以适用于数字化等离子弧切割机，也能用于传统模拟型等离子弧切割机的改造，只需在现有等离子弧切割机的割枪上安装磁控装置，通过协同控制器的协同控制就能实现预期的效果，其改装便利，结构简单。

2、本实用新型的大功率类激光等离子弧切割系统能够进一步提高等离子弧切割工艺的切割精度和切割能力，减少割口宽度，提高材料利用率和电极使用寿命，从而降低了大功率等离子弧切割系统的长期运行成本。

3、本实用新型大功率类激光等离子弧切割系统的磁控装置采用了先进的高频逆变技术和基于ARM的全数字控制技术，效率高，动态性能好，对磁场强度和分布特性的控制精度高。

4、本实用新型大功率类激光等离子弧切割系统的协同控制器采用了数字化的人机交互模式，实现了人机交互的可视化管理，使得整个大功率类激光等离子弧切割系统的可操作性好，扩展和移植更为便利。

附图说明

图1是本实用新型大功率类激光等离子弧切割系统的结构框图；

图2是本实用新型大功率类激光等离子弧切割系统的磁控装置结构框图；

图3是本实用新型大功率类激光等离子弧切割系统的协同控制器结构框图；

图4是本实用新型大功率类激光等离子弧切割系统的磁控装置主电路原理图；

图5是本实用新型大功率类激光等离子弧切割系统的磁控装置控制器结构框图；

图6是本实用新型大功率类激光等离子弧切割系统的磁控装置的ARM最小系统原理图；

图7是本实用新型大功率类激光等离子弧切割系统的协同控制器功能接口示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的描述。

实施例

如图1所示，本实用新型大功率类激光等离子弧切割系统的输入端连接三相交流输入电源；该等离子弧切割系统包括等离子弧切割机100、磁控装置200和协同控制器300；磁控装置200的一端与三相交流输入电源连接，另一端分别与协同控制器300和等离子弧切割机100连接；等离子弧切割机100一端与三相交流输入电源连接，另一端与协同控制器300相互连接。

其中，等离子弧切割机100既可以是传统的模拟控制型等离子弧切割机，也可以是数字化控制的等离子弧切割机，其包括等离子弧切割电源1001、压缩气体装置1002、冷却水装置1003、等离子弧割枪1004和执行机构1005；等离子弧割枪1004分别与等离子弧切割电源1001、压缩气体装置1002、冷却水装置1003和执行机构1005连接；冷却水装置1003与等离子弧切割电源1001连接；等离子弧切割电源1001与三相交流输入电源连接。协同控制器300分别与执行机构1005和等离子弧切割电源1001相互相连。磁控装置200包括主电路201、与主电路201相互连接的控制器210和与主电路201连接的励磁线圈220；励磁线圈220与等离子弧切割机100的等离子弧割枪1004相连，并设置在等离子弧割枪1004上；控制器210与协同控制器300相互相连。

如图3所示，本实用新型大功率类激光等离子弧切割系统的协同控制器300包括包括ARM微控制系统3001、可视化人机界面3002、继电器模块3004、信号检测模块3003、通信接口模块3006和信号驱动模块3005；ARM微控制系统3001分别与可视化人机界面3002、继电器模块3004、信号检测模块3003、通信接口模块3006和信号驱动模块3005连接。其中，协同控制器300分别与执行机构1005和等离子弧切割电源1001相互连接是指：继电器模块3004与等离子弧切割机100的执行机构1005相互连接以控制执行机构1005的运动；信号检测模块3003与等离子弧切割机100的等离子弧切割电源1001和执行机构1005连接。当等离子弧切割机100为模拟控制型等离子弧切割机时，协同控制器300的信号驱动模块3005与等离子弧切割机100的等离子弧切割电源1001连接，以实现信号驱动模块3005的驱动信号代替等离子弧切割电源1001的给定；当等离子弧切割机100为数字化控制的等离子弧切割机时，协同控制器300的通信接口模块3006与等离子弧切割机100的等离子弧切割电源1001连接，以实现信息交互和协同控制。

如图2所示，本实用新型大功率类激光等离子弧切割系统的磁控装置的主电路201由整流滤波电路2011、前级恒流源2012和后级逆变桥2013依次连接组成；其中，整流滤波电路2011的输入端与三相交流输入电源连接，后级逆变桥2013的输出端与励磁线圈220连接；前级恒流源2011的工作模式为移相全桥软开关模式；后级逆变桥2013的工作模式为低频全桥硬开关调制模式。控制器210包括ARM最小系统2107、故障保护模块2101、高频驱动模块2102、低频驱动模块2105、供电模块2102、电流反馈模块2104和CAN接口电路2106；ARM最小系统2107分别与故障保护模块2101、高频驱动模块2102、低频驱动模块2105、供电模块2102、电流反馈模块2104和CAN接口电路2106连接。其中，故障保护模块2101的一端和供电模块2102的一端均与三相交流输入电源连接，高频驱动模块2103和电流反馈模块2104分别与主电路201的前级恒流源2012连接，低频驱动模块2105与主电路201的后级逆变桥2013连接，CAN接口电路2106与协同控制器300的通信接口模块3006相互连接。

本实用新型大功率类激光等离子弧切割系统的外加磁场可以采用横向磁场、纵向磁场、双尖角磁场和旋转磁场等，本实用新型以交变磁场为实施例进行说明。如图4所示，磁控装置200的主电路201由整流滤波电路2011、前级恒流源2012和后级逆变桥2013相互连接组成。其中，整流滤波电路2011由三相整流桥D1-D6、电容C1连接构成；前级恒流源2012由功率开关管V1-V4、反并联二极管D7-D10、谐振电容C1-C4、谐振电感Lr、中频变压器T、输出整流桥D11-D14以及滤波电抗L1通过外围电路连接构成；后级逆变桥2013由功率开关管V5-V8、反并联二极管D15-D18以及电容C5-C8通过外围电路连接构成。三相电源经整流滤波电路2011之后变成较平滑的直流电，然后经过由功率开关管V1-V4构成的功率逆变桥，通过功率开关管V1-V4的高频组合开关，转换成高压高频方波，然后经过中频变压器T转换为低压高频方波，再经过输出整流桥D11-D14的快速整流和滤波电抗L1的平滑滤波，变成直流电。其中，功率开关管V1-V4工作于移相软开关换流模式；控制器210的电流反馈模块2104采样滤波电抗L1输出端的电流信号，经过调理之后输入给ARM最小系统2107，在ARM微处理器内与给定信号进行比较和数字运算，然后输出数字PWM信号，经过高频驱动模块2103隔离和放大之后去控制功率开关管V1-V4的开关时序和占空比，实现电流的闭环控制，形成前级恒流源。该恒流源输出恒流特性的直流电进入到后级逆变桥，后级逆变桥是一个全桥拓扑结构，其中功率开关管V5/V8同步开关，功率开关管V6/V7同步开关；在功率开关管V5/V8开通时，功率开关管V6/V7关断；在功率开关管V5/V8关断时，功率开关管V6/V7开关；这样就可以输出占空比和频率均可改变的交流方波电流，如果恒流源的输出值做同步变化，则输出的交流方波电流大小也可以灵活调节。该交流方波电流输入到励磁线圈220，产生所需要的励磁磁场。

如图5所示，本实用新型大功率类激光等离子弧切割系统的磁控装置控制器的ARM最小系统2107主要由基于M4内核的LM4F232H5QC芯片为核心，辅以晶振电路和复位电路构成。供电模块2102为整个控制器210提供所需功率和电压值的电能；故障保护模块2101能够实现过压、欠压以及过热等故障的检测，并将对应的故障信号转变为开关量信号，直接接入ARM最小系统2107的可编程GPIO口，LM4F232H5QC根据对应GPIO口的开关量信号变化情况判断发生的故障类型，并根据预设的处理流程进行处置，并将信息发送到协同控制器300进行故障状态显示和报警；电流反馈电路2104的输出端直接接入到ARM最小系统2107的ADC模块，对电流反馈信号进行模数转换；CAN接口电路2106一端直接与ARM最小系统2107的CAN接口模块相连，一端与协同控制器300相连，实现数据通信和信息交互；前级恒流源控制所需的PWM信号由ARM最小系统2107的PWM端口直接产生，并输入到高频驱动模块2103进行电气隔离和功率放大；而后级逆变桥所需的两路推挽型低频数字PWM信号则由ARM最小系统2107的TIMER端口产生，然后输入到低频驱动模块2105进行电气隔离和功率放大。

如图6所示，本实用新型大功率类激光等离子弧切割系统的磁控装置的ARM最小系统主要由型号为LM4F232H5QC的ARM微处理器一、JTAG接口电路一、晶振电路一和复位电路一通过外围电路连接组成。其中，所述LM4F232H5QC ARM微处理器一内固化有基于FreeRTOS内核的磁控软件；晶振电路一由晶振Y1、电容C125和电容C126通过外围电路连接组成；复位电路一由开关S1、电阻R106、电阻R107和电容C127通过外围电路连接组成；JTAG接口电路一由JTAG接口芯片和电阻R100、R101、R102和R103连接组成。

图7是本实用新型大功率类激光等离子弧切割系统的协同控制器功能接口示意图。ARM微控制系统3001是由以型号为LM4F232H5QC的ARM微处理器二、晶振电路二、JTAG接口电路二和复位电路二通过外围电路连接构成。可视化人机界面3002直接与ARM微控制系统3001的可编程GPIO口相连，主要由专用液晶驱动芯片RA8875、供电电源TPS61040boost调整器、CAT4139LED背光驱动电路和群创7寸液晶屏AT070TN92通过外围电路构成，实现参数的设定、状态显示、故障诊断等人机交互功能。继电器模块3004直接与ARM微控制系统3001的可编程GPIO端口。信号检测模块3003主要由电流传感器、电压传感器、温度传感器、流量传感器以及相应的信号调理电路通过外围电路连接构成，其直接连接到ARM微控制系统3001的AD转换器端口，实现模数转换。通信接口模块3006包括了由SP3232E芯片为主构成的RS-232通信电路，由SP3485芯片为主构成的RS-485通信电路以及由CTM8251T芯片为主构成的CAN通信电路，通信接口模块的RS232和RS485电路直接与ARM微控制系统3001的UART端口相连，而CAN通信电路直接与ARM微控制系统3001的CAN端口相连。信号驱动模块3005直接与ARM微控制系统3001的GPIO端口相连，主要由具有串行接口的10位数模转换器芯片TLC5615以及光耦电路通过外围电路连接构成，实现信号的数模转换以及隔离放大。

本实用新型大功率类激光等离子弧切割系统是这样工作的：

如图1、图2和图3所示，三相电源给等离子弧切割机100、磁控装置200和协同控制器300供电，冷却水装置1003一方面可以为等离子弧切割电源1001制冷散热，一方面为等离子弧割枪1004散热，为压缩气体装置1002和等离子弧割枪1004提供压缩气体，在切割时将熔化的金属吹开形成割口。三相电源输入电流经励磁装置200主电路201的整流滤波电路2011、前级恒流源2012、后级逆变桥2013，经数字低频调制成占空比、频率和大小均可调的交流电流，接入励磁线圈220产生附加的强外磁场，而励磁线圈220直接安装在等离子弧割枪1004上；协同控制器300协同控制等离子弧切割机100和磁控装置200的协同工作。当等离子弧切割机100是传统的模拟型等离子弧切割机时，协同控制器300的信号驱动模块3005直接与等离子弧切割电源1001相连，用该驱动信号来代替等离子弧切割电源1001的给定；如果等离子弧切割机100是数字型，则协同控制器300的通信接口模块3006直接与等离子弧切割机100进行数字通信，实现信息交互和协同控制。在切割时，协同控制器300还可以通过继电器模块3004控制执行机构1005的运动，同时还能通过信号检测模块3003检测磁控装置200、等离子弧切割机100的实际输出电流波形、电压波形、气体流量、执行机构运动速度、温度等状态信息，对励磁参数与切割工工艺参数的匹配情况进行观测和评判。切割时，系统各组成部分供电，系统进行初始化，由协同控制器300对整个等离子弧系统进行自检，然后在可视化人机交互界面上设定相应的励磁参数和切割工艺参数，之后进入切割流程，等离子弧切割机100产生等离子弧，熔化工件，并在压缩空气的作用下将熔化材料吹开形成割口；此时磁控装置200给励磁线圈220通电，产生强外磁场，对等离子弧进行压缩，使得等离子弧的挺度和能量密度提高，减少割口的宽度，提高切割精度。同时强外磁场还使得电极上的电弧斑点产生运动，确保电极上的温度场分布更为均匀，降低电极烧损。

本实用新型的上述实施例具有以下特点：

1、宽适应性：本实施例的磁控装置和协同控制器均为模块式结构，只要在通用等离子弧切割机的割枪上安装磁控装置，就可以实现精细化切割，几乎可以应用于所有通用的等离子弧切割机；磁控装置采用了高频逆变技术，主回路的时间常数小，动态响应快，同时外加磁场对等离子弧能量分布的是无触点控制的，使得磁场控制切割过程非常灵敏；这些都提高了本实施例的工艺适应性。

2、切割质量好：本实施例根据等离子弧切割的基础原理，通过外加强磁场来增强等离子弧的磁致压缩效应，能产生弧柱截面积更小、能量密度更高的等离子弧，从而减少了切割割口宽度，改善了切割质量，增加了原材料的利用效率，同时等离子弧对中厚板的切割能力也得到了提高。

3、运行成本低：通过磁控压缩方式实现类激光的切割效果，不仅节省了原材料，也节约了后续加工的成本，而且还可以提高电极使用寿命，也有利于企业充分利用现有的加工手段。

4、操作性好：本实施例具有数字化、可视化的人机交互界面，参数设置和状态显示都非常直观；同时既具有数字化通信接口，也具有传统的模拟接口电路，与等离子弧切割机的连接也非常方便，扩展容易。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大功率类激光等离子弧切割系统，其特征在于：其输入端连接三相交流输入电源；包括等离子弧切割机、磁控装置和协同控制器；所述磁控装置的一端与三相交流输入电源连接，另一端分别与协同控制器和等离子弧切割机连接；所述等离子弧切割机一端与三相交流输入电源连接，另一端与协同控制器相互连接。

2.根据权利要求1所述的大功率类激光等离子弧切割系统，其特征在于：所述等离子弧切割机包括等离子弧切割电源、压缩气体装置、冷却水装置、等离子弧割枪和执行机构；所述等离子弧割枪分别与等离子弧切割电源、压缩气体装置、冷却水装置和执行机构连接；所述冷却水装置与等离子弧切割电源连接；所述协同控制器分别与执行机构和等离子弧切割电源相互连接；所述等离子弧切割电源与三相交流输入电源连接。

3.根据权利要求2所述的大功率类激光等离子弧切割系统，其特征在于：所述等离子弧切割机为模拟控制型等离子弧切割机，或者所述等离子弧切割机为数字化控制的等离子弧切割机。

4.根据权利要求3所述的大功率类激光等离子弧切割系统，其特征在于：所述协同控制器包括ARM微控制系统、可视化人机界面、继电器模块、信号检测模块、通信接口模块和信号驱动模块；所述ARM微控制系统分别与可视化人机界面、继电器模块、信号检测模块、通信接口模块和信号驱动模块连接；

所述协同控制器分别与执行机构和等离子弧切割电源相互连接是指：所述继电器模块与等离子弧切割机的执行机构相互连接以控制执行机构的运动；所述信号检测模块与等离子弧切割机的等离子弧切割电源和执行机构连接；所述等离子弧切割机为模拟控制型等离子弧切割机时，协同控制器的信号驱动模块与等离子弧切割机的等离子弧切割电源连接，以实现信号驱动模块的驱动信号代替等离子弧切割电源的给定；所述等离子弧切割机为数字化控制的等离子弧切割机时，协同控制器的通信接口模块与等离子弧切割机的等离子弧切割电源连接，以实现信息交互和协同控制。

5.根据权利要求4所述的大功率类激光等离子弧切割系统，其特征在于：所述磁控装置包括主电路、与主电路相互连接的控制器和与主电路连接的励磁线圈；所述励磁线圈与等离子弧切割机的等离子弧割枪相连，并设置在等离子弧割枪上；所述控制器与协同控制器相互相连。

6.根据权利要求5所述的大功率类激光等离子弧切割系统，其特征在于：所述主电路由整流滤波电路、前级恒流源和后级逆变桥依次连接组成；其中，整流滤波电路的输入端与三相交流输入电源连接，后级逆变桥的输出端与励磁线圈连接；所述前级恒流源的工作模式为移相全桥软开关模式；所述后级逆变桥的工作模式为低频全桥硬开关调制模式。

7.根据权利要求6所述的大功率类激光等离子弧切割系统，其特征在于：所述控制器包括ARM最小系统、故障保护模块、高频驱动模块、低频驱动模块、供电模块、电流反馈模块和CAN接口电路；所述ARM最小系统分别与故障保护模块、高频驱动模块、低频驱动模块、供电模块、电流反馈模块和CAN接口电路连接；所述故障保护模块的一端和供电模块的一端均与三相交流输入电源连接；所述高频驱动模块和电流反馈模块分别与主电路的前级恒流源连接；所述低频驱动模块与主电路的后级逆变桥连接；所述CAN接口电路与协同控制器的通信接口模块相互连接。

8.根据权利要求7所述的大功率类激光等离子弧切割系统，其特征在于：所述ARM最小系统由型号为LM4F232H5QC的ARM微处理器一、JTAG接口电路一、晶振电路一和复位电路一通过外围电路连接组成；所述晶振电路一由晶振Y1、电容C125和电容C126通过外围电路连接组成；所述复位电路一由开关S1、电阻R106、电阻R107和电容C127通过外围电路连接组成；所述JTAG接口电路一由JTAG接口芯片和电阻R100、R101、R102和R103连接组成。

9.根据权利要求4所述的大功率类激光等离子弧切割系统，其特征在于：所述协同控制器的ARM微控制系统由型号为LM4F232H5QC的ARM微处理器二、晶振电路二、JTAG接口电路二和复位电路二通过外围电路连接组成。

10.根据权利要求9所述的大功率类激光等离子弧切割系统，其特征在于：所述协同控制器的可视化人机界面由型号为RA8875的液晶驱动芯片、型号为TPS61040的供电电源boost调整器、CAT4139LED背光驱动电路以及型号为AT070TN92的液晶屏通过外围电路连接组成，以实现参数的设定、状态显示和故障诊断的人机交互功能；所述可视化人机界面通过可编程GPIO口与ARM微控制系统连接；

所述协同控制器的信号检测模块由电流传感器、电压传感器、温度传感器、流量传感器和相应的信号调理电路通过外围电路连接组成；所述信号检测模块通过AD转换器端口与ARM微控制系统连接，实现模数转换；

所述协同控制器的通信接口模块由以型号为SP3232E的芯片为主构成的RS-232通信电路、以型号为SP3485的芯片构成的RS-485通信电路和以型号为CTM8251T芯片为主构成的CAN通信电路通过外围电路连接组成；所述RS-232通信电路和RS-485通信电路通过UART端口与ARM微控制系统连接；所述CAN通信电路通过CAN端口与ARM微控制系统连接；

所述协同控制器的信号驱动模块由型号为TLC5615的数模转换器芯片和光耦电路通过外围电路连接组成，实现信号的数模转换以及隔离放大；所述信号驱动模块通过GPIO端口与ARM微控制系统连接。