CN205093032U - 等离子电弧切割系统 - Google Patents
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Abstract
一种等离子电弧切割系统，包括电源，电源包括多脉冲变压器和直接连接至电容器组的多个半导体开关，以及连接至电源并且构造成冷却多脉冲变压器的热调节系统。热调节系统包括与变压器开关直接接触的冷却板，设置在冷却板内的流体导管，以及连接至导管并且构造成引导冷却剂流体通过导管的泵。电源具有以下操作要求中的至少一者：(i)重量与功率的比在大约22.4磅每千瓦；(ii)体积与功率的比在大约1366立方英寸每千瓦；(iii)在切割操作期间，平均半导体装置壳体温度在大约100摄氏度；(iv)在切割操作期间，最大变压器温度在大约133摄氏度。
Description
本申请请求享有美国临时专利申请第61/715,729号的权益，该专利在2012年10月18日提交，并且命名为“等离子焰炬供电电路及冷却系统”，该专利的全部内容通过引用在此处并入本文。
技术领域
本发明总体涉及等离子切割系统及加工领域。更具体地，本发明涉及用于为等离子切割系统提供供电和冷却的方法及设备，其使用更少构件，需要更小体积和/或降低设计复杂性。
背景技术
等离子电弧焰炬广泛地运用于材料的切割和标记。等离子焰炬通常包括具有安装在焰炬主体内的中心排出通孔的电极和喷嘴，电连接件，用于冷却的通道，以及用于电弧控制流体(例如，等离子气体)的通道。焰炬产生等离子电弧，其为具有高温度和高动量的气体的压缩电离束。在焰炬中使用的气体可为非反应性(例如，氩或氮)或反应性的(例如，氧或空气)。在操作期间，前驱电弧首先在电极(阴极)和喷嘴(阳极)之间产生。前驱电弧的产生可借助于耦合至直流电源和焰炬的高频率，高电压信号，或借助于任何类型的接触起动方法。
用于等离子切割系统的已知的供电电路和相关的冷却系统需要多个硬件构件。例如，现有的供电电路包括四个绝缘栅双极晶体管(IGBT)；八个直流(DC)母线电容器；六个功率电阻器；四个风机；两个散热器；两个直流母线电容器支承板；和/或四个印刷电路板(PCB)组件。这些已知的技术将很大的体积和/或复杂性引入电源设计中，这体现在每单位质量供应功率，每单位体积的供应功率，和/或在操作期间电源的温度上。
发明内容
本发明通过降低体积和/或设计复杂性同时提供相同或更佳的(i)电源的每单位重量的功率输出和/或(ii)电源的每单位体积的功率输出来解决对等离子电弧焰炬电源的未实现的需求。本发明还实现相比已知电源在操作期间的电源的较低平均壳体温度。在一个实施例中，目前的发明包括两个IGBT而不是四个；四个直流母线电容器而不是八个；三个功率电阻器而不是六个；零个用于供电电路的风机而不是四个；一个冷却板而不是两个散热器；一个直流母线电容器支承板而不是两个；以及一个PCB组件而不是四个。因此，电源的每单位质量和/或每单位体积输送更多的功率输出，同时保持在操作期间较低的平均壳体温度。
在一些实施例中，冷却板可改善电源的冷却，降低构件要求，和/或改善功率性能。在一些实施例中，使用了多脉冲变压器。多脉冲变压器可有助于满足或超过功率质量标准，功率质量标准由功率因数基准和用于输入电流的总谐振失真(THD)的基准所限定。在一些实施例中，风机和/或一组挡板定向成冷却多脉冲变压器和/或一组输出电感器。风机和/或挡板可改善冷却并且允许磁构件尺寸减小且重量降低。在一些实施例中，每个电感器连接至共同的线圈。
在一些实施例中，分开的斩波器在供电电路中电连接至相异的电感器。在一些实施例中，斩波器直接连线至单个电容器组。在一些实施例中，斩波器以交替模式操作。使用单个电容器组以交替模式操作可导致电容器脉动电流的大大降低。斩波器的交替操作可实现输入和/或输出脉动电流的抵消。在一些实施例中，多脉冲变压器连接至串联连接的两个三相二极管电桥。将多脉冲变压器连接至串联连接的两个三相二极管电桥可实现电容器和/或副绕组的脉动电流额定降低，导致变压器和/或直流母线电容器的尺寸和重量的减小。在一些实施例中，电感器耦合，例如绕共同磁芯缠绕。在等离子电源中使用耦合的电感器可导致电源减小尺寸，重量和/或易于组装。
一方面，本发明描述了等离子电弧切割系统的特征。等离子电弧切割系统包括构造成支持等离子电弧产生的电源。电源包括直接连接至电容器组的多脉冲变压器和/或多个半导体开关。电源包括热调节系统，其连接至电源并且构造成使多脉冲变压器冷却。热调节系统包括与半导体装置和/或电容器直接接触的冷却板。热调节系统还包括布置在冷却板内的流体管道。热调节系统还包括泵，其连接至导管并且构造成引导冷却剂流体通过导管。电源具有以下操作要求中的至少一个：(i)重量与功率比大约22.4磅每千瓦；(ii)体积与功率比大约1366立方英寸每千瓦；(iii)在切割操作期间平均半导体装置壳体温度大约100摄氏度；(iv)在切割操作期间最大变压器温度在大约133摄氏度。
在一些实施例中，电源具有至少两个所述操作要求。在一些实施例中，电源具有至少三个所述操作要求。在一些实施例中，电源具有所有四个所述操作要求。在一些实施例中，电源包括多个电感器。在一个实施例中，每个电感器串联连接至相异的半导体开关。在一些实施例中，每个半导体开关包括绝缘栅双极晶体管。在一些实施例中，每个电感器安装和/或缠绕在共同的磁芯上。在一些实施例中，热调节系统还包括连接至电源的一组风机和/或连接至电源的一组挡板，风机和挡板定向成冷却至少一个变压器和电感器。
在一些实施例中，变压器直接联接至多个整流器。在一些实施例中，整流器彼此串联连接。在一些实施例中，每个整流器包括三相二极管电桥。在一些实施例中，电容器组包括四个直流母线电容器。在一些实施例中，变压器为12脉冲变压器。
另一方面，本发明描述了等离子切割系统的特征。等离子切割系统包括能产生等离子电弧的电源。电源包括多个半导体开关。电源包括电连接至多个半导体开关的多个电感器。每个半导体开关电连接至多个电感器的相异电感器。多个半导体开关构造成在交替开关模式下操作。电源包括电连接至多个整流器的多脉冲变压器。多个整流器串联连接并且电连接至多个半导体开关。等离子切割系统还包括液体冷却系统，其连接至电源并且构造成热调节多个半导体开关。液体冷却系统包括冷却板。冷却剂通道形成在冷却板内。
在一些实施例中，电源具有至少一个以下操作要求：(i)重量与功率比在大约22.4磅每千瓦；(ii)体积与功率比在大约1366立方英寸每千瓦；(iii)在切割操作期间平均半导体装置壳体温度大约100摄氏度；(iv)在切割操作期间最大变压器温度在大约133摄氏度。在一些实施例中，电源满足至少两个所述操作要求。在一些实施例中，电源满足至少三个所述操作要求。在一些实施例中，电源满足所有所述操作要求。在一些实施例中，等离子焰炬操作地连接至电源。
在一些实施例中，电源包括限定电源的内表面的多个面板。在一些实施例中，电源包括一组挡板，其安装在电源的内表面上且定向成引导电源内侧的空气流向多脉冲变压器。在一些实施例中，多个半导体开关直接线接至电容器组。在一些实施例中，电容器组包括四个直流母线电容器。在一些实施例中，冷却剂通道包括导管。在一些实施例中，冷却剂通道形成迂回构造。在一些实施例中，多脉冲变压器是12脉冲变压器。在一些实施例中，电感器安装在共同磁芯上，共同磁芯设置在电源内。
在另一方面中，本发明描述等离子切割系统的特征，其包括使用至少两个交替斩波器给等离子切割焰炬提供功率的装置。每个交替斩波器连接至相异的电感器。等离子切割系统还包括用于交替斩波器液体冷却的装置。用于提供功率的装置特征在于以下中的至少一者：(i)重量与功率比在大约22.4磅每千瓦；(ii)体积与功率的比在大约1366立方英寸每千瓦；(iii)在操作期间，平均半导体装置壳体温度在大约100摄氏度；(iv)在切割操作期间最大变压器温度在大约133摄氏度。在一些实施例中，等离子切割系统特征在于以下中至少两者：(i)重量与功率比在大约22.4磅每千瓦；(ii)体积与功率的比在大约1366立方英寸每千瓦；(iii)在切割操作期间，平均半导体装置壳体温度在大约100摄氏度；(iv)在切割操作期间最大变压器温度在大约133摄氏度。在一些实施例中，等离子切割系统特征在于以下中至少三者：(i)重量与功率比在大约22.4磅每千瓦；(ii)体积与功率的比在大约1366立方英寸每千瓦；(iii)在切割操作期间，平均半导体装置壳体温度在大约100摄氏度；(iv)在切割操作期间最大变压器温度在大约133摄氏度。在一些实施例中，等离子切割系统特征在于以下所有;(i)重量与功率比在大约22.4磅每千瓦；(ii)体积与功率的比在大约1366立方英寸每千瓦；(iii)在切割操作期间，平均半导体装置壳体温度在大约100摄氏度；(iv)在切割操作期间最大变压器温度在大约133摄氏度。
附图说明
以上论述通过结合附图的本发明的以下详细描述将更容易理解，在附图中：
图1是根据本发明的示例性实施例的用于等离子电源的供电电路的电路简图。
图2是根据本发明的示例性实施例的包括冷却板的供电电路冷却系统的框图。
图3A是根据本发明的示例性实施例的用于等离子电源的液体冷却供电电路的前视图。
图3B是根据本发明的示例性实施例的用于等离子电源的液体冷却供电电路的后视图。
图4A-4B是根据本发明的示例性实施例的等离子电源的相对侧的侧视图，其中内部构件可见。
图5A-5B示出了根据本发明的示例性实施例的等离子电源的内部构件的温度曲线模拟。
具体实施方式
图1是根据本发明的示例性实施例的用于等离子电源的供电电路100的电路简图。供电电路100包括变压器104。变压器104可为多脉冲变压器和/或具有多相输入线。在一些实施例中，变压器104具有三相输入线。在一些实施例中，变压器104是六脉冲变压器或十二脉冲变压器。变压器104包括主绕组108A-108C，共同为主绕组108。主绕组108可布置成三角构型。变压器104包括副绕组112A-C，共同为星形副绕组112。变压器104还包括副绕组116A-C，共同为三角形副绕组116。星形副绕组112可布置成V形构型。三角形副绕组116可布置成三角构造。变压器104可包括磁芯156。绕组108,112,116可各自围绕磁芯156缠绕。
星形副绕组112电连接至第一整流器120。三角形副绕组116电连接至第二整流器124。整流器120,124彼此串联连接。整流器120,124可为三相整流器。每个整流器120,124可包括三相二极管电桥(未示出)。在整流器120,124中使用三相二极管电桥可降低副绕组112,116中的电流。
串联连接的整流器120,124与电容器组128并联连接。电容器组128可包括直流母线电容器。在一些实施例中，电容器组128包括并联连接的四个直流母线电容器。在一些实施例中，电容器可各自具有大约450V的工作电压和/或大约2200μF的电容。电容器可各自能够处理大约16Arms的脉动电流。电容器组128与电阻132并联连接。在一些实施例中，电阻器132是泄漏电阻器。在一些实施例中，在供电电路100关闭后(例如，为防止对操作者的可能的电击事故)，电阻器132提供直流母线电容器的定时放电。电阻器132可彼此并联连接。在一个实施例中，电阻器132包括三个功率电阻器。在一些实施例中，每个电阻器132具有大约6.8千欧姆的电阻和大约25瓦的功率额定。
电阻器132跨电容器组128并联连接。两个斩波器136,140中的每一个可包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)和/或二极管。斩波器136,140并联地彼此电连接。斩波器136可与电感器144串联连接。斩波器140可与电感器148串联连接。电感器148的感应系数值可确定电弧负载电流脉动(即，较高的感应系数意味着较低电流脉动)并且可设计成承载斩波器136,140的输出电流。在一些实施例中，电感器提供在100A的电流下大约425μH至大约130A的电流下大约1.8mH的范围内的感应系数。每个斩波器的脉动电流的峰值大约8A。在电流为大约200A时，使斩波器136,140交替可降低脉动电流的峰值大约3A。电感器144,148可各自电连接至负载152，例如，等离子焰炬。在一些实施例中，负载152可在大约3kW至120kW之间。
在一些实施例中，使用多脉冲变压器允许供电电路100满足或超过供电质量标准，其例如，由功率因数基准和/或用于输入电流的总谐波失真(THD)基准来限定。在一些实施例中，供电电路100具有33kW下0.98的功率因数。在一些实施例中，供电电路100具有33kW下大约13%的THD。在一些实施例中，供电电路100允许使用相比以往供电电路更小的变压器104。在一些实施例中，使用多脉冲(例如，10脉冲，12脉冲，18脉冲，20脉冲等)二极管电桥允许(i)电容器128的脉动电流额定降低；(ii)变压器104的尺寸和/或重量降低；和/或(iii)变压器104的直流母线电容需求减少。
在一些实施例中，斩波器136,140以交替方式操作，例如，一个IGBT的操作与另一个同步。在一些实施例中，将斩波器136,140连接至相异的电感器144,148实现交替操作。使斩波器136,140交替模式操作，使用单个电容器组128可实现电容器中的脉动电流的显著降低。交替操作可允许斩波器的输入和输出电流中的脉动电流抵消，实现电构件的尺寸和/或重量的进一步减小(例如，电感器144,148和/或电容器组128中的电容器)。在一些实施例中，流过副绕组112,116的电流可相比现有技术而言减低。
在一些实施例中，本发明可利用比以往技术更少的电构件，获得更小的体积，成本和/或设计复杂性。表1示出本发明与以往技术的电构件的示例性对比。
| 构件 | 现有技术 | 本发明 |
| IGBT | 4 | 2 |
| 直流母线电容器 | 8 | 4 |
| 功率电阻器 | 6 | 3 |
| 风机 | 4 | 0 |
| 散热器/冷却板 | 2(散热器) | 1(冷却板) |
| 直流母线电容器支承板 | 2 | 1 |
| PCB组件 | 4 | 1 |
表1：现有技术与本发明的构件对比。
图2是根据本发明的示例性实施例的包括冷却板256的供电电路冷却系统200的框图。冷却系统200包括流体流路径，其允许冷却流体围绕冷却系统200循环和/或冷却等离子切割系统的若干构件(例如，如上文参考图1所述的电源100的电构件，如下文所述的电源引线208,260，和/或焰炬204)。流体流路径可由软管，管和/或其他适于容纳流体的结构限定。在一些实施例中，冷却流体是30%的丙二醇。在一些实施例中，冷却流体是30%的乙二醇，离子水，和/或自来水。
流体流路径可包括电源引线208,260，它们各自延伸至焰炬204。电源引线208,260可为大约25至100英尺长。流体可接触引线208,260的外表面。流向焰炬204的流体可流过引线260的外表面进入焰炬204。远离焰炬204流动的流体可流过引线208的外表面。
远离焰炬204流动的流体可流过精过滤器212。精过滤器212可去除自焰炬204返回的冷却流体中的不纯物和颗粒。流体从精过滤器212流至止回阀216。止回阀216仅允许流体沿一个方向流动，即图2中所示的逆时针方向。流体从止回阀216流向热敏电阻器220。热敏电阻器220可具有负温度系数的电阻(例如，热敏电阻器的电阻随温度升高而降低)。在一些实施例中，临界温度在大约185华氏度(例如，至热交换器224的入口冷却剂的温度)。在一些实施例中，在热敏电阻器220达到临界温度时，系统200配置成将关闭电源，并且提供冷却剂超温度故障提示给操作者。
流体从热敏电阻器220流至热交换器224。热交换器224可通过现有技术中已知的方式使冷却剂流体冷却。在一些实施例中，使用液体-空气交叉流动紧凑翅片热交换器。热交换器224可包括热冷却剂流过的10路径环形截面铜管。冷却剂可通过将空气交叉吹过附接至管的翅片的风机来强制空气冷却。热交换器224设计成将液体充分冷却以便在最坏操作条件下的焰炬204和/或斩波器136,140的半导体装置在它们特定的温度内操作。
流体从热交换器224流至流开关228。流开关228可侦测冷却环路中的堵塞(例如，由于冷却剂中的微粒的沉积和/或由于其老化的泵效率的降低，这可降低冷却剂流速率并且增加冷却剂温度)。流开关228导致系统200响应于流体流工作，例如由于低冷却剂流而关闭电源。在一些实施例中，在冷却剂流速率大约0.6加仑每分钟或更低时，流体流被关闭。流体从流开关228流至储液器232。储液器232是流体的源和/或容器。储液器232可包含在电源内。储液器232可为大约15英寸高，10英寸深和/或6英寸宽。储液器232可包括0.15英寸厚度的壁和/或由聚乙烯制成。
流体流路径可包括排放口236。排放口236可用于排放流体以用于冷却环路的维护。流体可流过排放口236通过粗过滤器240。粗过滤器240可过滤流体中的粗颗粒。流体可从粗过滤器240流至泵244。泵244可根据本领域已知的方法保持流体绕冷却系统200流动。流体流路径可包括内旁路248。内旁路248允许在泵压超过其关闭水头压力额定时使流体绕过泵244和/或粗过滤器240，从而防止泵244和/或其他冷却剂环路构件的故障或堵塞。流过内旁路248的流体流过粗过滤器240和/或泵244和完整围绕通过环路的其余部分。离开泵244的流体还可流至关闭阀252。关闭阀252可构造成停止流体流，例如，以便防止冷却剂泄漏，例如这可能在焰炬用尽更换或在焰炬204被替换时发生。
离开关闭阀252的流体可流至冷却板256。冷却板256可与等离子电源100的电构件接触，例如上文参考图1所述的电构件中的一些或全部。在冷却系统200中使用冷却板256可允许冷却系统200利用更多的热交换器224的冷却潜能。离开冷却板256的流体可流过电源引线260至焰炬204。在系统操作期间，流体借助于上述流体流路径可连续循环通过系统200。
图3A是根据本发明的示例性实施例的用于等离子电源的液体-冷却供电电路300的前视图。供电电路300包括印刷电路板(PCB)302。PCB302包括电容器304A-D，共同为电容器组304(例如，如上文参考图1所述的电容器组128)。PCB302附接至安装结构306，安装结构306允许PCB安装至等离子电源。
图3B是根据本发明的示例性实施例的用于等离子电源的液体-冷却供电电路300的后视图。冷却板350(例如，上文参考图2所述的冷却板256)接近PCB302。冷却板350可包括管354。管354可限定通过冷却板350的流体流路径(例如，导管或通道)。在一些实施例中，管354由铜管或铝管制成。在一些实施例中，管354具有迂回构造。在一些实施例中，冷却板350导致相比已知电源改善的冷却和/或改善的电源性能。在一些实施例中，冷却板350允许更少的构件被使用(例如，允许减少上文参考图1所述的风机和/或散热器)。
图4A-4B是根据本发明的示例性实施例的等离子电源400的相对侧的侧视图，其中内部构件可见。电源400包括壳体402。壳体402可限定两个室401A，401B，每个室容纳电源400的内部构件。图4A中的侧视图示出第一室401A。图4B中的侧视图示出第二室401B。
现在参考图4A，第一室401A包括变压器404，例如如上文参考图1所述的变压器104。第一室401A包括电感器408A，408B，例如如上文参考图1所述的电感器144,148。第一室401A包括冷却风机412和/或后格栅416。冷却风机412和/或后格栅416附接至壳体402。
第一室401A包括挡板420,424。挡板420,424附接至壳体402(例如，壳体402的内表面)。挡板420,424可由柔性材料制成，例如大约0.02英寸厚的聚碳酸酯材料。挡板420,424可构造成使由冷却风机412提供的空气流聚拢直接进入变压器404的冷却导管和/或在第一室401A中提供改善的冷却。挡板420,424可构造成保证期望方向以外的最小的空气流(例如，非基本朝向变压器404和/或电感器408A，408B的方向)。挡板420,424可构造成保证第一室401A容易地组装。挡板424可靠在变压器404的顶部和/或灵活地调节至变压器404的指定高度。由挡板420,424提供的改善冷却可导致变压器404和/或电感器408A，408B的尺寸和/或重量的降低。电感器408A，408B可耦合，例如，可构造成围绕共同的芯。构造电感器408A，408B围绕共同芯可降低等离子电源的总体尺寸和/或重量。
现在参考图4B，第二室401B包括冷却板450(例如，如上文参考图2所述的冷却板256)。第二室401B包括储液器(例如，如上文参考图2所述的储液器232)。第二室401B包括泵电机组件458，例如，包括如上文参考图2所述的泵244)。第二室401B包括热交换器风机462以用于冷却热交换器。
在一些实施例中，电源的功率额定是大约33千瓦。在一些实施例中，电源的重量在大约740磅。在一些实施例中，电源的尺寸在大约40.14英寸高，27.23英寸宽以及41.23英寸深(例如，体积在大约45.065立方英寸)。在一些实施例中，电源具有第一操作要求，即电源的重量和功率额定的比是大约22.42磅每千瓦，可选地大约20至25磅每千瓦，可选地大约15至30磅每千瓦。在一些实施例中，电源具有第二操作要求，即电源的功率额定与体积的比在大约1365.6立方英寸每千瓦，可选地大约1350至1400立方英寸每千瓦，可选地大约1300至1500立方英寸每千瓦。在一些实施例中，电源具有第三操作要求，即在切割操作期间半导体装置的平均壳体温度在大约100摄氏度，可选地在大约95至105摄氏度，可选地在大约90至110摄氏度(如下文参考图5A详细示出)。在一些实施例中，电源具有第四操作要求，在切割操作期间的最大变压器温度在大约133摄氏度，可选地在大约130至140摄氏度，可选地在大约125至145摄氏度(如下文参考图5B更详细地示出)。在一些实施例中，电源具有至少两个所述操作要求。在一些实施例中，电源具有至少三个所述操作要求。在一些实施例中，电源具有所有所述操作需求。
图5A-5B示出了根据本发明的示例性实施例的等离子电源的内部构件的温度曲线模拟。图5A示出了冷却板502的温度曲线模拟(例如，上文参考图2所示的冷却板256)。在冷却板502上接近和/或与某些供电电路的电构件接触的几个位置上的大约温度被示出。恒定温度线被描绘并且共同地示出在操作期间冷却板502的温度梯度。IGBT位于和/或接近区域504A-504H。二极管位于和/或接近区域508A-508H。二极管电桥位于和/或接近区域512A-512F。
在操作期间IGBT的平均壳体温度(例如位置504A-504H的平均温度)可在大约100摄氏度，可选地在大约95至105摄氏度，可选地在大约90至100摄氏度。在操作期间二极管的平均温度(例如，区域508A-508H中和/或附近的平均温度)可在大约100摄氏度，可选地在大约95至105摄氏度，可选地大约90至100摄氏度。在操作期间二极管电桥的平均温度(例如，区域512A-512F中和/或附近的平均温度)可在大约90摄氏度，可选地大约85至95摄氏度，可选地大约80至90摄氏度。在一些实施例中，斩波器半导体装置(例如，IGBT和二极管)达到大约100摄氏度的平均壳体温度，可选地大约95至105摄氏度，可选地大约90至110摄氏度。在一些实施例中，100摄氏度的斩波器半导体装置壳体温度是在以下条件下估测的：(1)使用的是30%丙二醇的冷却剂；(2)冷却剂流速率是大约0.8至1.2加仑每分钟；(3)负载功率在大约33kW；(4)冷却剂冷却板入口温度在大约70摄氏度；(5)冷却剂冷却板排出温度在大约77摄氏度；(5)输入电压在大约576V(例如,对于480V系统大约+20%)。
图5B示出了电源500的内部的温度模拟。电源500包括变压器554，电感器558A，558B，挡板562A，562B，以及冷却风机566。电源500的若干区域的大约温度被示出。在一些实施例中，在操作期间变压器所达到的最大温度在大约133摄氏度。在一些实施例中，变压器554达到的最大温度在大约130-140摄氏度的范围中。在一些实施例中，变压器554达到的最大温度在大约125至145摄氏度的范围中。
尽管本发明已参考特定优选实施例具体地示出并描述，但应当理解本领域技术人员在形式和细节上可对其做出各种改变而不偏离由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围。
Claims (24)
1.一种等离子电弧切割系统，包括：
电源，所述电源构造成支持等离子电弧的产生，所述电源包括多脉冲变压器和直接连接至电容器组的多个半导体开关；以及
热调节系统，所述热调节系统连接至所述电源并且构造成冷却所述多脉冲变压器，所述热调节系统还包括：
与所述半导体开关接触的冷却板；
设置在所述冷却板内的流体导管；以及
连接至所述导管并且构造成引导冷却剂流体通过所述导管的泵；
其中，所述电源具有以下操作要求中的至少一者：
(i)重量与功率的比在大约22.4磅每千瓦；
(ii)体积与功率的比在大约1366立方英寸每千瓦；
(iii)在切割操作期间，平均斩波器半导体装置壳体温度在大约100摄氏度；
(iv)在切割操作期间，最大变压器温度在大约133摄氏度。
2.根据权利要求1所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，所述电源具有至少两个所述操作要求。
3.根据权利要求1所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，所述电源还包括多个电感器，每个电感器串联连接至相异的半导体开关。
4.根据权利要求3所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，每个半导体开关包括绝缘栅双极晶体管。
5.根据权利要求3所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，每个电感器连接至共同的线圈。
6.根据权利要求3所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，每个电感器安装在共同的磁芯上。
7.根据权利要求3所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，所述热调节系统还包括连接至所述电源的一组风机和连接至所述电源的一组挡板，所述风机和挡板定向成冷却所述变压器和所述电感器中的至少一者。
8.根据权利要求1所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，所述变压器直接连接至多个整流器，所述整流器彼此串联连接。
9.根据权利要求8所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，每个整流器包括三相二极管电桥。
10.根据权利要求1所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，所述电容器组包括四个直流母线电容器。
11.根据权利要求1所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，所述变压器为12脉冲变压器。
12.一种等离子电弧切割系统，其包括：
能够产生等离子电弧的电源，所述电源包括：
(i)多个半导体开关；
(ii)多个电感器，所述多个电感器电连接至所述多个半导体开关，每个半导体开关电连接至所述多个电感器的相异的电感器，所述多个半导体开关构造成在交替开关模式下操作；以及
(iii)电连接至多个整流器的多脉冲变压器，所述多个整流器串联连接并且电连接至所述多个半导体开关；以及
液体冷却系统，所述液体冷却系统连接至所述电源并且构造成热调节所述多个半导体开关，所述液体冷却系统包括冷却板和形成在所述冷却板内的冷却剂通道。
13.根据权利要求12所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，所述电源具有以下操作要求中的至少一者；
(i)重量与功率的比在大约22.4磅每千瓦；
(ii)体积与功率的比在大约1366立方英寸每千瓦；
(iii)在切割操作期间，平均斩波器半导体装置壳体温度大约100摄氏度；
(iv)在切割操作期间，最大变压器温度大约133摄氏度。
14.根据权利要求13所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，所述电源满足至少两个所述操作要求。
15.根据权利要求12所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，所述系统还包括操作地连接至所述电源的等离子焰炬。
16.根据权利要求12所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，所述电源还包括(i)限定所述电源的内表面的多个面板，以及(ii)安装在所述电源的内表面上且定向成引导所述电源内侧的空气流向所述多脉冲变压器的一组挡板。
17.根据权利要求12所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，所述多个半导体开关直接线接至电容器组。
18.根据权利要求17所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，所述电容器组包括四个直流母线电容器。
19.根据权利要求12所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，所述冷却剂通道包括导管。
20.根据权利要求12所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，所述冷却剂通道形成迂回构造。
21.根据权利要求12所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，所述多脉冲变压器为12脉冲变压器。
22.根据权利要求12所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，所述电感器安装在共同的磁芯上，所述共同的磁芯设置在所述电源内。
23.一种等离子电弧切割系统，包括：
为等离子切割焰炬供电的装置，其使用至少两个交替的斩波器，每个所述交替的斩波器连接至相异的电感器；以及
用于所述交替的斩波器的液体冷却的装置；
其中，用于供电的装置具有以下特征中的至少一者：
(i)重量与功率的比大约22.4磅每千瓦；
(ii)体积与功率的比大约1366立方英寸每千瓦；
(iii)在操作期间，平均斩波器半导体装置壳体温度大约100摄氏度；
(iv)在切割操作期间，最大变压器温度在大约133摄氏度。
24.根据权利要求23所述的等离子电弧切割系统，其特征在于，用于供电的装置具有所述特征中的至少两者。
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