一種新型的熱切割方法

2023-07-28 03:13:31

專利名稱：一種新型的熱切割方法
技術領域：
本發明涉及一種熱切割方法，尤其涉及一種逆變式空氣等離子切割方法。
背景技術：
逆變式空氣等離子切割是一種新型的熱切割技術，與傳統切割初4目比具有引 弧成功率高、弧壓高、能量集中、切割能力強、切割速度快、割縫窄、切口光 滑、變形小等優點.近些年來，隨著逆變技術的進步，相應的逆變式等離子切割 技術也朝著大功率，高效率，穩定性好的方向發展，其切割電流也由原來的幾十 安培上升到一百多安培，不僅大大提高了切割速度，而且提高了切割質量。
但在切割電流(國內最大切割電流為160A，國外為200A)、逆變輸出波形控制 技術和可靠性上存在不足之處。

發明內容
本發明的目的在於提出一種新型的熱切割方法，使得引弧特性好，實現快
速、低功耗可控交流輸出。
為達到上述目的，本發明採用如下解決方案
一種新型的熱切割方法，其特徵是包括如下步驟
交流電經整流濾波斬波後送入逆變器，產生中頻交流電；
所述中頻交流電經功率變壓器降壓，再進行二次整流濾波形成平穩的直流
電流供給切割電弧。
還包括對所述直流電進行電流反饋信號採樣，並經濾波電路處理後進行放大。
還包括將放大後的電流送入PWM控制器、驅動電路後反饋至逆變器。 所述整流濾波是由單相半波整流電路模塊完成的。 所述交流電由三相380V、 50Hz電源產生。本發明的優點包括設定陡降特性為電源外特性，引弧成功率高，功耗低； 逆變技術是逆變式空氣等離子切割電源實現大功率輸出的關鍵，以IGBT作為開 關元件，採用全橋式逆變電路，可以實現快速,低功耗可控交流輸出；有效提高 驅動功率，選擇最優驅動電壓，實施過壓過流保護是IGBT模塊的基本使用原則； 合理選用中頻變壓器可以提高系統可靠性。


圖1是本發明較佳實施例的流程圖。 圖2是電流反饋運算電路示意圖。 圖3是電流採樣反饋電路示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述 如圖l所示， 一種新型的熱切割方法，其特徵是包括如下步驟 交流電經整流濾波斬波後送入逆變器，產生中頻交流電； 所述中頻交流電經功率變壓器降壓，再進行二次整流濾波形成平穩的直流 電流供給切割電弧。
還包括對所述直流電進行電流反饋信號採樣，並經濾波電路處理後進行放 大。
還包括將放大後的電流送入PWM控制器、驅動電路後反饋至逆變器。 所述整流濾波是由單相半波整流電路模塊完成的。 所述交流電由三相380V、 50Hz電源產生。
IGBT逆變式空氣等離子切割電源由主電路、驅動電路、控制電路和保護電 路四部分組成.主電路用IGBT作為開關元件，逆變電路採用單相橋式結構，其特 點是IGBT射集兩極承受電壓較小，穩定性好，輸出功率較高，能耗低，採用單相半 波整流電路實現整流功能，結構簡單，結合濾波扼流圈，實現大電流平滑輸出.該 電源關鍵技術指標有輸入電壓為三相380V， 50 Hz;輸出空載電壓為270 V DC; 切割工作電壓為150 V DC;切割電流調節範圍為30 - 160 A;切割厚度(碳鋼)為 10 ~ 40 mm;暫截率為851逆變式空氣等離子弧一般都採用直流電源,對電源有兩個重要的要求陡降外特性和高的空載電壓。
如圖2所示，圖2為電流反饋運算電路.WF是PWM控制器TL494CN內裝的
誤差放大器，電流給定信號& /和電流反饋信號y/v/構成差動輸入方式，這樣誤
差放大器WF的輸出電壓汲洞PWM控制器輸出觸發脈寬相關^為i 2及l x 6& / - 〃/VO (u式a^中&/給定，仍W隨電流增加而增加，j 2 i l x W《/ - y/V/ 逐漸降低，當M大於4V觸發電路參考電壓上限值J時，M始 終穩定在4 V f對應觸發信號脈寬最大人同時，由於電源迴路阻抗壓降隨電流 增加呈線性增加，在這一區間，對應電源外特性曲線是以空載電壓M)為起點的 一條稍微下斜的直線.當漢〈4V, ttT迅速下降,對應電源輸出電壓急劇下降 直至零伏，電源獲得陡降外特性。
如圖3所示，直流電源利用分流器對電流反饋信號採樣，採樣信號經LC濾波 電路處理後進行放大，並由過流保護電路進行;險測.未發生過流現象時，W輸 入電壓低於安全閾值WEF ， 其輸出電壓為負，D反偏截止，T關斷，採樣信 號KI-將被送往PWM控制器。當發生過流事故時，^輸入電壓超過安全閾值 欣EF ,其輸出電壓為正，放大倍數一般取10可滿足系統要求，D快速導通(W開 環運放倍數糹艮大)，〗吏T立刻進入飽和導通狀態，採樣信號Kl-被迅速箝位至零 電位，實現過流保護。逆變式空氣等離子切割電源中逆變器是其核心部分，要設 計好一臺逆變式切割電源，尤其是大功率電源，首要的問題是根椐需要對逆變 主電路進行精心選取。全橋式逆變電路開關管工作電壓和工作電流都比較小， 因此抗浪湧能力強，可靠性高，全橋式逆變電路的輸出功率大。開關器件是逆 變電源核心之一，IGBT集M0SFET和GTR的優點於一身，頻率高，能耗低，可 靠性和可控性好，是目前最理想的高頻開關元件。在選用變壓器時應考慮到以下 兩方面l)頻率對材質的要求。在該系統中，要求變壓器的工作頻率在15-20 kHz範圍內，倘若使用一般的材質，例如矽鋼片，系統的工作頻率就會低於2 kHz, 這顯然無法滿足系統正常工作的要求，而且工作頻率越高，相應的矽鋼片價格 也就越高。可以採用4夫基非晶合金鐵芯，其使用頻率可達50kHz，足以滿足系統 要求，而且價格較同等功能矽鋼片來說要低的多。2)節能的要求、非晶合金鐵 芯變壓器具有高飽和石茲感應強度、低矯頑力、低損耗(相當於矽鋼片的1 /3~1 /5)、低激磁電流、良好的溫度穩定性等特點，使空載損失遠低於矽鋼變壓器，可以通過減少漏》茲，提高能量傳遞效率。無論是從滿足系統快速性，還是從節 能的角度來看，採用非晶態合金鐵芯變壓器都是比較合適的做法。
上述實施例是提供給本領域普通技術人員來實現或使用本發明的，本領域 普通技術人員可在不脫離本發明思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或 變化，因而本發明的保護範圍並不被上述實施例所限，而應該是符合權利要求 書提到的創新性特徵的最大範圍。
權利要求
1.一種新型的熱切割方法，其特徵是包括如下步驟交流電經整流濾波斬波後送入逆變器，產生中頻交流電；所述中頻交流電經功率變壓器降壓，再進行二次整流濾波形成平穩的直流電流供給切割電弧。
2. 如權利要求1所述的一種新型的熱切割方法，其特徵是還包括對所述 直流電進行電流反饋信號採樣，並經濾波電路處理後進行放大。
3. 如權利要求2所述一種新型的熱切割方法，其特徵是還包括將放大後 的電流送入PWM控制器、驅動電路後反饋至逆變器。
4. 如權利要求1所述的一種逆變式空氣等離子切割電源系統，其特徵是 所述整流濾波是由單相半波整流電路模塊完成的。如權利要求1所述的一種逆變式空氣等離子切割電源系統，其特徵是所 述交流電由三相380V、 50Hz電源產生。
全文摘要
本發明一種新型的熱切割方法，其特徵是包括如下步驟交流電經整流濾波斬波後送入逆變器，產生中頻交流電；所述中頻交流電經功率變壓器降壓，再進行二次整流濾波形成平穩的直流電流供給切割電弧。本發明的優點包括設定陡降特性為電源外特性，引弧成功率高，功耗低；逆變技術是逆變式空氣等離子切割電源實現大功率輸出的關鍵，以IGBT作為開關元件，採用全橋式逆變電路，可以實現快速，低功耗可控交流輸出；有效提高驅動功率，選擇最優驅動電壓，實施過壓過流保護是IGBT模塊的基本使用原則；合理選用中頻變壓器可以提高系統可靠性。
文檔編號B23K9/10GK101574749SQ20081020384
公開日2009年11月11日 申請日期2008年12月2日 優先權日2008年12月2日
發明者劉榮春 申請人:上海滬工電焊機製造有限公司