逆变式空气等离子切割电源的研究

逆变式空气等离子切割电源的研究李继文。唐耀庚。高金生。盛义发南华大学电气工程学院，湖南衡阳421001哭开关元件，开关通断接1方式控制，用输出电流偏差和开关元件峰位电流共同控制脉冲宽度，试验明该电源性能稳定，达到了设计要求。

空气等离子切割是80年代中期开始发展起来的种切割工艺方法，是种新型的热切割技术。由于使用廉价的压缩空气作介质，且设备简单操作方便，故在金属切割加工中得到了广泛的应用。随着电力电子元件的发展及其性能的提高，近年来，等离子切割电源有了很大的发展，但国产等离叻割机大多数仍采用高漏抗腽压器加次级整流式技木，在着体积大，性能较差，成本高等缺点。而逆变电源是种节能省材的新型高效电源，将逆变技术应用于切割机中，可以改善空气等离子切割电源的特朴，提高切剡吣心针对我校所生产的切割机，本文开发了种新型逆变式空气等离子切割电源，该电源采用犯作为逆变器的开关元件，非晶态磁性材料作为逆变器中变压器1肌逆变式等离子切割电源结构1.1主电路组成主电路由整流滤波逆变中频整流电感滤波等环节组成，其原理相工频交流电压经整流和电容滤波输出肀滑直流。送到利，1控制的逆变汗关进逆变。输出中频电氏再经降压整流和电感滤波后，输出平稳流电路米用和桥式整流屯路。

敏感等优点，能满足所研制的电源性能的需要。哥中，口个开关管机成逆变桥路将打流电压逆变成中频交流电乐。变卡器丁对频电压进泞隔离，降压适用+特性的负载。

1.2逆变电路设计为了提高1作可靠性减小装置体积提高工作效率降低噪声，逆变电路采用全桥式结构如功率模块具有开频率高开关损耗低付温度不。3变压器铁芯材料的选择逆变电源的线路形式多样，不同的电路结构和工作方式对铁芯磁性能的要求不，否则难以达到预期的效果。逆变电源的工作频率般在20 2以。，在频交流作用，变卡器磁性村料的选择就显得尤其重要，1列出了常用磁性材料饱和磁通密度矫顽磁力！

电阻率口通用工作频率硅钢片铁氧体非晶态材料对于全桥逆殳电路使用1；心的铁芯，可茯得更大的磁感增量，得到更大的功率输出。由于非晶态材料饱和磁通密度大1.6且高频损耗较小，性能也比较稳定，在所研制的电源采用了非晶态磁性材料，材料型号26058主要参数饱和磁通密度队为1.冗，1.牙，矫顽磁力为1.2铁损为16界1笔。，时逆变器输出脉冲宽度为，频率为25此，输出空载电压220.定的空载电压有利于起弧，但其值过高会影响操作安全性，必须加以控制。

2切割电源的外特忡及控制方法2.1电源外特性电源的外特性3中，主要包括下面种作状态。

空载3中点是电源输出状态之，此近空载燃弧区3中1；段电源输出电压将影响燃弧过程的稳定性如果电压值过低，则会在弧长瞬变时发生断弧现象，其值上限决定于电源系统的*大输出容量。逆变器定频25出输出，宽工作脉冲，电源输出电压位取决厂功率脉冲变压器原边绕组与副边绕组的巾数比。

制脉冲的宽度既与误差信号成正比，又与开关管瞬态电流到达峰值的时刻有关，从而保证开关管制结构的角度看，以输出电流误差信号控制作外环，又以开关管瞬态电流反馈作内环，从而构成对逆变电源双闭环控制。

正常燃弧区3中4段为逆变电源*主要的输出状态，对切割质量起决定作用。

输出短路状态2中1=段定的短路输出电流有利以利起弧。所研制电源拧制电路限制逆变器的*小工作脉宽为1.5；江可靠工作之要求，保证成组10等开关元件承载电流均衡，并降低其开关损耗。

参考电压比较器电流反馈议2.2控制系统逆变电源的控制技术是功率电子学的重要组成部分，所研制电源逆变电路采用脉宽调制方式控制1；开关的通断。脉冲览度调制，胃扣又寸脉冲频参调制州而言以降低功率变压器和输出滤波器的体积，简化控制补偿网络的设计，它己成为逆变电源控制技术的主流。正弦波脉宽控制的思想，是利用逆变器的开关元件，由控制线路按定的规律控制汗关儿件的通断，从而在逆变器的输出端获得组等幅等距而不等宽的脉冲序列，其宽度按正弦规律变化，以此脉冲列来；效正弦电压波，实现逆变工作。拧制电路4听不逆变电源对输出电流址于反馈招邮以保证个旦电流的输出；电流反馈1与参考电压1相比较，经误差放大器放大后，比较器将误差信号化跟开关管电流信号，进行比较，这样，被调3试验情况所研制的电源对低碳钢铝材和不锈钢进行了切割试验，调节压缩空气中氮氧气的比例，输入380电压，输出空载电压220，切割电压50 80，切割电流1015人，切割厚度0.33瞧与高制抗空气等离子切害屯源相比该电源具有性能稳定，切割缝隙窄及节省材料的特点，得到了预期的效4结论所研制的空气等离子切割电源具有体积小屯量轻性能稳定，节省材料等特点，达到研制1压缩空气中氮氧气的比例对切割速度和切割质量有较大的影响。

2非晶态磁性材料制作的逆变变压器损耗低，漏感小，性能稳足，输出功率大。

310逆变式等离子切割电源比传统的高漏抗变压器加次级悠流式切割电源节能切割质量好。

李金煜。大功率等离子切割电源的研制。新技术新柳刚。新型逆变切割电源的研制。天津大学学胡绳荪。单片机控制逆变空气等离子切割电源的研制王志强。逆变式空气等离子切割电源及工艺性能研宄5王兆安。电力电子技术。1.北京机械工业出版社。