專利名稱：一種新型等離子弧切割機電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對金屬進行切割分離的切割電源裝置，尤其是一種能適用于移動場所新型的等離子弧切割機電路。
背景技術：
等離子弧切割電源伴隨著焊接電源的制造而誕生，到目前已有100多年的發(fā)展歷史。進入20世紀60年代之后，硅整流元件、大功率晶體管(GTR)、場效應管(M0SFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等器件的相繼出現(xiàn)，集成電路技術和控制技術的發(fā)展，為電子等離子弧切割電源的發(fā)展提供了更廣闊的空間，其中最引人注目的是逆變等離子弧切割電源。逆變等離子弧切割電源比傳統(tǒng)的工頻機體積小、重量輕、節(jié)能省材，而且控制性能好，動態(tài)響應快。但是現(xiàn)有的等離子弧切割電源無論工頻形式還是逆變形式的，都需要另配機外的空氣壓縮的裝置，否則等離子弧切割機就無法工作。因此，當施工人員要在其他地點進行作業(yè)時，不但要移動切割機，還要同時移動外置的壓縮空氣裝置，這對于施工人員來說相當?shù)牟环奖?。所以，相關技術人員對切割機的內部結構進行了改進，即把增壓泵設置在切割機的內部，問題的關鍵除了選擇合適的增壓泵以外，還必須設計出與新機械結構匹配的電路，即對現(xiàn)有的等離子弧切割機的電路結構改進調整，且要克服現(xiàn)有機器高頻引弧電路體積大、故障率高、電極易損、電磁兼容不易通過等弊端。
發(fā)明內容本實用新型的目的是解決現(xiàn)有技術中所存在的上述問題，提供一種新型的等離子弧切割機電路。本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種新型的等離子弧切割機電路，包括IGBT逆變電源、IGBT逆變電源的輸出回路、驅動模塊、脈沖寬度調制器、比較模塊和第一隔離采樣模塊。 其中，IGBT逆變電源輸出回路的正端與第一隔離采樣模塊的輸入端連接，第一隔離采樣模塊的第一輸出端與比較模塊第一輸入端連接，比較模塊的第二輸入端接有給定電位塊，比較模塊的輸出端與脈沖寬度調制器的第一輸入端連接，脈沖寬度調制器的輸出端與驅動模塊的輸入端連接，驅動模塊的輸出端與IGBT逆變電源連接，。其特征在于還包括一第二隔離采樣模塊、一控制器、一電阻RO和一電感Li，。第一隔離采樣模塊的第二輸出端并聯(lián)接有電阻RO和第二隔離采樣模塊的輸入端，第二隔離采樣模塊的第一輸出端與控制器的輸入端連接，控制器的第一輸出端與脈沖寬度調制器的第二輸入端連接，控制器的第二輸出端與增壓泵連接，第二隔離采樣模塊的第二輸出端與工件連接端連接，電阻RO的另一端與切割槍噴嘴連接；，IGBT逆變電源輸出回路的負端與電感Li、電極順序連接。所述電阻RO由一根直徑Φ 1. 2mm,長度0. 6m的康銅線空心繞制10匝而成。本實用新型的優(yōu)點電路結構簡單，在機內增壓泵和切割槍的配合下，無需高頻引弧電路，且在切割前無需夾接工件就能輕松引燃電弧，干擾小，可靠性高。

圖1為本實用新型的框圖。
圖2為本實用新型的電路圖。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作詳細說明,
UIGBT逆變電源 4、電阻RO 7、整流模塊 10、驅動模塊 13、增壓泵
2、輸出回路 5、第一隔離采樣模塊 8、比較模塊 11、給定電位塊 14、工件
3、切割槍 6、取樣模塊 9、脈沖寬度調制器 12、控制器
15第二隔離采樣模塊.
具體實施方式
圖中，一種新型的等離子弧切割機電路，包括IGBT逆變電源、IGBT逆變電源的輸出回路、驅動模塊、脈沖寬度調制器、比較模塊和第一隔離采樣模塊，。其中，IGBT逆變電源輸出回路的正端與第一隔離采樣模塊的輸入端連接，第一隔離采樣模塊的第一輸出端與比較模塊第一輸入端連接，比較模塊的第二輸入端接有給定電位塊，比較模塊的輸出端與脈沖寬度調制器的第一輸入端連接，脈沖寬度調制器的輸出端與驅動模塊的輸入端連接，驅動模塊的輸出端與IGBT逆變電源連接，。其特征在于還包括一第二隔離采樣模塊、一控制器、一引弧、濾波、限流作用的電阻RO和電感Li，第一隔離采樣模塊的第二輸出端并聯(lián)接有電阻RO和第二隔離采樣模塊的輸入端，第二隔離采樣模塊的第一輸出端與控制器的輸入端連接，控制器的第一輸出端與脈沖寬度調制器的第二輸入端連接，控制器的第二輸出端與增壓泵連接，第二隔離采樣模塊的第二輸出端與工件連接端連接，電阻RO的另一端與切割槍噴嘴連接；，IGBT逆變電源輸出回路的負端與電感Li、切割槍電極順序連接。所述電阻RO由一根直徑Φ 1. 2mm,長度0. 6m的康銅線空心繞制10匝而成，其體積小巧，安裝連接方便，功率大，溫度穩(wěn)定性好。該逆變電源的第二輸出端與取樣模塊的輸入端連接，取樣模塊的輸出端與整流模塊的輸入端連接，整流模塊的輸出端與比較模塊的第三輸入端連接。所述第一隔離采樣模塊包括一集成線性霍爾電路IC4，比較模塊包括第一比較器和第二比較器，脈沖寬度調制器包括一脈沖寬度調制電路IC1，。第一電路輸入端與集成線性霍爾電路IC4的輸入端連接，集成線性霍爾電路IC4的輸出端與第一比較器的第一輸入端連接，該第一比較器的第二輸入端與一給定電位塊連接，第一比較器的輸出端與第二比較器的第一輸入端連接，第二比較器的輸出端與脈沖寬度調制電路ICl的ER端連接，脈沖寬度調制電路ICl的輸出端與驅動模塊相連，驅動模塊與第一脈沖變壓器Bl的初級連接， 第一脈沖變壓器Bl的次級與逆變電路的輸入端連接，該逆變電源的第一輸出端與非晶主變B2初級連接，非晶主變B2的次級與電路輸出端連接。所述取樣模塊包括一電流互感器CT和整流電路DF。所述驅動模塊包括MOS集成電路IC2和IC3，脈沖寬度調制電路ICl的輸出端分別并接有MOS集成電路IC2和IC3的輸入端，MOS集成電路IC2和IC3的輸出端之間串接第一脈沖變壓器Bl的初級。所述逆變電源由4個IGBT絕緣柵雙極晶體管IGBTl、IGBT2、IGBT3和IGB1M組成全橋式電路，IGBTl和IGBT2組成一橋臂，IGBT3和IGBT4組成另一橋臂，兩橋臂的中點串有非晶變壓器B2的初級，IGBTl的集電極接正電壓，其發(fā)射極接IGBT2的集電極，IGBT3的集電極接正電壓，其發(fā)射極接IGBT4的集電極，IGBT2的發(fā)射極與電流互感器CT的輸入端正向連接，IGBT4的發(fā)射極與電流互感器CT的輸入端反向連接。在脈沖寬度調制電路ICl的CS端并接有一欠壓保護電路和第二比較器的第二輸入端。所述第二隔離采樣模塊包括一集成線性霍爾電路IC5，集成線性霍爾電路IC5的輸出端與控制器連接。第一環(huán)路負反饋利用IC4集成線性霍爾電路對輸出切割電流進行隔離取樣，保證了切割回路與控制回路的電氣隔離。IC4輸入端接入切割電流作為第一環(huán)路負反饋信號，經(jīng)電磁隔離后把電流信號轉換成電壓信號，與切割電流給定電位在比較器1中進行比較，差動輸出作為比較器2的給定信號。當給定電位增加時，比較器1差動輸出增加，比較器2給定增加，它的差動輸出也增加，ICl脈沖寬度調制控制電路輸出U0T1，0UT2脈沖寬度增加， 經(jīng)MOS集成電路IC2、IC3 ；脈沖變壓器Bl送入IGBT的脈沖寬度也增加，致使IGBT和非晶主變B2導通時間增加，系統(tǒng)輸出電流增加。而輸出電流的增加，負反饋信號也要相應增加， 以致抵消了部分比較器1的差動輸出。反之，給定電位下降時，負反饋信號也要相應減少。 由于這種負反饋電路的作用，使整個電路的電流輸出得到了穩(wěn)定。第二環(huán)路負反饋由接入IGBT2和IGBT4發(fā)射極回路的電流互感器CT對IGBT工作電流進行正反向采樣，電流互感器CT的輸出端與一整流電路DF的輸入端連接，該整流電路 DF的輸出端與第二比較器的第二輸入端連接。CT取樣后的交流，信號，經(jīng)DF整流成電壓信號與比較器1送來的差動信號在比較器2中進行比較，差動輸出控制ICl脈沖寬度調制電路的輸出U0T1，0UT2的脈沖寬度。比較器1送來的差動信號，即給定電流信號的增加，比較器2的差動輸出增加，ICl脈沖寬度調制控制電路輸出U0T1，0UT2脈沖寬度增加，經(jīng)MOS集成電路IC2、IC3，；脈沖變壓器Bl送入IGBT的脈沖寬度也增加，致使IGBT和非晶主變B2 導通時間增加，系統(tǒng)輸出電流增加。而輸出電流的增加，CT取樣的負反饋信號也要相應增加，以致抵消了部分比較器2的差動輸出。反之，給定電位下降時，負反饋信號也要相應減少。這種負反饋作用的結果進一步穩(wěn)定了輸出電流。IGBT2、IGBT3導通時，CT原邊通過正向電流；IGBT1、IGBT4導通時，CT原邊通過反向電流；取樣后反饋信號一方面能逐個控制脈沖占空比，而使主變無需串接抗飽和高壓大電流隔直電容；另一方面在IGBT1、IGBT2或IGBT3、IGBT4可能直通時通過ICl片選端CS瞬時關斷脈沖輸出，從而有效地保護主電路的安全逆變。切割機工作時，控制器INI、IN2接受來自切割槍的啟動信號，一方面通過D端給 ICl的X端送入啟動電平，使IGBT逆變電源工作，在輸出回路輸出350VDC。此時，逆變電源的輸出回路從正端出發(fā)經(jīng)R0、噴嘴、電極、Ll到電源負端，也就是噴嘴和電極處在短路狀態(tài)。由于RO和Ll的共同作用，緩解了 IGBT逆變電源在啟動工作時因輸出回路短路對逆變電路沖擊的壓力，保證了電路的安全和順利引弧。IGBT逆變電源工作的同時，控制器的輸出電壓經(jīng)Ml、M2使增壓泵電機運轉，產(chǎn)生壓縮氣流送入切割槍，此時切割槍原先與噴嘴短路狀態(tài)的電極被氣流推開而引燃電弧，電弧又被壓縮空氣帶出噴嘴，在槍頭形成非轉移等離子弧。此時電弧電流從電源的輸出回路正端出發(fā)經(jīng)R0、噴嘴、空氣隙、電極、Ll到電源負
5端。電弧電流經(jīng)IC4線性霍爾隔離取樣送入ICl作為負反饋信號，使切割機恒流輸出引弧電流15A。在成功引弧后，數(shù)秒內把已引燃電弧吐出火苗的切割槍靠近工件時，高溫等離子弧瞬間把噴嘴下的工件融化，金屬的融熔部分被壓縮氣流吹離母體而形成割縫。此時因電阻RO上壓降的存在，噴嘴電位低于工件電位。所以切割電流已不再從RO經(jīng)過，而是從電源的輸出回路正端出發(fā)經(jīng)工件、噴嘴、空氣隙、電極、Ll到電源負端。IC5線性霍爾變送器把切割工件的信號送入控制器Q端，控制器通過T至ICl的U端，命令ICl執(zhí)行15-30A的切割電流。如果切割機啟動后超過既定時間，控制器Q端尚未收到工件切割信號，控制器自動關斷IGBT逆變電源的輸出，并停止增壓泵工作，引燃的電弧自動熄滅。本實施例中所提到的元器件為現(xiàn)有技術，都采用市售產(chǎn)品?？刂破饔蒐M339等外圍電路組成，脈沖寬度調制電路ICl :SG3846，M0S集成電路IC2和IC3 :A04606，集成線性霍爾電路IC4、IC5 :ACS758,電流互感器CT JYCT18，整流電路DF :1N4148*4，所以元器件的具體功能、結構圖在此不再贅述。以上僅表達了本實用新型的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。綜上所述，本實用新型的優(yōu)點電路結構簡單，在機內增壓泵和切割槍的配合下， 無需高頻引弧電路，且在切割前無需夾接工件就能輕松引燃電弧，干擾小，可靠性高。
權利要求1.一種新型的等離子弧切割機電路，包括IGBT逆變電源、IGBT逆變電源的輸出回路、 驅動模塊、脈沖寬度調制器、比較模塊和第一隔離采樣模塊，其中，IGBT逆變電源的輸出回路的正端與第一隔離采樣模塊的輸入端連接，第一隔離采樣模塊的第一輸出端與比較模塊第一輸入端連接，比較模塊的第二輸入端接有給定電位塊，比較模塊的輸出端與脈沖寬度調制器的第一輸入端連接，脈沖寬度調制器的輸出端與驅動模塊的輸入端連接，驅動模塊的輸出端與IGBT逆變電源連接，其特征在于還包括一第二隔離采樣模塊、一控制器、一電阻RO和一電感Li，第一隔離采樣模塊的第二輸出端并聯(lián)接有電阻RO和第二隔離采樣模塊的輸入端，第二隔離采樣模塊的第一輸出端與控制器的輸入端連接，控制器的第一輸出端與脈沖寬度調制器的第二輸入端連接，控制器的第二輸出端與增壓泵連接，第二隔離采樣模塊的第二輸出端與工件連接端連接，電阻RO的另一端與切割槍噴嘴連接；，IGBT逆變電源輸出回路的負端與電感Li、電極順序連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種新型的等離子弧切割機電路，其特征在于所述電阻RO 由一根直徑Φ 1. 2mm,長度0. 6m的康銅線空心繞制10匝而成。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種新型的等離子弧切割機電路，其特征在于所述第二隔離采樣模塊為一集成線性霍爾電路IC5。
專利摘要一種新型的等離子弧切割機電路，包括IGBT逆變電源、IGBT逆變電源的輸出回路、驅動模塊、脈沖寬度調制器、比較模塊和第一隔離采樣模塊。其中，IGBT逆變電源輸出回路的正端與第一采樣模塊的輸入端連接，第一采樣模塊的第一輸出端與比較模塊第一輸入端連接，比較模塊的第二輸入端接有給定電位塊，比較模塊的輸出端與脈沖寬度調制器的第一輸入端連接，脈沖寬度調制器的輸出端與驅動模塊的輸入端連接，驅動模塊的輸出端與IGBT逆變電源連接。其特征在于還包括一第二隔離采樣模塊、一控制器、一電阻R0和一電感L1。本實用新型的優(yōu)點電路結構簡單，在機內增壓泵和切割槍的配合下，無需高頻引弧電路，且在切割前無需夾接工件就能輕松引燃電弧，干擾小，可靠性高。
文檔編號B23K10/00GK202028869SQ20112010667
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月13日 優(yōu)先權日2011年4月13日
發(fā)明者徐永忠 申請人:上海諾威爾焊接設備制造有限公司, 吳尊擇