本發(fā)明屬于弧焊電源技術(shù)領域，更具體地，涉及一種等離子切割電源的輸出過流保護控制電路及方法。

背景技術(shù)：

等離子切割電源是焊接設備中的重要組成部分，對弧焊設備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義，與國家工業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)。等離子切割電源是一種低壓大電流輸出、動態(tài)響應快、可靠性要求高的特種電源?，F(xiàn)有等離子切割電源直流變換部分的主電路通常采用移相全橋拓撲，實現(xiàn)電網(wǎng)與后級電路的隔離，確保切割操作的安全。等離子切割電源在正常工作中難免由于操作不當、工件表面不平整、非接觸式引弧方式下的接觸起弧等原因造成輸出過電流故障。為保證等離子切割電源的安全可靠工作，必須在發(fā)生輸出過電流故障時快速、準確地對故障作出響應。

現(xiàn)有的等離子切割電源中大多采用電流瞬時值保護的方法，通過采樣輸出電流信號，然后經(jīng)由數(shù)字信號處理器(DSP)與設定的電流保護限值比較后，作出保護判定，然后封鎖驅(qū)動信號，使等離子切割電源停止工作。

隨著等離子切割電源開關(guān)器件頻率不斷提高，上述電流瞬時值保護的方法作用逐漸被削弱。一方面，因開關(guān)頻率提高，等離子切割電源中移相全橋部分的輸出電感感值被設計得更小，這有利于實現(xiàn)電源的高功率密度，但同時也使得電感對電流變化的抑制能力變?nèi)?。當負載阻抗發(fā)生突變時，電流變化將會更加劇烈，在不加控制的情況下，更容易發(fā)生輸出過電流故障。另一方面，在開關(guān)頻率提高的同時，由于硬件限制或出于成本考慮，系統(tǒng)控制頻率尚無提升或提升不如開關(guān)頻率，使得單位控制周期內(nèi)開關(guān)動作次數(shù)增多，控制難度增大。

在上述情況下，若電流瞬時值保護的保護限值設置過大，容易出現(xiàn)上一控制周期尚未檢測到過電流，而下一控制周期檢測到過電流時已超過器件的電流應力，無法起到保護作用，影響等離子切割電源的安全可靠工作；若電流瞬時值保護的保護限值設置過小，可能在正常工作時控制器的調(diào)節(jié)作用下輸出電流略有超調(diào)，超過電流保護限值，發(fā)生誤保護現(xiàn)象，大大降低了等離子切割電源的生產(chǎn)效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種等離子切割電源的輸出過流保護控制方法，旨在解決現(xiàn)有輸出電流保護方法無法正確、高效地觸發(fā)保護的問題。

本發(fā)明提供了一種等離子切割電源的輸出過流保護控制電路，包括：輸入主功率模塊、輸出濾波電感、高頻模塊、輸出檢測模塊和控制模塊；輸出濾波電感的輸入端連接至輸入主功率模塊的第一輸出端，高頻模塊的輸入端連接至輸入主功率模塊的第二輸出端，輸出檢測模塊的第一輸入端連接至輸出濾波電感的輸出端，輸出檢測模塊的第二輸入端連接至高頻模塊的輸出端，輸出檢測模塊的第一輸出端用于連接至鎢極，輸出檢測模塊的第二輸出端用于連接至用于連接至工件，所述輸出檢測模塊的第三輸出端連接至所述控制模塊的第一輸入端，所述輸出檢測模塊的第四輸出端連接至所述控制模塊的第二輸入端，所述控制模塊的輸出端連接至所述輸入主功率模塊的控制端。

更進一步地，工作時，所述主功率輸入模塊將輸入的電能轉(zhuǎn)換為低電壓直流電能，并經(jīng)所述輸出濾波電感和所述高頻模塊濾波后，由所述輸出檢測模塊對輸出電壓和輸出電流進行檢測，最終輸出至鎢極、割炬和工件進行等離子切割工作；所述控制模塊根據(jù)所述輸出檢測模塊檢測的輸出電壓信號和輸出電流信號輸出用于控制所述主功率輸入模塊的驅(qū)動信號；當發(fā)生輸出過流時，所述驅(qū)動信號控制所述主功率輸入模塊停止工作，從而實現(xiàn)過流保護。

更進一步地，輸出檢測模塊包括：電流檢測模塊和電壓檢測模塊；電流檢測模塊的輸入端作為所述輸出檢測模塊的第一輸入端，電流檢測模塊的第一輸出端作為所述輸出檢測模塊的第一輸出端，電流檢測模塊的第二輸出端作為所述輸出檢測模塊的第三輸出端；電壓檢測模塊的第一輸入端與輸出電流檢測模塊的第一輸出端相連，電壓檢測模塊的第二輸入端作為輸出檢測模塊的第二輸入端，同時也作為所述輸出檢測模塊的第二輸出端，電壓檢測模塊的第一輸出端作為所述輸出檢測模塊的第四輸出端。

更進一步地，控制模塊包括：驅(qū)動模塊、移相計算模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、邏輯綜合模塊、保護恢復計時器、電流斜率保護模塊、比較模塊、電流斜率計算模塊和第二比較模塊；驅(qū)動模塊的第一輸入端與綜合邏輯模塊的第一輸出端相連，驅(qū)動模塊的第二輸入端與移相計算模塊的第一輸出端相連，驅(qū)動模塊的第一輸出端作為控制模塊的第一輸出端；移相計算模塊的第一輸入端與數(shù)據(jù)采集模塊的第一輸入端相連作為控制模塊的第一輸入端，移相計算模塊的第二輸入端作為控制模塊的第二輸入端，移相計算模塊的第一輸出端與驅(qū)動模塊的第二輸入端相連；數(shù)據(jù)采集模塊的第一輸入端與移相計算模塊的第一輸入端相連作為控制模塊的第一輸入端，數(shù)據(jù)采集模塊的第一輸出端與電流斜率計算模塊的第一輸入端相連，數(shù)據(jù)采集模塊的第二輸出端與第二比較模塊的第一輸入端相連；邏輯綜合模塊的第一輸入端電流斜率保護模塊的第一輸出端相連，邏輯綜合模塊的第二輸入端與保護恢復計時器的第一輸出端相連，邏輯綜合模塊的第三輸入端與所述第二比較模塊的第一輸出端相連；保護恢復計時器的第一輸入端與所述電流斜率保護模塊的第一輸出端相連，所述保護恢復計時器的第一輸出端與所述邏輯綜合模塊的第二輸入端相連；電流斜率保護模塊的第一輸入端與所述比較模塊的第一輸出端相連，電流斜率保護模塊的第一輸出端與邏輯綜合模塊的第一輸入端相連，同時電流斜率保護模塊的第一輸出端與保護恢復計時器的第一輸入端相連；比較模塊的第一輸入端與電流斜率計算模塊的第一輸出端相連，比較模塊的第二輸入端為斜率保護限值km，所述比較模塊的第一輸出端與所述電流斜率保護模塊的第一輸入端相連；電流斜率計算模塊的第一輸入端與所述數(shù)據(jù)采集模塊的第一輸出端相連，電流斜率計算模塊的第一輸出端與所述比較模塊的第一輸入端相連；第二比較模塊的第一輸入端與數(shù)據(jù)采集模塊的第二輸出端相連，第二比較模塊的第二輸入端為電流瞬時值保護限值Ip；數(shù)據(jù)采集模塊用于采集當前控制周期的輸出電流值I_k、上一控制周期的輸出電流值I_k-1；電流斜率計算模塊用于根據(jù)當前控制周期的輸出電流值I_k、上一控制周期的輸出電流值I_k-1計算當前控制周期的電流斜率k；所述比較模塊用于根據(jù)當前控制周期的電流斜率k與設定的電流斜率保護限值kp運算得到邏輯比較結(jié)果；電流保護模塊根據(jù)所述邏輯比較結(jié)果發(fā)出是否保護的信號；保護恢復計時器根據(jù)電流保護模塊的電流保護信號確定是否開始保護恢復計時，當保護恢復計時器接收到電流保護信號時清零計時，當保護恢復計時器未接收到電流保護信號時開始計時，當電流斜率保護恢復計時值N達到保護恢復計時閾值a時，發(fā)出保護恢復信號；邏輯綜合模塊用于對電流斜率保護信號與保護恢復信號進行邏輯綜合判斷，當電流斜率保護信號無效且保護恢復信號有效時，不發(fā)出驅(qū)動封鎖信號，否則發(fā)出驅(qū)動封鎖信號；所述驅(qū)動模塊用于驅(qū)動的發(fā)出或封鎖，當驅(qū)動模塊接收到邏輯綜合模塊發(fā)出的驅(qū)動封鎖信號時，驅(qū)動模塊封鎖驅(qū)動，不發(fā)出驅(qū)動信號，否則根據(jù)移相計算模塊計算得到的移相角生成相應的驅(qū)動信號并將驅(qū)動信號發(fā)送至所述輸入主功率模塊的控制端，驅(qū)動所述輸入主功率模塊工作。

本發(fā)明還提供了一種等離子切割電源的輸出過流保護控制方法，包括下述步驟：

(1)采集當前控制周期的輸出電流值I_k和上一控制周期的輸出電流值I_k-1，并根據(jù)公式k＝I_k-I_k-1計算當前控制周期的電流斜率k；

(2)判斷當前控制周期的輸出電流值是否大于輸出電流保護限值Ip，若是，則進行驅(qū)動封鎖，使移相全橋模塊停止工作；若否，則轉(zhuǎn)入步驟(3)；

(3)判斷當前控制周期的電流斜率k是否大于電流斜率保護限值kp，若是，則進行驅(qū)動封鎖，使移相全橋模塊停止工作；若否，則轉(zhuǎn)入步驟(4)；

(4)判斷電流斜率保護恢復計時值是否大于保護恢復計時閾值，若是，則恢復驅(qū)動，根據(jù)移相計算模塊得到的移相信號輸出驅(qū)動信號，且N＝0；若否，則進行驅(qū)動封鎖，使移相全橋模塊停止工作，且N＝N+1。

在本發(fā)明實施例中，電流斜率保護限值kp根據(jù)系統(tǒng)允許最大電流上升率確定，一般在確定允許最大電流上升率后取一定裕量，取為允許最大電流上升率的0.85-0.95。電流斜率保護限值與輸出電感感值、開關(guān)頻率、控制頻率及正常工作時的電流斜率變化有關(guān)。輸出電感感值越大，發(fā)生故障時的電流斜率越??；相同開關(guān)頻率下，控制頻率越高，所需設置的電流斜率保護限值可以越大；相同控制頻率下，開關(guān)頻率越高，所需設置的電流斜率保護限值越??；而設定的電流斜率保護限值必須大于正常工作時的電流斜率值，盡量降低誤保護概率。

在本發(fā)明實施例中，電流瞬時值保護限值Ip應根據(jù)系統(tǒng)最大允許工作電流點確定，一般在確定最大允許工作電流后取一定裕量，取為最大允許工作電流的0.85-0.95。本發(fā)明采用電流瞬時值保護與電流斜率保護相結(jié)合的保護控制方法，在電流斜率保護保障系統(tǒng)安全的前提下，可以適當放寬電流瞬時值保護限值。保護恢復計時閾值應根據(jù)保護后電流恢復時間確定，一般為10-100個控制周期，即所述保護恢復計時閾值a為10-100。保護恢復計時閾值的選取與輸出電感有關(guān)，輸出電感越大，發(fā)生保護后電流下降到零所需時間越長，所需設置的計時閾值越長。

通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用電流斜率為判定條件，所以能夠更加容易預判出輸出電流過電流故障，確保等離子切割電源的安全可靠工作；同時，結(jié)合電流瞬時值保護能夠適當增大電流瞬時值保護的保護限值，降低誤保護的概率，提高生產(chǎn)效率。此外，由于誤操作、工件表面不平整等原因造成的輸出過電流保護，無需重新啟動機器，只需經(jīng)過數(shù)個控制周期的等待，便可重新進行切割工作，極大提高生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的等離子切割電源的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種等離子切割電源的輸出過流保護控制方法的實現(xiàn)流程圖；

圖3為采用本發(fā)明保護方法時觸發(fā)斜率保護的理論關(guān)鍵波形圖；

圖4為采用本發(fā)明保護方法時觸發(fā)瞬時值保護的理論關(guān)鍵波形圖；

圖5為采用本發(fā)明保護方法時觸發(fā)斜率保護的仿真關(guān)鍵波形圖；

圖6為采用本發(fā)明保護方法時觸發(fā)瞬時值保護的仿真關(guān)鍵波形圖。

其中，SC為輸入交流電源，REC為高頻整流模塊，PSFB為移相全橋模塊，DCL為輸出濾波電感，CD為電流檢測模塊，VD為電壓檢測模塊，HFM為高頻模塊，DRV為驅(qū)動模塊，PSCM為移相計算模塊，LSM為邏輯綜合模塊，PRT為保護恢復定時器，CSPM為電流斜率保護模塊，CM為比較模塊，CSCM為電流斜率計算模塊，DCM為數(shù)據(jù)采集模塊，Drv為驅(qū)動信號，Pss為移相控制信號，Dbs為驅(qū)動封鎖信號，Prs為保護恢復信號，Cps為電流斜率保護信號，kp為電流斜率保護限值，k為當前控制周期電流斜率，Io為輸出電流值，I_k為當前控制周期的輸出電流值，I_k-1為上一控制周期的輸出電流值，Ip為輸出電流保護限值，Imax為最大允許工作電流點，Vo為輸出電壓值，Tc為控制周期，Ts為開關(guān)周期，N為保護恢復計時值，a為保護恢復計時閾值，kmax為允許最大電流上升率。

1為輸入主功率模塊，2為輸出濾波電感，3為高頻模塊，4為輸出檢測模塊，5為控制模塊，6為鎢極，7為割炬，8為工件，10為輸入交流電源，11為高頻整流模塊，12為移相全橋模塊，40為電流檢測模塊，41為電壓檢測模塊，50為驅(qū)動模塊，51為移相計算模塊，52為數(shù)據(jù)采集模塊，53為邏輯綜合模塊，54為保護恢復計時器，55為電流斜率保護模塊，56為比較模塊，57為電流斜率計算模塊，58為第二比較模塊。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供了一種等離子切割電源的輸出過流保護控制方法，解決了現(xiàn)有輸出電流保護方法無法正確、高效地觸發(fā)保護的問題，如在正常工作時誤觸發(fā)保護或在發(fā)生輸出過流故障時無法觸發(fā)保護等。

本發(fā)明涉及一種等離子切割電源的輸出過流保護控制電路，包括輸入主功率模塊1、輸出濾波電感2、高頻模塊3、輸出檢測模塊4和控制模塊5。輸入主功率模塊1的第一輸出端用于連接至輸出濾波電感2輸入端，輸入主功率模塊1的第二輸出端用于連接至高頻模塊3輸入端，輸出濾波電感2輸出端用于連接至輸出檢測模塊4的第一輸入端，高頻模塊3輸出端用于連接至輸出檢測模塊4的第二輸入端，輸出檢測模塊4的第一輸出端用于連接至割炬7，輸出檢測模塊4的第二輸出端用于連接至工件8，輸出檢測模塊4第三輸出端用于連接至控制模塊第一輸入端，所述輸出檢測模塊第四輸出端用于連接至控制模塊第二輸入端，所述控制模塊輸出端用于連接至輸出主功率模塊控制端。

本發(fā)明提供了一種等離子切割電源的輸出過流保護控制方法，包括下述步驟：

(1)根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊采集得到的輸出電流信息(包括當前控制周期的輸出電流值和上一控制周期的輸出電流值)，計算當前控制周期的輸出電流值與上一控制周期的輸出電流值的差值作為當前控制周期的電流斜率k，即k＝I_k-I_k-1；其中，I_k為當前控制周期的輸出電流值，I_k-1為上一控制周期的輸出電流值。

(2)判斷當前控制周期的輸出電流值是否大于輸出電流保護限值Ip，若是，則進行驅(qū)動封鎖，使移相全橋模塊停止工作，電流斜率保護程序結(jié)束；若否，則轉(zhuǎn)入步驟(3)；

(3)判斷當前控制周期的電流斜率k是否大于電流斜率保護限值kp，若是，則進行驅(qū)動封鎖，使移相全橋模塊停止工作；若否，則轉(zhuǎn)入步驟(4)；

(4)判斷電流斜率保護恢復計時值N是否大于保護恢復計時閾值a，若是，則恢復驅(qū)動，根據(jù)移相計算模塊得到的移相信號輸出驅(qū)動信號，同時，清零電流斜率保護恢復計時值，電流斜率保護程序結(jié)束；若否，則進行驅(qū)動封鎖，使移相全橋模塊停止工作，同時，電流斜率保護恢復計時值N自加，電流斜率保護程序結(jié)束。

本發(fā)明提出一種等離子切割電源的輸出過流保護控制方法，解決了現(xiàn)有等離子切割電源中輸出電流過電流保護方案無法同時兼顧高安全可靠性與高生產(chǎn)效率的問題，能夠在保障等離子切割電源安全可靠工作的同時降低誤保護概率，同時在誤保護時無需重啟機器即可繼續(xù)工作，極大提高生產(chǎn)效率。

圖1示出了本發(fā)明實施例中等離子切割電源的結(jié)構(gòu)示意圖，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關(guān)的部分，詳述如下：

本發(fā)明涉及一種等離子切割電源的輸出過流保護控制電路，包括主功率輸入模塊1、輸出濾波電感2、高頻模塊3、輸出檢測模塊4、控制模塊5。主功率輸入模塊1第一輸出端與輸出濾波電感2輸入端連接，主功率輸入模塊1第二輸出端與高頻模塊3輸入端連接，輸出濾波電感2輸出端與輸出檢測模塊4第一輸入端連接，高頻模塊3輸出端與輸出檢測模塊4第二輸入端連接，輸出檢測模塊4第一輸出端與鎢極6連接，輸出檢測模塊4第二輸出端與工件8連接，輸出檢測模塊4第三輸出端與控制模塊5第一輸入端連接，輸出檢測模塊4第四輸出端與控制模塊5第二輸入端連接，控制模塊5輸出端與主功率輸入模塊1控制端連接。本發(fā)明的工作原理分為功率流與信號流兩部分，從功率流的角度，電能由主功率輸入模塊1輸入，流經(jīng)輸出濾波電感2、高頻模塊3濾波，經(jīng)過輸出檢測模塊4對輸出電壓、輸出電流進行檢測，最終輸出至鎢極6、割炬7、工件8進行等離子切割工作；從信號流的角度，輸出電壓、輸出電流信號由輸出檢測模塊4流向控制模塊5，經(jīng)過控制模塊5的內(nèi)部計算后得到驅(qū)動信號，驅(qū)動信號流由控制模塊5流向主功率輸入模塊1。其中，當未發(fā)生輸出過流保護時，驅(qū)動信號流為正常的驅(qū)動信號，驅(qū)動變換器工作，傳輸能量；當發(fā)生輸出過流保護時，驅(qū)動信號封鎖，驅(qū)動信號流不發(fā)出信號，變換器停止工作。

其中，主功率輸入模塊1包括依次連接的輸入交流電源10、高頻整流模塊11、移相全橋模塊12；移相全橋模塊12的第一輸出端連接至輸出濾波電感2的輸入端，移相全橋模塊12的第二輸出端連接至高頻模塊3的輸入端。主功率輸入模塊1主要傳遞功率流，交流電能輸入交流電源10流入，經(jīng)過高頻整流模塊11變換為高電壓直流電能，再經(jīng)過移相全橋模塊12變換為低電壓直流電能輸出。

其中，輸出檢測模塊4主要檢測等離子切割電源的輸出電流信號與輸出電壓信號，為等離子切割電源的控制提供電路參數(shù)。輸出檢測模塊4包括電流檢測模塊40、電壓檢測模塊41；所述電流檢測模塊40的輸入端與輸出濾波電感2的輸出端相連，所述電流檢測模塊40的第一輸出端與電壓檢測模塊41的第一輸入端相連，同時，所述電流檢測模塊40的第一輸出端作為所述輸出檢測模塊4的第一輸出端與鎢極6相連，所述電流檢測模塊40的第三輸出端與控制模塊5的移相計算模塊51的第一輸入端相連，所述電流檢測模塊40的第四輸出端與控制模塊5的數(shù)據(jù)采集模塊52的輸入端相連，所述電壓檢測模塊41的第二輸入端與高頻模塊3的輸出端相連，所述電壓檢測模塊41的第一輸出端與工件8相連，所述電壓檢測模塊41的第二輸出端作為所述檢測模塊4的第四輸出端與控制模塊5的移相計算模塊51的第二輸入端相連。輸出檢測模塊4同時傳遞功率流與信號流，在直流電能流經(jīng)輸出檢測模塊4的同時，輸出檢測模塊4從直流電能中獲取輸出電壓、輸出電流信號。其中，電流檢測模塊40獲取直流電能的電流信號，電壓檢測模塊41獲取直流電能的電壓信號，同時將檢測得到的信號傳遞至控制模塊5。

其中，控制模塊5主要用于根據(jù)輸出電壓、輸出電流信號計算移相角，并通過輸出電流信號判定是否封鎖驅(qū)動，最終輸出或封鎖驅(qū)動信號?？刂颇K5包括驅(qū)動模塊50、移相計算模塊51、數(shù)據(jù)采集模塊52、邏輯綜合模塊53、保護恢復計時器54、電流斜率保護模塊55、比較模塊56、電流斜率計算模塊57、第二比較模塊58；所述數(shù)據(jù)采集模塊52的輸入端與電流檢測模塊40的第二信號輸出端相連，所述數(shù)據(jù)采集模塊52的第一輸出端與電流斜率計算模塊57的輸入端相連，所述數(shù)據(jù)采集模塊52的第二輸出端與第二比較模塊58的第一輸入端相連，所述電流斜率計算模塊57的輸出端與比較模塊56的第一輸入端相連，所述比較模塊56的輸出端與電流斜率比較模塊55的輸入端相連，所述電流斜率保護模塊55的第一輸出端與保護恢復定時器54的輸入端相連，所述電流斜率保護模塊55的第二輸出端與邏輯綜合模塊53的第一輸入端相連，所述保護恢復計時器54的輸出端與邏輯綜合模塊53的第二輸入端相連，所述第二比較模塊58的輸出端與邏輯綜合模塊53的第三輸入端相連，所述邏輯綜合模塊53的輸出端與驅(qū)動模塊50的第一輸入端相連，所述移相計算模塊51的第一輸入端與電流檢測模塊40的第一信號輸出端相連，所述移相計算模塊51的第二輸入端與電壓檢測模塊的信號輸出端相連，所述移相計算模塊51的輸出端與驅(qū)動模塊50的第二輸入端相連。

控制模塊5主要用于傳遞信號流，其輸入為輸出電壓信號、輸出電流信號，其輸出為驅(qū)動信號。其中，數(shù)據(jù)采集模塊52用于電路參數(shù)采集，具體包括當前控制周期的輸出電流值I_k、上一控制周期的輸出電流值I_k-1；電流斜率計算模塊57用于根據(jù)當前控制周期的輸出電流值I_k、上一控制周期的輸出電流值I_k-1計算當前控制周期的電流斜率k；比較模塊56根據(jù)當前控制周期的電流斜率k與設定的電流斜率保護限值kp運算得到邏輯比較結(jié)果；電流保護模塊55根據(jù)比較模塊56的邏輯比較結(jié)果發(fā)出是否保護的信號；保護恢復計時器54根據(jù)電流保護模塊55的電流保護信號確定是否開始保護恢復計時，當保護恢復計時器接收到電流保護信號時清零計時，當保護恢復計時器未接收到電流保護信號時開始計時，當電流斜率保護恢復計時值N達到保護恢復計時閾值a時，發(fā)出保護恢復信號；邏輯綜合模塊53用于對電流斜率保護信號與保護恢復信號進行邏輯綜合判斷，當電流斜率保護信號無效且保護恢復信號有效時，不發(fā)出驅(qū)動封鎖信號，否則發(fā)出驅(qū)動封鎖信號；驅(qū)動模塊50用于驅(qū)動的發(fā)出或封鎖，當驅(qū)動模塊50接收到邏輯綜合模塊53發(fā)出的驅(qū)動封鎖信號時，驅(qū)動模塊封鎖驅(qū)動，不發(fā)出驅(qū)動信號，否則根據(jù)移相計算模塊51計算得到的移相角生成相應的驅(qū)動信號并將驅(qū)動信號發(fā)送至移相全橋模塊12的控制端，驅(qū)動移相全橋模塊工作。

本發(fā)明提供了一種基于上述電流斜率保護電路的保護控制方法，該方法基于電流斜率實現(xiàn)保護控制：先獲得輸出電流值，計算出當前控制周期的電流斜率，再與電流斜率保護限值比較確定是否發(fā)出電流斜率保護信號，將電流斜率保護信號與保護恢復信號及電流瞬時值保護信號進行邏輯綜合后確定是否發(fā)出驅(qū)動封鎖信號，最終發(fā)出或封鎖驅(qū)動。

該控制方法的流程圖如圖2所示，具體包括：

(1)根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊采集得到的輸出電流信息(包括當前控制周期的輸出電流值和上一控制周期的輸出電流值)，計算當前控制周期的電流斜率k；

(2)判斷當前控制周期的輸出電流值是否大于輸出電流保護限值Ip，若是，則進行驅(qū)動封鎖，使移相全橋模塊停止工作，電流斜率保護程序結(jié)束；若否，則轉(zhuǎn)入步驟(3)；

(3)判斷當前控制周期的電流斜率k是否大于電流斜率保護限值kp，若是，則進行驅(qū)動封鎖，使移相全橋模塊停止工作，同時，電流斜率保護恢復計時值N由0開始自加，每經(jīng)過一個控制周期電流斜率保護恢復計時值N加1，電流斜率保護程序結(jié)束；若否，則轉(zhuǎn)入步驟(4)；

(4)判斷電流斜率保護恢復計時值是否大于保護恢復計時閾值，若是，則恢復驅(qū)動，根據(jù)移相計算模塊得到的移相信號輸出驅(qū)動信號，同時，電流斜率保護恢復計時值N由0開始自加，每經(jīng)過一個控制周期電流斜率保護恢復計時值N加1，電流斜率保護程序結(jié)束；若否，則進行驅(qū)動封鎖，使移相全橋模塊停止工作，電流斜率保護程序結(jié)束。

圖3所示為采用本發(fā)明保護方法時斜率保護的波形圖，其中，Dbs為驅(qū)動封鎖信號，Ik為第k時刻的輸出電流值，Uk為移相全橋模塊第k時刻的輸出電壓值。T1-T4時刻電流以k1斜率上升，此時電流斜率小于電流斜率保護限值，不發(fā)出驅(qū)動封鎖信號，等離子切割電源正常工作；T4-T5時刻發(fā)生故障電流斜率增大為k2，此時電流斜率大于電流斜率保護限值，發(fā)出驅(qū)動封鎖信號，等離子切割電源停止工作，等待數(shù)個控制周期后，保護恢復計時器的計數(shù)達到保護恢復計時閾值a，保護恢復，不發(fā)出驅(qū)動封鎖信號，等離子切割電源恢復工作。

圖4所示為采用本發(fā)明保護方法時瞬時值保護的波形圖。T1-T5時刻電力與以k3斜率上升，此時電流斜率小于電流斜率保護值，等離子切割電源正常工作；T5時刻電流瞬時值上升至瞬時值保護點，發(fā)出驅(qū)動封鎖信號，等離子切割電源停止工作，等待數(shù)個控制周期后，保護恢復計時器的計數(shù)達到保護恢復計時閾值a，保護恢復，不發(fā)出驅(qū)動封鎖信號，等離子切割電源恢復工作。

本發(fā)明的控制方法需要設計三個參數(shù)，具體包括：

(1)電流斜率保護限值

電流斜率保護限值應根據(jù)系統(tǒng)允許最大電流上升率確定，一般在確定允許最大電流上升率后取一定裕量，取為允許最大電流上升率的0.85-0.95。電流斜率保護限值與輸出電感感值、開關(guān)頻率、控制頻率及正常工作時的電流斜率變化有關(guān)。輸出電感感值越大，發(fā)生故障時的電流斜率越小；相同開關(guān)頻率下，控制頻率越高，所需設置的電流斜率保護限值可以越大；相同控制頻率下，開關(guān)頻率越高，所需設置的電流斜率保護限值越??；而設定的電流斜率保護限值必須大于正常工作時的電流斜率值，盡量降低誤保護概率。此處電流斜率保護限值取為60A/Tc。

(2)電流瞬時值保護限值

電流瞬時值保護限值應根據(jù)系統(tǒng)最大允許工作電流點確定，一般在確定最大允許工作電流后取一定裕量，取為最大允許工作電流的0.85-0.95。本發(fā)明采用電流瞬時值保護與電流斜率保護相結(jié)合的保護控制方法，在電流斜率保護保障系統(tǒng)安全的前提下，可以適當放寬電流瞬時值保護限值。此處電流瞬時值保護限值取為130A。

(3)保護恢復計時閾值

當發(fā)生由于操作不當、工件表面不平整等原因觸發(fā)的過電流保護時，應當在保護恢復計時器達到計時閾值后恢復驅(qū)動，使等離子切割電源繼續(xù)工作。保護恢復計時閾值應根據(jù)保護后電流恢復時間確定，一般為10-100個控制周期，即所述保護恢復計時閾值a為10-100。保護恢復計時閾值的選取與輸出電感有關(guān)，輸出電感越大，發(fā)生保護后電流下降到零所需時間越長，所需設置的計時閾值越長。此處保護恢復計時閾值a取為50。

圖5示出了采用本發(fā)明所述的電流保護方法，當電流斜率超過電流斜率保護限值時發(fā)生保護的波形圖，電流斜率超過電流斜率保護限值而電流瞬時值未達到電流瞬時值保護限值時仍能觸發(fā)保護，由電流斜率預判即將發(fā)生的電流過流故障，有效保障了系統(tǒng)的安全可靠工作；圖6示出了采用本發(fā)明所述的電流保護方法，當電流瞬時值超過電流瞬時值保護限值時發(fā)生保護的波形圖，電流瞬時值超過電流瞬時值保護限值而電流斜率未達到電流斜率保護限值時能夠正確出發(fā)保護，這與常規(guī)電流保護方法工作原理一致，但結(jié)合電流斜率保護可以適當放寬電流瞬時值保護限值，減小了系統(tǒng)發(fā)生誤保護的可能性，提高系統(tǒng)生產(chǎn)效率。

本領域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。