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随着逆变技术的发展和金属切割的广泛应用,新型的逆变式空气等离子切割机越来越受人们的关注。常规的切割技术如火焰切割、激光切割等有着切割质量差、速度慢、损耗大、成本高或是切割能力弱等的劣势,影响着金属加工业的迅速发展。因此,新型的等离子切割机也成了当今人们研究的热点。 随着电力电子技术、微机应用和自动控制理论的进展,开关电源向着高频化、绿色化、数字化的方向迅速发展。切割行业也由模拟控制走向了全数字化、整流式走向高频逆变式。电源的集成度、能量密度,智能性等都得到了很大的提高。全数字化控制使系统实现方便、功能易扩展、更加灵活、成本也大幅减小。逆变式的结构使系统体积变小,效率提高。本文所研制的17KW的等离子切割电源主电路采用前级Boost,后级半桥逆变的拓扑结构。控制电路以数字信号处理器TMS320LF2812为核心结构,充分利用DSP2812运算速度快、处理数据能力强、片上资源丰富等优势,实现等离子弧切割过程实时、有效的恒流控制。该切割电源有切割、切网格、气刨三种工作模式,切割电流30A-100A连续可调。 针对常见的高频引弧中电磁干扰严重、引弧装置体积大、成功率低等问题,本文设计中采用了接触式的低频引弧技术。通过对低频引弧的机理分析和实验测试,采用改进型的PID算法,成功解决了低频引弧中负载突变引起的电流断续的问题。为了进一步提高电源整体性能,设计中加入了APFC和EMI等措施。 最后,通过对逆变式空气等离子切割电源的工作模式、切割能力、切割质量的实验测试,验证了所设计切割电源有引弧成功率高、电磁干扰小、切割质量较佳的优势,切割电流最大可达100A,同时利用气刨和切网格的工作模式,可实现对较厚材料和网格材料的切割。