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等离子切割高性能电源系统的研究
资料介绍
电源是等离子切割的动力来源,电源变换技术是现代等离子切割设备中的核心技术之一,研究高效高可靠性的等离子切割电源对于提高切割效率和质量具有重要意义。
本文设计了一种以两相并联带无源低损缓冲电路的Buck变换器为主电路的等离子切割电源,尤其对无源低损缓冲电路的参数设计作了细致、深入的研究。在分析无源低损缓冲电路的基础上,还对一种适用于大功率场合的耦合电感式无源无损缓冲电路进行了研究。详细分析了该缓冲电路的各个工作模态,并对谐振元件参数作了优化设计。通过一台原理样机验证了理论分析和设计方法的正确性。
等离子切割电源工作中的引弧是产生等离子弧的重要环节,本文详细分析了引弧电路的工作原理和数学模型,讨论了产生高频振荡的条件,对引弧用高频振荡器进行了仿真建模,并给出了引弧电路关键参数的设计原则。
针对等离子切割电源陡降外特性的特点,通过建立等离子切割电源主电路的小信号模型,设计了满足其外特性要求的电流闭环控制系统,给出了控制参数的设计原则,并完成了单片机控制系统、PWM控制电路及驱动电路的设计。
结合主电路和电流闭环控制系统的设计参数,对其进行了仿真研究。在理论分析和仿真研究的基础上,完成了一台30kW的等离子切割电源工程样机的研制,并进行了静态满负载烤机实验和现场切割实验,测试了相关性能指标参数。实验结果表明,所研制的等离子切割电源效率高、可靠性好,符合陡降外特性的要求。
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