[实用新型]全数字强功率等离子弧精细化切割系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及高频逆变技术领域，更具体地说，涉及一种全数字强功率等离子弧精细化切割系统。

背景技术

目前，在等离子弧切割领域中，逆变式等离子切割系统已成为主流方向。但是目前的等离子切割系统功率较小，切割电流一般在100A以内，其控制系统主要由模拟电路加少量的集成电路来实现，导致产生分立元件多，电路复杂，受噪声、温度、器件老化等因素，从而对等离子切割系统的影响较大。再加上现有的等离子切割系统的固有元件参数漂移，导致采用现有切割系统的产品的一致性较差，切割工艺过程的控制不够精细。

此外，目前的逆变式等离子弧切割系统的人机交互功能较弱，其操作界面主要由数码管和开关按钮构成，可显示的工艺参数和状态信息也非常有限，参数设置精度也不够高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种体积小、重量轻、效率高、控制精度高、产品可靠性高和人机交互性好的全数字强功率等离子弧精细化切割系统；该切割系统由于采用了数字化控制，易于实现较复杂的控制算法，其工艺性能好，采用该切割系统的产品的可扩展性也更好。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种全数字强功率等离子弧精细化切割系统，其特征在于：其输入端与三相交流输入电源连接；包括功率电路、控制电路、高频引弧模块、耦合电抗模块、等离子弧切割枪、冷却系统、压缩空气系统以及切割行走机构；所述高频引弧模块、耦合电抗模块和等离子弧切割枪依次连接；所述控制电路分别与三相交流输入电源、功率电路、高频引弧模块连接；所述冷却系统、压缩空气系统和切割行走机构的输入端均与控制电路连接，输出端均与等离子弧切割枪连接；所述功率电路的一端与三相交流输入电源连接，另一端与耦合电抗模块连接。

所述功率电路由两组结构相同的功率模块一和功率模块二并联而成；所述功率模块一和功率模块二均由整流滤波模块、软启动模块、高频逆变模块、功率变压模块和整流平滑模块依次连接组成。

所述功率电路的一端与三相交流输入电源连接，另一端与耦合电抗模块连接是指功率模块一和功率模块二中的整流滤波模块与三相交流输入电源连接，整流平滑模块与耦合电抗模块连接；所述控制电路分别与功率模块一和功率模块二中的软启动模块连接。

所述高频逆变模块采用半桥逆变拓扑结构或全桥逆变拓扑结构；所述高频逆变模块采用软开关工作模式或者硬开关工作模式实现功率换流。本实用新型的高频逆变模块可根据实际功率输出的要求，采用半桥逆变拓扑结构或全桥逆变拓扑结构，其功率换流既可以采用软开关模式，也可以采用硬开关模式。

所述控制电路包括ARM最小系统；依次连接的峰值电流检测模块一、脉宽调制模块一和高频驱动模块一；依次连接的峰值电流检测模块二、脉宽调制模块二和高频驱动模块二；分别与ARM最小系统连接的故障检测模块、可视化人机交互模块、通信模块和继电器控制模块；电流电压检测模块一以及电流电压检测模块二；

其中，所述脉宽调制模块一和脉宽调制模块二均与ARM最小系统连接；所述高频驱动模块一与功率模块一连接，功率模块一与峰值电流检测模块一连接，同时功率模块一通过电流电压检测模块一与ARM最小系统连接；所述高频驱动模块二与功率模块二连接，功率模块二与峰值电流检测模块二连接，同时功率模块二通过电流电压检测模块二与ARM最小系统连接。

所述继电器控制模块分别与高频引弧模块、冷却系统、压缩空气系统以及切割行走机构连接，以实现控制高频引弧模块、冷却系统、压缩空气系统以及切割行走机构的工作。

所述高频驱动模块一与功率模块一的高频逆变模块连接，功率模块一的功率变压模块与峰值电流检测模块一连接，同时功率模块一的整流平滑模块通过电流电压检测模块一与ARM最小系统连接，用于将功率模块一的电流电压信号通过电流电压检测模块一反馈到ARM最小系统；所述高频驱动模块二与功率模块二的高频逆变模块连接，功率模块二的功率变压模块与峰值电流检测模块二连接，同时功率模块二的整流平滑模块通过电流电压检测模块二与ARM最小系统连接，用于将功率模块二的电流电压信号通过电流电压检测模块二反馈到ARM最小系统。

所述ARM最小系统由型号为TM4C123GH6PGE的ARM芯片、芯片供电电源、ADC供电电源、晶振振荡电路、复位电路以及JTAG调制接口通过外围电路连接组成。本实用新型的ARM最小系统主要嵌入了基于FreeRTOS实时内核的等离子弧切割工艺程序的SOC级Cortex-M4内核ARM芯片TM4C123GH6PGE。