(19)国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号(45)授权公告日(21)申请号0.0(22)申请日2022.01.27(73)专利权人江阴市六和智能设备有限公司地址214445江苏省无锡市江阴市璜土镇镇澄路3536号(72)发明人马红星杨喜军唐厚君(74)专利代理机构江阴市权益专利代理事务所(普通合伙)32443专利代理师王凯(51)Int.Cl.H02M1/44(2007.01)H02M1/36(2007.01)H02M1/32(2007.01)H02H9/08(2006.01)H02M3/335(2006.01)H02M7/219(2006.01)(54)实用新型名称一种新型等离子电源起弧控制电路(57)摘要本实用新型涉及一种新型等离子电源起弧控制电路，该起弧控制电路分为两个部分，分别是功率主回路和起弧电路。引弧电路由功率主回路供电，与控制回路电源实现了隔离，阻断了高频干扰传播的路径，避免与控制管理系统连接造成的干扰，提高了系统运行的安全性和稳定能力；引弧电路和功率主回路采用硬件直连，实现控制时序一致，能做到同时启动，减少起弧时间，提高起弧成功率。这一种新型等离子电源起弧控制电路不受高频高压信号干扰，保证控制管理系统正常运行，起弧时间可控且不易熄弧，避免起弧失败。权利要求书1页说明书3页附图2页CN217563528U2022.10.11CN217563528U1.一种新型等离子电源起弧控制电路，其特征是：该起弧控制电路分为两个部分，分别是功率主回路和起弧电路；所述功率主回路包括三相整流桥（D1）、母线）、IGBT逆变桥、高频变压器（T1）、原边绕组（N1）、副边绕组（N2）、副边绕组（N3）、快恢复整流桥（D2）、滤波电感（L1），其中三相整流桥（D1）的三个输入端子分别与三相交流电380Vac连接，三相整流桥（D1）的输出正极与母线）的正极连接，输出负极与母线）的负极连接，所述IGBT逆变桥由四个IGBT组成，它具有上管（Q1）和上管（Q3），下管（Q2）和下管（Q4），母线）连接，母线）连接，高频变压器（T1）的原边绕组（N1）的一端与IGBT逆变桥的上管（Q1）、下管（Q2）连接，另外一端与上管（Q3）和下管（Q4）连接，高频变压器（T1）的副边绕组（N2）与快恢复整流桥（D2）的输入相连，快恢复整流桥（D2）的输出正极与滤波电感（L1）的一端连接，输出负极与等离子切割机的电极（1）相连；所述起弧电路包括引弧控制开关（S1）、续流电阻（R1）、吸收电容（C2）、续流二极管（D3）、升压变压器（T2）、谐振电容（C3）、火花塞（P1）、升压变压器（T3）、弧转移电阻（R2），高频变压器（T1）的副边绕组（N3）的一端与引弧控制开关（S1）相连，副边绕组（N3）的另一端和续流二极管（D3）的阳极、升压变压器（T2）的原边绕组相连，引弧控制开关（S1）的另外一端与续流电阻（R1）、吸收电容（C2）、升压变压器（T2）的原边绕组相连，续流电阻（R1）、吸收电容（C2）的另外一端均和续流二极管（D3）的阴极相连，升压变压器（T2）的输出绕组并联火花塞（P1），并且一端与谐振电容（C3）连接，另外一端与升压变压器（T3）原边绕组相连，升压变压器（T3）的副边绕组的一端与等离子切割机的喷嘴（2）相连，另外一端与弧转移电阻（R2）相连，弧转移电阻（R2）的另外一端与滤波电感（L1）、工件（3）连接。2.依据权利要求1所述的一种新型等离子电源起弧控制电路，其特征是：所述高频变压器（T1）的变比为原边绕组（N1）：副边绕组（N2）：副边绕组（N3）=20：10：5。3.依据权利要求1所述的一种新型等离子电源起弧控制电路，其特征是：所述升压变压器（T2）的变比为1:55。4.依据权利要求1所述的一种新型等离子电源起弧控制电路，其特征是：所述升压变压器（T3）的变比为1:2。5.依据权利要求1所述的一种新型等离子电源起弧控制电路，其特征是：所述谐振电容（C3）与升压变压器（T2）的原边电感谐振，产生高频高压信号。权利要求书1/1页2CN217563528U2一种新型等离子电源起弧控制电路技术领域[0001]本实用新型涉及一种新型等离子电源起弧控制电路。背景技术[0002]等离子切割机是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化，并借助高速等离子的动量排出熔融金属以形成割缝的一种加工设施。它因其切割速度快，切割精度高，切割条件容易设定，易于实现自动化、无人化作业和成本相比来说较低等优点而得到普遍应用。[0003]等离子切割机起弧原理：将高频高压信号施加在喷嘴和电极之间，击穿空气，产生电弧。常规的高频高压生成电路大多数采用变压器升压和LC 谐振的方式，如图2所示，变压器T1将工频220VAC升压到5000VAC，高压交流电源会周期性地击穿火花塞P1，使得电容C2与变压器T2原边电感发生谐振，产生高频高压信号，该信号再经过变压器T2升压，得到满足击穿喷嘴和电极要求的高频高压信号。[0004]但目前现有的起弧方式存在下面的问题：[0005]1、高频引弧电路所需的220VAC电源往往和控制管理系统电源出自同一个变压器，在进行高频引弧时，高频高压信号会顺着电源线将干扰传导到等离子电源的控制电源，严重时影响控制管理系统的正常运行。[0006]2、高频引弧的起弧信号和功率主回路是分别控制的，两者控制时序很难做到一致，这样导致起弧时间不可控，而且时序控制不准时还容易熄弧，导致起弧失败。实用新型内容[0007]本实用新型的目的是克服上述不足，提供不受高频高压信号干扰，保证控制管理系统正常运行，起弧时间可控且不易熄弧，避免起弧失败的一种新型等离子电源起弧控制电路。[0008]本实用新型的目的是这样实现的：[0009]一种新型等离子电源起弧控制电路，该起弧控制电路分为两个部分，分别是功率主回路和起弧电路；[0010]所述功率主回路包括三相整流桥D1、母线、IGBT逆变桥、高频变压器T1、原边绕组N1、副边绕组N2、副边绕组N3、快恢复整流桥 D2、滤波电感L1，其中三相整流桥D1的三个输入端子分别与三相交流电 380Vac连接，三相整流桥D1的输出正极与母线的正极连接，输出负极与母线的负极连接，所述IGBT逆变桥由四个IGBT组成，它具有上管Q1和上管Q3，下管Q2和下管Q4，母线连接，母线的原边绕组N1的一端与IGBT逆变桥的上管 Q1、下管Q2连接，另外一端与上管Q3和下管Q4连接，高频变压器T1的副边绕组N2与快恢复整 流桥D2的输入相连，快恢复整流桥D2的输出正极与滤波电感L1  的一端连接，输出负极与等 离子切割机的电极相连； 说明书 1/3 页 3 CN 217563528 U 3 [0011] 所述引弧电路包括引弧控制开关S1、续流电阻R1、吸收电容C2、续流二极管D3、升 压变压器T2、谐振电容C3、火花塞P1、升压变压器T3、弧转移电阻R2，高频变压器T1的副边绕 组N3的一端与引弧控制开关S1  相连，副边绕组N3的另一端和续流二极管D3的阳极、升压变 压器T2的原边绕组相连，引弧控制开关S1的另外一端与续流电阻R1、吸收电容C2、升压变压 器T2的原边绕组相连，续流电阻R1、吸收电容C2的另外一端均和续流二极管D3的阴极相连， 升压变压器T2的输出绕组并联火花塞P1，并且一端与谐振电容C3连接，另外一端与升压变 压器T3原边绕组相连，升压变压器T3的副边绕组的一端与等离子切割机的喷嘴相连，另外 一端与弧转移电阻R2相连，弧转移电阻R2的另外一端与滤波电感L1、工件连接。 [0012] 优选的，所述高频变压器T1的变比为原边绕组N1：副边绕组N2：副边绕组N3＝20： 10：5。 [0013] 优选的，所述升压变压器T2的变比为1:55。 [0014] 优选的，所述升压变压器T3的变比为1:2。 [0015] 优选的，所述谐振电容C3与升压变压器T2的原边电感谐振，产生高频高压信号。 [0016] 与现存技术相比，本实用新型的有益效果是： [0017] 1、引弧电路由功率主回路供电，与控制回路电源实现了隔离，阻断了高频干扰传 播的路径，避免与控制管理系统连接造成的干扰，提高了系统运行的安全性和稳定能力。 [0018] 2、引弧电路和功率主回路采用硬件直连，实现控制时序一致，能做到同时启动， 减少起弧时间，提高起弧成功率。 附图说明 [0019] 图1为本实用新型一种新型等离子电源起弧控制电路的示意图。 [0020] 图2为常规的高频高压生成电路图。 [0021] 其中：三相整流桥D1、母线、原边绕组N1、副边绕组N2、副边绕组N3、快恢复整流桥D2、滤波电感L1、引弧控制开关S1、 续流电阻R1、吸收电容  C2、续流二极管D3、升压变压器T2、谐振电容C3、火花塞P1、升压变压 器T3、弧转移电阻R2、电极1、喷嘴2、工件3。 具体实施方式 [0022] 参见图1，本实用新型涉及一种新型等离子电源起弧控制电路，该起弧控制电路分 为两个部分，分别是功率主回路和起弧电路。 [0023] 所述功率主回路包括三相整流桥D1、母线、IGBT逆变桥、高频变压器T1、原 边绕组N1、副边绕组N2、副边绕组N3、快恢复整流桥  D2、滤波电感L1。 [0024] 其中三相整流桥D1的三个输入端子分别与三相交流电380Vac连接，三相整流桥D1 的输出正极与母线的正极连接，输出负极与母线的负极连接，所述IGBT逆变 桥由四个IGBT(绝缘栅双极晶体管)  组成，它具有上管Q1和上管Q3，下管Q2和下管Q4，母线连接，母线] 所述高频变压器T1的变比约为N1：N2：N3＝20：10：5，高频变压器T1的原边绕组N1 的一端与IGBT逆变桥的上管Q1、下管Q2连接，另外一端与上管Q3和下管Q4连接，高频变压器 T1的副边绕组N2与快恢复整流桥D2的输入相连，快恢复整流桥D2的输出正极与滤波电感L1 说明书 2/3 页 4 CN 217563528 U 4 的一端连接，输出负极与等离子切割机的电极1相连。 [0026] 功率主回路的工作原理为： [0027] 三相交流电380Vac经过三相整流桥D1整流为直流电压，直流电压经过四个IGBT组 成的逆变桥转变为高频高压交流电压，高频高压交流电压经过高频变压器T1转变为低压高 频交流电压，该电压经过快恢复整流桥  D2整流为直流电压，直流电压经过滤波电感L1施加 在工件3和电极1之间，形成稳定的电流。 [0028] 所述引弧电路包括引弧控制开关S1、续流电阻R1、吸收电容C2、续流二极管D3、升 压变压器T2、谐振电容C3、火花塞P1、升压变压器T3、弧转移电阻R2。 [0029] 高频变压器T1的副边绕组N3的一端与引弧控制开关S1相连，副边绕组N3的另一端 和续流二极管D3的阳极、升压变压器T2的原边绕组相连，引弧控制开关S1的另外一端与续 流电阻R1、吸收电容C2、升压变压器T2的原边绕组相连，续流电阻R1、吸收电容C2的另外一 端均和续流二极管D3的阴极相连，升压变压器T2的输出绕组并联火花塞P1，并且一端与谐 振电容C3连接，另外一端与升压变压器T3原边相连，升压变压器  T3的副边绕组的一端与等 离子切割机的喷嘴2相连，另外一端与弧转移电阻R2相连，弧转移电阻R2的另外一端与滤波 电感L1、工件3连接。 [0030] 其中升压变压器T2的变比为1:55，将100VAC变为5500VAC；谐振电容C3与升压变压 器T2的原边电感谐振，产生高频高压信号；火花塞P1  周期性地击穿和恢复，可以产生周期 性的高频高压引弧信号；升压变压器  T3的变比为1:2，将LC谐振后的电压升压为幅值