CN204733094U - 等离子切割电源电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种等离子切割电源电路，包括逆变模块，变压模块和时序控制模块，所述逆变模块包括第一功率开关管和第二功率开关管，所述变压模块包括变压器和电流采样互感器，所述第一功率开关管的一端输入直流电压，另一端和所述变压器的原边的第一端连接；所述第二功率开关管的一端接地，另一端通过所述电流采样互感器的原边和所述变压器的原边的第二端连接；所述第一功率开关管和所述第二功率开关管分别和所述时序控制模块连接，所述电流采样互感器的副边和所述时序控制模块连接。上述等离子切割电源电路，电路结构紧凑巧妙，所用元器件成本较低，使得整个等离子切割电源的性价比大大提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及等离子切割电源技术领域，特别涉及一种等离子切割电源电路结构。
背景技术
逆变式空气等离子切割电源的核心主要是逆变电路，其逆变技术室通过电力半导体开关器件与变压器将输入整流滤波得到的直流母线电压电流逆变成方波电压电流。其中逆变电路通常根据采样的输出电压电流反馈信号与给定信号进行比较输出的误差量去控制PWM(脉冲宽度调制)信号以驱动电力半导体开关器件的开通和关闭。
目前的逆变式等离子切割电源中的逆变电路通常采样半桥式逆变电路或全桥式逆变电路。半桥式逆变电路，需要多个桥臂电容，成本偏高，且半桥式电路不适宜用电流型PWM控制方式。全桥式逆变电路需要四组功率开关管，每两组之间轮流导通，需要四组PWM驱动信号，控制驱动电路结构复杂，如果其中一组驱动异常就会导致电路异常而使功率开关管失效。
实用新型内容
基于此，有必要针对上述等离子切割电源电路复杂且成本高的问题，提供一种等离子切割电源电路。
一种等离子切割电源电路，包括逆变模块，变压模块和时序控制模块，所述逆变模块包括第一功率开关管和第二功率开关管，所述变压模块包括变压器和电流采样互感器，所述第一功率开关管的一端输入直流电压，另一端和所述变压器的原边的第一端连接；所述第二功率开关管的一端接地，另一端通过所述电流采样互感器的原边和所述变压器的原边的第二端连接；所述第一功率开关管和所述第二功率开关管分别和所述时序控制模块连接，所述电流采样互感器的副边连接所述时序控制模块。
在其中一个实施例中，所述逆变模块还包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极通过所述电流采样互感器的原边连接所述变压器的原边的第二端，所述第一二极管的负极输入直流电压；所述第二二极管的正极接地，所述第二二极管的负极连接所述变压器的原边的第一端。
在其中一个实施例中，所述逆变模块还包括第一吸收电路和第二吸收电路，所述第一吸收电路和所述第一功率开关管并联，所述第二吸收电路和所述第二功率开关管并联。
在其中一个实施例中，所述第一吸收电路和所述第二吸收电路分别包括二极管、电容和电阻，所述电阻和所述二极管并联后和所述电容串联。
在其中一个实施例中，还包括输出整流模块，所述变压器的副边和所述输出整流模块的输入端连接。
在其中一个实施例中，还包括整流滤波模块，所述整流滤波模块的输入端接收输入的电压，输出端连接所述逆变模块的输入端。
在其中一个实施例中，所述整流滤波模块包括第一整流器件、第二整流器件、第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容，所述第一整流器件和所述第二整流器件的输入端接收输入的电压，所述第一整流器件的正极输出端和所述第二整流器件的正极输出端连接并和所述第一滤波电容、所述第二滤波电容以及所述第三滤波电容的正极连接，所述第一整流器件的负极输出端和所述第二整流器件的负极输出端连接后和所述第一滤波电容、所述第二滤波电容以及所述第三滤波电容的负极连接。
在其中一个实施例中，还包括输入EMC模块，所述输入EMC模块的输入端接收输入的电网电压，所述输入EMC模块的输出端和所述整流滤波模块的输入端连接。
在其中一个实施例中，所述输入EMC模块包括第一共模电感、第二共模电感、第一差模电容、第二差模电容、第三差模电容、第一共模下地电容和第二共模下地电容，所述第一差模电容并联在所述第一共模电感的输入端，所述第二差模电容并联于所述第一共模电感的输出端和所述第二共模电感的输入端之间，所述第三差模电容并联在所述第二共模电感的输出端；所述第一共模下地电容的一端连接所述第二差模电容的一端，另一端接地，所述第二共模下地电容的一端连接所述第二差模电容的另一端，另一端接地。
上述等离子切割电源电路通过时序控制模块控制逆变模块的两个功率开关管同时开断，利用PWM信号低电平时，变压器上磁能的释放，实现磁复位，并通过串联的电流采样互感器将电流采样反馈给时序控制模块和给定电流比较，实现对PWM信号的调节控制。电路结构紧凑巧妙，所用元器件成本较低，使得整个等离子切割电源的性价比大大提高。
附图说明
图1为一实施例的等离子切割电源电路的结构示意图；
图2为一实施例的等离子切割电源电路的电路示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
参见图1，为本实用新型一实施例的等离子切割电源电路的结构示意图。如图所示，该等离子切割电源电路包括输入EMC模块110、整流滤波模块120、逆变模块130、变压模块140、时序控制模块150和输出整流模块160，其中输入EMC模块110、整流滤波模块120、逆变模块130、变压模块140和输出整流模块160依次连接，输入电源电压经输入EMC模块110、整流滤波模块120、逆变模块130、变压模块140和输出整流模块160后输出，时序控制模块150分别和逆变模块130以及变压模块140连接，该变压模块140将电流反馈给时序控制模块150，该时序控制模块150根据接收到的反馈电流调节PWM的占空比，并且该时序控制模块150通过其输出的PWM信号控制逆变模块130的工作模式。当反馈电流大于给定电流时，时序控制模块150将减小输出PWM信号的占空比，当反馈电流小于给定电流时，时序控制模块150将提高输出PWM信号的占空比，从而实现对PWM信号的控制，并且通过输出PWM信号驱动逆变模块130的工作模式。其中，给定电流可以是在时序控制模块150中预设的，也可以是由其他模块或电路输入的，对此没有特别的限制。
请参见图2，为本实用新型一实施例的等离子切割电源电路的电路示意图。如图所示，该逆变模块130包括第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2，变压模块140包括变压器T1和电流采样互感器T2，第一功率开关管Q1的一端输入直流电压Vcc，另一端和变压器T1的原边的第一端连接。第二功率开关管Q2的一端接地Vss，另一端通过电流采样互感器T2的原边和变压器T1的原边的第二端连接。第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2分别和时序控制模块150连接，电流采样互感器T2的副边也连接时序控制模块150。逆变模块130还包括第一二极管D1和第二二极管D2，该第一二极管D1的正极通过电流采样互感器T2的原边连接变压器T1的原边的第二端。第一二极管D1的负极接直流电压Vcc。第二二极管D2的正极接地Vss，负极连接变压器T1的原边的第一端。
当时序控制模块150输出的PWM信号为高电平时，第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2同时开通，此时直流电压Vcc形成的电流回路流经第一功率开关管Q1和变压器T1的原边后经第二功率开关管Q2到地Vss，从而形成第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2均开通时的电流回路。当时序控制模块150输出的PWM信号为低电平时，第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2同时关闭。此时变压器T1的原边相当于一个电感，因而此时变压器T1的原边的电流不会立刻为零，一方面继续将能量传递到其副边，另一方面将其储存的磁能通过第一二极管D1和第二二极管D2回馈给电源释放，从而使得第一个功率开关管Q1和第二功率开关管Q2再次开通前，变压器T1恢复到初始状态。
连接在变压器T1原边上的电流采样互感器T2将上述回路中的电流采样反馈给时序控制模块150，并和给定电流比较，当反馈电流大于给定电流时，时序控制模块150将降低输出PWM信号的占空比，当反馈电流小于给定电流时，时序控制模块150将提高输出PWM信号的占空比，从而实现对PWM信号的调节和控制。
这种等离子切割电源电路通过PWM信号控制两个功率开关管同时开断，利用PWM信号低电平时，变压器上磁能的释放，实现磁复位，并通过串联的电流采样互感器将电流采样反馈给时序控制模块和给定电流比较，实现对PWM信号的调节控制。电路结构紧凑巧妙，所用元器件成本较低，使得整个等离子切割电源的性价比大大提高。
在其中一个实施例中，逆变模块130还包括第一吸收电路和第二吸收电路，第一吸收电路并联于第一功率开关管Q1，第二吸收电路并联于第二功率开关管Q2。第一吸收电路和第二吸收电路分别包括二极管、电容和电阻，电阻和二极管并联后再和电容串联。这种RCD组成的吸收电路可以有效地吸收第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2在关断时形成的尖峰应力电压，从而起到保护功率开关管的作用。
在其中一个实施例中，该等离子切割电源电路还包括输出整流模块160，变压器T1的副边连接输出整流模块160的输入端。使得直流电压Vcc经逆变模块130形成的中频方波电压经由变压器T1的副边经输出整流模块160输出直流电压。
在其中一个实施例中，该等离子切割电源电路还包括整流滤波模块120，该整流滤波模块120的输入端接入输入电压，输出端连接逆变模块130，给逆变模块130提供稳定的直流电压Vcc。
在其中一个实施例中，该整流滤波模块120包括第一整流器件B1、第二整流器件B2、第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容，该第一整流器件B1和第二整流器件B2的输出端连接输入电压，第一整流器件B1的正极输出端和第二整流器件B2的正极输出端连接，并连接第一滤波电容、第二滤波电容以及第三滤波电容的正极。第一整流器件B1的负极输出端和第二整流器件的负极输出端B2连接并连接第一滤波电容、第二滤波电容以及第三滤波电容的负极，从而输出直流电压Vcc该整流滤波模块120能够给后续逆变模块130提供稳定的直流电流Vcc。
在其中一个实施例中，该等离子切割电源电路还包括输入EMC模块110，该输入EMC模块110的输入端连接电网，接收输入的电网电压，输出端连接整流滤波模块120的输入端，该输入EMC模块110可以吸收电网中的谐波，也可以阻挡等离子切割机本身产生的谐波污染电网，起到隔离的作用。
在其中一个实施例中，该输入EMC模块110包括第一共模电感L1、第二共模电感L2、第一差模电容C1、第二差模电容C2、第三差模电容C3、第一共模下地电容C4和第二共模下地电容C5，第一差模电容C1并联在第一共模电感L1的输入端，第二差模电容C2并联于第一共模电感L1的输出端和第二共模电感L2的输入端之间，第三差模电容C3并联在第二共模电感L2的输出端。第一共模下地电容C4的一端连接第二差模电容C2的一端，另一端接地。第二共模下地电容C5的一端连接第二差模电容C2的另一端，另一端接地。这样的输入EMC电路能够有效地吸收电网中的谐波，也可以阻挡等离子切割机本身产生的谐波污染电网，起到隔离的作用。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种等离子切割电源电路，包括逆变模块，变压模块和时序控制模块，其特征在于，所述逆变模块包括第一功率开关管和第二功率开关管，所述变压模块包括变压器和电流采样互感器，所述第一功率开关管的一端输入直流电压，另一端和所述变压器的原边的第一端连接；所述第二功率开关管的一端接地，另一端通过所述电流采样互感器的原边和所述变压器的原边的第二端连接；所述第一功率开关管和所述第二功率开关管分别和所述时序控制模块连接，所述电流采样互感器的副边连接所述时序控制模块。
2.根据权利要求1所述的等离子切割电源电路，其特征在于，所述逆变模块还包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极通过所述电流采样互感器的原边连接所述变压器的原边的第二端，所述第一二极管的负极输入直流电压；所述第二二极管的正极接地，所述第二二极管的负极连接所述变压器的原边的第一端。
3.根据权利要求2所述的等离子切割电源电路，其特征在于，所述逆变模块还包括第一吸收电路和第二吸收电路，所述第一吸收电路和所述第一功率开关管并联，所述第二吸收电路和所述第二功率开关管并联。
4.根据权利要求3所述的等离子切割电源电路，其特征在于，所述第一吸收电路和所述第二吸收电路分别包括二极管、电容和电阻，所述电阻和所述二极管并联后和所述电容串联。
5.根据权利要求1至4任意一项权利要求所述的等离子切割电源电路，其特征在于，还包括输出整流模块，所述变压器的副边和所述输出整流模块的输入端连接。
6.根据权利要求5所述的等离子切割电源电路，其特征在于，还包括整流滤波模块，所述整流滤波模块的输入端接收输入的电压，输出端连接所述逆变模块的输入端。
7.根据权利要求6所述的等离子切割电源电路，其特征在于，所述整流滤波模块包括第一整流器件、第二整流器件、第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容，所述第一整流器件和所述第二整流器件的输入端接收输入的电压，所述第一整流器件的正极输出端和所述第二整流器件的正极输出端连接并和所述第一滤波电容、所述第二滤波电容以及所述第三滤波电容的正极连接，所述第一整流器件的负极输出端和所述第二整流器件的负极输出端连接后和所述第一滤波电容、所述第二滤波电容以及所述第三滤波电容的负极连接。
8.根据权利要求7所述的等离子切割电源电路，其特征在于，还包括输入EMC模块，所述输入EMC模块的输入端接收输入的电网电压，所述输入EMC模块的输出端和所述整流滤波模块的输入端连接。
9.根据权利要求8所述的等离子切割电源电路，其特征在于，所述输入EMC模块包括第一共模电感、第二共模电感、第一差模电容、第二差模电容、第三差模电容、第一共模下地电容和第二共模下地电容，所述第一差模电容并联在所述第一共模电感的输入端，所述第二差模电容并联于所述第一共模电感的输出端和所述第二共模电感的输入端之间，所述第三差模电容并联在所述第二共模电感的输出端；所述第一共模下地电容的一端连接所述第二差模电容的一端，另一端接地，所述第二共模下地电容的一端连接所述第二差模电容的另一端，另一端接地。
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| CN107598348B (zh) * | 2016-07-12 | 2020-08-04 | 上海沪工焊接集团股份有限公司 | 空气等离子切割机的时序控制方法 |
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