斜率和T = 20ms到T = 40ms期間電壓的上升斜率相等。當(dāng)電壓大于某個(gè)值后，此時(shí)該電 壓產(chǎn)生的電流已經(jīng)能夠維持小弧，則小弧電流又產(chǎn)生。
[0058] 不管引橫弧電流是連續(xù)的情況還是不連續(xù)的情況，引弧瓷管電阻上電壓電流的波 形都類似于鋸齒波。該控制方法的引弧瓷管電阻上的功率等級(jí)是引橫弧時(shí)采用電流閉環(huán)控 制方法的三分之一。
[0059] 本發(fā)明的控制方法需要設(shè)計(jì)三個(gè)參數(shù)，具體包括：
[0060] (1)移相全橋輸出占空比置零時(shí)的輸出電壓值U。的設(shè)計(jì)
[0061] 移相全橋輸出占空比置零時(shí)的輸出電壓值U。的大小決定了引弧瓷管電阻電流的 峰值，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，此電壓值取180V。
[0062] (2)引橫弧結(jié)束判斷條件輸出電流值I。的設(shè)計(jì)
[0063] 引橫弧結(jié)束判斷條件輸出電流值I。不易過大，否則雙弧同時(shí)產(chǎn)生的時(shí)間過久容易 燒毀鎢極和割炬，此處取20A。
[0064] (3)移相全橋輸出占空比線性增加的速率V。的設(shè)計(jì)
[0065] 取橫弧電流臨界連續(xù)的情況計(jì)算，假設(shè)維持橫弧不熄滅的最小引弧電流 為1_，則工作模態(tài)2中第二電容C2電流減小到I _的時(shí)間為T _，T_的計(jì)算方法如 下：
聯(lián)立方程解得！~_的表達(dá)式為：
工作模態(tài)3中橫弧電流初始值即1_，則聯(lián)立 如下方程可解得臨界情況下的占空比增加速率
：，D(t) =Λ D，i3(t)
顯然當(dāng)V < vmin時(shí)，橫弧 電流不連續(xù)；當(dāng)V>V_時(shí)，橫弧電流連續(xù)；橫弧電流不連續(xù)顯然不是最理想的工作情況，所 以V要大于V_，但是V也不能無限制大，當(dāng)V為正無窮時(shí)，該策略就等效于橫弧電流閉環(huán)控 制方法，V越大，所需的引弧瓷管電阻功率等級(jí)越大。當(dāng)V變大時(shí)，輸出電壓從0增加到U。 所需的時(shí)間也變小，也就是說在相同時(shí)間內(nèi)，橫弧電流波形更陡，尖峰出現(xiàn)的次數(shù)更多，橫 弧質(zhì)量越好。所以移相全橋輸出占空比增加速率V的取值要綜合考慮引弧瓷管電阻功率等 級(jí)和橫弧質(zhì)量，一般V取值略大于v_即可。
[0066] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種空氣等離子切割單傳感器引弧電路，其特征在于，包括引弧吸收模塊（4)、維弧 模塊（5)和濾波模塊（3); 所述濾波模塊（3)的輸入端用于連接移相全橋模塊（2)的輸出端，所述濾波模塊（3) 的輸出端用于連接至檢測模塊（7)的輸入端； 所述引弧吸收模塊（4)的第一輸入端連接至所述濾波模塊（3)的輸出端，所述引弧吸 收模塊（4)的第二輸入端連接至高頻模塊(6)的第二輸出端，所述引弧吸收模塊（4)的第 一輸出端與移相全橋模塊（2)的第二輸入端連接，所述引弧吸收模塊（4)的第二輸出端與 所述維弧模塊（5)的第一輸入端連接，所述引弧吸收模塊（4)的第三輸出端與割炬連接； 所述維弧模塊（5)的第二輸入端連接至所述濾波模塊（3)的輸出端，所述維弧模塊（5) 的輸出端與割炬連接。2. 如權(quán)利要求1所述的空氣等離子切割單傳感器引弧電路，其特征在于，所述濾波模 塊（3)包括濾波電感k，其一端作為所述濾波模塊（3)的輸入端，另一端作為所述濾波模塊 (3)的輸出端。3. 如權(quán)利要求1或2所述的空氣等離子切割單傳感器引弧電路，其特征在于，所述引弧 吸收模塊（4)包括第一電容C1、第二電容C 2、第三電容C3和第三電阻R3; 所述第一電容(^的一端作為所述引弧吸收模塊（4)的第一輸入端，所述第二電容(：2的 一端作為所述引弧吸收模塊（4)的第二輸出端，所述第一電容C1的另一端和所述第二電容 C2的另一端連接后作為所述引弧吸收模塊（4)的第一輸出端； 所述第三電容(：3的一端和所述第三電阻1?3的一端相連后作為所述引弧吸收模塊（4) 的第三輸出端，所述第三電容C3的另一端和所述第三電阻1?3的另一端相連后作為所述引弧 吸收模塊（4)的第二輸入端。4. 如權(quán)利要求3所述的空氣等離子切割單傳感器引弧電路，其特征在于，所述維弧模 塊（5)包括第二電阻R2、第一開關(guān)管Q 1、第一二極管DJP引弧瓷管電阻Rarc; 所述第二電阻R2的一端和所述第一開關(guān)管Q1的一端連接后作為所述維弧模塊（5)的 第二輸入端，所述第二電阻R2的另一端作為所述維弧模塊（5)的第一輸入端； 所述引弧瓷管電阻Rara的一端與所述第一開關(guān)管Q1的另一端連接，所述引弧瓷管電阻 Rarc的另一端作為所述維弧模塊（5)的輸出端。5. -種空氣等離子切割單傳感器引弧電路的控制方法，其特征在于，包括下述步驟： ⑴判斷割槍開關(guān)是否閉合，若是，則轉(zhuǎn)入步驟⑵；若否，則引弧過程結(jié)束； (2) 判斷檢測的輸出電壓是否大于等于閾值電壓，若是，則控制移相全橋模塊的輸出占 空比為零；若否，則控制移相全橋模塊的輸出占空比線性增加，使得所述移相全橋模塊的輸 出電壓線性增加； (3) 判斷檢測的輸出電流是否大于等于閾值電流，若是，則引橫弧過程結(jié)束；若否，則 返回至步驟（1)。6. 如權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述閾值電壓為180V，所述閾值電流為 20A〇7. 如權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述引橫弧過程分為三個(gè)工作模態(tài)，第 一工作模態(tài)中，移相全橋模塊的輸出占空比被置零后，第一電容(^開始放電，引弧瓷管電阻 Rarc上的電流U。為移相全橋輸出占空 比置零時(shí)的輸出電壓值，MO)為工作模態(tài)一初始時(shí)刻第一電容C1上的電壓，t為工作模 態(tài)一的持續(xù)時(shí)間，T i為工作模態(tài)一等效電路的RC放電時(shí)間常數(shù)，Rarc為引弧瓷管電阻的阻 值W1為第一電容C 1的容值； 第二工作模態(tài)中，第一電容C1放電結(jié)束后，第二電容C 2進(jìn)行放電，引弧瓷管電阻上的電 流：U。為移相全橋輸出占空比置零 時(shí)的輸出電壓值，R2為第二電阻R2的阻值，C2為第二電容C 2的容值，τ 2為工作模態(tài)二等效 電路的RC放電時(shí)間常數(shù)，MO)為工作模態(tài)二初始時(shí)刻第二電容C2上的電壓； 第三工作模態(tài)中，主電路給引弧環(huán)節(jié)提供能量，并同時(shí)給第一電容C1和第二電容C 2充 電；引弧瓷管電阻的電流U1為輸入電源電壓，N為移相全橋變壓器原副邊 匝比，Rd為移相全橋占空比丟失等效電阻，D(t)為t時(shí)刻時(shí)移相全橋的輸出占空比。8. -種引弧系統(tǒng)，包括輸入電源（1)、移相全橋模塊（2)、引弧電路、檢測模塊（7)、高頻 模塊（6)和控制模塊（8);所述移相全橋模塊（2)的第一輸入端連接所述輸入電源（1)，所 述移相全橋模塊（2)的第二輸入端連接至所述引弧電路的第二輸出端和所述高頻模塊（6) 的第二輸出端，所述引弧電路的第一輸入端連接至所述移相全橋模塊（2)的輸出端，所述 檢測模塊（7)的輸入端連接至所述引弧電路的第一輸出端，所述檢測模塊（7)的第一輸出 端和第二輸出端連接控制模塊（8)，所述檢測模塊（7)的第一輸出端還連接工件；所述引弧 電路的第二輸入端連接至所述高頻模塊（6)的第二輸出端，所述引弧電路的第三輸出端連 接至割炬；所述高頻模塊（6)的輸入端連接鎢極；所述控制模塊（8)的輸出端連接至所述 移相全橋模塊（2)的第三輸入端；其特征在于，所述引弧電路為權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的 空氣等離子切割單傳感器引弧電路。9. 如權(quán)利要求8所述的引弧系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊（8)包括依次串聯(lián)連接的 參數(shù)獲取模塊（81)、占空比增速計(jì)算模塊（82)、引橫弧控制模塊（83)和驅(qū)動(dòng)模塊（84)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種空氣等離子切割機(jī)單傳感器引弧電路及其控制方法。該引弧電路包括輸入電源、移相全橋模塊、濾波模塊、引弧吸收模塊、維弧模塊、檢測模塊、高頻模塊、控制模塊。本發(fā)明的控制方法僅用一個(gè)電流檢測霍爾來實(shí)現(xiàn)引弧的控制，具體方法如下：先獲取引弧電路的參數(shù)，計(jì)算出適合的占空比增加速度，再結(jié)合檢測到的輸出電壓和輸出電流信號(hào)，進(jìn)行引橫弧控制，最后把控制信號(hào)送入驅(qū)動(dòng)模塊，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)并送入移相全橋。本發(fā)明的控制方法使得引弧電阻上的電流電壓波形為鋸齒波，大大減小了引弧電阻的功率等級(jí)，提高了切割機(jī)的效率，而且由于只使用了一個(gè)電流霍爾，減小了切割機(jī)的體積和重量。
【IPC分類】B23K10/00
【公開號(hào)】CN105414728
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511000541
【發(fā)明人】段善旭, 胡宏晟, 蔡濤, 王濤, 韓明
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月25日