本發(fā)明涉及等離子電源控制，具體為一種中頻等離子電源控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、等離子在洗滌、切割和焊接等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，比如采用高精度等離子切割裝備對壓縮空氣進入的氣體，即形成等離子氣體及輔助氣體，離子氣體弧起熔化金屬作用，起到切割。

2、當中頻數(shù)控切割機工作時，空氣的不潔凈導(dǎo)致氣路內(nèi)有油污致使氣路不通暢，使得工作氣壓低于所要求的氣壓，這意味著等離子弧的噴出速度減弱，輸入空氣流量小于規(guī)定值，此時不能形成高能量和高速度的等離子弧，從而造成切口質(zhì)量差、切不透和口積瘤的現(xiàn)象。

3、公開號為cn112526919a的發(fā)明公開了一種中頻等離子電源控制系統(tǒng)，包括等離子電源、控制臺、網(wǎng)絡(luò)交換機、組態(tài)人機界面模塊、云服務(wù)器、移動端、通風(fēng)模塊、溫度傳感器、等離子發(fā)生模塊、離割槍和高頻箱；其中，控制臺上包括plc控制模塊和報警模塊；供氣模塊內(nèi)包含氣體凈化單元和氣體濕度傳感器。

4、如上述發(fā)明所示，現(xiàn)有的中頻等離子電源控制系統(tǒng)通過氣體凈化單元對進入至等離子電源的氣體進行凈化處理，從而避免進入至等離子電源內(nèi)部空氣堵塞氣路，從而使得中頻數(shù)控切割機穩(wěn)定持續(xù)使用。但是這種等離子電源控制系統(tǒng)抗干擾能力較差，工作不夠穩(wěn)定，而且現(xiàn)有的等離子電源一般為開環(huán)電源，無法在dbd負載特性變動的情境下保證輸出功率的穩(wěn)定，影響等離子設(shè)備工作的穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種中頻等離子電源控制系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種中頻等離子電源控制系統(tǒng)，包括：

3、控制單元，由控制器、功率控制模塊及聲光報警器組成；

4、光纖收發(fā)模塊，由接收端、發(fā)送端和通訊接口組成；

5、有源并網(wǎng)整流單元，包括依次連接的共模電感濾波器、emc電路、霍爾傳感器、電感器、有源并網(wǎng)型整流器；

6、全數(shù)字式全橋llc單元，包括依次連接的全數(shù)字式全橋llc諧振變換器、二極管全橋整流器、濾波電容、電壓互感器；

7、中頻三電平h型逆變橋，包括左右兩個橋臂，左邊橋臂為超前橋臂，右邊橋臂為滯后橋臂，每個橋臂由四個mosfet開關(guān)管和兩個電感組合而成；

8、fpga監(jiān)測模塊，分別與等離子電源、有源并網(wǎng)整流單元、全數(shù)字式全橋llc單元和中頻變壓器電連接；

9、云服務(wù)器，用于儲存和調(diào)用上傳的歷史數(shù)據(jù)。

10、優(yōu)選的，所述電源控制系統(tǒng)還包括等離子電源、位于等離子電源處的監(jiān)控設(shè)備、所述監(jiān)控設(shè)備通過光纖與光纖收發(fā)模塊電連接。

11、優(yōu)選的，所述共模電感濾波器的輸出端串聯(lián)連接到emc電路輸入側(cè)，emc電路輸出端串聯(lián)到霍爾傳感器，霍爾傳感器與電感器串連，電感器的輸出連接到有源并網(wǎng)整流器。

12、優(yōu)選的，所述fpga監(jiān)測模塊分別監(jiān)測有源并網(wǎng)整流單元輸入側(cè)電壓互感器電壓信號、霍爾傳感器電流信號以及輸出側(cè)電壓互感器電壓信號，所述fpga軟件模塊還監(jiān)測全數(shù)字式全橋llc單元原邊霍爾傳感器電流信號、原邊諧振電壓信號、輸出側(cè)電壓互感器信號。

13、優(yōu)選的，所述功率控制模塊接收fpga監(jiān)測模塊傳送的處理后的數(shù)字信號，并轉(zhuǎn)換為模擬信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，根據(jù)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路生成的模擬信號的值調(diào)節(jié)占空比。

14、優(yōu)選的，所述控制器為plc控制器和移動端控制app，用于控制聲光報警器報警以及通過功率控制模塊控制等離子電源的輸出功率。

15、優(yōu)選的，所述控制器與通訊接口通過總線rs2325連接，所述通訊接口通過總線rs2325連接等離子電源以及云服務(wù)器，且采用modbusrtu通訊協(xié)議進行通訊。

16、優(yōu)選的，所述功率控制模塊采用rbf-pi的自適應(yīng)控制方式控制等離子電源的開關(guān)管的占空比，進而調(diào)節(jié)輸出功率。

17、優(yōu)選的，所述功率控制模塊還包括實時數(shù)據(jù)評估模組，根據(jù)實時采集的數(shù)據(jù)，計算等離子體處理效果評分，與理想處理效果進行比較，判斷當前設(shè)置是否滿足要求，對于實時數(shù)據(jù)的處理效果未達到理想處理效果的情況，通知相關(guān)人員進行分析，找出原因并記錄，然后上傳到云服務(wù)器中進行儲存。

18、有益效果

19、本發(fā)明提供了一種中頻等離子電源控制系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比具備以下

20、有益效果：

21、1、該中頻等離子電源控制系統(tǒng)通過采用fpga監(jiān)測模塊監(jiān)測輸入電流和輸出功率，使得輸出功率的誤差范圍在可允許的范圍內(nèi)并且降低了對于等離子體負載功率檢測的成本，能夠判斷負載是否處在正常的工作狀態(tài)，通過rbf-pi的自適應(yīng)控制方式控制等離子電源的開關(guān)管的占空比，達到對于負載變化的自適應(yīng)，保證了系統(tǒng)的安全性及有效性。

22、2、該中頻等離子電源控制系統(tǒng)通過采用三級隔離，輸入側(cè)有源并網(wǎng)型整流，使電源不對網(wǎng)側(cè)產(chǎn)生污染，自身抗干擾能力強。全數(shù)字式全橋llc單元可產(chǎn)生諧波含量極小的正弦波電壓輸出，通過單元內(nèi)的整流橋?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定直流電壓輸出，三電平h型逆變橋相較于傳統(tǒng)的兩電平全橋逆變器，單個開關(guān)管承受電壓應(yīng)力更小，實現(xiàn)更高等級的功率輸出、電壓輸出，輸出側(cè)波形諧波小，thd低，電磁干擾減小，使電源輸出波形更加穩(wěn)定，抵抗外界干擾性能好，故障時能迅速反應(yīng)，保障人體安全。

23、3、該中頻等離子電源控制系統(tǒng)通過采用遠程光纖通訊，遠程數(shù)字化10km通訊傳輸無衰減無干擾，modbus?rtu工業(yè)標準通用通訊協(xié)議，能與各類plc、hmi人機界面、pc機、工控儀表實現(xiàn)數(shù)字化互聯(lián)互通，只需兩根光纖線，而避免了各個數(shù)字量模擬量的繁瑣冗余的測量控制線連接和調(diào)試，增強了可靠性，使用光電隔離，增強系統(tǒng)安全性。

技術(shù)特征：

1.一種中頻等離子電源控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中頻等離子電源控制系統(tǒng)，其特征在于：所述電源控制系統(tǒng)還包括等離子電源、位于等離子電源處的監(jiān)控設(shè)備、所述監(jiān)控設(shè)備通過光纖與光纖收發(fā)模塊電連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中頻等離子電源控制系統(tǒng)，其特征在于：所述共模電感濾波器的輸出端串聯(lián)連接到emc電路輸入側(cè)，emc電路輸出端串聯(lián)到霍爾傳感器，霍爾傳感器與電感器串連，電感器的輸出連接到有源并網(wǎng)整流器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中頻等離子電源控制系統(tǒng)，其特征在于：所述fpga監(jiān)測模塊分別監(jiān)測有源并網(wǎng)整流單元輸入側(cè)電壓互感器電壓信號、霍爾傳感器電流信號以及輸出側(cè)電壓互感器電壓信號，所述fpga軟件模塊還監(jiān)測全數(shù)字式全橋llc單元原邊霍爾傳感器電流信號、原邊諧振電壓信號、輸出側(cè)電壓互感器信號。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中頻等離子電源控制系統(tǒng)，其特征在于：所述功率控制模塊接收fpga監(jiān)測模塊傳送的處理后的數(shù)字信號，并轉(zhuǎn)換為模擬信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，根據(jù)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路生成的模擬信號的值調(diào)節(jié)占空比。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中頻等離子電源控制系統(tǒng)，其特征在于：所述控制器為plc控制器和移動端控制app，用于控制聲光報警器報警以及通過功率控制模塊控制等離子電源的輸出功率。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中頻等離子電源控制系統(tǒng)，其特征在于：所述控制器與通訊接口通過總線rs2325連接，所述通訊接口通過總線rs2325連接等離子電源以及云服務(wù)器，且采用modbusrtu通訊協(xié)議進行通訊。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中頻等離子電源控制系統(tǒng)，其特征在于：所述功率控制模塊采用rbf-pi的自適應(yīng)控制方式控制等離子電源的開關(guān)管的占空比，進而調(diào)節(jié)輸出功率。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中頻等離子電源控制系統(tǒng)，其特征在于：所述功率控制模塊還包括實時數(shù)據(jù)評估模組，根據(jù)實時采集的數(shù)據(jù)，計算等離子體處理效果評分，與理想處理效果進行比較，判斷當前設(shè)置是否滿足要求，對于實時數(shù)據(jù)的處理效果未達到理想處理效果的情況，通知相關(guān)人員進行分析，找出原因并記錄，然后上傳到云服務(wù)器中進行儲存。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種中頻等離子電源控制系統(tǒng)，本發(fā)明涉及等離子電源控制技術(shù)領(lǐng)域。包括控制單元、光纖收發(fā)模塊、有源并網(wǎng)整流單元、全數(shù)字式全橋LLC單元、中頻三電平H型逆變橋、FPGA監(jiān)測模塊、云服務(wù)器和等離子電源。該中頻等離子電源控制系統(tǒng)，通過采用FPGA監(jiān)測模塊監(jiān)測輸入電流和輸出功率，使得輸出功率的誤差范圍在可允許的范圍內(nèi)并且降低了對于等離子體負載功率檢測的成本，能夠判斷負載是否處在正常的工作狀態(tài)，通過RBF?PI的自適應(yīng)控制方式控制等離子電源的開關(guān)管的占空比，達到對于負載變化的自適應(yīng)，保證了系統(tǒng)的安全性及有效性。

技術(shù)研發(fā)人員：金成剛,許中秋
受保護的技術(shù)使用者：蘇州禎源電氣科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21