随着中国工业的不断发展,国内对金属板材切割质量的要求越来越高,对等离子切割机的需求也越来越大。目前我国等离子切割机中的核心部件——等离子电源的市场基本由国外进口产品所垄断,国产等离子电源的竞争力较差。为打破国外产品的垄断,提高国产等离子切割电源的竞争优势,在合作企业的委托下,本文深入研究了等离子切割机技术并开发完成了一台数字化等离子切割机逆变电源的样机。主要研究工作内容和创新点如下:1.在先前参与设计和调试输出电流为260A的BUCK型等离子切割机电源的基础上,经过反复调研,确定采用高频逆变电源作为输出电流105A的小型等离子切割电源;2.分析了等离子电弧的气体放电理论,掌握了等离子弧对电源的特殊要求。建立了逆变电源的电路结构,并对其进行了小信号分析和基于MATLAB/SIMULINK的计算机辅助分析,验证了功率电路和控制策略的可行性;3.设计完成了等离子切割机逆变电源的功率电路、控制电路等,计算了主要节点和环路的电气参数,确定了关键元器件的选型,如功率模块、高频逆变隔离变压器等,绘制了原理图和PCB图,并制作完成了PCB板;4.开发完成了等离子切割机逆变电源的控制程序,规划了程序总体结构和主要功能模块,包括各种采样电路、PWM生成、PID调节、故障处理以及通讯程序等,重点编制了等离子切割机的工作时序,确保了切割机的正常启停和运行;5.为满足批量生产中的测试要求,设计了控制电路板的测试平台,给出了硬件和软件的设计方案,并最终完成了测试平台的样机制作;6.制作完成了等离子切割机逆变电源的样机,经过硬件和软件的反复综合调试,实现了基本功能,达到了性能指标。测试结果表明:样机的PWM驱动稳定;电源的输出电流纹波满足设计要求;电源对气体气压的控制快速、可靠;电源的工作时序设计合理,能够实现等离子切割机完整的切割过程。最后使用该样机对8mm低碳钢进行了切割试验,其切割效果良好,基本达到了国外同类产品的水平。上述测试和试验表明,本文设计的等离子切割机逆变电源总体方案正确可行,结构和参数设计合理,软、硬件工作稳定可靠,样机的整体性能初步达到了国外同类产品的水平。