[實用新型]一體式高功率6Kw橫流CO2工業激光器供電裝置

無效

• 申請號: 201020132427.4
• 申請日: 2010-03-12
• 公開（公告）號: CN201639144U
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 高華兵;田為軍
• 申請（專利權）人: 武漢高斯激光技術有限公司
• 主分類號: H01S3/09
• 分類號: H01S3/09;G05B19/05
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本實用新型涉及一種激光器電源，更具體的說，涉及一種一體式高功率6Kw橫流CO₂工業激光器供電裝置，適用于高功率6Kw橫流CO₂工業激光器設備。

背景技術

對于一臺高功率6Kw橫流CO₂工業激光器供電裝置，既需要其能夠提供光電轉換(激光產生)所需的電能，也有需要其為激光器上各種輔助和檢測單元提供電能。目前國內工業高功率橫流CO₂激光器電源制造通常的思路是將50Hz工頻交流電采用分離可控硅升壓整流技術，控制單個可控硅導通達到電壓調節目的，作為激光器實現光電轉換的激勵電源，另一種設計思路從節省電能角度出發，采用IGBT模塊的高壓開關電源作為實現光電轉換的激勵電源，其它橫流CO₂激光器上各種輔助設備和檢測單元分布于激光器的不同部位，采用IGBT模塊的高壓開關電源能節省能耗，但耐高壓和工作可靠性方面目前并不理想，且制造和維護成本也非常高昂。

因此，有必要對現有技術進行改進，設計一種穩定可靠高輸出功率的一體化橫流CO₂工業激光器供電裝置，能夠把激光器上實現光電轉換部件的電能供給和各個輔助部件的電能供給以及整臺設備運行控制集成設計在一體化中。

發明內容

本實用新型的目的在于提供的一種一體式高功率6Kw橫流CO₂工業激光器供電裝置。具有穩定可靠、高輸出功率、一體化等優點。

為實現本實用新型，采用如下技術方案：

用于供電的外電網與主變壓器連接，外電網通過串接智能晶閘管模塊后與副變壓器連接，主變壓器和副變壓器分別與高壓整流硅堆連接，高壓整流硅堆兩端連接高壓電容，高壓整流硅堆兩端點分別連接放電盒的陽極和陰極；外電網通過第一交流接觸器和第一過熱保護器與激光器風機連接、外電網通過第二交流接觸器和第二過熱保護器與真空泵連接、外電網通過第三交流接觸器和第三過熱保護器與鎮流電阻冷卻油泵連接；

直流電流傳感器、直流電壓傳感器、氣壓傳感器通過信號線分別與A/D模塊連接，A/D模塊通過PLC與D/A模塊連接，D/A模塊通過PID模塊與智能晶閘管模塊連接；

冷卻水流量傳感器、溫度檢測傳感器通過信號線分別與PLC連接。

本發明核心設計思路是采用激光器整體控制系統與供電系統一體化設計思路。控制系統的核心主體是三菱FX2N系列微型可編程系列控制器，激光器各個用電子系統(如放電盒、激光器風機、真空泵、以及鎮流電阻箱的冷卻油泵)的順序控制運行程序灌制在三菱FX2N系列微型可編程系列控制器內部存儲器內，操作運行時，只需按照人機界面指令的提示操作運行即可。該裝置能夠檢測激光器開機需要的各個條件，實現開機過程中的自檢功能，同時，實時檢測運行過程中整機運行情況。

外電網經過配電柜后接入本高功率6Kw橫流CO₂工業激光器裝置輸入端口：首先連接到250A空氣開關，然后分為三路，第一路給激光器放電盒供電，此路再分為兩路：一路給主變壓器供電，另一路串接入智能晶閘管后再連接到副變壓器，主副變壓串接后接入高壓硅堆整流，兩端連接高壓電容后加載到放電盒的陽極和陰極。第二路連接到隔離變壓器(380V——220V)，為低壓開關電源和PLC等供電。第三路經過交流接觸器和過熱保護器分別給激光器風機和真空泵以及鎮流電阻箱的冷卻油泵供電。它們的開關先后順序按照PLC內部程序設定的順序控制指令運行。

由于激光器內混合工作氣體在電激勵時，處于激發態的CO₂分子在能級躍遷時存在光輻射躍遷和碰撞熱效應衰變的競爭，也就是存在復雜的內環境，極板間穩定的電流電壓對激光功率的穩定有著至關重要的作用。本發明在解決這一問題時，是基于自動化閉環控制系統的思想，通過相關反饋系統提供信號，再由微型可編程系列控制器的PID功能控制加在極板間電流電壓的瞬時狀態，來達到使激光器穩定運行的目的。

本發明充分利用PLC的較多的IO端口和通訊功能，隨時監測整機系統中的冷卻水流動信息，主副變壓器的溫度信息，以及通過安裝在激光器腔體上的氣體成分分析儀的RS485端口，實時采集激光器腔體內的氣體的成分信息并反饋到PLC內部，根據PLC內部灌制的運行程序，自動控制整機的運行。