[發明專利]一種帶能量反饋的智能二氧化碳激光電源

在審

• 申請號: 201510907744.6
• 申請日: 2015-12-09
• 公開（公告）號: CN105356213A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 王傳祥
• 申請（專利權）人: 山東鐳之源激光科技股份有限公司
• 主分類號: H01S3/09
• 分類號: H01S3/09
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種帶能量反饋的智能二氧化碳激光電源。

背景技術

隨著激光在工業雕刻、切割、打標等各方面應用的推廣，以及客戶對激光加工質量要求越來越高，對激光系統的功率穩定性、長壽命和系統的可維護性提出了更高的要求：要求在激光系統的壽命期內輸出激光的功率恒定或有變化也在可接受的范圍內，能夠有比較長的壽命周期，以及在系統出現問題時能夠及時準確的鎖定故障點以快速修復等。經發明人分析，影響以上幾項的最主要的部件是控制激光功率的計算機控制部分(簡稱控制板卡)、激光器和激光驅動電源，三者相互影響，例如：假設三部分中其他二者正常，第一種情況下激光電源的輸出電流不穩，可以造成最終輸出的激光功率不穩，影響雕刻、切割和打標等加工的效果，甚至無法保證正常工作；第二種情況是激光器的啟輝電壓、工作電壓和工作電流偏高，超出了激光電源的輸出能力，使輸出電壓升高，在隔離耐壓防護不好的地方，很容易造成高壓放電，損壞激光電源、控制板卡或其他弱電部分，在這種情況下即使勉強能夠工作，也會出現加工效果不理想的現象；第三種情況是控制板卡的控制信號IN輸出的穩定性和控制策略的影響：控制板卡的控制信號IN輸出不穩，司職于執行部分的激光電源就會按照不穩的控制信號IN工作，造成激光輸出功率的不穩；而控制板卡和執行部分的激光電源的開環控制，是造成激光輸出不穩的另一主要原因，即控制板卡僅僅是給出一控制功率的控制信號IN或PWM信號(用PWM信號替代輸出電壓控制激光電源的輸出電流)，理想認為激光電源會按照既定輸出曲線輸出電流，但每一臺電源的控制電壓-輸出曲線會有差異，每一塊控制板卡的功率百分比-輸出電壓也會有差異，就會造成控制信號IN一樣的情況下，激光電源的輸出電流不一樣，最終的激光輸出功率不一樣。而現有的激光電源沒有輸出電流或最終輸出激光的反饋功能，不能將實際的輸出激光功率大小反饋到控制板卡，也即控制板卡和激光功率之間的控制不是閉環控制，不能根據實際的輸出激光功率調整板卡輸出的控制信號IN從而調整輸出激光功率到期望值，進而影響激光功率的輸出和最終的加工效果。

另外，激光電源本身沒有工作狀態、故障內容、故障點定位的顯示或反饋，造成故障后的故障排除困難。由于激光電源為高壓輸出電源，空載電壓高達幾十千伏甚至上百千伏，在現場無法進行常規測量，無法判斷故障是因為激光器的問題還是激光電源的問題，給現場故障的排除增加很大難度，影響用戶的使用，造成用戶投訴嚴重。

綜上，要實現激光系統的功率穩定性、比較長的壽命和系統的可維修性，從激光電源的角度上必須使激光電源具有以下功能：

1、激光電源和控制板卡的通信功能，實現激光電源輸出參數、控制信號、故障信號的反饋和板卡顯示，包括利用RS232實現多機通信功能以適應多頭激光機的應用。

2、激光電源的輔助顯示功能，顯示電源輸出參數、控制信號、故障信號等。

3、激光能量或激光電源輸出電流反饋功能，根據控制板卡輸出電壓實現輸出參數的自我調整。

4、激光系統故障中激光電源故障和非激光器故障的判斷。

5、激光電源故障中的故障定位和顯示。

6、激光電源輸出異常情況下關閉激光電源以防止更大的危害發生。

但市面上現有激光電源全部沒用或大部分沒用以上功能，所以很難實現激光系統的功率穩定性、比較長的壽命期和系統的快速可維護性的要求。

發明內容

本發明提出一種帶能量反饋的智能二氧化碳激光電源，解決了現有技術中上述的問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種帶能量反饋的智能二氧化碳激光電源，包括：

電源變換單元；

輸出電流處理單元，與所述電源變換單元連接；

輸出高壓處理單元，與所述電源變換單元連接；

功率校正變換控制單元，與所述電源變換單元和所述輸出電流處理單元連接；

控制單元，與所述輸出電流處理單元、所述輸出高壓處理單元和所述功率變換控制單元連接；

激光能量檢測放大單元，與所述控制單元連接；

通信控制單元，與所述控制單元連接；

外部控制信號處理單元，與所述功率變換控制單元連接。

進一步地，本發明所述的帶能量反饋的智能二氧化碳激光電源，還包括：

易損點檢測單元，與所述電源變換單元和所述控制單元連接。

進一步地，本發明所述的帶能量反饋的智能二氧化碳激光電源，還包括：

輔助顯示單元，與所述控制單元連接。

進一步地，所述電源變換單元包括：