等离子切割作为一种高效率、低成本的切割方式,在切割市场内占有重要地位,其需求量逐年增加。现阶段国产等离子切割机以中小功率为主,而面向高端客户群具有竞争力的精细大功率等离子切割机的国产品牌不多,并且切割质量和效率难以保证。本文以此为背景,对大功率等离子切割机的关键技术进行深入研究,完成了大功率等离子切割机的研制,并通过实验分析验证了稳定性。本文的主要工作如下:1.针对切割载体为直流等离子电弧的特点,建立双通道等离子电弧模型,结合实际情况进行仿真分析。依据直流电弧静态伏安特性曲线和电弧理论分析了大功率等离子切割机的核心工作过程,得到系统的关键参数及基本特性,为后续研发提供理论支撑。2.区别于传统系统的拓扑结构,本文基于工作过程的分析以及大功率的需求,针对等离子切割机关键部分,即引弧系统和功率回路进行深入研究与设计,并进行验证:一是从理论层面对这两部分的控制拓扑进行建模仿真,以验证系统对电弧电流和电压控制的稳定性;二是从工程实践上对关键部分进行实验,以验证所设计系统的合理性和有效性。设计方案实现了较高的引弧成功率、较小的易损件损耗以及稳定的大电流输出。3.基于本文设计的系统拓扑及工作过程的分析,采用数字信号处理(DSP)芯片,设计了核心控制程序,给出合理的控制时序及控制策略。针对电流调节响应不及时和易损件损耗大等问题,采用数字滤波算法以及通过限幅器引入积分外反馈的PI控制算法,实现了较快的响应速度及稳定的电流输出,使大功率等离子切割机更加可靠高效。4.依据上述大功率等离子切割机特性研究与设计,完成了样机制作。通过切割过程的实验分析,验证了理论分析及仿真模型的正确性。与此同时,对大功率等离子切割机进行多维度的性能测试,验证了切割产品质量以及整机的安全性和可靠性。最后对全文做了总结和展望。设计完成的大功率等离子切割机已进入批量生产阶段,各项技术指标达到设计要求并通过了3C认证,部分产品已经售出,得到市场认可。