用于高功率激光器的调压直流发生装置制造方法及图纸

一种用于高功率激光器的调压直流发生装置，主要在一外壳内固定有置于互感器与升压主变压器之间的带有模拟开关的模块，模拟开关分别与控制单元和触发器相连。升压主变压器是单只Ｙ／Ｙ型结构的变压器。控制单元是手动控制结构，或者是电动控制结构，或者是光控制结构，或者是数字自动控制结构。具有结构简单合理实用，体积小、体重轻、维修方便、操作可靠、效率高、成本低的特点。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于高功率激光器的调压直流发生装置，主要适用于高功率激光器。已有技术调压直流发生装置的结构如附图1所示。它采用了3个同步变压器13，经过锯齿形成单元14分三路产生锯齿波信号，经微分电路15微分，和单稳整形器18对脉冲整形，再加以振荡电路19进行调制，通过与门电路20，由作为放大电路21的达林顿复合三极管放大，耦合到作为脉冲触发电路22的变压器初级，脉冲变压器的次级输出用于控制反并联的六个可控硅构成的可控硅电路8的导通角，可控硅输出的缺角波加到以三个独立的变压器构成的升压主变压器9合成的△型输入的初级，次级为Y型输出高压，由三相整流电路10输出脉动直流，通过电感滤波器11滤波出较平滑的直流高压，用于CO2激光器12工作。上述已有技术电源的构成需要三组同步变压器13，三套由14～21组成的移相板，和六个脉冲变压器构成的脉冲触发电路22，由此看出这种线路复杂，全是由分立元件和小规模集成电路构成，元件离散性大，调试困难，若没有示波器等调试设备，无法对电路统调。电路的调整精度低，容易产生三相电的输出不平衡，此时如在电路中采用常规的三相变压器，将会造成矽钢片的磁通量的不平衡，引起变压器发热，非常容易损坏变压器，故消极地将三相变压器分绕成三个独立的变压器，再将它们组合成△型输入，Y型输出的变压器，这种结构使设备费用上升，整体笨重，体积庞大。即使如此，三个独立变压器组合而成的这种变压器结构，也不能承受严重的不平衡，经常会导致可控硅和整流管损坏，甚至烧毁变压器。目前高功率CO2激光器，绝大多数用于汽车行业，在汽车缸体淬灭工艺中，经常使用的激光功率为300W～400W，电流2A～3A，对于上述已有技术的装置将会与激光器的负载产生振荡，这样会造成汽缸淬灭不均匀，质量无法保证。由于已有技术装置结构的复杂性，性能不稳定，使得很多用户对它的故障维修束手无策，必须专业人员到场才能维修。本技术的目的为克服上述已有技术的不足，提供一种结构简单、合理、实用、体积较小、体重较轻、维修方便、操作可靠、成本较低、效率较高的用于高功率激光器的电压连续可调的直流发生装置。本技术的直流发生装置见附图2。它包含固定在一外壳内有经过熔断丝2连到三相电网1的相序判别器3，相序判别器3是由氖灯指示三相电相序的反和正，相序判别器连接到电压监测器4，电压监测器4用以监视电网电压和装置工作过程中的电压，电压监测器4连接到接触器6上，接触器6分别连接到操作单元5和互感器7，互感器7输出的一路经带有模拟开关31的模块32，升压主变压器9，三相整流器10和电感滤波器11，直到作为负载的激光器12。互感器7输出的另一路接于整流管23，比较器25。比较器25分别接到过流设定器24和触发器26。触发器26与模拟开关31相连。激光器12接有由取样器27，稳流设定器28，加法器29和误差放大器30构成的控制单元34。控制单元34中的误差放大器30与模拟开关31相连。上述的升压主变压器9是单只的Y/Y型结构变压器。上述的模块32是晶体管智能模块，可以根据功率的大小不同，选择不同型号的模块。它有MJYS-JL-40型至MJYS-JL-350型。上述的互感器7作为过流保护的取样，拾取工作过程中的电流信号，给整流管23整流，并提供比较器25作为实时测量信号。过流保护的量值由过流设定器24设定，给比较器25作为基准信号，当测量信号小于基准信号时比较器25不动作，当测量信号大于基准信号时，比较器25动作并推动触发器26翻转，从而关断模拟开关31，将模块32输出为零信号，整个装置无信号输出，从而达到过流保护的目的。当万一过流保护器中有元件损坏，电路失灵，这时还有熔断丝2来保护整个装置的安全。本技术有“手控”——手动操作控制和“电控”——电动控制即稳电流控制，以及“光控”——恒光稳功率或者数字自动控制等多种结构形式。如手动控制结构时，连接到加法器29上的稳流设定器28中的电位器通过模拟开关31与模块32控制端相连，如图3所示。这时调节电位器，模块32就有相应的电压输出，经升压主变压器9升压，通过三相整流器10整流，经电感滤波器7滤波直接使激光器12工作。手动结构的采用是便于主回路的检查和维修。选择“电控”——即电动控制结构时，先调节稳流设定器28设定电压值，经加法器29输出一个反相差值信号，由误差放大器30放大通过模拟开关31加到模块32的控制端，模块32输出输入到升压主变压器9升压，变压器9的Y型输出端输出高压，由三相整流器10整流并输出高压脉动直流，通过电感滤波器11滤波得到直流，提供激光器12工作。整个装置实行了闭环控制，这时由某种原因造成激光器12的工作电流发生了变化，电流的变动量由取样器27取得，送加法器29的输入端，加法器29将取样信号和稳流设定信号进行比较，得出误差量信号，再经放大器30进行误差信号放大，放大后的信号通过模拟开关31，对模块32进行负反馈，进而对输出信号进行调整，从而使整个装置的工作电流得到恒定。通过模拟开关31，还可选择“光控”的结构形式，这时外接激光功率计33于模拟开关31与激光器12之间与整个调压装置构成一个闭环控制结构，此时先调节功率计33的控制量，经模拟开关31，驱动模块32，模块32的输出由变压器9升压，给三相整流器10整流输出高压脉冲直流，由电感滤波器11滤波，提供激光器12工作。此刻激光器12由于某种因素造成激光功率计33上升或下降，功率计内都将进行光功率的误差计算，输出误差信号，经模拟开关31对模块32控制端进行调整，从而使激光功率计33稳定，达到稳功率控制。本技术的装置如采用数字自动控制结构时，在模块32的控制端加上D/A转换器，就可对整个装置实施数字自动控制，并可与计算机相连接，实行计算机自动控制。本技术中的模拟开关31，也可用继电器或模拟传输器或分配器来实现。本技术的优点1)减小了体积和重量从附图1的已有技术装置的结构与附图2的本技术装置的结构两者比较可知，已有技术的三个独立的变压器所构成的△/Y型升压主变压器9被本技术的单只的Y/Y型变压器所代替，附图1中的8、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22各单元，在附图2中完全被省去。由于采用了模块32，使本技术的装置得到了优化，线路简单，工序简化，比已有技术节省了1/3的制作工时，体积也缩小了1/2，重量减少了1/3，原材料成本降低了1/4。2)节省能源，提高了装置的效率考虑激光器12尤其CO2激光器的特定负载性质，本技术置有相匹配的Y/Y型升压主变压器9(附图2示之)以及集成模块32的耦合参数，保证了工作电压的均衡，使本技术的效率比已有装置提高了15％左右。装置工作效率比较实例已有技术的装置和本技术的装置其工作负载激光器12为同一台2kWCO2激光器。已有技术装置本技术装置输入功率 P入＝3×33A×22V＝21780W输出功率 P出＝3000V×5A＝15000W P出＝15000W η=150002178=77%]]>二者效率相差18％左右。3)电压连续可调，负载特性好，扩展了激光器的应用范围。由于已有技术装置中分立元件移相电路结构本身的局限性等因素本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高功率激光器的调压直流发生装置，主要包含固定在一外壳内有三相电网（１）经过熔断丝（２）接有相序判别器（３），相序判别器（３）接到电压监测器（４），电压监测器（４）于接触器（６）相接，接触器（６）分别连接有操作单元（５）和互感器（７），互感器（７）的输出一路经升压主变压器（９），三相整流器（１０）和电感滤波器（１１）连接到激光器（１２）上，互感器（７）输出的另一路接于整流管（２３），比较器（２５），比较器（２５）分别接于过流设定器（２４）和触发器（２６），激光器（１２）接有由取样器（２７），稳流设定器（２８），加法器（２９）和误差放大器（３０）构成的控制单元（３４），其特征在于在互感器（７）与升压主变压器（９）之间置有模块（３２）；模块（３２）接有模拟开关（３１）；模拟开关（３１）分别连接到控制单元（３４）中的误差放大器（３０）和触发器（２６）；升压主变压器（９）是单只Ｙ／Ｙ型结构的变压器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭世海，解永谟，归振兴，奚全新，沈俊泉，李庆培，柳月英，陈龙，张永红，沈国健，张顺怡，黄美英，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]