CN203233324U - 一种宽电压输出范围的脉冲固体激光器电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种宽电压输出范围的脉冲固体激光器电源，包括三相滤波模块，还包括与三相滤波模块的三相输出端连接的三相倍压整流模块、与三相倍压整流模块的三相输出端连接的三电平DC/DC变换模块，三电平DC/DC变换模块的正负极输出端作为直流电压源为氙灯提供电压和电流。本实用新型将三相市电380v通过倍压整流的方式，无需通过笨重的变压器升压，即可获得约1074v的直流电压；采用三电平变换技术，不需要高耐压的功率开关管、功率二极管，即可对较高的输入电压进行变换处理，输出0～800v可调的直流电压。
Description
技术领域
本实用新型涉及固体激光电源领域，更具体涉及一种宽电压输出范围的脉冲固体激光器电源。
背景技术
目前，我国的激光加工产业得到了迅猛发展，采用脉冲氙灯泵浦的脉冲固体激光器由于其相比于光纤激光器、二氧化碳激光器而言，具有高峰值功率和低价格的优势，仍然在激光切割、焊接等领域有着广泛的应用。
脉冲氙灯的驱动电源是脉冲固体激光器的重要组成部件，目前激光电源市场上所采用的驱动电源一般采用的方案：将市电三相380v交流电源全桥整流和电容滤波后得到约500v的直流电压，再通过开关器件对直流电压进行斩波，通过调节IGBT的开关频率和占空比而获得所需的脉冲电压。因为采用的是三相全桥整流，其输出电压范围约为0～500v，而工业加工领域常用的脉冲氙灯可承受的电压约为800v，因此采用市场上通用的驱动电源，不能充分发挥泵浦氙灯的潜能。
为了解决此问题，设计一种宽电压输出范围的脉冲固体激光器电源，使得其电压输出范围为0～800v，能为泵浦氙灯注入足够的脉冲电压和电流，从而提高了脉冲固体激光器输出的平均功率和峰值功率。
实用新型内容
本实用新型的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种宽电压输出范围的脉冲固体激光器电源，其脉冲电压输出范围为0～800v，高于目前通用脉冲固体激光器电源的输出范围，从而提高脉冲固体激光器输出的平均功率和峰值功率。
本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：
一种宽电压输出范围的脉冲固体激光器电源，包括三相滤波模块，还包括三相倍压整流模块和三电平DC/DC变换模块，
三相倍压整流模块包括整流二极管D1、整流二极管D2、整流二极管D3、整流二极管D4、极性电容CE1、极性电容CE2、电阻R1和电阻R2，三相倍压整流模块的三相输入端包括输入端U1、输入端U2和输入端U3，三相倍压整流模块的三相输出端包括输出端a、输出端b和输出端c，整流二极管D1的阳极和整流二极管D2的阴极均与输入端U1连接，整流二极管D1的阴极与输出端a连接，整流二极管D4的阳极与输出端c连接；整流二极管D2的阳极和整流二极管D3的阴极均与输入端V1连接，整流二极管D2的阴极与输出端a连接，整流二极管D3的阳极与输出端c连接；极性电容CE1与电阻R1并联，极性电容CE2与电阻R2连接，极性电容CE1的负极和极性电容CE2的正极均与输入端W1连接，极性电容CE1的正极与输出端a连接，极性电容CE2的负极与输出端c连接，输入端W1与输出端b连接，三相滤波模块的输出端分别与输入端U1、输入端U2和输入端U3连接，
三电平DC/DC变换模块包括功率开关管VT1、功率开关管VT2、二极管D5、二极管D6、滤波电感Lf、电阻R3、电阻R4、极性电容CE3和极性电容CE4，三电平DC/DC变换模块的输出端包括正极输出端和负极输出端，三电平DC/DC变换模块的三相输入端包括输入端a、输入端b和输入端c；输入端a与功率开关管VT1的集极连接，输入端b分别与二极管D5的阳极和二极管D6的阴极连接，输入端c与功率开关管VT2的发射极连接；功率开关管VT1的发射极与二极管D5的阴极连接，功率开关管VT2的集极与二极管D6的阳极连接；电阻R3与极性电容CE3并联，电阻R4与极性电容CE4并联；二极管D5的阴极通过滤波电感Lf与极性电容CE3的正极连接，二极管D6的阳极与极性电容CE4的负极连接，极性电容CE3的正极与正极输出端连接，极性电容CE4的负极与负极输出端连接，输出端a与输入端a连接，输出端b与输入端b连接，输出端c与输入端c连接。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
1、将三相市电（380v）通过倍压整流的方式，无需通过笨重的变压器升压，即可获得约1074v的直流电压
2、采用三电平变换技术，不需要高耐压的功率开关管、功率二极管，即可对较高的输入电压进行变换处理，输出0～800v可调的直流电压。
附图说明
图1是本实用新型的原理示意图。
图2是本实用新型的三相倍压整流模块的原理示意图；
图3是本实用新型的三电平DC/DC变换模块的原理示意图。
图中：1-三相滤波模块；2-三相倍压整流模块；3-三电平DC/DC变换模块。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步详细描述。
一种宽电压输出范围的脉冲固体激光器电源，包括三相滤波模块1，还包括三相倍压整流模块2和三电平DC/DC变换模块3，
三相倍压整流模块2包括整流二极管D1、整流二极管D2、整流二极管D3、整流二极管D4、极性电容CE1、极性电容CE2、电阻R1和电阻R2，三相倍压整流模块2的三相输入端包括输入端U1、输入端U2和输入端U3，三相倍压整流模块2的三相输出端包括输出端a、输出端b和输出端c，整流二极管D1的阳极和整流二极管D2的阴极均与输入端U1连接，整流二极管D1的阴极与输出端a连接，整流二极管D4的阳极与输出端c连接；整流二极管D2的阳极和整流二极管D3的阴极均与输入端V1连接，整流二极管D2的阴极与输出端a连接，整流二极管D3的阳极与输出端c连接；极性电容CE1与电阻R1并联，极性电容CE2与电阻R2连接，极性电容CE1的负极和极性电容CE2的正极均与输入端W1连接，极性电容CE1的正极与输出端a连接，极性电容CE2的负极与输出端c连接，输入端W1与输出端b连接，三相滤波模块1的输出端分别与输入端U1、输入端U2和输入端U3连接，
三电平DC/DC变换模块3包括功率开关管VT1、功率开关管VT2、二极管D5、二极管D6、滤波电感Lf、电阻R3、电阻R4、极性电容CE3和极性电容CE4，三电平DC/DC变换模块3的输出端包括正极输出端和负极输出端，三电平DC/DC变换模块3的三相输入端包括输入端a、输入端b和输入端c；输入端a与功率开关管VT1的集极连接，输入端b分别与二极管D5的阳极和二极管D6的阴极连接，输入端c与功率开关管VT2的发射极连接；功率开关管VT1的发射极与二极管D5的阴极连接，功率开关管VT2的集极与二极管D6的阳极连接；电阻R3与极性电容CE3并联，电阻R4与极性电容CE4并联；二极管D5的阴极通过滤波电感Lf与极性电容CE3的正极连接，二极管D6的阳极与极性电容CE4的负极连接，极性电容CE3的正极与正极输出端连接，极性电容CE4的负极与负极输出端连接，输出端a与输入端a连接，输出端b与输入端b连接，输出端c与输入端c连接。
如图1～3所示，三相滤波模块1的输入端接市电的三相U、V、W，输出端U1、V1、W1接三相倍压整流模块2的三个输入端，三相倍压整流模块2的输出端a、b、c与三电平DC/DC变换模块3的三个输入端相连；三相滤波模块1、三相倍压整流模块2和三电平DC/DC变换模块3构成了宽电压输出范围的直流电压源；380v三相市电经三相滤波模块1进行滤波后输入至三相倍压整流模块2，获得约1074v的直流电压、再经三电平DC/DC变换模块3进行变换处理，从而构成宽电压输出范围的固体激光充电电源；作为负载的脉冲氙灯从中提取所需的驱动电流和电压。
其中三相倍压整流模块2和三电平DC/DC变换模块3是获得宽电压输出范围固体激光电源的关键技术。
如图2所示，三相市电经滤波电路1滤波后的输入端U1与整流二极管D1的阳极和整流二极管D4的阴极相连，输入端V1与整流二极管D2的阳极和整流二极管D3的阴极相连，输入端W1与极性电容CE1的负极、极性电容CE2的正极以及分压电阻R1的一端、分压电阻R2的一端都连接至输出端b，整流二极管D1的阴极、整流二极管D2的阴极、极性电容CE1的正极以及电阻R1的另一端连接至输出端a，整流二极管D3的阳极、整流二极管D4的阳极、极性电容CE2的负极以及R2的另一端连接至输出端c。经三相倍压整流模块2对三相市电进行倍压整流，使得输出端a和输出端b之间的直流电压为
输出端b和输出端c之间的电压为
输出端a和输出端c之间的电压为
其中，4只整流二极管D1、D2、D3和D4亦可采用高耐压的单相全桥整流模块取代；或者将D1、D4和D2、D3分别用两只同型号的高耐压的半桥整流模块取代。
图3是本发明中三电平DC/DC变换模块3的示意图。三相倍压整流模块2的输出端分别为a、b、c，输出端a与功率开关管VT1的集电极相连，输出端b与二极管D5的阳极和二极管D6的阴极相连，输出端c与功率开关管VT2的发射极相连；功率开关管VT1的发射极、二极管D5的阴极与滤波电感Lf的一端相连，滤波电感Lf的另一端与电阻R3的一端、极性电容CE3的正极相连，作为三电平DC/DC变换模块3的正极输出端；电阻R3的另一端、极性电容CE3的负极、电阻R4的一端、极性电容CE4的正极相连接；功率开关管VT2的集电极、二极管D6的阳极、电阻R4的另一端、极性电容CE4的阴极相连，作为三电平DC/DC变换模块3的负极输出端。经三电平DC/DC变换模块后，其输出正极与负极之间输出0～800v可调的电压。极性电容CE3和极性电容CE4的电容量较大，即作为三电平DC/DC变换模块3的输出滤波电容，也兼作整个脉冲固体激光器充电电源的储能电容。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (1)
1.一种宽电压输出范围的脉冲固体激光器电源，包括三相滤波模块（1），其特征在于，还包括三相倍压整流模块（2）和三电平DC/DC变换模块（3），
三相倍压整流模块（2）包括整流二极管D1、整流二极管D2、整流二极管D3、整流二极管D4、极性电容CE1、极性电容CE2、电阻R1和电阻R2，三相倍压整流模块（2）的三相输入端包括输入端U1、输入端U2和输入端U3，三相倍压整流模块（2）的三相输出端包括输出端a、输出端b和输出端c，整流二极管D1的阳极和整流二极管D2的阴极均与输入端U1连接，整流二极管D1的阴极与输出端a连接，整流二极管D4的阳极与输出端c连接；整流二极管D2的阳极和整流二极管D3的阴极均与输入端V1连接，整流二极管D2的阴极与输出端a连接，整流二极管D3的阳极与输出端c连接；极性电容CE1与电阻R1并联，极性电容CE2与电阻R2连接，极性电容CE1的负极和极性电容CE2的正极均与输入端W1连接，极性电容CE1的正极与输出端a连接，极性电容CE2的负极与输出端c连接，输入端W1与输出端b连接，三相滤波模块（1）的输出端分别与输入端U1、输入端U2和输入端U3连接，
三电平DC/DC变换模块（3）包括功率开关管VT1、功率开关管VT2、二极管D5、二极管D6、滤波电感Lf、电阻R3、电阻R4、极性电容CE3和极性电容CE4，三电平DC/DC变换模块（3）的输出端包括正极输出端和负极输出端，三电平DC/DC变换模块（3）的三相输入端包括输入端a、输入端b和输入端c；输入端a与功率开关管VT1的集极连接，输入端b分别与二极管D5的阳极和二极管D6的阴极连接，输入端c与功率开关管VT2的发射极连接；功率开关管VT1的发射极与二极管D5的阴极连接，功率开关管VT2的集极与二极管D6的阳极连接；电阻R3与极性电容CE3并联，电阻R4与极性电容CE4并联；二极管D5的阴极通过滤波电感Lf与极性电容CE3的正极连接，二极管D6的阳极与极性电容CE4的负极连接，极性电容CE3的正极与正极输出端连接，极性电容CE4的负极与负极输出端连接，输出端a与输入端a连接，输出端b与输入端b连接，输出端c与输入端c连接。
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