切割电源是空气等离子切割机的核心,是针对等离子弧负载特性和切割工艺要求,应用现代电力电子学理论和自动控制理论,实现电能的高效率变换和控制的电源变换器。其研究内容涉及等离子弧物理学,切割工艺学,功率电子学和电磁器件、开关变换器拓扑、建模、分析和计算机仿真等多个领域。本文对大功率空气等离子切割电源的工作原理及结构进行了研究,分别对其功率电路、控制电路、保护电路、尤其是缓冲电路做了详尽的分析,提供了一种缓冲电路参数设计方法,以saber仿真结果为指导,设计了一种30kW高效率高可靠性的切割电源。此外,本文还介绍了一种带耦合电感的无源无损缓冲电路,对其工作过程进行了详细的分析,最后通过小功率实验电路验证了以上的理论分析。等离子切割电源采用两路Buck变换器并联,以单片机PIC16F877作为逻辑时序和人机对话的控制器,结合控制电路、过流保护电路、SG3526N组成的脉宽调制电路、HCPL-3120驱动电路,控制Buck变换器实现恒流输出,以满足等离子切割电源外特性要求。在saber环境下对电源变换器主电路、反馈控制电路进行了建模仿真,为电路系统的参数设计提供理论依据,组装的样机进行了调试和满负载烤机实验,测试了各项主要性能指标参数和波形,实验结果验证了理论的正确性。最后联合切割机水路、气路系统现场切割工件,试用效果表明该电源变换器能满足切割工艺要求。