方小鑫，王振民，佘欣仁，潘成熔，张 新

(华南理工大学机械与汽车工程学院，广东 广州 510640)

0 前言

电弧等离子体具有温度高、能流密度高、化学活性高和可控性好等特性，在机械加工（焊接、切割、喷涂等）、材料制造、电站燃煤点火、煤的清洁化等众多领域具有广阔的应用前景。要实现电弧等离子体技术的多种应用和全面推广，关键在于要有可靠性高、控制性能好的大功率等离子体电源和高性能的等离子体发生器[1]。等离子体电源直接给等离子体发生器提供电能，是等离子体系统的关键环节[2]。根据电弧理论以及等离子体工艺情况，其电弧主要呈水平或上升的伏安特性，按照电源-电弧系统稳定的基本原理，一般采用陡降特性电源。由于等离子体能量高达几十甚至几百千瓦，需要长时间高压、大电流工作，可靠性成为首要条件[2]。长期以来，可靠性较好的整流式乃至于交流工频变压器成为大功率等离子体电源的首选，但限于自身结构特点，需在回路中串入较大的阻抗以获得所需的陡降特性。相比传统电源的效率低、体积庞大、对网电冲击大、动特性不佳等缺点，高频逆变电源具有节能20%～30%、节省耗材60%～70%、对网电冲击小以及控制性能好等优点，已在焊接等领域广泛应用，但在严酷的大功率等离子体负载工作环境下，大功率逆变式等离子体电源还面临着并联均流、温升、电磁干扰、复杂结构、寄生参数等因素造成的强能量高效传递和可靠性问题，大功率等离子体电源的研制和开发是国内大功率等离子体系统发展的瓶颈[3]。……