CN110315153B - 低损耗节能电火花成型加工电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低损耗节能电火花成型加工电源，该电源复合了高压击穿回路与低压加工回路。击穿放电通道由前者完成，放电加工由后者完成。当高压回路击穿放电通道后，由检测模块检测到并迅速关闭高压回路，放电过程由低压回路工作。待放电结束后，同时关闭高低压回路，此为脉冲间隔。由于低压回路供电电压与极间电压几乎相等，因此不再需要阻值功率巨大的限流电阻，低压回路的能量几乎全部用于放电加工，能量利用率大大提升。结合矩形波与叠加波的特点及大量的实验对比及分析，本电源生成一种用于电极低损耗的放电波形，阶梯电压波形将稳定电路，电流上升沿将减小电极损耗，提高工件的加工质量。

Description

低损耗节能电火花成型加工电源

技术领域

本发明涉及电路领域，尤其涉及一种低损耗节能电火花成型加工电源。

背景技术

电火花成型加工技术是一种非接触的特种加工技术，通过电极与工件之间的连续放电来去除工件材料，不受工件材料的强度和硬度的影响，因此在制造业中占据重要的地位。脉冲电源是电火花机床中最核心的一部分，它直接决定着加工的质量和加工效率。

在传统晶体管电火花加工电源中，当电极与工件间的距离达到一定时，电压击穿电解质，形成放电通道，产生放电。放电通道形成前，极间相当于开路，电阻无穷大，放电通道一旦击穿，极间电阻迅速降至几乎为零。在传统电火花电源中，通常通过串入阻值较大的限流电阻进行限流，但这将造成非常严重的电能浪费。国内外许多专家就电火花加工脉冲电源做了大量改进工作。

例如，孙式玮等人研发了放电波为梯形的电源，电流在放电之初没有达到最大，则放电产生的爆炸力较小，对电极与工件的蚀除作用也会较小，电极损耗将会减小，但是加工效率也会相应的降低。Li C J等人研制了一种电流形状可调的脉冲电源，通过对矩形波形和三角形波形进行对比试验，发现矩形波加工速度快，但是电极损耗较大；三角形波表面粗糙度好，但是加工效率降低。梁庆等人在镜面电火花加工的研究中利用了电流上升沿减小电极的损耗，但是无法保证工件的表面粗糙度。

综上所述，虽然电火花加工电源不断地被改进，但是仍普遍存在着能耗高、效率低、电极损耗大等缺点。

鉴于以上问题，设计出一种低损耗节能电火花成型加工电源。

发明内容

本发明的目的在于提出一种低损耗节能电火花成型加工电源，减少电极损耗，提高电能利用率。

本发明的电火花电源包括高压击穿电路、维持电路、低压放电电路、工具电极、工件电极。

其中所述高压击穿电路输出端的正极与保护电阻R₆第一端连接，所述保护电阻R₆的第二端与所述工具电极连接；所述高压击穿电路输出端的负极与所述工件电极连接。

所述维持电路输出端的正极与所述保护电阻R₆第一端连接，所述保护电阻R₆的第二端与所述工具电极连接；所述维持电路输出端的负极与所述工件电极连接。

所述低压击穿电路输出端的正极与所述保护电阻R₆第一端连接，所述保护电阻R₆的第二端与所述工具电极连接；所述低压放电电路输出端的负极与所述工件电极连接。

可选地，所述高压击穿电路包括全桥整流滤波电路、全桥移相逆变电路、半桥整流滤波电路、保护电阻R₂、绝缘栅双极型晶体管Q₅、二极管D₁₂和二极管D₁₃。

所述全桥整流滤波电路输入端与220V交流电源连接，所述全桥整流滤波电路输出端与所述全桥移相逆变电路的输入端连接，所述全桥移相逆变电路的输出端与所述半桥整流滤波电路的输入端连接，所述半桥整流滤波输出端的负极直接与所述工件电极相连，所述保护电阻R₂第一端与所述半桥整流滤波输出端的正极连接。

所述保护电阻R₂的第二端与所述绝缘栅双极型晶体管Q₅的源极连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q₅与所述二极管D₁₂并联，其中所述二极管D₁₂的正端与所述绝缘栅双极型晶体管Q₅的漏极连接，所述二极管D₁₂的负端与所述绝缘栅双极型晶体管Q₅的源极连接，所述二极管D₁₃的正端与所述绝缘栅双极型晶体管Q₅的漏极连接，所述二极管D₁₃的负端与所述保护电阻R₆的第一端连接，所述保护电阻R₆的第二端与所述工具电极连接。

可选地，所述维持电路包括直流电源、保护电阻R₃、绝缘栅双极型晶体管Q₆、二极管D₁₄和二极管D₁₅。

所述直流电源的负极与所述工件电极连接，所述直流电源的正极与所述保护电阻R₃的第一端连接，所述保护电阻R₃的第二端与所述绝缘栅双极型晶体管Q₆的源极连接。

所述绝缘栅双极型晶体管Q₆与所述二极管D₁₄并联，其中所述绝缘栅双极型晶体管Q₆的源极与所述二极管D₁₄的负端相连，所述绝缘栅双极型晶体管Q₆的漏极与所述二极管D₁₄的正端相连。

所述绝缘栅双极型晶体管Q₆的漏极与所述二极管D₁₅的正端连接，所述二极管D₁₅的负端与所述高压击穿电路中的二极管D₁₃的负端相连，并与所述保护电阻R₆的第一端连接，所述保护电阻R₆的第二端直接与所述工具电极连接。

可选地，低压放电电路包含直流电源2、限流电阻R₄、保护电阻R₅、电感L₄、电容C₃、绝缘栅双极型晶体管Q₇、二极管D₁₆和二极管D₁₇。

所述直流电源2的负极与所述工件电极相连，所述直流电源2的正极与所述限流电阻R₄的第一端连接，所述限流电阻R₄的第二端与所述电感L₄的第一端相连。

所述保护电阻R₅和所述电容C₃组成的串联电路并联在所述电感L₄两端，所述保护电阻R₅的第一端与所述电感L₄的第一端相连，所述电容C₃的第一端与所述保护电阻R5的第二端相连，所述电容C₃的第二端与所述电感L₄的第二端相连，并连接所述绝缘栅双极型晶体管Q₇的源极。

所述二极管D₁₆与所述绝缘栅双极型晶体管Q₇并联，其中所述绝缘栅双极型晶体管Q₇的源极与所述二极管D₁₆的负端连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q₇的漏极与所述二极管D₁₆的正端连接并与所述二极管D₁₇的正端相连，所述二极管D₁₇的负端与所述保护电阻R₆的第一端相连，所述保护电阻R₆的第二端直接与所述工具电极连接。

另一方面，本发明还提供一种基于上述任一所述的低损耗节能电火花成型加工电源的工作方法，其特征在于，包括：

[T0～T1]时刻：高压击穿过程；Q₅导通，Q₆、Q₇处于关闭状态，全桥整流滤波电路输入端接220V交流电，经过整流和电阻滤波之后，输出端为固定电压值的直流电，并接入全桥移相逆变电路，全桥移相逆变电路输出电压可调的交流电并接入半桥整流滤波电路，经整流与电感滤波作用之后，输出电压可调的直流电，负极直接连接工件电极，正极经过保护电阻R₂、绝缘栅双极型晶体管Q₅、二极管D₁₃以及保护电阻R₆与工具电极连接，二极管D₁₃起隔离回路作用。

T1时刻之前电压为击穿电压，范围为150V～240V，电流为零。

T1时刻：放电通道形成；极间阻值迅速接近于零，开始进行放电加工。

[T1～T2]时刻：低压放电蚀除材料；Q7导通，Q5、Q6处于关闭状态，低压放电电路导通，高压击穿电路关闭。直流电源负极直接与工件电极连接，直流电源正极经限流电阻R₄、电感L₄、绝缘栅双极型晶体管Q₇、二极管D₁₇以及保护电阻R₆与工具电极连接。限流电阻R₄能够调节放电电压；由于电感L₄的存在，电流缓慢上升，电压缓慢下降，呈稳定高频小幅振荡状态；电压电阻R₅与电阻C₃组成的串联电路吸收尖峰，减小电路震荡；二极管D₁₇起隔离回路作用；由于低压回路供电电压与极间电压几乎相等，因此不再需要阻值功率巨大的限流电阻，低压回路的能量几乎全部用于放电加工，能量利用率大大提升。

[T2～T3]时刻：完成放电；Q₅、Q₆、Q₇全都处于关闭状态，电压为零，放电通道断开，电流缓慢减小，放电过程停止。

[T3～T4]时刻：阶梯电压；Q₆导通，Q₅、Q₇处于关闭状态，维持电路导通，高压击穿电路与低压放电电路断开。直流电源负极直接与工件电极连接，正极经保护电阻R₃、绝缘栅双极型晶体管Q₆、二极管D₁₅以及保护电阻R₆与工具电极连接。二极管D₁₅起隔离回路作用。电压恢复为击穿电压前的阶梯电压，电流为零，此段时间有助于极间状态的稳定，为下次放电做准备。

借由上述方案，本发明具有以下优点：

1.本发明提供的低损耗节能电火花成型加工电源设计了高低压复合节能回路。高压直流回路由工频交流电整流滤波再逆变而来。击穿放电通道由前者完成，放电加工由后者完成。当高压回路击穿放电通道后，由检测模块检测到并迅速关闭高压回路，放电过程由低压回路工作。待放电结束后，同时关闭高低压回路，此为脉冲间隔。由于低压回路供电电压与极间电压几乎相等，因此不再需要阻值功率巨大的限流电阻，低压回路的能量几乎全部用于放电加工，能量利用率大大提升。

2.进一步地，结合矩形波与叠加波的特点及大量的实验对比及分析，本电源生成一种用于电极低损耗的放电波形，阶梯电压波形将稳定电路，电流上升沿将减小电极损耗，提高工件的加工质量。

附图说明

图1为低损耗电源电路图

图2为低损耗电源开关管逻辑时序图

图3为全桥移相逆变电路开关管逻辑时序图

图4为低损耗电源波形图

具体实施方式

结合附图和实施例，对本发明提供的低损耗节能电火花成型加工电源的具体实施方式进行进一步的阐述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明提供的低损耗节能电火花成型加工电源包括高压击穿电路、维持电路、低压放电电路、工具电极和工件电极。

所述高压击穿电路包括全桥整流滤波电路、全桥移相逆变电路、半桥整流滤波电路、电阻R₂、绝缘栅双极型晶体管Q₅、二极管D₁₂和二极管D₁₃。

所述全桥整流滤波电路包括交流电源、二极管D₁～D₄、电容C₁、电阻R₁。所述二极管D₁的负端和所述二极管D₃的负端分别与所述二极管D₂的正端和所述二极管D₄的正端相连，并且与220V交流电源的两极相连，同时，所述二极管D₁的正端和所述二极管D₃的正端连接，所述二极管D₂的负端和所述二极管D₄的负端连接，所述电容C₁和所述电阻R₁组成的并联电路并联于所述二极管D₁的正端与所述二极管D₂的负端之间，且所述二极管D₁的正端接地。

所述全桥移相逆变电路包括绝缘栅双极型晶体管Q₁～Q₄、二极管D₅～D₈、电感L₁和电感L₂。所述绝缘栅双极型晶体管Q₂的源极和所述绝缘栅双极型晶体管Q₄的源极连接并且和所述全桥整流滤波电路中所述二极管D₂的负端连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q₁的源极和所述绝缘栅双极型晶体管Q₃的源极分别和所述绝缘栅双极型晶体管Q₂的漏极和所述绝缘栅双极型晶体管Q₄的漏极连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q₁的漏极和所述绝缘栅双极型晶体管Q₃的漏极连接并且和所述全桥整流滤波电路中所述二极管D₁的正端连接，所述电感L₁与所述电感L₂组成的高频变压器并联于所述绝缘栅双极型晶体管Q₁的源极和所述绝缘栅双极型晶体管Q₃的源极之间。

所述半桥整流滤波电路包括二极管D₉～D₁₁、电容C₂、电感L₃。所述二级管D₉的正端和所述二极管D₁₀的正端分别与所述全桥移向逆变电路的输出端的正极连接，且所述二级管D₉的负端和所述二极管D₁₀的负端连接，所述二极管D₁₁并联于所述全桥移向逆变电路的输出端的负极和所述二级管D₉的负端，所述二极管D₁₁的正端和所述全桥移向逆变电路的输出端的负极连接，所述二极管D₁₁的负端和所述二极管D₁₀的负端连接，所述电感L₃的第一端与所述二级管D₁₁的负端连接，所述电容C₂并联于所述全桥移向逆变电路的输出端的负极和所述电感L₃的第二端之间。

所述半桥整流滤波电路输出端的负极直接与所述工件电极相连，所述半桥整流滤波电路输出端的正极与所述电阻R₂第一端连接，绝缘栅双极型晶体管Q₅的源极与所述电阻R₂的第二端连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q₅与二极管D₁₂并联，其中所述二极管D₁₂的正端与所述绝缘栅双极型晶体管Q₅的漏极连接，所述二极管D₁₂的负端与所述绝缘栅双极型晶体管Q₅的源极连接，二极管D₁₃的正端与所述绝缘栅双极型晶体管Q₅的漏极连接，所述二极管D₁₃的负端与保护电阻R₆的第一端连接，所述保护电阻R₆的第二端与所述工具电极连接。

所述维持电路包括直流电源、保护电阻R₃、绝缘栅双极型晶体管Q₆以及二极管D₁₄和二极管D₁₅。所述直流电源的负极与高压击穿电路中所述半桥整流滤波电路的输出端负极直接相连，并与大地和所述工件电极连接，直流电源的正极与所述保护电阻R₃的第一端连接，所述保护电阻R₃的第二端与所述绝缘栅双极型晶体管Q₆的源极连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q₆与所述二极管D₁₄并联，其中所述绝缘栅双极型晶体管Q₆的源极与所述二极管D₁₄的负端相连，所述绝缘栅双极型晶体管Q₆的漏极与所述二极管D₁₄的正端相连，并与所述二极管D₁₅的正端连接，所述二极管D₁₅的负端与高压击穿电路中的所述二极管D₁₃的负端相连，并与所述保护电阻R₆的第一端连接，所述保护电阻R₆的第二端直接与所述工具电极连接。

所述低压放电电路包含直流电源2、限流电阻R₄和保护电阻R₅、电感L₄、电容C₃、绝缘栅双极型晶体管Q₇、二极管D₁₆和二极管D₁₇。所述直流电源2的负极与维持电路的所述直流电源的负极、高压击穿电路中所述半桥整流滤波电路的输出端负极直接相连，并与大地和所述工件电极相连，所述直流电源2的正极与所述限流电阻R₄的第一端连接，所述限流电阻R₄的第二端与所述电感L₄的第一端相连，所述保护电阻R₅和所述电容C₃组成的串联电路并联在所述电感L₄两端，所述保护电阻R₅的第一端与所述电感L₄的第一端相连，所述电容C₃的第一端与所述保护电阻R5的第二端相连，所述电容C₃的第二端与所述电感L₄的第二端相连，并连接所述绝缘栅双极型晶体管Q₇的源极，所述二极管D₁₆与所述绝缘栅双极型晶体管Q₇并联，其中所述绝缘栅双极型晶体管Q₇的源极与所述二极管D₁₆的负端连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q₇的漏极与所述二极管D₁₆的正端连接并与所述二极管D₁₇的正端相连，所述二极管D₁₇的负端与所述保护电阻R₆的第一端相连，所述保护电阻R₆的第二端直接与所述工具电极连接。

另外，本发明实施例还提供一种低损耗节能电火花成型加工电源的工作方法与一种低损耗节能电火花成型加工放电波形，结合图2～图4所示内容，工作/加工方法包括：

[T0～T1]时刻：高压击穿过程；Q₅导通，Q₆、Q₇处于关闭状态，全桥整流滤波电路输入端接220V交流电，经过整流和电阻滤波之后，输出端为固定电压值的直流电，并接入全桥移相逆变电路，全桥移相逆变电路的开关管逻辑如图3所示：

(1)t0～t1时段，Q₂、Q₃导通，输出电压为U_d，输出电流由于感性元件的存在延时，因此缓慢上升，直到Q3关闭。

(2)t1～t2时段，t1时刻Q₃和Q₄的控制信号同时改变，但由于电感的存在，Q₄的导通将延时，此时D₈续流。因为Q₂、Q₄导通，因此输出电压为0。电流按照一阶RL电路的规律下降。

(3)t2～t3时段，t2时刻，Q₁和Q₂控制信号反向，Q₂状态变为截止，Q₁导通将延后，D₂续流，与D₃构成通路，输出电压-U_d。当负载电流减小到零并开始反向时，D₇和D₈截止，Q₁、Q₄导通，输出电压保持不变，电流按指数形式反向增大。

(4)t3～t4时段，t3时刻Q₃、Q₄控制信号反向，Q₄状态变为关断，Q₃由于电感的存在导通状态将延时，D₆导通续流，输出电压再次变为零。之后四个过程循环。

以上即为全桥逆变电路的一个工作周期的变化过程，移相角θ直接决定了输出电压的大小，通过改变移相角的大小就能改变输出交流电压有效值大小。

全桥移相逆变电路输出电压可调的交流电并接入半桥整流滤波电路，经整流与电感滤波作用之后，输出电压可调的直流电，负极直接连接工件电极，正极经过保护电阻R₂、绝缘栅双极型晶体管Q₅、二极管D₁₃以及保护电阻R₆与工具电极连接，二极管D₁₃起隔离回路作用。

T1时刻之前电压为击穿电压，范围为150V～240V，电流为零。

T1时刻：放电通道形成；极间阻值迅速接近于零，开始进行放电加工。

[T1～T2]时刻：低压放电蚀除材料；Q7导通，Q5、Q6处于关闭状态，低压放电电路导通，高压击穿电路关闭。直流电源负极直接与工件电极连接，正极经限流电阻R₄、电感L₄、绝缘栅双极型晶体管Q₇、二极管D₁₇以及保护电阻R₆与工具电极连接。限流电阻R₄能够调节放电电压；由于电感L₄的存在，电流缓慢上升，电压缓慢下降，呈稳定高频小幅振荡状态；电压电阻R₅与电阻C₃组成的串联电路吸收尖峰，减小电路震荡；二极管D₁₇起隔离回路作用；由于低压回路供电电压与极间电压几乎相等，因此不再需要阻值功率巨大的限流电阻，低压回路的能量几乎全部用于放电加工，能量利用率大大提升。

[T2～T3]时刻：完成放电；Q₅、Q₆、Q₇全都处于关闭状态，电压为零，放电通道断开，电流缓慢减小，放电过程停止。

[T3～T4]时刻：阶梯电压；Q₆导通，Q₅、Q₇处于关闭状态，维持电路导通，高压击穿电路与低压放电电路断开。直流电源负极直接与工件电极连接，正极经保护电阻R₃、绝缘栅双极型晶体管Q₆、二极管D₁₅以及保护电阻R₆与工具电极连接。二极管D₁₅起隔离回路作用。电压恢复为击穿电压前的阶梯电压，电流为零，此段时间有助于极间状态的稳定，为下次放电做准备。

T4时刻之后电压恢复为击穿电压，循环下一个放电加工过程。

本实施例中，一个完整的周期是T0～T4时刻。

最后应说明的是：以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种低损耗节能电火花成型加工电源，其特征在于，包括：

高压击穿电路、维持电路、低压放电电路、工具电极和工件电极；

其中所述高压击穿电路输出端的正极与保护电阻R₆第一端连接，所述保护电阻R₆的第二端与所述工具电极连接；所述高压击穿电路输出端的负极与所述工件电极连接；

所述维持电路输出端的正极与所述保护电阻R₆第一端连接，所述保护电阻R₆的第二端与所述工具电极连接；所述维持电路输出端的负极与所述工件电极连接；

所述低压放电电路输出端的正极与所述保护电阻R₆第一端连接，所述保护电阻R₆的第二端与所述工具电极连接；所述低压放电电路输出端的负极与所述工件电极连接。

2.根据权利要求1所述的低损耗节能电火花成型加工电源，其特征在于：

所述高压击穿电路包括全桥整流滤波电路、全桥移相逆变电路、半桥整流滤波电路、电阻R₂、绝缘栅双极型晶体管Q₅、二极管D₁₂和二极管D₁₃；

所述全桥整流滤波电路包括交流电源、二极管D₁～D₄、电容C₁、电阻R₁；所述二极管D₁的负端和所述二极管D₃的负端分别与所述二极管D₂的正端和所述二极管D₄的正端相连，并且与220V交流电源的两极相连，同时，所述二极管D₁的正端和所述二极管D₃的正端连接，所述二极管D₂的负端和所述二极管D₄的负端连接，所述电容C₁和所述电阻R₁组成的并联电路并联于所述二极管D₁的正端与所述二极管D₂的负端之间，且所述二极管D₁的正端接地；

所述全桥移相逆变电路包括绝缘栅双极型晶体管Q₁～Q₄、二极管D₅～D₈、电感L₁和L₂；所述绝缘栅双极型晶体管Q₂的源极和所述绝缘栅双极型晶体管Q₄的源极连接并且和所述全桥整流滤波电路中所述二极管D₂的负端连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q₁的源极和所述绝缘栅双极型晶体管Q₃的源极分别和所述绝缘栅双极型晶体管Q₂的漏极和所述绝缘栅双极型晶体管Q₄的漏极连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q₁的漏极和所述绝缘栅双极型晶体管Q₃的漏极连接并且和所述全桥整流滤波电路中所述二极管D₁的正端连接，所述电感L₁与所述电感L₂组成的高频变压器并联于所述绝缘栅双极型晶体管Q₁的源极和所述绝缘栅双极型晶体管Q₃的源极之间；

所述半桥整流滤波电路包括二极管D₉～D₁₁、电容C₂、电感L₃；所述二级管D₉的正端和二极管D₁₀的正端分别与所述全桥移向逆变电路的输出端的正极连接，且所述二级管D₉的负端和所述二极管D₁₀的负端连接，所述二极管D₁₁并联于所述全桥移向逆变电路的输出端的负极和所述二级管D₉的负端，所述二极管D₁₁的正端和所述全桥移向逆变电路的输出端的负极连接，所述二极管D₁₁的负端和所述二极管D₁₀的负端连接，所述电感L₃的第一端与所述二级管D₁₁的负端连接，所述电容C₂并联于所述全桥移向逆变电路的输出端的负极和所述电感L₃的第二端之间；

所述半桥整流滤波电路输出端的负极直接与工件相连，所述半桥整流滤波电路输出端的正极与所述电阻R₂第一端连接，绝缘栅双极型晶体管Q₅的源极与所述电阻R₂的第二端连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q₅与二极管D₁₂并联，其中所述二极管D₁₂的正端与所述绝缘栅双极型晶体管Q₅的漏极连接，所述二极管D₁₂的负端与所述绝缘栅双极型晶体管Q₅的源极连接，二极管D₁₃的正端与所述绝缘栅双极型晶体管Q₅的漏极连接，所述二极管D₁₃的负端与保护电阻R₆的第一端连接，所述保护电阻R₆的第二端与所述工具电极连接。

3.根据权利要求1所述的低损耗节能电火花成型加工电源，其特征在于：

所述维持电路包括直流电源、保护电阻R₃、绝缘栅双极型晶体管Q₆以及二极管D₁₄和二极管D₁₅；所述直流电源的负极与高压击穿电路中所述半桥整流滤波电路的输出端负极直接相连，并与大地和所述工件电极连接，直流电源的正极与所述保护电阻R₃的第一端连接，所述保护电阻R₃的第二端与所述绝缘栅双极型晶体管Q₆的源极连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q₆与所述二极管D₁₄并联，其中所述绝缘栅双极型晶体管Q₆的源极与所述二极管D₁₄的负端相连，所述绝缘栅双极型晶体管Q₆的漏极与所述二极管D₁₄的正端相连，并与所述二极管D₁₅的正端连接，所述二极管D₁₅的负端与高压击穿电路中的所述二极管D₁₃的负端相连，并与所述保护电阻R₆的第一端连接，所述保护电阻R₆的第二端直接与所述工具电极连接。

4.根据权利要求1所述的低损耗节能电火花成型加工电源，其特征在于：

所述低压放电电路包含直流电源2、限流电阻R₄和保护电阻R₅、电感L₄、电容C₃、绝缘栅双极型晶体管Q₇、二极管D₁₆和二极管D₁₇；所述直流电源2的负极与维持电路的所述直流电源的负极、高压击穿电路中所述半桥整流滤波电路的输出端负极直接相连，并与大地和所述工件电极相连，所述直流电源2的正极与所述限流电阻R₄的第一端连接，所述限流电阻R₄的第二端与所述电感L₄的第一端相连，所述保护电阻R₅和所述电容C₃组成的串联电路并联在所述电感L₄两端，所述保护电阻R₅的第一端与所述电感L₄的第一端相连，所述电容C₃的第一端与所述保护电阻R5的第二端相连，所述电容C₃的第二端与所述电感L₄的第二端相连，并连接所述绝缘栅双极型晶体管Q₇的源极，所述二极管D₁₆与所述绝缘栅双极型晶体管Q₇并联，其中所述绝缘栅双极型晶体管Q₇的源极与所述二极管D₁₆的负端连接，所述绝缘栅双极型晶体管Q₇的漏极与所述二极管D₁₆的正端连接并与所述二极管D₁₇的正端相连，所述二极管D₁₇的负端与所述保护电阻R₆的第一端相连，所述保护电阻R₆的第二端直接与所述工具电极连接。

5.一种低损耗节能电火花成型加工电源的工作方法，其特征在于，包括：

[T0～T1]时刻：高压击穿过程；Q₅导通，Q₆、Q₇处于关闭状态，全桥整流滤波电路输入端接220V交流电，经过整流和电阻滤波之后，输出端为固定电压值的直流电，并接入全桥移相逆变电路，全桥移相逆变电路的开关管逻辑如图3所示：

(1)t0～t1时段，Q₂、Q₃导通，输出电压为U_d，输出电流由于感性元件的存在延时，因此缓慢上升，直到Q3关闭；

(2)t1～t2时段，t1时刻Q₃和Q₄的控制信号同时改变，但由于电感的存在，Q₄的导通将延时，此时D₈续流；因为Q₂、Q₄导通，因此输出电压为0， 电流按照一阶RL电路的规律下降；

(3)t2～t3时段，t2时刻，Q₁和Q₂控制信号反向，Q₂状态变为截止，Q₁导通将延后，D₂续流，与D₃构成通路，输出电压-U_d；当负载电流减小到零并开始反向时，D₇和D₈截止，Q₁、Q₄导通，输出电压保持不变，电流按指数形式反向增大；

(4)t3～t4时段，t3时刻Q₃、Q₄控制信号反向，Q₄状态变为关断，Q₃由于电感的存在导通状态将延时，D₆导通续流，输出电压再次变为零；之后四个过程循环；

以上即为全桥移相逆变电路的一个工作周期的变化过程，移相角θ直接决定了输出电压的大小，通过改变移相角的大小就能改变输出交流电压有效值大小；

全桥移相逆变电路输出电压可调的交流电并接入半桥整流滤波电路，经整流与电感滤波作用之后，输出电压可调的直流电，负极直接连接工件电极，正极经过保护电阻R₂、绝缘栅双极型晶体管Q₅、二极管D₁₃以及保护电阻R₆与工具电极连接，二极管D₁₃起隔离回路作用；

T1时刻之前电压为击穿电压，范围为150V～240V，电流为零；

T1时刻：放电通道形成；极间阻值迅速接近于零，开始进行放电加工。

6.基于权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

[T1～T2]时刻：低压放电蚀除材料；Q7导通，Q5、Q6处于关闭状态，低压放电电路导通，高压击穿电路关闭；直流电源负极直接与工件电极连接，直流电源正极经限流电阻R₄、电感L₄、绝缘栅双极型晶体管Q₇、二极管D₁₇以及保护电阻R₆与工具电极连接；限流电阻R₄能够调节放电电压；由于电感L₄的存在，电流缓慢上升，电压缓慢下降，呈稳定高频小幅振荡状态；电压电阻R₅与电阻C₃组成的串联电路吸收尖峰，减小电路震荡；二极管D₁₇起隔离回路作用；由于低压回路供电电压与极间电压几乎相等，因此不再需要阻值功率巨大的限流电阻，低压回路的能量几乎全部用于放电加工，能量利用率大大提升；

[T2～T3]时刻：完成放电；Q₅、Q₆、Q₇全都处于关闭状态，电压为零，放电通道断开，电流缓慢减小，放电过程停止。

7.基于权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

[T3～T4]时刻：阶梯电压；Q₆导通，Q₅、Q₇处于关闭状态，维持电路导通，高压击穿电路与低压放电电路断开；直流电源负极直接与工件电极连接，正极经保护电阻R₃、绝缘栅双极型晶体管Q₆、二极管D₁₅以及保护电阻R₆与工具电极连接；二极管D₁₅起隔离回路作用；电压恢复为击穿电压前的阶梯电压，电流为零，此段时间有助于极间状态的稳定，为下次放电做准备；

T4时刻之后电压恢复为击穿电压，循环下一个放电加工过程。

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