CN111074318A - 基于分组脉冲的电泳-微弧氧化同步处理电源 - Google Patents
基于分组脉冲的电泳-微弧氧化同步处理电源 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111074318A CN111074318A CN201911109937.1A CN201911109937A CN111074318A CN 111074318 A CN111074318 A CN 111074318A CN 201911109937 A CN201911109937 A CN 201911109937A CN 111074318 A CN111074318 A CN 111074318A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pulse
- micro
- arc oxidation
- circuit
- electrophoresis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000007745 plasma electrolytic oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 114
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 claims abstract description 54
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 35
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 33
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 40
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 21
- 238000013329 compounding Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 238000001652 electrophoretic deposition Methods 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000005536 corrosion prevention Methods 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 2
- 235000015429 Mirabilis expansa Nutrition 0.000 description 1
- 244000294411 Mirabilis expansa Species 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 235000013536 miso Nutrition 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000007785 strong electrolyte Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/024—Anodisation under pulsed or modulated current or potential
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/005—Apparatus specially adapted for electrolytic conversion coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
- C25D15/02—Combined electrolytic and electrophoretic processes with charged materials
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/64—Generators producing trains of pulses, i.e. finite sequences of pulses
Abstract
本发明提出基于分组脉冲的电泳‑微弧氧化同步处理电源，包括人机界面、主控制板、IGBT脉冲驱动电路、电流检测电路、电压检测电路、三相可控硅驱动电路、主电路。人机界面实现参数的输入；电流检测电路、电压检测电路分别用于检测负载两端的电压和电流值；主控制板根据接收到的检测数据和设置的参数生成三相可控硅驱动电路和IGBT脉冲驱动电路的控制信号；三相可控硅驱动电路驱动主电路的调压部分，调节电泳‑微弧氧化过程中的电压值；IGBT脉冲驱动电路驱动主电路的IGBT开关电路，实现负载波形任意输出和矩形波输出时脉宽和脉间分别输出。本发明通过电泳脉冲和微弧氧化脉冲的复合，实现了电泳和微弧氧化同步，获得具备电泳和微弧氧化性能的膜层。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金制品的表面防腐领域，尤其是一种基于分组脉冲的电泳-微弧氧化同步处理电源。
背景技术
铝及其合金凭借其比重小、比强度高及易成型等诸多优点，在航空、航天、舰船、化工等领域得到广泛应用。服役于海洋环境的舰船用铝合金构件因海水为典型的强电解质溶液，遭受较为严重的腐蚀，严重的腐蚀可使材料平均寿命降低40％以上。传统喷漆处理无法满足舰船在海洋性环境下长期服役，迫切要求开发新的表面改性技术以提高铝合金制品的耐腐蚀性能。电泳-微弧氧化技术因节能、环保且能够复合强耐腐蚀性的纳米颗粒至膜层内部，在舰船关键部件防腐领域得到广泛应用。电源提供的能量场在微弧氧化“火花”放电过程中进行微弧氧化膜层的生长并夹杂颗粒的沉积，仅微量纳米颗粒在微弧氧化脉宽期间参与火花放电，大部分纳米颗粒“粘附”在膜层表面，未充分进入膜层，制备膜层性能提高有限且效率低。
为了解决上述技术问题，本发明旨在从电源进行改进，设计一种电源，以在常规微弧氧化电源中增加一组低压高频脉冲，促进电泳沉积，实现电泳和微弧氧化在一次处理过程中同步实现。
发明内容
发明目的：本发明旨在提供一种基于分组脉冲的电泳-微弧氧化同步处理电源，用于在微弧氧化过程中提供两组脉冲，其中一组为微弧氧化脉冲，另一组为电泳脉冲；微弧氧化脉冲的脉宽阶段进行微弧放电生成膜层，电泳脉冲发生在微弧氧化脉冲的脉间阶段，用于促使纳米颗粒电泳沉积，沉积的纳米颗粒在下次微弧氧化脉冲的脉宽来临时，进行烧结和熔融，进入膜层之中。也就是使整个微弧氧化作用过程变为“沉积-沉积与微弧氧化同步-沉积”。在此过程中，纳米颗粒充分进入膜层，并利用电泳沉积抑制微弧氧化“火山口”形貌，从而提高膜层的性能。
技术方案：为实现上述目的，本发明提出的技术方案为：
基于分组脉冲的电泳-微弧氧化同步处理电源，包括：人机界面、主控制板、IGBT脉冲驱动电路、电流检测电路、电压检测电路、三相可控硅驱动电路、主电路；其中，
主电路包括级联的三相电压源、三相可控硅调压电路、IGBT开关电路，三相可控硅调压电路、IGBT开关电路组成三路分组脉冲发生电路，分别为微弧氧化正脉冲输出电路、微弧氧化负脉冲输出电路和电泳脉冲输出电路；
人机界面与主控制板交互数据，实现工作模式的选取和各个工作模式参数的输入，所述工作模式包括：电泳复合微弧氧化恒压模式、电泳复合微弧氧化恒流模式、微弧氧化模式；
电流检测电路、电压检测电路分别用于检测负载两端的电压和电流值并上传给主控制板；
主控制板根据接收到的检测数据和设置的参数生成三相可控硅驱动电路和IGBT脉冲驱动电路的控制信号，使三相可控硅驱动电路驱动三相可控硅调压电路将三相电压源电压转化为相应工作模式所需的电压，使IGBT脉冲驱动电路驱动IGBT开关电路将经过三相可控硅调压电路调压后的信号进行时序调整，最后在所述电源的输出端输出各工作模式相应的脉冲信号：
电泳复合微弧氧化恒压模式：所述电源输出电压恒定的复合脉冲，所述复合脉冲由微弧氧化正脉冲工作在恒压模式复合电泳脉冲得到，复合脉冲中，电泳脉冲发生在微弧氧化正脉冲的脉间阶段；
电泳复合微弧氧化恒流模式：所述电源输出电流恒定的复合脉冲，所述复合脉冲由微弧氧化正脉冲工作在恒流模式复合电泳脉冲得到，复合脉冲中，电泳脉冲发生在微弧氧化正脉冲的脉间阶段；
微弧氧化模式：所述电源仅输出微弧氧化正负双向脉冲。
进一步的，所述主控制板包括ARM模块和FPGA模块；ARM模块分别与人机界面、接收电流检测电路、电压检测电路和FPGA模块相连；ARM模块控制FPGA模块启动或关闭，以及根据接收到的检测数据和设定参数生成脉冲参数发送给FPGA模块；FPGA模块根据脉冲参数生成三相可控硅驱动电路和IGBT脉冲驱动电路的控制信号，并分别发送给三相可控硅驱动电路和IGBT脉冲驱动电路。
进一步的，所述工作模式参数包括：持续时间、工作电流、工作电压、脉冲宽度、脉间参数。
进一步的，所述基于分组脉冲的电泳-微弧氧化同步处理电源还包括冷却系统，所述冷却系统由主控制板控制，主控制板根据人机界面输入的控制指令控制所述冷却系统维持微弧氧化工作过程中所述电源电解液温度恒定。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：
本发明有效解决了常规微弧氧化电源在纳米颗粒沉积过程中效率极低的难题，通过电泳脉冲和微弧氧化脉冲的复合，一次处理实现了电泳和微弧氧化，同时获得具备电泳和微弧氧化性能的膜层。相比单独进行微弧氧化处理获得的膜层致密、均匀。相比单独进行电泳处理，获得的膜层结合力增大，硬度较高。相比电泳后进行微弧氧化异步处理，获得的复合膜层更为致密。
附图说明
图1为本发明所述基于分组脉冲的电泳-微弧氧化同步处理电源的功能结构示意图；
图2为主控制板的电路结构示意图；
图3为ARM模块的流程图；
图4为FPGA脉冲生成电路的结构图；
图5为电流检测电路原理图；
图6为电压检测电路原理图；
图7为IGBT驱动电路原理图；
图8为主电路原理图；
图9为人机交互界面示意图；
图10为主电路驱动信号波形示意图，其中，图10a为微弧氧化脉冲的IGBT驱动波形示意图，图10b为微弧氧化脉冲和电泳脉冲的IGBT驱动波形对比示意图；
图11为微弧氧化脉冲和电泳脉冲复合信号的波形示意图。
具体实施方式
本发明旨在在微弧氧化低频(200Hz-500Hz)脉间增加中频脉冲组改变膜层生长过程，微弧氧化的脉宽阶段进行微弧放电生成膜层，在脉间阶段增加脉冲序列进行电泳沉积，沉积的纳米颗粒在下次微弧脉宽来临，进行烧结和熔融，进入膜层之中，其作用过程为“沉积-沉积与微弧氧化同步-沉积”
为了实现这个目的，本发明设计了一种基于分组脉冲的电泳-微弧氧化同步处理电源，包括：人机界面、主控制板、IGBT脉冲驱动电路、电流检测电路、电压检测电路、三相可控硅驱动电路、主电路；其中，
主电路包括级联的三相电压源、三相可控硅调压电路、IGBT开关电路，三相可控硅调压电路、IGBT开关电路组成三路分组脉冲发生电路，分别为微弧氧化正脉冲输出电路、微弧氧化负脉冲输出电路和电泳脉冲输出电路；
人机界面与主控制板交互数据，实现工作模式的选取和各个工作模式参数的输入，所述工作模式包括：电泳复合微弧氧化恒压模式、电泳复合微弧氧化恒流模式、微弧氧化模式；
电流检测电路、电压检测电路分别用于检测负载两端的电压和电流值并上传给主控制板；
主控制板根据接收到的检测数据和设置的参数生成三相可控硅驱动电路和IGBT脉冲驱动电路的控制信号，使三相可控硅驱动电路驱动三相可控硅调压电路将三相电压源电压转化为相应工作模式所需的电压，使IGBT脉冲驱动电路驱动IGBT开关电路将经过三相可控硅调压电路调压后的信号进行时序调整，最后在所述电源的输出端输出各工作模式相应的脉冲信号：
电泳复合微弧氧化恒压模式：所述电源输出电压恒定的复合脉冲，所述复合脉冲由微弧氧化正脉冲复合电泳脉冲得到，复合脉冲中，电泳脉冲发生在微弧氧化正脉冲的脉间阶段；
电泳复合微弧氧化恒流模式：所述电源输出电流恒定的复合脉冲，所述复合脉冲由微弧氧化正脉冲复合电泳脉冲得到，复合脉冲中，电泳脉冲发生在微弧氧化正脉冲的脉间阶段；
微弧氧化模式：所述电源仅输出微弧氧化正负双向脉冲。
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例：本实施的功能结构如图1所示，包括人机界面、主控制板、IGBT脉冲驱动电路、电流检测电路、电压检测电路、冷却系统、三相可控硅驱动电路、主电路。
人机界面如图9所示，主要包括电压、电流、处理时间的显示部分、参数设置部分和按钮部分组成。显示部分用于显示电流和电压传感器检测的实时参数值和处理过程的时间-电压曲线，时间格显示处理过程所使用的时间；参数设置部分用于设置电泳微弧氧化处理过程中的各处理参数，包括：时间、电流、电压、脉冲宽度和脉间参数。按钮部分则由工作模式、开始、停止组成。
主控制板的电路结构如图2所示，其控制核心由ARM的STM32F103和FPGA的EP3C25Q240组成，其中STM32F103部分包括RS232、电流采集ADC、电压采集ADC、信号调理电路、I/O组成，电流采集ADC通过信号调理电路1与电流检测电路相连，电压采集ADC通过信号调理电路2与电压检测电路相连。EP3C25Q240包括DAC输出、三相可控硅驱动电路、DDS脉冲发生器和IGBT驱动电路。RS232用于主控制板与人机界面的参数交互。I/O部分用于外部按键如启动、停止和冷却泵的控制。
由人机界面实现参数的输入与电源工作过程监控，通过USB转RS232与主控制板的ARM进行通信，STM32F103计算出分组脉冲参数经SPI传至EP3C25Q240。EP3C25Q240利用自带的DDS编程功能根据分组脉冲参数生成IGBT驱动电路的控制信号，IGBT驱动电路对FPGA输出的信号进行放大，驱动IGBT开关电路(Q2-Q6)输出微弧氧化脉冲和电泳脉冲至主电路，实现负载波形任意输出和矩形波输出时脉宽和脉间分别输出；同时，EP3C25Q240经DAC输出控制三相可控硅驱动电路的控制信号，调节电泳和微弧氧化过程中的电压值。工作过程中的电压和电流值经信号调理电路处理后分别传输至电流采集ADC和电压采集ADC通道，以实现恒压、恒流模式中电压、电流的控制。
ARM的STM32F103控制器软件流程，如图3所示。系统初始化完成，接收人机界面的模式设置，包括微弧氧化处理参数、电泳处理参数。等待外部启动处理过程。开始处理，则将人界面设置的参数进行计算，经SPI发送至EP3C25Q240，调节微弧氧化和电泳输出的电压值，电压至设定电压值。由EP3C25Q240进行时序处理实现分组脉冲输出。同时采集负载端的ADC模拟量至STM32F103控制器，如处理电压、处理电流等参数。若处理时间到达设定时间，同步处理停止。
IGBT开关电路的驱动信号是通过FPGA产生的，FPGA脉冲产生电路如图4所示。经SPI的MISO和MOSI端口接收ARM传输的参数值，设定各组脉冲的输出电压，微弧氧化脉冲的脉宽、脉间、频率、占空比、电流等参数，同时接收电泳脉冲的设置参数脉宽、脉间、频率、占空比。继电器输出relay1、relay2、relay3分别驱动冷却系统的冷却泵、循环泵，设备的启动和停止。
电流检测电路原理图，如图5所示。LEM电流传感器P1端口为+12VDC、-12VDC、Signal检测信号，电流传器检测信号经R1至12V GND，转换为电压值，经R2传输至运算放大器LF353同相端，LF353电路为同向运算放大器，其增益倍数可由VR1、VR2进行调节，同时由电容C4进行滤波。电流信号经LF353处理后至STM32的ADC采集端，检测同步处理过程中的电流值。
电压检测电路，如图6所示。端口P2连接电源输出端，检测输出端的电压值，经电阻R5、R6、R7分压，电阻R7采集衰减后的电压值，经R8，R9限流经过滤波器L1滤波，同时经电容C6滤波，由D1、D2和D3、D4进行限位，至LF353组成的反向积分电路对采集的电压值进行计算，其积分环节由电容C9实现，用于滤波。最后输出至STM32F103的ADC采集端，采集电源在同步处理过程中的电压值。
每个开关管(Q2-Q6)都有一个IGBT驱动电路，如图7所示。经FPGA的脉冲输出电路经上拉电阻R13至Q1进行电压放大，增加其驱动能力，控制信号传输至M57959驱动芯片，经信号放大输出脉冲驱动信号至脉冲变压器L2，隔离后至IGBT的门极和栅极，即IGBT+和IGBT-之间的输出信号施加到对应开关管的输入端。每路IGBT驱动由15245进行隔离供电，避免在驱动过程中独立的各路相互干扰。
主电路拓扑结构如图8所示。两组脉冲均由变压器调压经三相可控硅整流，微弧氧化脉冲采用全桥拓扑结构，电泳脉冲采用Buck拓扑，两组脉冲在负载端复合。脉冲产生及IGBT控制由FPGA的数字式频率合成器实现。电网三相电U、V、W经熔断器Fu1和接触器KM至变压器一次侧，变压器二次侧输出三组电压，输出至SCR1-SCR6组成的可控硅全桥整流电路，SCR7-SCR12组成的可控硅整流电路和SCR13-SCR18组成的可控全桥整流电路，三组电路分别经电容和电阻组进行滤波，获得电压可调的直流。其中，SCR1-SCR6组输出微弧氧化正向脉冲，SCR7-SCR12输出微弧氧化负向脉冲电压，SCR13-SCR18为电泳脉冲提供可调的电压源。微弧氧化脉冲由Q2-Q5组成的全桥拓扑实现脉冲输出，Q3，Q4打开，输出正向脉冲，Q2，Q5打开，输出负向脉冲。电泳脉冲由Q6控制，叠加至脉间阶段。KM1、R22，KM2、R23，KM2，R24分别是三组电压输出电路的卸荷回路，处理过程结束，电源输出端的电压值较高，负载端电压难以快速下降，此时接通KM1、KM2、、KM3触点，可对主电路快速放电，使极间电压快速下降为零。
本实施例所述电源主电路的IGBT驱动波形如图10所示，图10a为微弧氧化脉冲的IGBT驱动波形示意图，由EP3C25Q240C8的DDS输出15kHz脉冲驱动IGBT，为实现微弧氧化脉冲输出，对15kHz波形进行了时序控制，获得微弧氧化脉宽和脉间。图10b为微弧氧化脉冲和电泳脉冲的IGBT驱动波形对比示意图，图中为在微弧氧化脉间阶段，增加电泳脉冲，频率为5kHz的工作波形。图11为微弧氧化脉冲和电泳脉冲复合信号的波形示意图。常规微弧氧化脉宽用于火花放电，在其脉间阶段增加一组中频脉冲，相比常规微弧氧化电源在脉间阶段增加直流或中频脉冲，该电压低于微弧氧化的“着火”电压，其作用为促进纳米颗粒有序向阳极电泳沉积。脉宽来临，使沉积至工件表面的纳米颗粒参与微弧氧化“火花”放电。
本实施例所述电源的工作模式如下，在微弧氧化中，选用一个即可：
电泳复合微弧氧化恒压模式(单向脉冲)：微弧氧化工作在恒压模式，分别由SCR1-SCR6进行调压，调节电压至设定值，此时Q2、Q5和Q3、Q4分组打开，输出设定参数的微弧氧化脉冲输出值。电泳脉冲由SCR13-SCR18可控硅进行调压，调节至设定电压值，经Q6输出电泳脉冲序列，两组脉冲在输出端复合。获得微弧氧化恒压模式的电泳-微弧氧化复合脉冲。
电泳复合微弧氧化恒流模式(单向脉冲)：微弧氧化工作在恒流模式，微弧氧化输出的脉冲由Q2、Q5和Q3、Q4实现，根据设定的电流值进行闭环调节输出电流，实质调节的为SCR1-SCR6的输出电压。随着处理过程的持续，负载端膜层生长逐渐增厚，电阻增大，SCR1-SCR6输出电压逐渐增加。电泳脉冲由SCR13-SCR18实现，经RC滤波至Q6输出电泳脉冲值。
微弧氧化模式(双向脉冲)：微弧氧化工作在双向脉冲模式，此时输出的正向电压和负向电压分别由SCR1-SCR6和SCR7-SCR12进行调节，脉冲输出由Q2、Q5和Q3、Q4实现。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.基于分组脉冲的电泳-微弧氧化同步处理电源，其特征在于，包括：人机界面、主控制板、IGBT脉冲驱动电路、电流检测电路、电压检测电路、三相可控硅驱动电路、主电路；其中，
主电路包括级联的三相电压源、三相可控硅调压电路、IGBT开关电路，三相可控硅调压电路、IGBT开关电路组成三路分组脉冲发生电路，分别为微弧氧化正脉冲输出电路、微弧氧化负脉冲输出电路和电泳脉冲输出电路；
人机界面与主控制板交互数据，实现工作模式的选取和各个工作模式参数的输入，所述工作模式包括：电泳复合微弧氧化恒压模式、电泳复合微弧氧化恒流模式、微弧氧化模式；
电流检测电路、电压检测电路分别用于检测负载两端的电压和电流值并上传给主控制板；
主控制板根据接收到的检测数据和设置的参数生成三相可控硅驱动电路和IGBT脉冲驱动电路的控制信号，使三相可控硅驱动电路驱动三相可控硅调压电路将三相电压源电压转化为相应工作模式所需的电压，使IGBT脉冲驱动电路驱动IGBT开关电路将经过三相可控硅调压电路调压后的信号进行时序调整，最后在所述电源的输出端输出各工作模式相应的脉冲信号：
电泳复合微弧氧化恒压模式：所述电源输出电压恒定的复合脉冲，所述复合脉冲由微弧氧化正脉冲工作在恒压模式复合电泳脉冲得到，复合脉冲中，电泳脉冲发生在微弧氧化正脉冲的脉间阶段；
电泳复合微弧氧化恒流模式：所述电源输出电流恒定的复合脉冲，所述复合脉冲由微弧氧化正脉冲工作在恒流模式复合电泳脉冲得到，复合脉冲中，电泳脉冲发生在微弧氧化正脉冲的脉间阶段；
微弧氧化模式：所述电源仅输出微弧氧化正负双向脉冲。
2.根据权利要求1所述的基于分组脉冲的电泳-微弧氧化同步处理电源，其特征在于，所述主控制板包括ARM模块和FPGA模块；ARM模块分别与人机界面、接收电流检测电路、电压检测电路和FPGA模块相连；ARM模块控制FPGA模块启动或关闭，以及根据接收到的检测数据和设定参数生成脉冲参数发送给FPGA模块；FPGA模块根据脉冲参数生成三相可控硅驱动电路和IGBT脉冲驱动电路的控制信号，并分别发送给三相可控硅驱动电路和IGBT脉冲驱动电路。
3.根据权利要求1所述的基于分组脉冲的电泳-微弧氧化同步处理电源，其特征在于，所述工作模式参数包括：持续时间、工作电流、工作电压、脉冲宽度、脉间参数。
4.根据权利要求1所述的基于分组脉冲的电泳-微弧氧化同步处理电源，其特征在于，还包括冷却系统，所述冷却系统由主控制板控制，主控制板根据人机界面输入的控制指令控制所述冷却系统维持微弧氧化工作过程中所述电源电解液温度恒定。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911109937.1A CN111074318B (zh) | 2019-11-13 | 2019-11-13 | 基于分组脉冲的电泳-微弧氧化同步处理电源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911109937.1A CN111074318B (zh) | 2019-11-13 | 2019-11-13 | 基于分组脉冲的电泳-微弧氧化同步处理电源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111074318A true CN111074318A (zh) | 2020-04-28 |
| CN111074318B CN111074318B (zh) | 2020-11-03 |
Family
ID=70310926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911109937.1A Active CN111074318B (zh) | 2019-11-13 | 2019-11-13 | 基于分组脉冲的电泳-微弧氧化同步处理电源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111074318B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111647924A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-09-11 | 南京工业大学 | 微弧氧化成膜过程的在线监测系统 |
| CN112725858A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-04-30 | 西比里电机技术(苏州)有限公司 | 一种热电化学氧化系统状态检测方法 |
| CN113890408A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-01-04 | 南京工业大学 | 一种主动震荡脉冲型微弧氧化电源系统及放电控制方法 |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62151595A (ja) * | 1985-12-26 | 1987-07-06 | Nippon Alum Mfg Co Ltd:The | アルミニウム及びアルミニウム合金の陽極酸化皮膜組成物及びその製造方法 |
| CN1523745A (zh) * | 2003-09-04 | 2004-08-25 | 哈尔滨工业大学 | 用于微弧氧化的高频大功率多波形电源 |
| KR100494074B1 (ko) * | 1996-07-18 | 2005-09-30 | 코스모 바이오 가부시키가이샤 | 간이전기영동장치 |
| CN101311325A (zh) * | 2008-02-25 | 2008-11-26 | 华南理工大学 | 两级逆变式微弧氧化电源及其输出调节控制方法 |
| JP4278290B2 (ja) * | 2000-08-21 | 2009-06-10 | オリジン電気株式会社 | 集塵用電源装置 |
| CN201332363Y (zh) * | 2008-12-26 | 2009-10-21 | 保定莱特整流器制造有限公司 | 一种可防止产生打火故障的汽车电泳涂漆电源 |
| CN201797448U (zh) * | 2010-09-25 | 2011-04-13 | 哈尔滨工业大学 | 基于全plc控制的高压脉冲电源 |
| CN202268814U (zh) * | 2011-10-26 | 2012-06-06 | 西安鸿雅达电子有限公司 | 微弧氧化电源电路 |
| CN102677127A (zh) * | 2012-06-11 | 2012-09-19 | 西北有色金属研究院 | 一种镁合金微弧氧化-电泳复合涂层及其制备方法 |
| CN202931219U (zh) * | 2012-11-05 | 2013-05-08 | 天津奕能科技发展有限公司 | 一种微弧氧化电源 |
| CN103194782A (zh) * | 2013-04-11 | 2013-07-10 | 浙江工业大学 | 利用微弧氧化-电泳沉积制备镁基陶瓷涂层的方法 |
| CN105958840A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-09-21 | 江苏盎华光伏工程技术研究中心有限公司 | 一种电泳电源设备 |
| KR20160146071A (ko) * | 2015-06-11 | 2016-12-21 | 권도형 | 전류밀도조절기능과 dc전원(직류전원), 그리고 dc(직류)-ac(교류) 중첩전원을 겸비한 도금 및 양극산화피막처리용 정류장치와 이를 이용한 제조방법 |
| CN206074509U (zh) * | 2016-07-19 | 2017-04-05 | 北京六一生物科技有限公司 | 一种脉冲场电泳电源装置 |
| CN106877730A (zh) * | 2015-12-13 | 2017-06-20 | 田佳聪 | 一种微弧氧化脉冲电源 |
| CN109889043A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-06-14 | 青岛理工大学 | 一种用于电晕放电法等离子体污水处理系统的高效脉冲电源 |
-
2019
- 2019-11-13 CN CN201911109937.1A patent/CN111074318B/zh active Active
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62151595A (ja) * | 1985-12-26 | 1987-07-06 | Nippon Alum Mfg Co Ltd:The | アルミニウム及びアルミニウム合金の陽極酸化皮膜組成物及びその製造方法 |
| KR100494074B1 (ko) * | 1996-07-18 | 2005-09-30 | 코스모 바이오 가부시키가이샤 | 간이전기영동장치 |
| JP4278290B2 (ja) * | 2000-08-21 | 2009-06-10 | オリジン電気株式会社 | 集塵用電源装置 |
| CN1523745A (zh) * | 2003-09-04 | 2004-08-25 | 哈尔滨工业大学 | 用于微弧氧化的高频大功率多波形电源 |
| CN101311325A (zh) * | 2008-02-25 | 2008-11-26 | 华南理工大学 | 两级逆变式微弧氧化电源及其输出调节控制方法 |
| CN201332363Y (zh) * | 2008-12-26 | 2009-10-21 | 保定莱特整流器制造有限公司 | 一种可防止产生打火故障的汽车电泳涂漆电源 |
| CN201797448U (zh) * | 2010-09-25 | 2011-04-13 | 哈尔滨工业大学 | 基于全plc控制的高压脉冲电源 |
| CN202268814U (zh) * | 2011-10-26 | 2012-06-06 | 西安鸿雅达电子有限公司 | 微弧氧化电源电路 |
| CN102677127A (zh) * | 2012-06-11 | 2012-09-19 | 西北有色金属研究院 | 一种镁合金微弧氧化-电泳复合涂层及其制备方法 |
| CN202931219U (zh) * | 2012-11-05 | 2013-05-08 | 天津奕能科技发展有限公司 | 一种微弧氧化电源 |
| CN103194782A (zh) * | 2013-04-11 | 2013-07-10 | 浙江工业大学 | 利用微弧氧化-电泳沉积制备镁基陶瓷涂层的方法 |
| KR20160146071A (ko) * | 2015-06-11 | 2016-12-21 | 권도형 | 전류밀도조절기능과 dc전원(직류전원), 그리고 dc(직류)-ac(교류) 중첩전원을 겸비한 도금 및 양극산화피막처리용 정류장치와 이를 이용한 제조방법 |
| CN106877730A (zh) * | 2015-12-13 | 2017-06-20 | 田佳聪 | 一种微弧氧化脉冲电源 |
| CN105958840A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-09-21 | 江苏盎华光伏工程技术研究中心有限公司 | 一种电泳电源设备 |
| CN206074509U (zh) * | 2016-07-19 | 2017-04-05 | 北京六一生物科技有限公司 | 一种脉冲场电泳电源装置 |
| CN109889043A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-06-14 | 青岛理工大学 | 一种用于电晕放电法等离子体污水处理系统的高效脉冲电源 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111647924A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-09-11 | 南京工业大学 | 微弧氧化成膜过程的在线监测系统 |
| CN111647924B (zh) * | 2020-06-09 | 2021-08-20 | 南京工业大学 | 微弧氧化成膜过程的在线监测系统 |
| CN112725858A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-04-30 | 西比里电机技术(苏州)有限公司 | 一种热电化学氧化系统状态检测方法 |
| CN113890408A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-01-04 | 南京工业大学 | 一种主动震荡脉冲型微弧氧化电源系统及放电控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111074318B (zh) | 2020-11-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111074318B (zh) | 基于分组脉冲的电泳-微弧氧化同步处理电源 | |
| CN107186295B (zh) | 一种微细电火花脉冲电源的恒频等能量控制方法 | |
| CN107276405B (zh) | 微细电火花脉冲电源及基于该电源的分段控制方法 | |
| CN104475886B (zh) | 一种斩波式节能型电加工脉冲电源 | |
| CN110919143B (zh) | 柔性过渡高低频双脉冲mig焊接波形调制方法及系统 | |
| CN103692056B (zh) | 多功能数字波控弧焊逆变电源 | |
| CN101789685B (zh) | 一种部分pfc装置及其控制方法 | |
| CN103192163B (zh) | 一种基于单片机控制的焊接同步磁控装置及控制方法 | |
| CN103354428B (zh) | 一种超音频快变换直流脉冲等离子喷涂电源 | |
| CN110729914A (zh) | 一种闭环调控的高精度超音频脉冲电源 | |
| CN102554441B (zh) | 中频逆变电阻电焊机焊接电源的恒流控制装置及其控制方法 | |
| CN201656791U (zh) | 一种逆变式等离子喷涂电源 | |
| CN101397674A (zh) | 一种智能全桥软开关恒电位仪 | |
| CN108768170A (zh) | 一种通过占空比偏置控制Buck-Boost变换器运行模式的方法 | |
| CN206614115U (zh) | 一种电火花脉冲电源 | |
| CN216565097U (zh) | 一种纳秒级高压脉冲发生器 | |
| CN214756107U (zh) | 一种小功率高精度脉冲电镀电源 | |
| CN206076170U (zh) | 一种门控脉冲交流接触器启动保持运行电路 | |
| CN201333584Y (zh) | 一种短路过渡焊接系统 | |
| CN106253642A (zh) | 谷值电流调节恒定导通时间控制方法及其装置 | |
| CN113179042A (zh) | 一种小功率高精度脉冲电镀电源 | |
| CN108422055B (zh) | 一种电火花脉冲电源及该电源输出电流的波形控制方法 | |
| CN101919731A (zh) | 激光美容机激光效率的控制系统及控制方法 | |
| CN108233798A (zh) | 一种双闭环直流电机控制电路 | |
| Guo et al. | Research on Micro-arc Oxidation Power Supply with High and Low Frequency Coupled Pulse |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |