CN1772425A - 调压式节能电火花加工脉冲电源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机械加工领域中的电火花加工脉冲电源——调压式节能电火花加工脉冲电源。它包括整流滤波电路(1)、电压调节电路(2)、脉冲变换及功放电路(3)、电压及电流检测电路(5)、脉冲触发电路(6)、PWM控制电路(7)。该脉冲电源可在放电击穿前为加工放电间隙(4)提供100V左右的空载击穿电压，击穿后为放电间隙提供25V左右的加工维持电压，具有自适应调压和等电流脉冲宽度特性，可实现脉冲电压、脉冲宽度、脉冲间隔的大范围独立调整，彻底取消了耗能严重的限流电阻，电能利用率能可提高2倍左右。

Description

调压式节能电火花加工脉冲电源
技术领域
本发明涉及一种机械加工领域中的电火花加工脉冲电源。
背景技术
脉冲电源是电火花加工系统中的一个重要组成部分，其性能对电火花加工的生产率、加工精度、表面加工质量、电极损耗和电能利用率等有较大的影响。
脉冲电源提供电火花加工蚀除材料时所需的能量、消耗电火花加工机床的80％以上的能量。电火花加工脉冲电源自产生以来经历了不可控RC、RLC非独立式脉冲电源，放电间隙和直流电源各自独立、互相隔离的独立式脉冲电源，以及在独立式脉冲电源的基础上派生出的其它脉冲电源，如高低压复合脉冲电源、多回路脉冲电源、等脉冲电源、自选加工规准的智能化脉冲电源和自适应脉冲电源等。目前国内外常用的电火花加工脉冲电源大都采用在放电主回路串联限流电阻的工作方式，其电能利用率为25％，而将近75％的电能则以热量的形式消耗在限流电阻上，这在降低电能利用率的同时，也对脉冲电源的散热系统和电子元件的工作性能提出了较高的要求。为了降低电火花加工脉冲电源的能耗，国内外科技工作者对电火花加工节能脉冲电源开展了大量的研究工作，这些研究工作共同特点是采用电感元件或变压器线圈中的电感替代限流电阻进行限流和储能，使脉冲电源的电能利用率得到较大的提高，但限制了脉冲参数的调节范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型电火花加工节能脉冲电源，彻底取消耗能严重的限流电阻，在大幅度提高脉冲电源能量利用率的同时，该脉冲电源还具有自适应调压及等电流脉冲宽度等功能，可实现脉冲电压、脉冲宽度、脉冲间隔的大范围独立调整。
本发明的原理：所发明的调压式节能电火花加工脉冲电源主要由整流滤波电路1、电压调节电路2、脉冲变换及功放电路3、电压及电流检测电路5、脉冲触发电路6、PWM控制电路7等组成。电火花放电加工时该脉冲电源与工具电极和工件相连，放电蚀除加工时所需要的能量由脉冲变换及功放电路3提供；电压及电流检测电路5把所检测到的电压、电流信号传送给脉冲触发电路6；脉冲触发电路6在对所接收到的电压、电流信号进行分析处理基础上，一路向脉冲变换及功放电路3发送放电脉冲控制信号来控制放电加工的脉冲宽度、脉冲间隔和放电电流，另一路向PWM控制电路7发送控制信号；PWM控制电路根据所接收到的信号来向电压调节电路2发送相应的控制命令，当PWM控制电路7未接收到放电击穿信号时，发出大占空比的脉宽调制方波信号使电压调节电路2输出高电压(100V左右的空载电压)供给脉冲变换及功放电路3，当PWM控制电路7接收到放电击穿信号时，发出小占空比的脉宽调制方波信号使电压调节电路2把100V左右的空载电压调节至25V左右的放电加工维持电压，提供放电蚀除加工所需要的能量；一次脉冲放电结束后，脉冲变换及功放电路3停止向放电间隙供电，进行放电间隙消电离，此时电压调节电路2在控制信号的作用下，把输出电压调节至100V左右的空载电压，为下一次脉冲放电提供击穿电压，如此循环往复地进行下去，本发明的脉冲电源便实现了每一放电脉冲电压的自动调节，完全取消了电火花加工脉冲电源中的限流电阻，较好地实现了高效节能的目的。
本发明与目前常用的电火花加工脉冲电源相比具有如下优点：
1.具有自适应调压及等电流脉冲宽度特性，可实现脉冲电压、脉冲宽度、脉冲间隔大范围独立可调，彻底取消了耗能严重的限流电阻，电能利用率能提高2倍左右。
2.取消了传统电火花加工脉冲电源所需的大功率工频变压器，不但省去了该部分的费用，而且还有效地减少了脉冲电源的体积和重量。
3.由于取消了大功率限流电阻，因此有效地减少了因电阻发热对脉冲电源中电子元件的影响作用，提高了脉冲电源的工作可靠性。
4.对外的高频电磁辐射小。
5.有较高的电磁兼容性。
附图说明
图1是本发明的调压式节能电火花加工脉冲电源组成框图。
图2是本发明的调压式节能电火花加工脉冲电源的电路结构示意图。
上图中的符号名称：
C1、C2为无极性电容，C3为电解电容，M1～M3为功率开关元件，D1～D3为二极管，L为电感，T为高频脉冲变压器。
具体实施方式
参见图1。本发明的调压式节能电火花加工脉冲电源包括整流滤波电路1、电压调节电路2、脉冲变换及功放电路3、电压及电流检测电路5、脉冲触发电路6、PWM控制电路7。整流滤波电路1把交流电变成稳压直流电，给电压调节电路2输送直流电；电压调节电路2根据PWM控制电路7发送的控制命令自动调节电压，并输送给脉冲变换及功放电路3，在空载时输出100V左右的高电压，用于击穿放电间隙，当间隙被击穿后，其输出被调至25V左右的加工维持电压，当脉冲放电进入放电间隔消电离时，该电路再次输出空载电压，如此往复地进行下去便可实现每次脉冲放电电压的自动调节；脉冲变换及功放电路3根据脉冲触发电路6发送的控制信号来向放电加工间隙4输出脉冲电压，提供放电蚀除加工所需要的能量；电压及电流检测电路5采集放电间隙的电压和电流信号，输送给脉冲触发电路6；脉冲触发电路6在对所接收到的电压、电流信号进行分析处理的基础上分别向PWM控制电路7和脉冲变换及功放电路3发送控制信号；PWM控制电路7根据脉冲触发电路6所发送的电流、电压信号来调整其输出脉冲波的占空比，进而到达使电压调节电路2实现自动调压的目的。
参见图2。本发明的调压式节能电火花加工脉冲电源的电路中电容C1、C2与功率开关元件M1、M2构成半桥逆变器，该半桥逆变器在PWM控制电路7所发出的控制信号作用下产生高频交流方波，并传送给高频脉冲变压器T的初级边，在脉冲变压器T的次级边产生频率、相位相同，幅值降低的高频交流方波，并传送给由二极管D1、D2构成全波整流电路，该全波整流电路把高频交流方波转换成高频直流方波，输送给由电感L和电容C3构成的滤波电路，由该滤波电路把高频直流方波变为直流电，二极管D3提供续流回路，功率开关元件M3在脉冲触发电路所发出的控制信号作用下向工具电极8和工件10间输出高频直流方波，提供放电加工所需的击穿电压、放电维持电压和放电蚀除能量。电压检测电路9并联于由工具电极8和工件10组成的放电间隙两端，采集放电电压信号，传送给脉冲触发电路6；电流检测电路11串联于由放电主回路中，采集放电电流信号，传送给脉冲触发电路6。

Claims (2)

1.一种调压式节能电火花加工脉冲电源，它包括整流滤波电路(1)、电压调节电路(2)、脉冲变换及功放电路(3)、电压及电流检测电路(5)、脉冲触发电路(6)、PWM控制电路(7)，其特征是整流滤波电路(1)输出直流电压给电压调节电路(2)，电压调节电路(2)根据PWM控制电路(7)发送的控制命令自动调节输出电压给脉冲变换及功放电路(3)，脉冲变换及功放电路(3)根据脉冲触发电路(6)发送的控制信号来向放电加工间隙(4)输出脉冲电压，提供放电蚀除加工所需要的能量，电压及电流检测电路(5)采集放电间隙的电压和电流信号，输送给脉冲触发电路(6)，脉冲触发电路(6)在对所接收到的电压、电流信号进行分析处理的基础上分别向PWM控制电路(7)和脉冲变换及功放电路(3)发送控制信号。
2.根据权利要求1所述的调压式节能电火花加工脉冲电源，其特征在于：电容C1、C2与功率开关元件M1、M2构成半桥逆变器，该半桥逆变器在PWM控制电路(7)所发出的控制信号作用下向高频脉冲变压器T的初级边输送高频脉冲电压，二极管D1、D2构成全波整流连接于变压器T的次级边，D3为续流二极管，电感L和电容C3构成输出滤波器，为功率开关元件M3输送直流电压，由功率开关元件M3来控制脉冲放电宽度和脉冲间隔。
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