电火花电源及其工作方法技术

本发明专利技术涉及电火花电源及其工作方法。包括：直流输入电压连接分压电路，分压电路与输入串联输出交错并联正激变换电路连接，输入串联输出交错并联正激变换电路与电流脉冲输出形成电路连接，其中，第一、第二原边开关管、第一、第二原边续流二极管、第一高频变压器和第一副边整流二极管共同组成第一路；第三、第四原边开关管、第三、第四原边续流二极管、第二高频变压器和第二副边整流二极管共同组成第二路；第一路和第二路的输出分别并联在副边续流二极管的两端，第一路、第二路、所述副边续流二极管以及滤波电感共同组成输入串联输出交错并联正激变换电路，其与直流输入电压、分压电路共同构成前级电路；副边开关管、输出二极管、电流脉冲输出缓冲电容组成电流脉冲输出形成电路，即后级电路。提高了加工精度和加工效率，同时大大提高了电能的利用率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。包括：直流输入电压连接分压电路，分压电路与输入串联输出交错并联正激变换电路连接，输入串联输出交错并联正激变换电路与电流脉冲输出形成电路连接，其中，第一、第二原边开关管、第一、第二原边续流二极管、第一高频变压器和第一副边整流二极管共同组成第一路；第三、第四原边开关管、第三、第四原边续流二极管、第二高频变压器和第二副边整流二极管共同组成第二路；第一路和第二路的输出分别并联在副边续流二极管的两端，第一路、第二路、所述副边续流二极管以及滤波电感共同组成输入串联输出交错并联正激变换电路，其与直流输入电压、分压电路共同构成前级电路；副边开关管、输出二极管、电流脉冲输出缓冲电容组成电流脉冲输出形成电路，即后级电路。提高了加工精度和加工效率，同时大大提高了电能的利用率。【专利说明】
本专利技术涉及一种电路领域，尤其涉及一种。
技术介绍
目前，电火花加工是利用火花放电腐蚀金属以实现金属切削的加工方法。这种加工的工艺方法弥补了机械加工的某些不足，已成为模具工业、国防工业和精微制造中的重要手段。电火花电源作为电火花加工系统中重要组成部件，用以提供脉冲电流，形成火花放电，其性能对电火花加工的加工精度、生产效率、工具电极损耗、电能利用率等技术经济指标有较大的影响。 电火花电源的类型有多种，如弛张式％电源、脉冲发动机式电火花电源、电阻限流式电火花电源等。弛张式％电源是最早使用的电火花电源，其结构简单，但存在电参数不稳、加工速度低、电能利用率低等缺点。目前电火花加工普遍采用的是电阻限流式电火花电源，其采用工频变压器隔离变压，整流滤波后得到80至100伏左右的直流电压，并以电阻进行限流，按照一定规律控制功率开关管的导通和关断，实现电火花加工击穿延迟、击穿放电、消电离三个状态的循环往复，完成电能的转化，达到加工的目的。电阻限流式电火花电源存在的缺点主要包括:(1)电能利用率低，一般小于25%，且通风散热条件要求高；(2)输出短路时加工电流大，容易烧伤加工工件表面；(3)工频变压器体积重量大。 随着电力电子技术的进步，人们已经开始采用0(:/0(:变换技术来研制无限流电阻电火花电源。目前，无限流电阻高频开关型电火花电源主要采用单级式结构，其主电路为高频0(:/0(:变换器，利用电感限流。单级式高频开关电火花电源效率可超过85 %，远高于电阻限流式电火花电源效率。但其仍存在加工效率低和加工精度不高等缺点。这是因为击穿放电时电流存在着上升和下降阶段，且上升时间和下降时间随着电流设定值和滤波电感值的增大而增大，为了保证加工电流上升到设定值和下降到零，加工脉宽和消电离时间必须足够长。再者电源的滤波电感始终与加工间隙构成回路，当开关管关断时滤波电感储存的能量向加工间隙释放，加工电流拖尾，故加工精度不高。 另外对于目前市场上常见的无限流电阻高频开关型电火花电源，还存在一个问题:在需要三相交流电压输入及大功率的应用场合，高耐压及低导通电阻的开关管难以获得。这是因为三相交流输入电压整流后的直流电压最高可达645伏(按有效值=3807+20%计算)，而市场上开关管的耐压值一般多为4007或5007，且开关管的导通电阻随其耐压值的增加而变大；而对于1(^81开关管，其耐压值常见的有6007和12007，虽然12007的叩81'开关管可承受整流后的直流电压，但其导通压降大、开关频率不高(与108？21相比)、存在电流拖尾。 综上所述，目前使用的电火花电源存在电能利用率低、短路电流大、易烧伤加工工件表面、工频变压器体积重量大、加工效率低、加工精度不高或者存在电流拖尾等缺点，特别是在高电压输入及大功率应用场合较少有好的性能表现。 有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研宄创新，以期创设一种新型结构的，使其更具有产业上的利用价值。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种电火花电源电路结构及其工作方法。 本专利技术的电火花电源，包括:直流输入电压连接由第一电容和第二电容串联组成的分压电路，分压电路与输入串联输出交错并联正激变换电路连接，输入串联输出交错并联正激变换电路与电流脉冲输出形成电路连接，其中，第一原边开关管、第二原边开关管、第一原边续流二极管、第二原边续流二极管、第一高频变压器和第一副边整流二极管共同组成输入串联输出交错并联正激变换电路的第一路；第三原边开关管、第四原边开关管、第三原边续流二极管、第四原边续流二极管、第二高频变压器和第二副边整流二极管共同组成输入串联输出交错并联正激变换电路的第二路；所述输入串联输出交错并联正激变换电路的第一路和输入串联输出交错并联正激变换电路的第二路的输出分别并联在副边续流二极管的两端，所述输入串联输出交错并联正激变换电路的第一路、所述输入串联输出交错并联正激变换电路的第二路、所述副边续流二极管以及滤波电感共同组成输入串联输出交错并联正激变换电路，其与直流输入电压、分压电路共同构成前级电路；副边开关管、输出二极管、电流脉冲输出缓冲电容组成电流脉冲输出形成电路，即后级电路，然后电流脉冲输出形成电路连接在负载上。 进一步的，输入串联输出交错并联正激变换电路用于控制滤波电感中的电流，以提供较为稳定的电火花电流幅值，该幅值可被设定控制。 进一步的，所述电流脉冲输出形成电路用于控制电火花的放电时间和消电离时间。 一种利用上述电火花电源的工作方法，在第一时刻，前级电路中第一原边开关管和第二原边开关管开通，第三原边开关管和第四原边开关管处于关断状态，输入串联输出交错并联正激变换电路的第一路工作，第一电容上的电压经第一原边开关管和第二原边开关管加到第一高频变压器的原边，其副边感应电压经第一副边整流二极管的整流后，加到副边续流二极管的两端之间，前级副边输出整流电压使得滤波电感中的电流上升。 进一步的，在第二时刻，前级电路中第一原边开关管和第二原边开关管关断，第三原边开关管和第四原边开关管处于关断状态，第一高频变压器原边绕组电流经第一原边续流二极管和第二原边续流二极管续流，其前级副边输出整流电压为零，滤波电感中的电流下降。 进一步的，在第三时刻，前级电路中第三原边开关管和第四原边开关管开通，第一原边开关管和原边开关管处于关断状态，输入串联输出交错并联正激变换电路的第二路工作，第二电容上的电压经第三原边开关管和第四原边开关管加到第二高频变压器的原边，其副边感应电压经第二副边整流二极管整流，加到副边续流二极管的两端之间，前级副边输出整流电压使得滤波电感的电流上升。 进一步的，在第四时刻，前级电路中第三原边开关管和第四原边开关管关断，第一原边开关管和第二原边开关管处于关断状态，第二高频变压器原边绕组电流经第三原边续流二极管和第四原边续流二极管续流，其前级副边输出整流电压为零，滤波电感中的电流下降。 进一步的，至第五时刻，开始前级电路的下一个开关周期。 进一步的，所述滤波电感中的电流被控制为近似恒定，当后级电路中副边开关管关断时，滤波电感中的电流经输出二极管向电流脉冲输出缓冲电容充电，在输出电压上升直至使得工作间隙击穿之前，输出电压维持线性上升。 进一步的，当输出电压上升直至使得工作间隙击穿，形成火花放电时，输出电压下降到火花放电的维持电压，前本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电火花电源，其特征在于，包括：直流输入电压连接由第一电容和第二电容串联组成的分压电路，分压电路与输入串联输出交错并联正激变换电路连接，输入串联输出交错并联正激变换电路与电流脉冲输出形成电路连接，其中，第一原边开关管、第二原边开关管、第一原边续流二极管、第二原边续流二极管、第一高频变压器和第一副边整流二极管共同组成输入串联输出交错并联正激变换电路的第一路；第三原边开关管、第四原边开关管、第三原边续流二极管、第四原边续流二极管、第二高频变压器和第二副边整流二极管共同组成输入串联输出交错并联正激变换电路的第二路；所述输入串联输出交错并联正激变换电路的第一路和输入串联输出交错并联正激变换电路的第二路的输出分别并联在副边续流二极管的两端，所述输入串联输出交错并联正激变换电路的第一路、所述输入串联输出交错并联正激变换电路的第二路、所述副边续流二极管以及滤波电感共同组成输入串联输出交错并联正激变换电路；副边开关管、输出二极管、电流脉冲输出缓冲电容组成电流脉冲输出形成电路，然后电流脉冲输出形成电路连接在负载上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张友军，季重阳，张居上，张玉珍，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32