喷金电源的控制方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种喷金电源的控制方法和系统，该方法包括：在短路阶段，将喷金电源的输出电流控制为第一电流值，在第一时间段后，将喷金电源的输出电流按上升速率调高到第二电流值，保持第二电流值直到喷金电源的电弧通道建立，进入燃弧阶段；在燃弧阶段，采用电弧电压反馈控制方法，将喷金电源的电弧电压控制为给定的电弧电压值，进入稳弧阶段；在稳弧阶段，实时检测喷金电源的电弧电压及输出电流，当输出电流无波动时，维持当前给定的电弧电压值；当输出电流波动时，根据电弧负载特性判据计算新的能够保持平衡的电压给定值，通过电弧电压反馈控制方法自动控制电弧进入新的稳态。本发明专利技术能实现喷金过程中电弧能量的精密控制和电弧的稳定控制。

【技术实现步骤摘要】
喷金电源的控制方法和系统
本专利技术涉及电弧喷涂
，特别是涉及一种喷金电源的控制方法，以及一种喷金电源的控制系统。
技术介绍
喷金工艺是薄膜电容器制造过程中一个非常关键的生产工序，直接影响到电容器的质量及性能。目前用于薄膜电容器的喷金方法有电弧喷金、氧气-乙炔火焰喷金和等离子喷涂，其中电弧喷涂由于高质量、节能高效、成本低廉等优点而得到日益广泛的应用。影响喷金涂层质量的因素主要包括材料、喷枪高度、喷金气压、电弧参数、送丝速度等。其中，喷金电源是关键环节，电源输出特性直接决定喷涂电弧的稳定性。当送丝速度和气压变化时，通过对电弧电压、电流信号进行实时快速检测及调整，实现喷涂电弧的稳定。目前，喷金电源通常采用变压器–整流器式直流电源，以硅二极管作为整流器元件，称作硅整流电源。使用整流式电源，喷涂过程中依靠变压器级数分级调节输出电压，然后通过人为调节送丝速度(喷金电流)与电压相匹配，获得稳定的电弧。但喷涂过程存在很多干扰因素，例如送丝速度的波动、喷金气流的变化、冷却条件改变、偶然的短路等，都会造成电弧不稳定。整流式电源不能自动补偿这些扰动。
技术实现思路
基于此，本专利技术提供一种喷金电源的控制方法和系统，能实现喷金过程中电弧能量的精密控制，提高电弧燃烧的稳定性，有效改善喷金效率及喷金层性能。一种喷金电源的控制方法，包括如下步骤：将喷金电源启动后，当两根喷金丝相互接触时，输出电压由空载电压降至基值电压，进入喷金电源的短路阶段；在喷金电源的短路阶段，将喷金电源的输出电流控制为预设的第一电流值，在预设的第一时间段后，将喷金电源的输出电流按预设的上升速率调高到预设的第二电流值，保持所述第二电流值直到喷金电源的电弧通道建立，进入喷金电源的燃弧阶段；在喷金电源的燃弧阶段，采用电弧电压反馈控制方法，将喷金电源的电弧电压控制为给定的电弧电压值，进入喷金电源的稳弧阶段；在喷金电源的稳弧阶段，实时检测所述喷金电源的电弧电压及输出电流，当输出电流无波动时，维持当前给定的电弧电压值；当输出电流波动时，根据电弧负载特性判据计算新的能够保持平衡的给定的电弧电压值，通过电弧电压反馈控制方法自动控制电弧进入新的稳态。一种喷金电源的控制系统，包括：电源启动模块，用于将喷金电源启动后，当两根喷金丝相互接触时，输出电压由空载电压降至基值电压，进入喷金电源的短路阶段；短路阶段控制模块，在喷金电源的短路阶段，将喷金电源的输出电流控制为预设的第一电流值，在预设的第一时间段后，将喷金电源的输出电流按预设的上升速率调高到预设的第二电流值，保持所述第二电流值直到喷金电源的电弧通道建立，进入喷金电源的燃弧阶段；燃弧阶段控制模块，用于在喷金电源的燃弧阶段，采用电弧电压反馈控制方法，将喷金电源的电弧电压控制为给定的电弧电压值，进入喷金电源的稳弧阶段；稳弧阶段控制模块，用于在喷金电源的稳弧阶段，实时检测所述喷金电源的电弧电压及输出电流，当输出电流无波动时，维持当前给定的电弧电压值；当输出电流波动时，根据电弧负载特性判据计算新的能够保持平衡的给定的电弧电压值，通过电弧电压反馈控制方法自动控制电弧进入新的稳态。上述喷金电源的控制方法和系统，在喷金过程的三个控制阶段中，短路阶段的初期采用较小的电流，保持足够的时间，使两根喷金丝充分接触润湿，以避免瞬时短路飞溅的产生，随后采用一定电流上升速率将电流抬升至额定电流，使得喷金丝接触部位瞬间产生高温熔化；熔化的喷金丝在高压气流的作用下吹走，喷金丝分离，喷金丝之间气体发生电离，建立电弧导电通道，进入燃弧期；在燃弧阶段，采用电弧电压反馈控制方法，将电弧电压控制为给定的电弧电压值，电弧由非稳态渐进过渡至稳定燃烧状态；在电弧稳定燃烧阶段，实时检测电弧电压及电流值，当电弧电流无波动时，维持原有给定电弧电压燃烧；当电弧电流值波动时，根据电弧负载特性判据计算新的能够保持平衡的电压给定值，通过电弧电压反馈控制方法自动控制电弧进入新的稳态。本专利技术适用于对喷金电弧的电参数进行控制，能实现喷金过程中电弧能量的精密控制，提高电弧燃烧的稳定性，有效改善喷金效率及喷金层性能。附图说明图1为本专利技术喷金电源的控制方法在一实施例中的流程示意图。图2为喷金过程的电压波形示意图和电流波形示意图。图3为电弧电压反馈控制系统的示意图。图4为喷金电弧燃烧的示意图。图5为本专利技术喷金电源的控制系统在一实施例中的结构示意图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。如图1所示，是本专利技术一种喷金电源的控制方法的流程示意图，包括如下步骤：S11、将喷金电源启动后，当两根喷金丝相互接触时，输出电压由空载电压降至基值电压，进入喷金电源的短路阶段；S12、在喷金电源的短路阶段，将喷金电源的输出电流控制为预设的第一电流值，在预设的第一时间段后，将喷金电源的输出电流按预设的斜率调高到预设的第二电流值，保持所述第二电流值直到喷金电源的电弧通道建立，进入喷金电源的燃弧阶段；S13、在喷金电源的燃弧阶段，采用电弧电压反馈控制方法，将喷金电源的电弧电压控制为给定的电弧电压值，进入喷金电源的稳弧阶段；S14、在喷金电源的稳弧阶段，实时检测所述喷金电源的电弧电压及输出电流，当输出电流无波动时，维持当前给定的电弧电压值；当输出电流波动时，根据电弧负载特性判据计算新的能够保持平衡的电压给定值，通过电弧电压反馈控制方法自动控制电弧进入新的稳态，如此循环所述电弧调整过程直至喷金过程结束。本实施例的喷金电源的控制方法，在喷金过程的三个控制阶段中，短路阶段的初期采用较小的电流，保持足够的时间，使两根喷金丝充分接触润湿，以避免瞬时短路飞溅的产生，随后采用一定电流上升速率将电流抬升至额定电流，使得喷金丝接触部位瞬间产生高温熔化；熔化的喷金丝在高压气流的作用下吹走，喷金丝分离，喷金丝之间气体发生电离，建立电弧导电通道，进入燃弧期；在燃弧阶段，采用电弧电压反馈控制方法，将电弧电压控制为给定的电弧电压值，电弧由非稳态渐进过渡至稳定燃烧状态；在电弧稳定燃烧阶段，实时检测电弧电压及电流值，当电弧电流无波动时，维持原有给定电弧电压燃烧；当电弧电流值波动时，根据电弧负载特性判据计算新的能够保持平衡的电压给定值，通过电弧电压反馈控制方法自动控制电弧进入新的稳态。本专利技术适用于对喷金电弧的电参数进行控制，能实现喷金过程中电弧能量的精密控制，提高电弧燃烧的稳定性，有效改善喷金效率及喷金层性能。喷金过程包含三个控制阶段：短路阶段，燃弧阶段和稳弧阶段，如图2所示，是喷金过程的电压波形示意图和电流波形示意图；电源启动后，实时监测喷金电源的电弧电压和输出电流，当输出电压由空载电压降至基值电压，判断此时负载处于短路阶段；图2中，t0-t3时间段为短路阶段，在该预设的第一时间段中，此阶段采用电流控制。在短路初期(t0-t1)采用预设的第一电流值，即较小的电流Ib，保持足够的时间段，该使两根喷金丝充分接触润湿，以避免瞬时短路飞溅的产生。其中，该第一电流值Ib和该时间段可根据工程经验预先设置。随后在t1-t3阶段，将喷金电源的输出电流按预设的上升速率调高到预设的第二电流值，保持所述第二电流值直到喷金电源的电弧通道建立，进入燃弧阶段；在该预设的第二时间段中，采用一定电流上升速率Ki将电流抬升至额定电流，即预设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷金电源的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：将喷金电源启动后，当两根喷金丝相互接触时，输出电压由空载电压降至基值电压，进入喷金电源的短路阶段；在喷金电源的短路阶段，将喷金电源的输出电流控制为预设的第一电流值，在预设的第一时间段后，将喷金电源的输出电流按预设的上升速率调高到预设的第二电流值，保持所述第二电流值直到喷金电源的电弧通道建立，进入喷金电源的燃弧阶段；在喷金电源的燃弧阶段，采用电弧电压反馈控制方法，将喷金电源的电弧电压控制为给定的电弧电压值，进入喷金电源的稳弧阶段；在喷金电源的稳弧阶段，实时检测所述喷金电源的电弧电压及输出电流，当输出电流无波动时，维持当前给定的电弧电压值；当输出电流波动时，根据电弧负载特性判据计算新的能够保持平衡的给定的电弧电压值，通过电弧电压反馈控制方法控制电弧进入新的稳态。

【技术特征摘要】
1.一种喷金电源的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：将喷金电源启动后，当两根喷金丝相互接触时，输出电压由空载电压降至基值电压，进入喷金电源的短路阶段；在喷金电源的短路阶段，将喷金电源的输出电流控制为预设的第一电流值，在预设的第一时间段后，将喷金电源的输出电流按预设的上升速率调高到预设的第二电流值，保持所述第二电流值直到喷金电源的电弧通道建立，进入喷金电源的燃弧阶段；在喷金电源的燃弧阶段，采用电弧电压反馈控制方法，将喷金电源的电弧电压控制为给定的电弧电压值，进入喷金电源的稳弧阶段；在喷金电源的稳弧阶段，实时检测所述喷金电源的电弧电压及输出电流，当输出电流无波动时，维持当前给定的电弧电压值；当输出电流波动时，根据电弧负载特性判据计算新的能够保持平衡的给定的电弧电压值，通过电弧电压反馈控制方法控制电弧进入新的稳态。2.根据权利要求1所述的喷金电源的控制方法，其特征在于，还包括步骤：在喷金电源的燃弧阶段，采用电弧电压反馈控制方法，将所述电弧电压控制为所述给定的电弧电压值，若检测到电弧电压大于所述给定的电弧电压值时，减小喷金电源的输出电流直至所述电弧电压控制为所述给定的电弧电压值。3.根据权利要求1所述的喷金电源的控制方法，其特征在于，还包括步骤：在喷金电源的稳弧阶段，实时检测喷金电源的电弧电压及输出电流，当所述输出电流无波动时，维持当前给定的电弧电压值；当所述输出电流波动时，根据电弧负载特性判据计算新的能够保持平衡的电压给定值，通过电弧电压反馈控制方法自动控制电弧进入新的稳态。4.根据权利要求1所述的喷金电源的控制方法，其特征在于，所述电弧电压反馈控制方法的步骤包括：检测所述喷金电源的电弧电压值，比较所述喷金电源的电弧电压值与所述给定的电弧电压值，计算当前的电压偏差值；利用增量式比例积分微分控制方法计算脉冲宽度补偿值，对脉冲宽度占空比进行更新补偿，直至所述喷金电源的电弧电压值与所述给定的电弧电压值相等。5.一种喷金电源的控制系统，其特征在于，包括：电...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹彪，杨凯，刘楠楠，黄增好，
申请(专利权)人：广州市精源电子设备有限公司，华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44