线切割机用功率回路及脉冲电源系统技术方案

本发明专利技术涉及线切割技术领域，具体的说是一种能够有效提高工件切割质量的线切割机用功率回路及脉冲电源系统，其特征在于所述功率回路中一种线切割机用功率回路，其特征在于所述功率回路中设有第一电源、第一组集成功率器件、第二组集成功率器件、第三组集成功率器件以及第四组集成功率器件，其中第一组集成功率器件、第二组集成功率器件、第三组集成功率器件以及第四组集成功率器件中分别设有一个以上的功率器件，所述功率器件采用MOS管或IGBT管。

Power Circuit and Pulse Power Supply System for Wire Cutting Machine

【技术实现步骤摘要】
线切割机用功率回路及脉冲电源系统
：本专利技术涉及线切割
，具体的说是一种能够有效提高工件切割质量的线切割机用功率回路及脉冲电源系统。
技术介绍
：电火花切割机属于电加工
，是利用连续移动的细金属丝作为电极1，对导电工件(作为电极2)进行脉冲电火花放电，利用两个电极之间的高压，击穿加工介质，实现对加工工件的蚀除、切割成型。在实际应用过程中，细金属丝与导电工件分别与电源正极和负极相连接，当电压达到一定阈值之后，空气间隙被击穿且处于低阻状态，此时需要限制电流的急剧上升，否则将烧毁电子器件和钼丝，烧伤工件。在现有的技术中，通常的解决方案是在放电主回路中串联大功率的电阻限流或者串联电感抑制电流的上升速度，使得电流在放电脉冲期间上升不超过安全值。目前也有部分公司及科研机构对现有的脉冲电源做出了改进，在采用高性能处理器、增加额外的控制电路等研究方向上取得了一定的进展。但是电路规模变大变复杂，容易出现一系列的稳定性问题，并且成本显著提高，难以用于实际生产。专利文件CN102114599A公开了一种交变极性脉冲电源，所公开的资料中显示，其采用如文献中图3和图9两个功率回路的联合工作电路，根据该文献【0061】所述，左边电路工作电压为击穿电压，或者单独工作提供精修能量，【0071】描述输出电压为可调电压50-200V；右侧电路为高压大电流工作回路，【0086】所述电压为200-400V。【0076】所述R31电阻为10-500欧姆，限流电阻的位置不同则存在图3-图8的各种变化。该电路存在问题如下：在实际工作中，所有功率型MOSFET、IGBT或者其它大功率半导体开关器件，由于制造工艺的原因，都存在一个体二极管，所以这类器件实际是单向截止，反向加电压是可以导通的。所以，按该专利中图3与图9两个功率回路联合工作时，形成如本文图1所示的电路结构，则：(1)POWER1和POWER2必须是隔离电源，彼此隔离，工作正常；一旦绝缘失效，发生共地现象，则马上发生损毁电路的现象。损坏方式为两个电源地隔离失败则共地，POWER2电源上的T5-Tn任何一个开关管打开，则会通过T1上的体二极管联通POWER1，发生两个电源短路的现象；上面已经叙述两个电源电压一个是50-200V，另外一个是200V-400V，除非工作在电压完全相等的200V一个点上；(2)经过上面分析，很容易分析出，当T1和T3打开时，工件正压，电极丝反压时击穿工作时，由于mosfet管内阻很小，T3内阻只有几十毫欧姆，两个电源地这时也是共地的，电路要想正常工作，必须是T1和T3关断，结束击穿电压，之后右侧电路才能工作，这时击穿状态必然受到影响，这使得电路工作在一个两难的境地，右侧电路工作晚了，击穿状态消失，工作早了两者在工作时序上一旦有交叠，必然发生两个电源短路的现象，这在时序控制上难度很大；特别是该专利文献中明确要求击穿电压低于切割电压。其中专利要求图3，也就是本文中的图1中R31串接在电极丝之间时，这种现象最明显，最容易烧毁其中一个电源，电阻在其他位置由于电阻限流稍微会好一点，但两个电源互相放电仍然是非常大的隐患，特别是限流电阻小的时候，如取电阻10欧姆，两个电源最大有350V的差值，最大电流会有35A，通常普通电源是不能吸收电流长时间工作的。(3)经过实际试验分析，通常是击穿电压要高，切割电压低，这主要是在没有发生放电的时候，工件和电极丝之间存在切削液，通过高压击穿，击穿之后产生离子，工件和电极丝之间绝缘丧失，电阻减小，用低压大电流切割即可，而该专利则采用了低压击穿，高压大电流切割这个无效的解决方案，并且高压大电流切割没有采用任何限流措施，如果电源功率足够大，电流则会非常大，烧断电极丝，并且该高压大电流电路只能给出单向脉冲工作。
技术实现思路
：本专利技术针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种能够有效提高加工质量的线切割机用功率回路及脉冲电源系统。本专利技术可以通过以下措施达到：一种线切割机用功率回路，其特征在于所述功率回路中设有第一电源、第一组集成功率器件、第二组集成功率器件、第三组集成功率器件以及第四组集成功率器件，其中第一组集成功率器件、第二组集成功率器件、第三组集成功率器件以及第四组集成功率器件中分别设有一个以上的功率器件，所述功率器件采用MOS管或IGBT管；所述第一组集成功率器件中的一个以上功率器件的漏极与电源的正极相连；一个以上功率器件的源极分别直接与工件相连，一个以上功率器件的栅极分别接第一组脉冲控制信号；所述第二组集成功率器件中的一个以上的功率器件并联后，一个以上功率器件的漏极与电源正极相连；一个以上功率器件的源极连接切割线；一个以上功率器件的栅极分别接入第二组脉冲控制信号；所述第三组集成功率器件中的一个以上的功率器件并联后，一个以上功率器件的漏极分别直接连接切割线，一个以上功率器件的源极分别直接连接第一电源的负极，一个以上功率器件的栅极分别接入第三组脉冲控制信号；所述第四组集成功率器件中的一个以上的功率器件并联后，一个以上MOS管的漏极直接连接工件；一个以上功率器件的源极直接连接第一电源的负极；一个以上功率器件的栅极分别接入第四组脉冲控制信号。本专利技术优选设有两个功率回路，分别记为第一功率回路和第二功率回路，双桥工作模式下，采用同一个电源供电，或采用两个电源供电，当采用两个电源供电时，第一功率回路设有第一电源、第一组MOS管、第二组MOS管、第三组MOS管以及第四组MOS管，其中每组MOS管的数量为一个以上；所述第二功率回路中设有第二电源、第五组MOS管、第六组MOS管、第七组MOS管以及第八组MOS管，其中每组MOS管的数量至少为一个。本专利技术在双桥工作模式下，在第一功率回路和第二功率回路中分别串联二极管，分别记为二极管D1、二极管D2；所述第一组MOS管中的两个以上的MOS管并联后，两个以上MOS管的漏极分别与二极管D1的负极相连接，二极管D1的正极连接电源正极；两个以上MOS管的源极分别直接连接工件，两个以上MOS管的栅极分别接第一组脉冲控制信号；所述第二组MOS管中的两个以上的MOS管并联后，两个以上MOS管的漏极分别直接连接二极管D1的负极，二极管D1的正极连接第一电源的正极；两个以上MOS管的源极直接连接切割线；两个以上MOS管的栅极分别接入第二组脉冲控制信号；所述第三组MOS管中的两个以上的MOS管并联后，两个以上MOS管的漏极分别直接连接切割线，两个以上MOS管的源极分别直接连接第一电源的负极，两个以上MOS管的栅极分别接入第三组脉冲控制信号；所述第四组MOS管中的两个以上的MOS管并联后，两个以上MOS管的漏极直接连接工件；两个以上MOS管的源极直接连接第一电源的负极；两个以上MOS管的栅极分别接入第四组脉冲控制信号；所述第五组MOS管中的两个以上的MOS管并联后，两个以上的MOS管的漏极分别与二极管D2的负极相连接，二极管D2的正极直接与第二电源的正极相连；两个以上MOS管的源极分别与切割线相连；两个以上MOS管的栅极分别接第五组脉冲控制信号；所述第六组MOS管中的两个以上的MOS管并联后，两个以上的MOS管的漏极分别与二极管D2的负极相连，两个以上MOS管的源极分别与工件相连；两个以上MOS管的栅极分别接第六组脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线切割机用功率回路，其特征在于所述功率回路中一种线切割机用功率回路，其特征在于所述功率回路中设有第一电源、第一组集成功率器件、第二组集成功率器件、第三组集成功率器件以及第四组集成功率器件，其中第一组集成功率器件、第二组集成功率器件、第三组集成功率器件以及第四组集成功率器件中分别设有一个以上的功率器件，所述功率器件采用MOS管或IGBT管；所述第一组集成功率器件中的一个以上功率器件的漏极与电源的正极相连；一个以上功率器件的源极分别直接与工件相连，一个以上功率器件的栅极分别接第一组脉冲控制信号；所述第二组集成功率器件中的一个以上的功率器件并联后，一个以上功率器件的漏极与电源正极相连；一个以上功率器件的源极连接切割线；一个以上功率器件的栅极分别接入第二组脉冲控制信号；所述第三组集成功率器件中的一个以上的功率器件并联后，一个以上功率器件的漏极分别直接连接切割线，一个以上功率器件的源极分别直接连接第一电源的负极，一个以上功率器件的栅极分别接入第三组脉冲控制信号；所述第四组集成功率器件中的一个以上的功率器件并联后，一个以上MOS管的漏极直接连接工件；一个以上功率器件的源极直接连接第一电源的负极；一个以上功率器件的栅极分别接入第四组脉冲控制信号。...

【技术特征摘要】
1.一种线切割机用功率回路，其特征在于所述功率回路中一种线切割机用功率回路，其特征在于所述功率回路中设有第一电源、第一组集成功率器件、第二组集成功率器件、第三组集成功率器件以及第四组集成功率器件，其中第一组集成功率器件、第二组集成功率器件、第三组集成功率器件以及第四组集成功率器件中分别设有一个以上的功率器件，所述功率器件采用MOS管或IGBT管；所述第一组集成功率器件中的一个以上功率器件的漏极与电源的正极相连；一个以上功率器件的源极分别直接与工件相连，一个以上功率器件的栅极分别接第一组脉冲控制信号；所述第二组集成功率器件中的一个以上的功率器件并联后，一个以上功率器件的漏极与电源正极相连；一个以上功率器件的源极连接切割线；一个以上功率器件的栅极分别接入第二组脉冲控制信号；所述第三组集成功率器件中的一个以上的功率器件并联后，一个以上功率器件的漏极分别直接连接切割线，一个以上功率器件的源极分别直接连接第一电源的负极，一个以上功率器件的栅极分别接入第三组脉冲控制信号；所述第四组集成功率器件中的一个以上的功率器件并联后，一个以上MOS管的漏极直接连接工件；一个以上功率器件的源极直接连接第一电源的负极；一个以上功率器件的栅极分别接入第四组脉冲控制信号。2.根据权利要求1所述的一种线切割机用功率回路，其特征在于设有两个功率回路，分别记为第一功率回路和第二功率回路，双桥工作模式下，采用同一个电源供电，或采用两个电源供电，当采用两个电源供电时，第一功率回路设有第一电源、第一组MOS管、第二组MOS管、第三组MOS管以及第四组MOS管，其中每组MOS管的数量为一个以上；所述第二功率回路中设有第二电源、第五组MOS管、第六组MOS管、第七组MOS管以及第八组MOS管，其中每组MOS管的数量至少为一个。3.根据权利要求2所述的一种线切割机用功率回路，其特征在于双桥工作模式下，在第一功率回路和第二功率回路中分别串联二极管，分别记为二极管D1、二极管D2；所述第一组MOS管中的两个以上的MOS管并联后，两个以上MOS管的漏极分别与二极管D1的负极相连接，二极管D1的正极连接电源正极；两个以上MOS管的源极分别直接连接工件，两个以上MOS管的栅极分别接第一组脉冲控制信号；所述第二组MOS管中的两个以上的MOS管并联后，两个以上MOS管的漏极分别直接连接二极管D1的负极，二极管D1的正极连接第一电源的正极；两个以上MO...

【专利技术属性】
技术研发人员：于佳怡，
申请(专利权)人：于佳怡，
类型：发明
国别省市：山东,37