一种闭环调控的高精度超音频脉冲电源制造技术

本发明专利技术提供一种闭环调控的高精度超音频脉冲电源，它包括主电路、超音频脉冲电流幅值调控电路、超音频脉冲电流频率和占空比闭环调控电路、触摸屏人机交互电路和耦合电路。本发明专利技术通过闭环调控方法实现了超音频(≥20kHz)脉冲电流频率和占空比的高精度输出；它通过接触器并联连接至基值直流电源的输出端，连接简单、操作方便，可实现更高的电流变化率；由于采用外部并联耦合方式，该超音频脉冲电源易于实现模块化,可与任意型号的等离子喷涂直流电源实现外部并联耦合；它通过采集基值直流电源输出的基值直流电流，可实现等离子喷涂中超音频脉冲电流的自动耦合及控制。

A high precision ultrasonic pulse power supply with closed-loop control

【技术实现步骤摘要】
一种闭环调控的高精度超音频脉冲电源
本专利技术提供一种闭环调控的高精度超音频脉冲电源，特别是一种超音频脉冲电流幅值、频率、占空比可高精度调控的超音频脉冲电源，属于特种电源控制

技术介绍
等离子喷涂是大电流电源在等离子喷枪的阴极和阳极之间放电形成非转移等离子弧，并产生高温等离子体。喷涂时粉末颗粒被注入等离子射流中，粉末颗粒在等离子射流中迅速被加热至熔融或半融化状态，随等离子射流高速撞击到工件表面沉积、粘结、冷却后形成涂层。等离子喷涂技术具有电弧温度高，粉末粒子动能大，涂层结合强度高，喷涂粉末材料适用范围广，生产效率高等优点。近年来，在航空航天、冶金、机械、石化、纺织、电子、生物等领域得到了广泛应用。在实际生产中，直流大气等离子喷涂应用最为广泛。在大气环境下受空气阻力和温差影响，通常存在粉末颗粒受热不均匀，熔化不充分，部分氧化烧蚀，使得涂层存在夹杂生粉、孔隙率高，结合强度低等不足。现有技术中通过在大气直流等离子喷涂中引入较高频的电流脉冲，以激发电弧超声，所激发的电弧超声对改善粉末熔化状态、涂层质量具有明显作用。但是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种闭环调控的高精度超音频脉冲电源，其特征在于：该超音频脉冲电源包括：/n由输入整流滤波电路(101)、IGBT全桥逆变电路(102)、高频功率变压器(103)、全波整流滤波电路(104)、超音频脉冲切换电路(105)组成的主电路；该AC380V动力电输入至整流滤波电路(101)，经整流滤波后输出直流电连接至IGBT全桥逆变电路(102)，然后IGBT全桥逆变电路(102)的输出再连接至高频功率变压器(103)，高频功率变压器(103)的输出连接至全波整流滤波电路(104)，经整流滤波后输出脉冲峰值直流电流Ip；脉冲峰值直流电流Ip输入超音频脉冲切换电路(105)实现超音频脉冲电流输出，所...

【技术特征摘要】
1.一种闭环调控的高精度超音频脉冲电源，其特征在于：该超音频脉冲电源包括：
由输入整流滤波电路(101)、IGBT全桥逆变电路(102)、高频功率变压器(103)、全波整流滤波电路(104)、超音频脉冲切换电路(105)组成的主电路；该AC380V动力电输入至整流滤波电路(101)，经整流滤波后输出直流电连接至IGBT全桥逆变电路(102)，然后IGBT全桥逆变电路(102)的输出再连接至高频功率变压器(103)，高频功率变压器(103)的输出连接至全波整流滤波电路(104)，经整流滤波后输出脉冲峰值直流电流Ip；脉冲峰值直流电流Ip输入超音频脉冲切换电路(105)实现超音频脉冲电流输出，所输出的超音频脉冲电流通过超音频脉冲电源输出接触器KM(107)的两个触点连接至电源输出端子；该脉冲峰值直流电流Ip即为超音频脉冲电源(201)输出超音频脉冲电流的幅值；
由脉冲峰值电流检测霍尔传感器Ⅰ(106)、DSP主控电路(114)、PID调节电路(108)、PWM发生电路(109)、IGBT驱动电路Ⅰ(110)组成的超音频脉冲电流幅值调控电路；该DSP主控电路(114)输出超音频脉冲电流幅值给定信号Ug至PID调节电路(108)，同时脉冲峰值电流检测霍尔传感器Ⅰ(106)所采集的电流反馈信号If传递至PID调节电路(108)，PID调节电路(108)的输出连接至PWM发生电路从而实现PWM脉冲宽度的闭环控制调节，然后PWM发生电路(109)输出的PWM波经IGBT驱动电路Ⅰ(110)后连接至IGBT全桥逆变电路(102)，控制IGBT功率开关管的导通和关断，从而实现脉冲峰值直流电流Ip幅值的闭环精准调节；
由超音频脉冲电流采样霍尔电流传感器Ⅱ(111)、脉冲信号整形电路(112)、DSP主控电路(114)、IGBT驱动电路Ⅱ(113)组成的超音频脉冲电流频率和占空比闭环调控电路；该DSP主控电路(114)输出高频PWM波，其频率和占空比通过触摸屏(119)设置，经IGBT驱动电路Ⅱ(113)后连接超音频脉冲切换电路(109)，控制超音频脉冲切换电路(109)中IGBT功率开关管Tp的导通和关断，将脉冲峰值直流电流Ip切换为超音频脉冲电流；同时，超音频脉冲电流采样霍尔电流传感器Ⅱ(111)连接在超音频脉冲电流输出回路上检测输出的超音频脉冲电流，所采集的超音频脉冲电流信号经脉冲信号整形电路(112)整形后连接至DSP主控电路(114)，DSP主控电路(114)通过内部的捕捉模块对超音频脉冲电流的频率和占空比进行检测、计算和补偿调节，实现超音频脉冲电流频率和占空比的高精度输出；
由触摸屏(119)、RS485串行总线电路(120)与DSP主控电路(114)组成的触摸屏人机交互电路；该触摸屏(119)通过RS485串行总线电路(120)连接至DSP主控电路(114)，实现超音频脉冲电源电流幅值、频率和占空比的参数设置，以及实现超音频脉冲电源的启动和停止；
由基值直流电源输出电流采样霍尔电流传感器Ⅲ(205)、基值直流调理电路(117)、同步时序控制电路(118)、接触器KM控制电路(115)、控制接触器KM线圈(116)和超音频脉冲电源输出接触器KM(107)组成的耦合电路；该基值直流电源输出电流采样霍尔电流传感器Ⅲ(205)连接在基值直流电源输出负极上采集基值直流电流Ib,该电流信号连接至基值直流调理电路(117)实现电流信号的滤波和放大，然后输入同步时序控制电路(118)，其输出通过I/O端口连接至DSP主控电路(114)，经DSP主控电路(114)处理后再通过I/O端口连接接触器KM控制电路(115)，控制接触器KM线圈(116)通电和断电，从而实现超音频脉冲电源(201)与基值直流电源(202)的外部并联耦合；
构成上述五部分电路的各功能模块详述如下：
由输入整流滤波电路(101)、IGBT全桥逆变电路(102)、高频功率变压器(103)、全波整流滤波电路(104)、超音频脉冲切换电路(105)组成的主电路：
所述的整流滤波电路(101)包括380V整流桥及其滤波电容，用来将AC380V动力电经整流变换成平稳的直流电；
该380V整流桥用于将交流电变换为直流电，按电流要求选用整流桥模块；
该滤波电容用于去除直流电中的纹波，使直流平稳输出，按电压要求和容量要求选用点解电容；
所述的IGBT全桥逆变电路(102)由四个IGBT开关管按照全桥方式连接，用来将直流电再次变换成交流方波；
该IGBT功率开关管Tp，其具有输入阻抗高，开关频率高，工作电流大诸特点，满足大电流条件下的高频开关；
所述的高频功率变压器(103)按照工作电压、频率和电流采用纳米晶铁芯和漆包线绕制而成，用来实现原边电压和副边电压的电压变换和隔离；
所述的全波整流滤波电路(104)用于将高频功率变压器(103)副边输出的高频方波交流电再次变换成平稳的直流输出，根据两端电压、流过电流和反向恢复特性选用电力整二极管；
所述的超音频脉冲切换电路(105)由高频电感Lp、IGBT功率开关管Tp和快恢复二极管Dp组成，通过控制IGBT功率开关管Tp的导通和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，熊振阳，许海鹰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11