一种细化凝固组织用陡前沿方波脉冲磁场电源制造技术

本实用新型专利技术涉及一种细化凝固组织用陡前沿方波脉冲磁场电源，所述磁场电源与磁场线圈连接，包括上位机、信号发生电路、主功率脉冲电源、陡化前沿脉冲电源和双电源连接装置，所述主功率脉冲电源的信号输入端和陡化前沿脉冲电源的信号输入端均分别连接上位机和信号发生电路，所述双电源连接装置分别连接主功率脉冲电源的信号输出端、陡化前沿脉冲电源的信号输出端、上位机和信号发生电路。与现有技术相比，本实用新型专利技术具有结构简单，方便调节，适用于金属及金属基复合材料细化凝固组织的脉冲磁场及脉冲磁滞振荡凝固磁场等优点。

A square wave pulse magnetic field power supply with steep front for refining solidification structure

【技术实现步骤摘要】
一种细化凝固组织用陡前沿方波脉冲磁场电源
本技术属于金属材料制备领域，涉及一种金属及金属基复合材料处理中的脉冲磁场电源，尤其是涉及一种细化凝固组织用陡前沿方波脉冲磁场电源。
技术介绍
由于金属凝固过程中不可避免地会出现成分不均匀现象。连铸过程中由于强制冷却，这种成分不均匀现象更为严重，这将影响了最终产品质量和性能。研究和生产实践表明，细化凝固组织是解决成分不均匀性的有效手段。目前，细化凝固组织的方法主要包括物理方法和化学方法。物理方法主要包括机械搅拌、超声波处理、电磁搅拌等。把脉冲电流导入线圈感应出脉冲磁场，发现其具有良好的细化效果，特别是脉冲磁致振荡技术很好地解决了磁场的导入会引起熔体飞溅、凝固试样不致密、杂质和气体卷入等各种问题，成为凝固组织细化技术中的研究热点。脉冲磁场因能耗低、施加方便、细晶效果显著，有望成为冶金界广泛应用的凝固组织细化和均质化技术。但是脉冲磁场负载特性为5-200μH大电感，目前尚未有能够适应其工作状态且结构简单的陡前沿方波脉冲磁场电源。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可调的金属及金属基复合材料细化凝固组织用陡前沿方波脉冲磁场电源。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种细化凝固组织用陡前沿方波脉冲磁场电源，与磁场线圈连接，包括上位机、信号发生电路、主功率脉冲电源、陡化前沿脉冲电源和双电源连接装置，所述主功率脉冲电源的信号输入端和陡化前沿脉冲电源的信号输入端均分别连接上位机和信号发生电路，所述双电源连接装置分别连接主功率脉冲电源的信号输出端、陡化前沿脉冲电源的信号输出端、上位机和信号发生电路。进一步地，所述主功率脉冲电源包括依次连接的第一充电电源、第一储能电容器组和第一脉冲成型电路，所述第一充电电源与上位机连接，所述第一脉冲成型电路分别连接信号发生电路和双电源连接装置。进一步地，所述第一充电电源为电压、电流单独可调电源，电压可调范围为2-1000V，电流可调范围为50-10000A。进一步地，所述第一储能电容器组由多只电解电容器并联而成，耐压值为60-100V。进一步地，所述陡化前沿脉冲电源包括依次连接的第二充电电源、第二储能电容器组和第二脉冲成型电路，所述第二充电电源与上位机连接，所述第二脉冲成型电路分别连接信号发生电路和双电源连接装置。进一步地，所述第二充电电源为电压可调电源，电压可调范围为200-10000V。进一步地，所述第二储能电容器组由多只电解电容器并联而成，耐压值为1200-2500V。进一步地，所述双电源连接装置包括开关和二极管，所述二极管阴极分别连接主功率脉冲电源的输出端和开关一端后输出，开关另一端与陡化前沿脉冲电源的输出端连接。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：1)本技术结构简单，使用方便，通过设置的主功率脉冲电源和陡化前沿脉冲电源进行配合，输出最终的成型脉冲，使得输出电源的电压、电流、频率、占空比、前沿时间均可调。2)本技术电源对各部分的参数进行选择，输出脉冲频率在0-5KHz之间并可调，占空比在0.1-30％之间并可调，电流在200-30000A之间并可调，电压在2-1000V之间并可调，脉冲前沿时间在1μs-1ms之间并可调，非常适用于产生金属及金属基复合材料细化凝固组织的脉冲磁场及脉冲磁滞振荡凝固磁场。3)本技术在电源输出过程中，可以读取返回值和设定值比较，形成反馈信号，自动调整控制指令和时序使输出脉冲值和设定值趋于一致。附图说明图1为本技术的系统结构示意图；图2为信号发生器原理图；图3为本技术的双电源连接装置的结构示意图；图4本技术的控制流程图；图1中标号：1—上位机，2—信号发生电路，3—主功率脉冲电源，4—陡化前沿脉冲电源，5—第一充电电源，6—第一储能电容器组，7—第一脉冲成型电路，8—第二充电电源，9—第二储能电容器组，10—第二脉冲成型电路，11—双电源连接装置，12—磁场线圈。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本实施例以本技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，本实施例提供一种金属及金属基复合材料细化凝固组织用陡前沿方波脉冲磁场电源，与磁场线圈12连接，包括上位机1、信号发生电路2、主功率脉冲电源3、陡化前沿脉冲电源4和双电源连接装置11，主功率脉冲电源3的信号输入端和陡化前沿脉冲电源4的信号输入端均分别连接上位机1和信号发生电路2，双电源连接装置11分别连接主功率脉冲电源3的信号输出端、陡化前沿脉冲电源4的信号输出端、上位机1和信号发生电路2。在产生设定陡前沿方波脉冲的过程中，上位机1作为人机接口及主控模块，采用现有软件控制主功率脉冲电源3和陡化前沿脉冲电源4的工作状态，工作状态信息包括工作模式、电压值、电流值等，信号发生电路2产生用于控制主功率脉冲电源3和陡化前沿脉冲电源4脉冲成型的时序控制电源工作，且上位机1和信号发生电路2可读取返回值和设定值比较，形成反馈信号，自动调整控制指令和时序使输出脉冲值和设定值趋于一致。主功率脉冲电源3和陡化前沿脉冲电源4均基于电容储能的脉冲功率技术构建。在脉冲工作期间，电源工作于恒流或恒压模式，由单脉冲或PWM或PFM技术调制。主功率脉冲电源3包括依次连接的第一充电电源5、第一储能电容器组6和第一脉冲成型电路7，第一充电电源5与上位机1连接，第一脉冲成型电路7分别连接信号发生电路2和双电源连接装置11。第一充电电源5为电压、电流单独可调电源，电压可调范围为2-1000V，电流可调范围为50-10000A。第一储能电容器组6由多只电解电容器并联而成，耐压值为60-100V。陡化前沿脉冲电源4包括依次连接的第二充电电源8、第二储能电容器组9和第二脉冲成型电路10，第二充电电源8与上位机1连接，第二脉冲成型电路10分别连接信号发生电路2和双电源连接装置11。第二充电电源8为电压可调电源，电压可调范围为200-10000V。第二储能电容器组9由多只电解电容器并联而成，耐压值为1200-2500V。第二充电电源8和第一充电电源5均为开关电源。信号发生电路2根据上位机1的信号产生两路时序配合信号，一路用于驱动主脉冲电源3的脉冲成型电路10，另一路用于驱动陡化前沿脉冲电源4的脉冲成型电路7。如图2所示为本实施例采用的信号发生电路的电路原理图。信号发生电路共有1路信号输入J1，两路信号输出J2、J3，其中J1.2模拟量信号为人机接口及控制系统1根据设定值确定的一个电压值，J1.3为人机接口及控制系统1根据设定值确定的脉冲信号，J1.5为电源的电流返回信号，J2.1为主脉冲电源3光纤驱动接口的正端，J2.2为主脉冲电源3光纤驱动接口的负端，J3.1为陡化前沿脉冲电源4光纤驱动接口的正端，J3.2为陡化前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种细化凝固组织用陡前沿方波脉冲磁场电源，与磁场线圈(12)连接，其特征在于，包括上位机(1)、信号发生电路(2)、主功率脉冲电源(3)、陡化前沿脉冲电源(4)和双电源连接装置(11)，所述主功率脉冲电源(3)的信号输入端和陡化前沿脉冲电源(4)的信号输入端均分别连接上位机(1)和信号发生电路(2)，所述双电源连接装置(11)分别连接主功率脉冲电源(3)的信号输出端、陡化前沿脉冲电源(4)的信号输出端、上位机(1)和信号发生电路(2)。/n

【技术特征摘要】
1.一种细化凝固组织用陡前沿方波脉冲磁场电源，与磁场线圈(12)连接，其特征在于，包括上位机(1)、信号发生电路(2)、主功率脉冲电源(3)、陡化前沿脉冲电源(4)和双电源连接装置(11)，所述主功率脉冲电源(3)的信号输入端和陡化前沿脉冲电源(4)的信号输入端均分别连接上位机(1)和信号发生电路(2)，所述双电源连接装置(11)分别连接主功率脉冲电源(3)的信号输出端、陡化前沿脉冲电源(4)的信号输出端、上位机(1)和信号发生电路(2)。


2.根据权利要求1所述的细化凝固组织用陡前沿方波脉冲磁场电源，其特征在于，所述主功率脉冲电源(3)包括依次连接的第一充电电源(5)、第一储能电容器组(6)和第一脉冲成型电路(7)，所述第一充电电源(5)与上位机(1)连接，所述第一脉冲成型电路(7)分别连接信号发生电路(2)和双电源连接装置(11)。


3.根据权利要求2所述的细化凝固组织用陡前沿方波脉冲磁场电源，其特征在于，所述第一充电电源(5)为电压、电流单独可调电源，电压可调范围为2-1000V，电流可调范围为50-10000A。


4.根据权利要求2所述的细化凝固组织用陡前沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪国，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：新型
国别省市：上海;31