一种主动震荡脉冲型微弧氧化电源系统及放电控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种主动震荡脉冲型微弧氧化电源系统，包括，人机界面模块、主控制板、双向脉冲输出模块、IGBT驱动模块、滤波模块、脉冲检测模块和高频振荡模块；其中，由人机界面模块实现参数的输入与电源工作过程监控，人机界面模块与主控制板进行通信，主控制板接收人机界面模块输入的参数并产生振荡脉冲；双向脉冲输出模块、滤波模块、IGBT驱动模块和高频振荡模块分别与主控制板模块连接，高频振荡模块产生的高频脉冲与双向脉冲输出模块产生的微弧氧化脉冲在输出端耦合，实现微弧氧化过程中脉冲的主动震荡；脉冲检测模块用于检测振荡脉冲的电流、电压，实现闭环控制。通过本发明专利技术可以获得致密、均匀的微弧氧化膜层，从而提高膜层的性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种主动震荡脉冲型微弧氧化电源系统及放电控制方法


[0001]本专利技术涉及材料表面防腐的
，尤其涉及一种主动震荡脉冲型微弧氧化电源系统及放电控制方法。

技术介绍

[0002]金属轻量化是关键部件发展的瓶颈，铝及其合金凭借其比重小、比强度高及易成型等诸多优点，在航空、航天、舰船、化工等领域得到广泛应用。然而，服役于海洋性环境的舰船用铝合金构件因海水为典型的强电解质溶液，遭受较为严重的腐蚀，致使材料平均寿命降低40％以上。因此，亟需开展高性能防腐涂层的研究，对延长服役于腐蚀性环境的舰船构件具有重要意义。
[0003]随着微弧氧化技术及其工业应用的发展，作为关键设备的电源对微弧氧化的影响得到了广泛的关注，微弧氧化技术凭借其节能、环保等优势成为新兴的表面改性技术，电源作为其核心，成为决定制备膜层性能的关键部件。然而，基于目前微弧氧化电源制备的膜层表面“火山口”形貌直径较大，致使膜层的抗腐蚀性难以大幅度提高。
[0004]电源特性和参数的影响本质上是电源脉冲能量的影响,能精确控制脉冲能量的电源是目前主要的研究方向。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供，该专利技术能够
[0006]技术方案：为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种主动震荡脉冲型微弧氧化电源系统，包括，人机界面模块、主控制板、双向脉冲输出模块、IGBT驱动模块、滤波模块、脉冲检测模块和高频振荡模块；
[0007]其中，由人机界面模块实现参数的输入与电源工作过程监控，人机界面模块能够与主控制板的ARM进行通信，主控制板接收人机界面模块输入的参数并产生振荡脉冲；双向脉冲输出模块、滤波模块、IGBT驱动模块和高频振荡模块分别与主控制板模块连接，高频振荡模块产生的高频脉冲与双向脉冲输出模块产生的微弧氧化脉冲在输出端耦合，生成振荡脉冲，进而实现微弧氧化过程中脉冲的主动震荡；脉冲检测模块用于检测振荡脉冲的电流、电压，实现闭环控制。
[0008]进一步的，在本专利技术中：所述主控制板包括芯片TC275、I/O接口、RS232接口、电流采集ADC、电压采集ADC、信号调理电路、高频脉冲生成电路和双向微弧脉冲生成电路；
[0009]其中，I/O接口用于外部按键如启动、停止和冷却泵的控制；RS232接口用于主控制板与人机界面的参数交互；双向微弧脉冲生成电路能够产生微弧脉冲；主控制板输出的高频脉冲信号分别经IGBT驱动模块传输至双向脉冲输出模块和高频振荡模块的IGBT门极；经双向脉冲输出模块和IGBT驱动模块分别产生用于微弧处理的高频脉冲和微弧氧化脉冲，耦合后输出到输出端，电压和电流经信号调理电路处理后分别传输至电流采集ADC和电压采集ADC通道，形成闭环控制。
[0010]进一步的，在本专利技术中：所述双向脉冲输出模块包括第一IGBT开关管Q1、第二GBT开关管Q2、旁路电容、第一反向截止二极管D1和第二反向截止二极管D2，旁路电容还包括第一去耦电容C1、第二去耦电容C2、第三去耦电容C3、第四去耦电容C4、第五去耦电容C5、第六去耦电容C6、第七去耦电容C7和第八去耦电容C8，旁路电容能够对电源两端提供滤波，防止输入端产生大的瞬时电压。
[0011]进一步的，在本专利技术中：所述滤波模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第九电容C9和第十电容C10，其中，第一电阻R1为分压电阻，用于对滤波模块电路两端的电压进行限制；第九电容C9为滤波电容，能够吸收输入电压中的高频成分；第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第十电容C10组成滤波电路，该滤波电路对微弧氧化脉冲进行滤波处理以提高稳定性；第一电阻R1、第九电容C9和滤波电路并联连接，低频微弧氧化脉冲通过第一电阻R1输入滤波模块中。
[0012]进一步的，在本专利技术中：所述高频振荡模块的电路采用Buck拓扑结构实现，其中，第一芯片P1和第三芯片P3为电源提供能量源，第十四电容C
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、第十五电容C
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、第十六电容C
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与第十二电阻R
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组成滤波电路。
[0013]进一步的，在本专利技术中：所述IGBT驱动模块包括第一驱动芯片U1、第二驱动芯片U2、第十八稳压电容C18、第十九稳压电容C19、第二十一稳压电容C21、第二十二稳压电容C22、第二十三稳压电容C23、第十四滤波电阻R14、第二十稳压电容C20；
[0014]其中，主控制板产生的脉冲输入信号经第十四滤波电阻R14、第二十稳压电容C20滤波电路输入至第一驱动芯片的2脚，由第一驱动芯片的Pin2、Pin3驱动IGBT的GS端；每路IGBT驱动由第二驱动芯片U2进行隔离供电，避免在驱动过程中独立的各路形成相互干扰；第十八稳压电容C18、第十九稳压电容C19、第二十一稳压电容C21、第二十二稳压电容C22、第二十三稳压电容C23用于维持第一驱动芯片U1、第二驱动芯片U2的电源稳定。
[0015]进一步的，在本专利技术中：所述脉冲检测模块包括第四驱动芯片U4、第五驱动芯片U5、第六驱动芯片U6及与其匹配的电阻电容；模拟量信号经过第十八电阻R
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输入至第四驱动芯片U4的3脚，调理后输出至第五驱动芯片U5时序锁存芯片；采集信号受第五驱动芯片U5的8脚控制，8脚时序与微弧氧化的脉冲同步，以获得脉冲峰值和基值的时序分割，经第四驱动芯片U4对信号处理后由3脚输出至主控板的芯片TC275。
[0016]进一步的，在本专利技术中：所述人机界面模块包括显示单元、参数设置单元和按键单元，显示单元用于显示电流和电压传感器检测的实时参数值和处理过程的时间
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电压曲线，时间格显示处理过程所使用的时间；参数设置单元用于设置微弧氧化处理过程中的各处理参数，包括时间、电流、电压、脉冲宽度和脉间参数；按键单元包括工作模式按键、开始按键和停止按键。
[0017]本专利技术还提出了一种主动震荡脉冲型微弧氧化电源放电控制方法，上述主动震荡脉冲型微弧氧化电源系统能够通过该方法实现放电控制，包括以下步骤，
[0018]步骤1，初始化系统内各模块，通过人机界面模块进行模式设置；
[0019]步骤2，等待外部启动处理命令，开始处理；
[0020]步骤3，通过双向脉冲输出模块输出微弧氧化脉冲，并采用滤波模块对微弧氧化脉冲进行处理以提高稳定性；
[0021]步骤4，通过脉冲检测模块对输出的微弧氧化脉冲进行采集，实现闭环控制；
[0022]步骤5，利用高频振荡模块产生高频脉冲，并采用电流检测电路对信号进行采集和反馈；
[0023]步骤6，将微弧氧化脉冲与高频脉冲进行叠加构成震荡脉冲，实现微弧氧化放电能量过程控制。
[0024]有益效果：本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：本专利技术采用振荡脉冲改善微弧氧化放电过程，利用高频振荡脉冲有效促进等离子放电过程，从而抑制微弧氧化“火山口”形貌，获得致密、均匀的微弧氧化膜层，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主动震荡脉冲型微弧氧化电源系统，其特征在于：包括，人机界面模块、主控制板、双向脉冲输出模块、IGBT驱动模块、滤波模块、脉冲检测模块和高频振荡模块；其中，由人机界面模块实现参数的输入与电源工作过程监控，人机界面模块能够与主控制板的ARM进行通信，主控制板接收人机界面模块输入的参数并产生振荡脉冲；双向脉冲输出模块、滤波模块、IGBT驱动模块和高频振荡模块分别与主控制板模块连接，高频振荡模块产生的高频脉冲与双向脉冲输出模块产生的微弧氧化脉冲在输出端耦合，生成振荡脉冲，进而实现微弧氧化过程中脉冲的主动震荡；脉冲检测模块用于检测振荡脉冲的电流、电压，实现闭环控制。2.如权利要求1所述的主动震荡脉冲型微弧氧化电源系统，其特征在于：所述主控制板包括芯片TC275、I/O接口、RS232接口、电流采集ADC、电压采集ADC、信号调理电路、高频脉冲生成电路和双向微弧脉冲生成电路；其中，I/O接口用于外部按键如启动、停止和冷却泵的控制；RS232接口用于主控制板与人机界面的参数交互；双向微弧脉冲生成电路能够产生微弧脉冲；主控制板输出的高频脉冲信号分别经IGBT驱动模块传输至双向脉冲输出模块和高频振荡模块的IGBT门极；经双向脉冲输出模块和IGBT驱动模块分别产生用于微弧处理的高频脉冲和微弧氧化脉冲，耦合后输出到输出端，电压和电流经信号调理电路处理后分别传输至电流采集ADC和电压采集ADC通道，形成闭环控制。3.如权利要求1或2所述的主动震荡脉冲型微弧氧化电源系统，其特征在于：所述双向脉冲输出模块包括第一IGBT开关管Q1、第二GBT开关管Q2、旁路电容、第一反向截止二极管D1和第二反向截止二极管D2，旁路电容还包括第一去耦电容C1、第二去耦电容C2、第三去耦电容C3、第四去耦电容C4、第五去耦电容C5、第六去耦电容C6、第七去耦电容C7和第八去耦电容C8，旁路电容能够对电源两端提供滤波，防止输入端产生大的瞬时电压。4.如权利要求3所述的主动震荡脉冲型微弧氧化电源系统，其特征在于：所述滤波模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第九电容C9和第十电容C10，其中，第一电阻R1为分压电阻，用于对滤波模块电路两端的电压进行限制；第九电容C9为滤波电容，能够吸收输入电压中的高频成分；第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第十电容C10组成滤波电路，该滤波电路对微弧氧化脉冲进行滤波处理以提高稳定性；第一电阻R1、第九电容C9和滤波电路并联连接，低频微弧氧化脉冲通过第一电阻R1输入滤波模块中。5.如权利要求4所述的主动震荡脉冲型微弧氧化电源系统，其特征在于：所述高频振荡模块的电路采用Buck拓扑结构实现，其中，第一芯片P1和第三芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭豫鹏，蔚振国，陆晓峰，朱晓磊，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：