【技术实现步骤摘要】
一种中走丝脉冲电源的新型脉宽补偿均流控制方法
[0001]本专利技术属于电火花线切割、成形电火花等场合加工用高频脉冲电源电流控制领域,特别是涉及一种高速往复走丝(中走丝)脉冲电源的新型具有脉宽补偿的均流控制方法。
技术介绍
[0002]电火花加工是目前应用最为广泛的非传统加工方式之一,其原理是在一定的工作液中,通过在电极丝和工件间施加连续高频脉冲,形成火花放电通道,对金属材料进行熔化、气化蚀除加工。为解决更高加工效率与加工表面质量之间的矛盾,具有多次切割功能的往复走丝电火花线切割,即“中走丝”加工技术已获得普遍认可,为进一步推动线切割加工技术的发展提供了新的研究思路和方法。
[0003]我国关键核心零部件自主制造能力不足的问题愈专利技术显,对于高效率、高精度、高质量加工技术的需求愈发迫切。对被加工的材料种类,加工后工件表面精度,持续加工时长,加工效率等都有了较高的要求,而现有加工机床使用的的脉冲电源大部分仍采用电阻式,无法控制电流,能量损耗严重,因此现已有的传统的机械加工方式已经很难满足上诉要求。随着电力电子技术的发展,目前已有学者将Buck变换器应用于电火花脉冲电源中,用Buck变换器的储能电感代替阻式脉冲电源的电阻,同时实现节能和加工过程中电流可控。同时为减小电流纹波,提高加工电流可控性,已有学者使用四路Buck 变换器交错并联构成新式电火花脉冲电源。但是实际加工中会出现某路Buck变换器发热较其它几路Buck变换器更为严重的情况,这会影响脉冲电源持续加工时长和长时间加工稳定性,这是由各路Buck变换器流 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种中走丝脉冲电源的新型脉宽补偿均流方法,其特征在于包括主功率电路、电压检测电路、电流检测电路、FPGA数字控制电路;其中主功率电路用于直接控制加工电流;电流检测电路和电压检测电路用于实时检测一刀加工过程中间隙的电流和电压信号;FPGA数字控制电路用于间接控制加工电流,用于设定电流阈值,接收实时间隙电压电流信号进行数模转换,与给定阈值比较,输出PWM信号控制开关管导通关断。2.根据权利要求1所述的一种中走丝脉冲电源的新型脉宽补偿均流方法,其特征在于,所述脉冲电源主电路包括输入直流源(V
in
),第一开关管(Q1)、第二开关管(Q2)、第三开关管(Q3)、第四开关管(Q4)、第五开关管(Q5)、第六开关管(Q6)、第七开关管(Q7)、第八开关管(Q8)、电感(L1、L2、L3、L4),二极管(D1、D2、D3、D4),切断管(Q
off
),线缆寄生电感(L
p
),所述开关管(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8),电感(L1、L2、L3、L4)构成四路并联同步整流Buck电路,所述二极管(D1、D2、D3、D4)阳极接在靠近电感(L1、L2、L3、L4)的一端,阴极接在靠近输出侧的一端,所述开关管(Q
off
)串联在四路Buck电路与工件正极间,连接主功率电路和工件正极,所述电感(Lp)为四路Buck并联电路输出端与机床加工间隙相连接电缆所对应的寄生电感。3.根据权利要求1所述的一种中走丝脉冲电源的新型脉宽补偿均流方法,其特征在于,所述开关管(Q1)、采用Infineon公司的型号为IPP6R074C6的MOSFET,二极管D选用F1515S,电感L采用扁平铜导线电感。4.根据权利要求1所述的一种中走丝脉冲电源的新型脉宽补偿均流方法,其特征在于,所述电流检测电路采用电流检测芯片ACS732和两级运算放大器AD4084组合,电流检测芯片ACS732接收间隙电流信号转换为电压信号,经过两级运算放大器AD4084转换为模数转换模块可接受电压范围。5.根据权利要求1所述的一种中走丝脉冲电源的新型脉宽补偿均流方法,其特征在于,所述电压检测电路采用差分采样电路,转换为模数转换模块可接受电压范围。6.根据权利要求1所述的一种中走丝脉冲电源的新型脉宽补偿均流方法,其特征在于,所述FPGA数字控制电路采用AX515,模数转换模块选用ALINX9226;模数转换模块ALINX9226接收间隙电压电流模拟信号,转换为数字信号传输给FPGA,FPGA计算生成相应的PWM信号经驱动芯片到MOSFET开关管。7.根据权利要求1至6中任一项所述一种中走丝脉冲电源的均流方法及其控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一:根据第一刀加工需要,设置好脉冲电源的开关频率f
s
、输入电压V1、电压采样频率k
v
、电流采样频率k
i
,单个四路交错周期为t
j
,单路开通时间t
s
,单路补偿的占空比为d',单个交错周期内,相邻开通两路,前一路关断时刻和后一路导通时刻的间隔为t0;其中补偿占空比d'为:步骤二:以单个加工周期为例,第一刀加工开始时,FPGA数字控制电路输出PWM,控制第一开关管(Q1)、第三开关管(Q3),第二开关管(Q2),第四开关管(Q4)同时开通,切断管Q
off
开通,控制第五开关管(Q5)、第六开关管(Q6),第七开关管(Q7),第八开关管(Q8)关断,输入电压V1加在间隙两端,向间隙提供能量,以便间隙击穿;
步骤三:间隙击穿后放电电流开始快速上升,当电流值上升至FPGA设置的电流阈值后,FPGA计数器1和计数器2从零开始计数,第一开关管(Q1)继续开通,第五开关管(Q5)关断,第一路电流继续上升,第二开关管(Q2)、第三开关管(Q3)、第四开关管(Q4)关断,第六开关管(Q6)、第七开关管(Q7)、第八开关管(Q8)导通,第二、三、四路电流续流并下降;步骤四:当FPGA计数器2计到t...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨飞,王新鹏,刘亚运,李玉坤,张建超,张开翔,蔡卫峰,
申请(专利权)人:南京理工大学,
类型:发明
国别省市:
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