【技术实现步骤摘要】
一种电火花脉冲电源单周期控制的动态调节策略
[0001]本专利技术属于电火花线切割、成形电火花等多场合大功率加工高频脉冲电源控制领 域,尤其是涉及一种电火花脉冲电源单周期控制的动态调节策略。
技术介绍
[0002]随着我国对高硬度、高熔点、高脆性等新型材料、复杂异形结构和高精密核心零部件 等加工需求的迅猛发展,现代绿色智能高端加工设备的研发和设计能力亟待提高。电火花 加工是一种非传统加工技术,用可控电能在工具电极和工件间形成火花放电来移除被加工 材料。电火花加工可对各类导体和半导体材料、特别是传统机械接触式加工难于或不能加 工的高硬度、高强度、高熔点、高韧性、高脆性等特殊材料、特殊结构以及复杂形状零部 件进行高效、精密加工,在微精加工制造领域发挥着重要的、甚至是不可或缺的作用。
[0003]脉冲电源是电火花加工机床的重要组成部分,早期大多数电火花加工机床采用非独立 式或晶体管式脉冲电源,这种电源能够输出稳定的脉冲波形,但是输出波形单一,且能量 利用率不高。随着电力电子技术的发展,新的电路拓扑和控制技术被引入脉冲电源中,新 的电路拓扑包括基于Buck的节能式电源、基于Flyback拓扑的微细电火花电源、基于LLC 和LCL的谐振式电源等,新的控制技术包括自适应控制、线性非线性结合控制、直接电流 控制等。近年来,有学者提出一种单周期非线性电流控制方法,这种控制方法能够快速调 节脉冲电源输出电流,动态响应能力好,电流跟随性好,稳定性强,适合应用于电火花 电源控制中,通过电流参考值,电源能够输出不同波形和幅值的电流, ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电火花脉冲电源单周期非线性控制的动态调节策略,其特征在于,包括大功率加工电路、检测电路、控制电路和驱动电路;所述大功率加工电路包括开关管Q1、续流开关管Q2、大功率加工切换开关管Q
H
、续流二极管D1、电感L1、防回流二极管D
L1
,其中开关管Q1的漏极与输入电压源相连,源极与电感L1相连,电感的另一端与防回流二极管D
L1
的阳极相连,防回流二极管D
L1
的阴极与大功率加工切换开关管Q
H
的漏极相连,大功率加工切换开关管Q
H
源极接工件,开关管Q2的漏极与续流二极管D1的阳极相连,并连接到开关管Q1与电感L1的连接点处,开关管Q2的源极与续流二极管D1的阴极相连并接地。2.根据权利要求1所述的一种电火花脉冲电源单周期非线性控制的动态调节策略,其特征在于,所述开关管Q1、续流开关管Q2、大功率加工切换开关管Q
H
选用N沟道增强型MOSFET,续流二极管D1、防回流二极管D
L1
选用可快速恢复的肖特基二极管,电感L1采用扁平铜导线电感,可通过大电流。3.根据权利要求1所述的一种电火花脉冲电源单周期非线性控制的动态调节策略,其特征在于,所述控制电路采用基于FPGA的数字控制系统来实现。4.根据权利要求1所述的一种电火花脉冲电源单周期非线性控制的动态调节策略,其特征在于,在电流动态调节阶段,根据输入电压、输出电压、输出电流和参考电流预测电流到达稳态所需占空比,优化输出电流波形,具体步骤如下:步骤1:根据加工场合和加工状态,设置好脉冲电源的开关频率f
s
、输入电压V
in
、电压采样频率k
v
、电流采样频率k
i
;步骤2:根据加工质量需求选择合适的电流波形,包括矩形波、阶梯波、梳状波;步骤3:根据开关频率f
s
和电流波形,确定脉宽时间T
on
和脉间时间T
off
,设置参考电流基准值i
ref
;步骤4:在加工周期开始阶段,控制开关管Q1、切换开关管Q
H
开通,续流开关管Q2关断,输入电压V
in
加在间隙两端,直至间隙击穿;步骤5:实时电源的电压信号和电流信号,分别进行AD转换得到电源输入电压、输出电压和输出电流的数字信号,当检测到输出电压小于击穿电压阈值V
gap
大于短路电压阈值V
short
,并且间隙电流大于击穿电流阈值I
gap
时,说明间隙已经被击穿,电源进入脉宽时间T
on
;步骤6:脉宽时间T
on
内,电流上升或下降阶段,根据输入电压V
in
、输出电压V
d
、输出电流i...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨飞,张建超,刘亚运,张开翔,李玉坤,王新鹏,李磊,
申请(专利权)人:南京理工大学,
类型:发明
国别省市:
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